Para un operador de autobuses con una flota diesel es relativamente sencillo garantizar que los servicios operen durante todo el día. Un depósito lleno permite a un autobús diésel recorrer cientos de kilómetros, lo que lo hace es independiza de las necesidades de repostaje a mitad de servicio. Pero con la transición a vehículos limpios, como los autobuses eléctricos con baterías, la autonomía de los vehículos se convierte en un desafío que requiere una gestión activa.
La mayoría de las jurisdicciones se han comprometido ya con las directivas de transporte limpio, y se espera que la mayoría de los nuevos autobuses funcionen con baterías. El gráfico siguiente ofrece algunos ejemplos de electrificación de autobuses en el transporte público
Aunque los autobuses eléctricos son fiables, tienen un factor limitante importante: su autonomía variable que depende del tamaño del vehículo y de la batería y de otros factores externos:
Estos drenajes variables de la batería deben tenerse en cuenta durante la planificación. Por lo general, esto implica tener en cuenta el peor escenario posible para la autonomía con el fin de ofrecer garantías de que los trayectos pueden realizarse según lo previsto. La planificación debe dejar algo de autonomía de batería al final de un turno cuando haya que recargar el autobús.
Trapeze demostró su liderazgo al ser uno de los primeros proveedores a los que se concedió la etiqueta ITxPT por su aplicación en escenarios de intercambio de datos tanto de Servicio de Gestión de Flotas (FMS – Fleet Management Service) a IP como de Vehículo a IP.
Tiempo y temperatura
Dependiendo de la estación del año, la autonomía del vehículo fluctúa a lo largo del año. Durante el verano, el sistema de gestión de la batería debe trabajar intensamente para obtener un rendimiento óptimo de la batería. En invierno, el sistema debe garantizar que las baterías se mantengan a una temperatura adecuada . Ambos escenarios requieren energía, que se obtiene de las propias baterías. Aunque los sistemas de gestión de las baterías son muy eficientes, el clima siempre influye en la autonomía del vehículo, independientemente de la estación del año.
Sin embargo, el funcionamiento de la batería no es la única carga medioambiental. Los pasajeros necesitan que la cabina tenga la temperatura controlada y esté bien iluminada. Estos sistemas, aunque también optimizados y eficientes, suelen utilizar una bomba de calor que consume energía de la batería para proporcionar tanto calefacción como refrigeración.
Perfil de tráfico y velocidad
A medida que un autobús eléctrico se desplaza por una ruta, se ve afectado por el tráfico a menos que opere en un carril exclusivo para autobuses. Las constantes paradas y aceleraciones requieren energía adicional, aunque ésta se ve parcialmente mitigada por la energía producida por el frenado regenerativo.
Carga de pasajeros y topografía
Cuando el autobús va cargado de pasajeros, el peso y el impulso aumentan, por lo que se requiere más frenado regenerativo a medida que el vehículo reduce la velocidad. También se requiere más energía para volver al movimiento. Aunque el impulso puede ayudar a mantener la velocidad e incluso a generar energía cuando se va cuesta abajo, también requiere más energía cuando se viaja cuesta arriba.
Requisitos de carga
Algunas flotas de autobuses eléctricos realizan toda la carga durante la noche en la terminal de autobuses, lo que se conoce como carga en depósito. Estos autobuses suelen tener grandes baterías que les permiten funcionar durante un turno completo. Aunque podría parecer que la supervisión en tiempo real de estas flotas es innecesaria (ya que las autonomías son suficientes para gestionar todas las circunstancias), la eficacia de la flota puede verse afectada significativamente cuando se realizan rutas más largas y/o múltiples. Estas rutas requieren una batería más grande y pesada, lo que significa que son más susceptibles a descargas variables basadas en interrupciones y/o impactos medioambientales.
