3 as jornadas sobre energía universitat de girona – escuela ingenieros girona, 23 septiembre 2010
TRANSCRIPT
3as Jornadas sobre EnergíaUniversitat de Girona – Escuela Ingenieros
Girona, 23 septiembre 2010.
2
EFICIENCIA ENERGÉTICA EN ELEFICIENCIA ENERGÉTICA EN ELTRANSPORTE METROPOLITANO DE VIAJEROSTRANSPORTE METROPOLITANO DE VIAJEROS
EXPERIENCIA DE EXPERIENCIA DE TMBTMB
Tecnologías y compromiso medioambientalTecnologías y compromiso medioambiental
Francisco González Balmas
Director Área Técnica de Bus
Transports de Barcelona, S.A. ( TMB )
El transporte de viajeros en la R.M. BarcelonaEl transporte de viajeros en la R.M. Barcelona
4
Mar MediterráneoMar Mediterráneo
GarrafGarraf
Alt PenedèsAlt Penedès
Baix Baix LlobregatLlobregat
Vallès Vallès OccidentalOccidental
Vallès Vallès OrientalOriental
MaresmeMaresme
BarcelonaBarcelona
La Región Metropolitana de Barcelona (RMB)
Región Metropolitana de Barcelona7 comarcas, 164 municipios3.241,5 km2
4.992.190 habitantes Dens = 1.540 h/km2
Ciudad de Barcelona101 km2
1.638.100 habitantes Dens= 16.219 h/km2
Ámbito EMT18 municipios333,4 km2
2.540.850 habitantes Dens= 7.621 h/km2
Datos de 2009Fuente: Idescat
BarcelonèsBarcelonès
5
La movilidad en la RMB
Reparto modal en el conjunto de la RMB
Fuente: EMEF 2006, Institut d’Estudis Regionals i Metropolitans
ATM 2006: Autoridad del Transporte Metropolitano
Cada día la población general de la RMB realiza 14,1 millones de desplazamientos, de los
cuales 2,7 millones son con transporte público. Cuanto más lejos de la ciudad central, el uso del vehículo privado se impone en detrimento del transporte colectivo.
Detalle por ámbitos de residencia Transporte público
(viajes por etapas)
42,8%
19,6%
37,7%
A pie T. Público V. Privado
28%36%
10% 12% 5% 9%
Bus TMB Metro TMB FGC
RENFE Otros buses Otros modos
0
10
20
30
40
50
60
BCN RestoEMT
EMT RestoRMB
RMB
A pie T. Público V. Privado
6
La movilidad en Barcelona
Fuente: EMEF 2006, Instituto de Estudios Regionales y Metropolitanos
Los desplazamientos relacionados con Barcelona en los días laborables llegan a los
7,35 millones de desplazamientos. Los modos no motorizados (49,7%) y el transporte público (31,3%) son los más utilizados en los desplazamientos internos.
