Uriel González Macías Noviembre, 2012 Principales consideraciones para introducir vehículos a Gas Natural en un sistema de BRT Uriel González Macías Noviembre, 2012

Introducción Características de “Bus Rapid Transit”: Alto rendimiento Carriles segregados Prioridad en semáforos Cobro centralizado Accesos a nivel Carriles centrales Sistema de alta capacidad Buses grandes Frecuencia controlada Transportación con calidad Accesibilidad, GPS, información, alarmas

Introducción. Características del gas natural: Primordialmente metano CH₄ Mas ligero que el aire (0.6≤ρr≥0.8) Rango de inflamación 5% al15% Temperatura de ignición 600 °C No tóxico GNC, GNL

PRINCIPALES MOTIVACIONES PARA EL GNC: Medioambientales. Menores emisiones de bióxido de carbono Bajo contenido de azufre Externalidades: Reducción de procesos de refinación Transporte por ducto Duración de aceites lubricantes

PRINCIPALES MOTIVACIONES PARA EL GNC: Energéticas. Alternativa al Diesel, gasolina Países en vías de desarrollo Diversificación energética Transición a combustibles renovables

PRINCIPALES MOTIVACIONES PARA EL GNC: Económicas. Atractivo para el usuario final GN está localmente disponible Condicionado a política de precios favorable Rápida amortización

PRINCIPALES MOTIVACIONES PARA EL GNC: Sustituto de Gasolina. Menores emisiones de monóxido de carbono Menor reactividad de HC Mayor durabilidad de sistemas (EGO, C.C.) Estaciones de recarga equiparables Menores costos de mantenimiento Ventajas adicionales en vehículos optimizados

PRINCIPALES MOTIVACIONES PARA EL GNC: Sustituto del Diesel. Menores emisiones de material particulado (<<) Menores emisiones de óxidos de nitrógeno Niveles de emisión EURO VI/EPA 2010 (2008) Sencillez para control de emisiones

PRINCIPALES MOTIVACIONES PARA EL GNC: Sustituto del Diesel, Tecnología GNC Recirculación de gases de escape enfriados Combustión estequiométrica Ignición por chispa Convertidor catalítico de tres vías oxidación de CO y HC reducción de NOx

PRINCIPALES MOTIVACIONES PARA EL GNC: DIESEL GNC DIESEL 2010 GNC GNC 2010 LEAN BURN GNC 2010 ESTEQUIOMETRICO J .Heywood (1988) Cummins-Westport  (2012)

PRINCIPALES MOTIVACIONES PARA EL GNC: Lexen, (2001) Motores mezcla pobre: Bajas emisiones sin postratamiento Menor carga térmica EPA 2007/EURO V NOx: no para EPA 2010/EURO VI La energía para el encendido de la chispa alta Durabilidad de las bujías es un reto actual Muy sensibles a cambios en la composición del gas (close loop?)

PRINCIPALES LIMITACIONES DEL GNC: Autonomía vehicular Altas presiones Espacio disponible Costos de inversión Bien de consumo inferior

PRINCIPALES LIMITACIONES DEL GNC: Sustituto de Gasolina. Reducción espacio disponible Reducción de autonomía Afectación potencia Aumento del peso vehicular

PRINCIPALES LIMITACIONES DEL GNC: Sustituto del Diesel. Menor eficiencia energética del ciclo Otto Mayores costos operativos J .Heywood (1988)

PORQUE BUSES A GAS NATURAL? Grandes consumidores de combustible Tecnología Diesel actual compleja y menos fiable Diesel de ultra bajo azufre (ULSD) ULSD = Procesos de refinación adicionales ULSD no disponible en países emergentes Son un escaparate natural Grandes recorridos urbanos