Existen otras cuestiones relacionadas con la recarga de las terminales. Los datos de Shenzhen (China) han demostrado que la recarga sólo en cocheras requiere entre un 20% y un 30% más de autobuses eléctricos para alcanzar los niveles de servicio, lo que repercute en el tamaño y la capacidad de las cocheras, además de aumentar la demanda máxima de electricidad.
Por estas razones, se están considerando diferentes estrategias de recarga basadas en el entorno urbano específico. El informe de política de la UITP – El impacto de los autobuses eléctricos en la vida urbana[1], afirma que “La tecnología de autobuses eléctricos y la estrategia de recarga seleccionadas deben adaptarse a las estructuras urbanas generales y a las operaciones de autobuses requeridas, y no viceversa”. Las ciudades que adoptan flotas de autobuses eléctricos están aplicando una combinación de estrategias de recarga en función de sus necesidades.
Una de estas estrategias es la carga de oportunidad, en la que los autobuses se cargan mientras están en servicio. Este enfoque implica establecer sistemas de carga en varios lugares y utilizarlos a lo largo de un turno para “recargar” las baterías y proporcionar autonomía adicional. La carga de oportunidad permite utilizar baterías más pequeñas, lo que reduce el peso del vehículo y aumenta su eficiencia.
Incidentes y perturbaciones
Las operaciones de los autobuses tienen que reaccionar y responder a incidentes e interrupciones, como la rotura de tuberías de agua, obras en las carreteras o cierres de carreteras debido a sucesos especiales. Las situaciones imprevistas afectan a la autonomía de los autobuses eléctricos y a las operaciones de red, por lo que es necesario controlarlas y hacerles frente. Por ejemplo, un desvío puede crear una ruta más larga o llevar al autobús por tramos accidentados que normalmente se evitan. Otra posibilidad es que el autobús pase más tiempo parando y arrancando al circular más despacio entre el tráfico.
Costes de la electricidad
Los costes de la electricidad varían significativamente a lo largo de un periodo de 24 horas, especialmente en las horas punta, y pueden incluir restricciones en el uso de la energía. Por lo tanto, la recarga de autobuses debe gestionarse para minimizar los costes totales y, al mismo tiempo, mantenerse dentro de la asignación máxima de electricidad. Por ejemplo, un terminal puede tener una alimentación de 1,5 MW, pero incurrir en tarifas más elevadas si el consumo supera los 1,3 MW. Esta estrategia tarifaria garantiza que un solo emplazamiento no consuma toda la energía de una zona e introduzca problemas en la red local.
Una forma en que algunos operadores de autobuses están superando esta restricción es implementando la carga de oportunidad cerca de donde se produce la energía, incluyendo los intrecambios alimentados por energía solar y eólica.
Cómo ayudan los Sistemas de Transporte Inteligente a gestionar las flotas de autobuses eléctricos
Las operaciones de los autobuses tienen que reaccionar y responder a incidentes e interrupciones, como la rotura de tuberías de agua, obras en las carreteras o cierres de carreteras debido a sucesos especiales. Las situaciones imprevistas afectan a la autonomía de los autobuses eléctricos y a las operaciones de red, por lo que es necesario controlarlas y hacerles frente. Por ejemplo, un desvío puede crear una ruta más larga o llevar al autobús por tramos accidentados que normalmente se evitan. Otra posibilidad es que el autobús pase más tiempo parando y arrancando al circular más despacio entre el tráfico.
Supervisión y gestión de autobuses
La monitorización de los autobuses eléctricos proporciona datos y perspectivas inestimables para mejorar la prestación del servicio. A lo largo del año, la autonomía de los autobuses eléctricos es variable y se ve afectada significativamente por las condiciones meteorológicas, especialmente durante las extremas. Estas variaciones deben gestionarse eficazmente para optimizar el rendimiento.
Cuando la autoridad de transporte de Zúrich (ZVV) inició las pruebas de los autobuses eléctricos[2], quería saber cómo funcionaban a lo largo del año, teniendo en cuenta las diferentes necesidades energéticas entre los fríos inviernos y los calurosos veranos. ZVV descubrió que el consumo de energía delaire acondicionado en los meses de junio a agosto (verano) se duplicaba en comparación con los días templados.