T.Público = 46,9%T.Privado = 49,5%
Todos los modos
ConexiónMecanizados
A pie = 35,68%T.Público = 36,03%T.Privado = 28,26%Total = 100 %
31,3%
49,7%
19,0%
49,5%
3,6%
46,9%
1,86 millones
4,25 millones
No motorizado
Transporte Público
Transporte Privado
A pie = 49,7% T.Público = 31,3%
Desplazamientos internos
Desplazamientos de conexión
Desplazamientos internos
7
Desplazamientos en día laborable en el área de Barcelona con distintos medios de transporte *
*Personas mayores de 13 años*Personas mayores de 13 años
To
tal d
esp
laza
mie
nto
s :
7.3
50.0
00T
ota
l des
pla
zam
ien
tos
: 7
.350
.000
To
tal d
esp
laza
mie
nto
s :
7.3
50.0
00T
ota
l des
pla
zam
ien
tos
: 7
.350
.000
Coche privadoCoche privado2.030.000 (27,6%)2.030.000 (27,6%)
Coche privadoCoche privado2.030.000 (27,6%)2.030.000 (27,6%)
No mecanizado (a pie, bicicleta,..)No mecanizado (a pie, bicicleta,..)2.810.000 (38,2%)2.810.000 (38,2%)
No mecanizado (a pie, bicicleta,..)No mecanizado (a pie, bicicleta,..)2.810.000 (38,2%)2.810.000 (38,2%)
TransporteTransporte públicopúblico
2.510.000 (34,2%)2.510.000 (34,2%)
TransporteTransporte públicopúblico
2.510.000 (34,2%)2.510.000 (34,2%)
Otros Otros OperOper. 100.000. 100.000Otros Otros OperOper. 100.000. 100.000
Autobuses Autobuses 700.000700.000
Autobuses Autobuses 700.000700.000
MetroMetro1.200.0001.200.000
MetroMetro1.200.0001.200.000
Renfe + FGC:.250.000Renfe + FGC:.250.000Renfe + FGC:.250.000Renfe + FGC:.250.000
TMBTMB1.900.0001.900.000
TMBTMB1.900.0001.900.000
BusBus800.000800.000
BusBus800.000800.000
FerrocarrilFerrocarril1.500.0001.500.000
FerrocarrilFerrocarril1.500.0001.500.000
Taxi 210.000Taxi 210.000Taxi 210.000Taxi 210.000 Tram : 50.000Tram : 50.000 Tram : 50.000Tram : 50.000
(Encuesta Movilidad 2007)
8
METRO – RED ACTUAL METRO – RED ACTUAL
L5
L5
L1
L1L3
L3
L4
L4
L2
L2
Barcelona
Sant Adriàde Besòs
Badalona
Santa Colomade Gramenet
L'Hospitaletde Llobregat
Cornellà
6 lineas6 lineas
93,3 km93,3 km
130 estaciones130 estaciones
130 trenes130 trenes
3.700 empleados3.700 empleados
361 M pas/año361 M pas/año
Datos 2009
9
Situación ActualSituación ActualProlongaciones Línea 1Prolongaciones Línea 1Lineas 9 - 10Lineas 9 - 10
Aeroport
El Prat
Foc Cisell
Torrassa
Collblanc
Zona Universitària
Maria Cristina
Lesseps
Guinardó
Sagrera
Gorg
Fondo
Can Zam
METRO – NUEVAS LÍNEAS Y MEJORA ACTUALES
LINEA 9 - 10:40 Km43 Estaciones
Mejora lineas actuales: +30 Km
TOTAL = + 70 km (+ 75 %)
•
10
EL TRANVÍA
TRAM BESOS
14 Km
28 paradas
8 M pas/año
TRAM BAIX
16,8 Km
35 paradas
16 M pas/año
11
La red de autobuses (TB)
• Número de líneas : 112 • Kms de líneas : 972 Km• Kms de carril bus : 110 Km• Paradas de autobús : 2.580 • Flota de autobuses : 1.080
buses • Número de cocheras : 4• Personal de TB : 4.200 • Pasajeros / año : 196 M.• Km / año : 47 M.• Litros combustible / año : 27 M.
• de Barcelona con
Comparación de medios de transporteComparación de medios de transporte
13
Consumo de energía por tipo de vehículo
MJ / kilómetro
2,3
2,9
20
27
32
65
120
150
0 25 50 75 100 125 150
Moto
Coche
Bus Std.
Bus Art.
BRT
Tranvía
Metro
Tren Cercanías
14
Consumo de energía por tipo de vehículo y pasajero
MJ / viajero - kilómetro
2,3
2,4
0,81
0,73
0,67
0,65
0,6
0,5
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3
Moto
Coche
Bus Std.
Bus Art.
BRT
Tranvía
Metro
Tren Cercanías
15
Capacidad Transporte según medio
Viajeros / Hora - Sentido
2.000
3.000
6.000
10.000
30.000
0 10000 20000 30000
Bus Std.