USO DE GNC EN LATINOAMÉRICA Y EL MUNDO. PAISES/REGIÓN PARTICIPACIÓN LDV HD MOTIVOS LATINOAMÉRICA 32% (4,450,000) 0% ECONOMÍA BRASIL+ ARGENTINA 27% CHINA*+INDIA+ COREA 10% (1,440,000) 63% (202,780) AMBIENTE EUA 1% (96,500) 4% (13,000) DIVERSIFICACION ENERGÉTICA NGVA Europe, 2012

CONSIDERACIONES DE POLÍTICA Y REGULACIÓN Políticas de precio estables en el mediano plazo. Códigos y reglamentos con énfasis en la seguridad. Mensajes claros de apoyo gubernamental. Generar certidumbre en el inversionista. Estructuras tarifarias con diferencial de precio. Precio del GNC respecto al Diesel. Incentivos fiscales para importación. Evitar incentivos a otros combustibles.

CONSIDERACIONES DE POLÍTICA Y REGULACIÓN GNC en programas nuevos (BRT). GNC sustitución de unidades a Diesel. Conversión de flotillas. Niveles de emisión Seguridad en la instalación Eficiencia energética Exigencia de garantías al proveedor

ASPECTOS DE SEGURIDAD. Cumplimiento de códigos locales y estándares internacionales (NFPA 52, “Vehicular Gaseous Fuel Systems Code, 2010 Edition”). Adicionalmente en autobuses: Flujos de calor mayores que motores a Diesel. (Tubo de escape y turbocompresor). Sistemas de alerta y extinción por fuego en motor. Sistemas de aislamiento de cilindros de GNC. Cilindros en el techo de la unidad (piso bajo). Cilindros tipo 3 y 4 (composite fibras lineales). Selección escrupulosa punto de descarga de los PRD.

ASPECTOS DE SEGURIDAD. Adicionalmente en autobuses: cont.. Durabilidad de cilindros de 20 años en vez de 15 Sistema de carga a 3,600 psi Provisiones por fuga de aceite hidráulico Sobredimensionamiento de sistema de refrigeración y a prueba de fallos.

ASPECTOS DE SEGURIDAD. Adicionalmente en estaciones de abasto: Componentes análogos (termopares y transductores) Lote de repuestos (fusibles, instrumentación, etc.) Mangueras de suministro con sistema de retracción Volumen muerto de la boquilla de transferencia Sistema de carga con compensación de temperatura Uso de filtros coalescentes

NORMATIVAS MEDIOAMBIENTALES. Ciclo de Prueba Estándar de Emisión CO (mg/kW*hr) HCNM CH4 NOx NH3 PM Vida útil FTP Heavy Duty Transient Test (HDTT) EPA 2010 20,800 190 270 13 700,000 km ó 10 años European Transient Cycle (ETC) Euro VI 4,000 160 500 400 10 700,000 km ó 7 años World Harmonized Transient Cycle (WHTC) 460 Ciclo de Prueba Estándar de Emisión CO HCNM CH4 NOx NH3 PM Vida útil HDTT/ETC/WHTC EPA 2010/ EURO VI 1.3 1.4 1.1 1.0 1.05 700,000 km

CONSIDERACIONES ADICIONALES. Uso de sistemas de diagnóstico a bordo (OBD II). Alerta en tablero Mantenimiento Diagnóstico de fallos Excedencias Acceso irrestricto y estandarizado

CONSIDERACIONES ADICIONALES. Capacitación (operadores y autoridades): Aspectos de seguridad Procedimientos en emergencia Sistema de alarmas Llenado y vaciado de cilindros Inspección de cilindros Sistemas OBD II Interrogación, análisis de excedencias, violación.

CONSIDERACIONES ADICIONALES. Proximidad a la red. Presión de suministro en el ramal Filtros y deshumidificadores Sistemas de respaldo eléctrico Sobredimensionamiento Isla de suministro a automóviles

POR QUE BRT CON GNC? Gran capacidad Vehículos de alto recorrido Vehículos con alto costo Empresas modernas Sistemas de monitoreo Favorece imagen de modernidad Señal de compromiso gubernamental

VOLVO (2012)