Una solución ITS proporciona esta información al controlador de servicio, presentándola junto con otra información operativa como un todo integrado. El ITS supervisa el estado de carga (SoC), el kilometraje restante, la temperatura de la batería y se conecta a fuentes externas como la meteorología y la situación del tráfico para hacer predicciones. Al supervisar cada vehículo individualmente y registrar su rendimiento diario, también se pueden afinar las predicciones individuales de los autobuses. Este análisis incluye la ruta real, la topografía y la carga de pasajeros prevista para poder mejorar los alcances previstos.
Gestión de los trastornos
Un Sistemas de Transporte Inteligente o Sistemas de Ayuda a la Explotación (SAE) tiene en cuenta las situaciones operativas reales y proporciona facilidades de control que permiten a los operadores gestionar las interrupciones, establecer desvíos, ajustar el horario, cambiar la ruta de los autobuses y, a continuación, actualizar las predicciones de servicio. Estas situaciones se basan en el plan de carga original elaborado por el sistema de planificación y son modificadas por la realidad de la carga.
A continuación, el SAE combina la información de cada autobús para ofrecer una visión consolidada de lo que está ocurriendo, además de proporcionar respuestas automatizadas a medida que se desarrollan las situaciones. En la mayoría de las situaciones, el SAE responde automáticamente, proporcionando a los controladores del servicio un cuadro de mando del estado. Sin embargo, si se superan los umbrales del sistema, como demoras importantes en los autobuses u otros parámetros específicos, el SAE alerta a los controladores del servicio y les proporciona la información necesaria para que puedan tomar decisiones. El SAE también actualiza automáticamente otros sistemas como la información de pasajeros, los intervalos de transbordo y los sistemas de protección de transbordo.
Gestión de la carga
Incluso durante las operaciones normales, el SAE proporciona visibilidad y control para aplicar el plan de carga. Los autobuses eléctricos se benefician de ser preacondicionados por la mañana al ser descongelados o enfriados antes de entrar en servicio. Esta preparación se realiza mejor cuando están conectados a la corriente, pero tiene que estar alineada con el horario de despacho. Por ello, el SAE se configura con el plan de despacho de los autobuses y coordina el preacondicionamiento para maximizar la autonomía de los autobuses.Normalmente, la carga se realiza en función de la capacidad de la batería necesaria para el recorrido de un servicio de autobús. Sin embargo, la demanda de energía eléctrica fluctúa en función de la demanda del motor y del sistema auxiliar . Los sistemas ITS apoyan las operaciones mediante avisos basados en los niveles de carga y el recorrido previsto del autobús, evitando que ninguna batería se quede vacía.
Conclusión
Las flotas de autobuses eléctricos se están introduciendo en un número cada vez mayor de redes. El consumo de energía de los vehículos no sólo depende de la distancia recorrida, sino de una serie de factores externos como el tiempo, las condiciones del tráfico y el número de pasajeros. Cuando se produce una interrupción en la red, los servicios deben seguir operar y los planes de recarga deben recalcularse y gestionarse de forma dinámica. Mientras que la recarga en las terminales se producirá, la recarga de oportunidad en los intercambios o a lo largo de la ruta puede utilizarse para ampliar la autonomía y necesita una cuidadosa coordinación para garantizar un uso óptimo tanto de los autobuses como de la infraestructura de recarga.
Los SAE proporcionan a los operadores y a las autoridades de transporte las herramientas necesarias para supervisar el funcionamiento de los autobuses eléctricos y la infraestructura de recarga, con el fin de ofrecer el servicio más eficaz y fiable a los viajeros.
Para obtener más información, póngase en contacto con nosotros para conocer cómo nuestras soluciones para vehículos eléctricos pueden integrarse en sus operaciones.