Bus Art.
BRT
Tranvía
Metro
Tecnologías consideradasTecnologías consideradas
17
Tecnologías consideradas
1. Biocombustibles Biodiesel
2. Gas Natural Comprimido (GNC)
3. Hidrógeno
• Pila combustible
4. Híbridos
BiocombustiblesBiocombustibles
19
¿Qué son los Biocombustibles?
Denominamos biocombustible a cualquier tipo de combustible que derive de la biomasa.
Los combustibles de origen biológico pueden sustituir parte del consumo en combustibles fósiles tradicionales (como el petróleo o el carbón). Son renovables
Los biocombustibles más usados y desarrollados son el bioetanol y el biodiésel.
Los biocombustibles sin usar proceden de cultivos como colza, girasol, soja, etc., que son cultivados para este propósito.
20
Efecto consumo combustible
El consumo de biodiesel es superior al consumo de gasoil, debido a su menor PCI.
A medida que aumentamos el porcentaje de biodiesel en la mezcla, aumenta su consumo.
Podríamos decir que en:
B100 aproximadamente hay entre un 10 y un 12% más de consumo.
B 30 aproximadamente hay entre un 3 y un 4% más de consumo.
B 10 aproximadamente hay entre un 1 y un 1,5% más de consumo.
Transports de Barcelona ha podido constatar el consumo en B10.
Actualmente en operación con B30. Confirmando resultados.
21
Efecto emisiones contaminantes (con B100)
La utilización de biodiésel como combustible presenta los siguientes efectos positivos:
Disminución de las emisiones globales de CO2 en un 80 %
Disminución de emisiones de:
CO en aproximadamente un 20%
HC en aproximadamente un 20%
PM en aproximadamente un 20%
Ligero aumento de NOx en aproximadamente un 5%
Gas Natural ComprimidoGas Natural Comprimido
23
EL GNC (Gas Natural Comprimido)
• Densidad energética baja. Grandes depósitos. Aumento tara
• Almacenamiento a bordo a alta presión (200 bar)
• En un autobús urbano - 15 pasajeros
• Distribución por gasoducto a las cocheras. Compresores
• Yacimientos distintos del petróleo Combustible alternativo
• Reservas mundiales mayores que petróleo ( 75 vs. 50 años)
• Combustión en motor ciclo Otto. Aumento consumo
• Aumento contenido emisión CO2
• Con catalizador 3-vías, emisiones muy bajas (EEV)
24
Instalaciones Repostaje GNC
Comprime el gas hasta 230 bars
Compresor de GNC Surtidor de GNC
Repostaje en 3 minutos
25
Instalaciones taller GNC
• Detección de gas: catalítica, por luz polarizada.
• Instalaciones eléctricas antideflagrantes
• Apertura automática de puertas.
• Actuaciones: aceite motor, encendido, filtros, reguladores de presión
• Operaciones y equipamiento. Pruebas de estanqueidad, manejo bombonas, previsión trabajos en techo autobús.
