Academia de Ingeniería 4 de setiembre de 2012 Ing. Claudio Damiano Transporte eléctrico: Estado actual y perspectivas; desafíos y oportunidades.

DEL AUTOMOVIL ELECTRICO HISTORIA Y EVOLUCION DEL AUTOMOVIL ELECTRICO

Historia del automóvil eléctrico 1828: Hungría 1899: record mundial de velocidad, a 105 km/h Le jamáis contente

Historia del automóvil eléctrico Decada de 1900: 33.800 EV registrados en USA = 38% del parque Columbia Runabout, + de 1000 unidades vendidas en USA

Historia del automóvil eléctrico Años 1900 a 1920: lo usan los ricos urbanos, especialmente mujeres. Detroit Electric, 1912 (1907–1939) “Usted podrá parlotear sobre ruedas” (bajo ruido)

Historia del automóvil eléctrico Argumentos de venta: distinción y fácil manejo. 1899–1915

Historia del automóvil eléctrico Edison Electric, 1913 …pero: las tarifas eran altas, el mantenimiento de baterías, complicado la autonomía, escasa para las nuevas rutas, el petróleo se hace abundante.

1920 a la actualidad. Ejemplos: Enfield, Vel. Max. 65 km/h Auton: 90 km. Inglaterra, 1970: 50.000 automóviles y 75.000 camiones de propulsión eléctrica en uso permanente. 48 voltios, recarga en 8 horas, en cualquier tomacorriente. Francia, EdF – Matra: Desarrollos para llenar valle, generación nuclear. USA: Varios modelos. Paradigma: General Motors EV1 2200 unidades.

Records al presente 2011: 515 km/h 2013?: + de 700 km/h

El presente: la Electro-Formula 1

TECNOLOGIA DEL AUTOMOVIL ELECTRICO

Los nuevos esquemas: evolución Cuanto vivirá el vehículo híbrido? “The Mermaid Story”

Los nuevos esquemas Híbridos: mas complejos. A Baterías: Sólo cambia Motor, y Almacenamiento energía. Nueva ingeniería de pisos

Los nuevos esquemas: motor y baterías. Batería: limitante a la masificación (por peso, costo, autonomía, tiempo de carga y litio necesario para su fabricación)

TECNOLOGIA DE LAS BATERIAS

Las Baterías: tecnologías actuales.

Las baterías: progreso estimado Para lograr autonomía de 250 km en auto mediano (1100 kg), usando las actuales baterías (150 Wh/kg)   200 kg 140 Wh/kg* 170 Wh/kg* 200 Wh/kg* 200kg 140 kg Li-ion Batteries 2012 Near future Source: Dr. Stefano Passerini, Munster University, Germany 17

Estructuras conductoras arborescentes en nanotubos de carbono La batería Li-sulfuro y Li-gas Lithium-air, unprotected anode (non aqueous electrolyte) Theor. energy density : 11,420 Wh/kg Estructuras conductoras arborescentes en nanotubos de carbono Lithium-air, protected anode (aqueous electrolyte) Theor. energy density : 5,800 Wh/kg >500 Wh/kg Li-sulfuro < 90kg 140 Wh/kg* 170 Wh/kg* 200 Wh/kg* 200 kg 140 kg Li-ion Batteries Año 2012 2017 Source: Dr. Stefano Passerini, Munster University, Germany 18

Donde está el Litio?

Hay suficiente mineral de Litio para masificar el auto eléctrico? Source: University of Michigan and Ford researchers

La RECarga deL AUTOMOVIL ELECTRICO. Su impacto en la red.

Recargas de baterías: Caso hogareño EU y USA: Potencias de carga entre 3 y 24 kW. Usualmente todos los dias. Corrientes entre 16A monofásicas a 32A trifasicas. Argentina: Con 10 A, el doble-socket monofásico implica hasta 4.4 kW. Con conector especial y en Tarifa 1, no debe superar los 10 kW. Tecnología: Multipin, protecciones y sensores SAE J1772 and IEC 62196

Recarga de baterías. Ejemplos Charging time Power supply Voltage Max current 6–8 hours Single phase - 3,3 kW 230 VAC 16 A 2–3 hours Three phase - 10 kW 400 VAC 3–4 hours Single phase - 7 kW 32 A 1–2 hours Three phase - 24 kW 20–30 minutes Three phase - 43 kW 63 A Direct current - 50 kW 400 - 500 VDC 100 - 125 A Se requieren cuidados especiales para la seguridad en el hogar, pero también en via pública …

Recarga de baterías. Pero también existe la recarga centralizada: “Electrolinera” en España

Seguridad eléctrica en vía pública

Costos de adquisición Y operación

Costos adquisición Reva, eléctrico urbano mas vendido en el mundo: Almacenamiento: 9,7 kWh Potencia máxima: 14,5 kW Velocidad máxima: 80 km/h Existe gran variedad de modelos, mas costosos, a partir del Reva: Tesla Roadster, U$S 109.000.- en USA. 2500 unidades. 185 kW; 210 km/h

Costos abastecimiento Costos en Argentina: Nafta $6/litro, 11 km/litro Cn=0.54 $/km Electricidad 0.478$/kWh (sin subsidio), 9 kWh/km Ce=0.053 $/km Cn = 10 * Ce Con Tarifa subsidiada , Cn = 16 * Ce

Costos para el sistema eléctrico Para carga a 2.2 kw, 10 kwh/dia, en pico: 1000 u$s en distribución: suburbio y ciudad. 5000 u$s en generación, caso Ciclo combinado + transmision + transporte gas + desarrollo yacimiento, ó 6000 u$s caso Hidro + transmision.

Iniciativas: Quienes están investigando

Iniciativas Políticas 1 Canada 2 China 3 Europe 4 India 5 Japan 6 United States En general, beneficios al momento de la compra y/o de la recarga de baterías, por motivos ambientales:

Ambiente

Eficiencia: Etiquetado en USA

Iniciativas Políticas: Europa “European Green Vehicles Initiative” (26 July 2012)

Europa: el estado del trabajo “European Green Vehicles Initiative” Roadmap

Europa: El crecimiento propuesto

Propuestas en estudio Ejemplo Propuesta USA – PPP Europa: Pisos y baterías estándar Comodato de baterías Estación de Recarga Rápida con servicios a la red Carga condicionada a existencia de Generación limpia (e intermitente) Fase 1: Reemplazo masivo en islas

Better Place + Renault (Nissan) Israel Hawai China Holanda Septiembre 2012 10 electric taxis Aeropuerto -Amsterdam

Desafíos Oportunidades Tecnología madura y mejorando rápidamente Poca información sobre velocidad de evolución Altos incentivos Alto impacto en la red eléctrica Problemas de seguridad Oportunidades Joint-venture Automovil-Nueva Generacion limpia Recarga centralizada: mejora de la red Alquiler o comodato de baterías estándar

Posibles acciones Incluir el tema en la planificación Participar en normas internacionales Investigar en las oportunidades (nueva gener., “limpiar” el sector, matrimonio tpte-renovable Caso tipico de sustitución extrasectorial: hidrocarburos por eelect.

Muchas gracias! Ing. Claudio Damiano cdamiano@enre.gov.ar