• Formación y capacitación
26
Plan entrada flota GNC en TMB
STANDARD ARTICULADO TOTAL ACUMULADO
2001 35 35 35
2002 35 35 70
2005 40 51 91 161
2006 / 07 55 35 90 251
2009 40 5 45 296
2010 / 11 52 28 80 376
257 119376
(35 % flota)
Hidrógeno (Proyecto CUTE)Hidrógeno (Proyecto CUTE)
28
CiudadesCiudades participantesparticipantes. Condiciones. Condiciones
Ciudad Estado Condiciones marco Suministro de H2/energía
Hamburgo Alemania Topografia (llana) Electrólisis2) /Hidráulica+red
Barcelona España Clima ( cálido) Electrólisis2) /Solar+red
Luxemburgo Luxemburgo Tráfico Plataforma ( Electrólisis de NaCl)
Madrid España Tráfico/SP 1) Reforma de vapor2) /gas natural/ plataforma
Estocolmo Suecia Clima ( frío) Reforma de vapor2) /gas naturalAlternativa : Electrólisis local de energía hidráulica o reforma local de vapor a partir de bio-gas
Londres Gran Bretaña Clima ( húmedo)/ Tráfico
Refinería4) crudo /gas natural
Amsterdam Holanda Tráfico Electrólisis/ Electricidad “ verde” de red
Stuttgart Alemania Topografía ( montes)/ SP1)
Reforma de vapor2) /gas natural
Porto Portugal Clima ( cálido) / Topografía ( montes)
Plataforma ( Electrólisis )
29
Esquema general autobús Mercedes CITARO – Fuel Cell
30
Consumos de H2 Proyecto CUTE
31
Consumos de H2 TMB
Consumo medio por vehículoConsumo
medio 1084 1085 1086
[kg/100 km] [kg/100 km] [kg/100 km] [kg/100 km]
28,29 28,26 27,94 28,18
• Autonomía media bus : 41 Kg/ 28,18 Kg/100 Km = 145 km
• Recorrido medio diario bus TMB = 200 km
33
Vehículos Híbridos
VEHICULOS QUE COMBINAN MOTOR TÉRMICO Y ELÉCTRICO
POR SU FORMA DE ACTUACIÓN PUEDEN SER :• SERIE : Motor eléctrico acciona siempre las ruedas• PARALELO : Tanto el motor térmico como el eléctrico
actúan sobre las ruedas
• Posiblemente el paso previo a la Pila de Combustible de H2.• Para uso exclusivo urbano, mejor la configuración SERIE• En configuración gasolina / eléctrico o diesel / eléctrico.• Reducción consumo combustible = 20 – 30 %• Reducción emisiones escape = 30 – 50 %
34
Autobuses Híbridos
Varios fabricantes los están desarrollandoMAN EvoBus
SCANIA CASTROSUA
35
Esquema autobús híbrido
Comparativas energéticasComparativas energéticas
37
Balance energético en TMB
Consumo
Energético
• DIESEL Consumo 54 l /100 5,315 Kwh/ km ---
• BIODIESEL(10%) Consumo 54,5 l /100 5,327 Kwh/ km + 0,2 %
• G.N.C. Consumo 60 kg /100 8,148 Kwh/ km + 53 %
• Pila H2 Consumo 28,2 kg/100 9,40 Kwh/km + 77 %
Balance energético en TMB
ConsumoEnergético
• DIESEL Consumo 54 l /100 5,315 kWh/ km ---
• BIODIESEL(30%) Consumo 55,6 l /100 5,335 kWh/ km + 0,4 %
• G.N.C. Consumo 60 kg /100 8,504 kWh/ km + 60 %
• Pila H2 Consumo 28,2 kg/100 9,400 kWh/km + 77 %
• Desarr. Pila H2 Hib. Consumo 15,0 kg/100 5,00 kWh/km - 5,9 %
• HÍBRIDO Consumo 40,5 l/100 3,986 kWh/km - 25 %
Comparativas emisionesComparativas emisiones
39
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
Euro-1 Euro-2 Euro-3 Euro-4 Euro-5
NOx HC CO PM
Requerimientos sobre emisiones en Europa
+ KYOTO - CO2
40
Mejoras medioambientales. Emisiones escape s/tecnología
5
3,5
2
1,5
0,8
0
1
0,2 0,2 0,2 0,05 00
0,51
1,52
2,53
3,5
44,5
5
NOx PM x 10g/kWh
Diesel Euro 3
Diesel Euro 4
Diesel Euro 5
Híbrido Euro5
GNC
Pila Combustible
41
Balance CO2
• DIESEL 0,54 l / km 1,41 Kg CO2 / km
• GNC 0,60 Kg / km 1,65 Kg CO2 / km
• PILA H2 0,28 Kg / km 0 Kg CO2 / km
• BIODIESEL30 0,556 l / km 1,45 Kg CO2 / km
1,10 kg CO2 / km global (80 % reduc)
• HÍBRIDO 0,405 l / km 1,06 Kg CO2 / km
42
Comparación nivel de ruidos
• Autobuses de Hidrógeno consiguen una reducción de un 6-20(A) % en el nivel de ruidos emitidos en dB(A) comparativamente a los vehículos de GN y Diesel .
Delante (plataforma
entrada)
Central (plataforma de
2ª puerta)
Detras (pasillo lado
motor)
Tubo escape Todos los valores en dB
(A)
1337 64,6 66,8 71,4 83,2IVECO GNC AÑO
2005
5533 75,6 78,3 82,5 94M.B. DIESEL
AÑO 1992
1085 65 65,6 74 78,9 M.B. CITARO H2
6302 58,7 62 73,9 81IVECO GNC
ARTICULADO AÑO 2005
3809 64 66,3 76,7 96
MAN NG 312 G
(ARTIC.) DIESEL AÑO 1997
Pruebas con sonómetro (orientado al motor y a 1200 rpm)
Comparativas costesComparativas costes
44
Balance Económico 2009
Diesel Consumo 54 L /100 Km 0,777 €/l 0,42 €/Km ----
Biodiesel 30 Consumo 55,6 L/100 km 0,780 €/l 0,43€/km + 3,1 %
Biodiesel 100 Consumo 59,5 L/100 km 0,790 €/l 0,47 €/km + 12 %
G.N.C. Consumo 60 Kg /100 Km 0,028 €/Kwh 0,28 €/Km - 33 %
Pila H2 Consumo 28 Kg/100 Km 10 €/kgH2 2,80 €/km 6,7 : 1
Consumo
Mantenimiento 1er.Nivel
DIESEL 0,18 €/Km ---
BIODIESEL 30 0,18 €/Km ---
BIODIESEL 100 0,18 €/Km ---
GNC 0,225 €/Km + 25 %
PCH 15,0 €/Km 83 : 1
45
Total costes de explotación
Combustible
coste
Mantenimiento
costeTOTAL
INCREMENTO VS DIESEL
DIESEL 0,42 0,18 0,60 €/Km ---
BIODIESEL 30 0,43 0,18 0,61 + 2,0 %
BIODIESEL 100 0,47 0,18 0,65 + 8,3 %
G.N.C 0,28 0,225 0,505€/Km - 16 %
Pila H2 2,80 15,0 17,8 €/Km 30 : 1
46
Gráfica comparativa costes adquisición y explotación-2009
0
200. 000
400. 000
600. 000
800. 000
1. 000. 000
1. 200. 000
1. 400. 000
0
0, 5
1
1, 5
2
2, 5
3
3, 5
4
4, 5
5
COSTE(Euros) 1. 250. 000 350. 000 250. 000 225. 000 225. 000
Fuel/ Km (Euros) 2, 8 0, 31 0, 28 0, 47 0, 42
P I LA
COMBUSTI BLEHI BRI DO G. N. C. BI ODI ESEL DI ESEL
ConclusionesConclusiones
48
Conclusiones
• El principio básico de eficiencia energética en el transporte metro-politano de viajeros consiste en la adecuada elección del medio más ajustado a la carga de pasaje de la ruta.
• Como se ha visto, en cualquier caso es más eficiente el transporte público que el privado, por su mayor ocupación.
• Para el caso del autobús urbano, además de ajustar su dimensión a la carga, se puede jugar con tecnologías alternativas :
• Diesel• Gas Natural Comprimido• Híbrido eléctrico diesel ó gas natural• Biodiesel• Pila Combustible a hidrógeno
• La elección de estas tecnologías debe tener en cuenta no sólo la eficiencia energética, sino el impacto medioambiental y el coste.