UPB-CIDET-CODENSA

LA ELECTRIFICACIÓN DE LOS BUSES DE TRÁNSITO RÁPIDO - BRT Y LA GRAN OPORTUNIDAD PARA LOS DISTRIBUIDORES DE ENERGÍA.

LA ELECTRIFICACIÓN DE LOS BUSES DE TRÁNSITO RÁPIDO - BRT Y LA GRAN OPORTUNIDAD PARA LOS DISTRIBUIDORES DE ENERGÍA.

Andrés Emiro Díez (UPB)Mauricio Restrepo (CIDET) Edder Velandia (CODENSA)Pedro Almario (CODENSA)Luis Fernando Roa (CODENSA) Armando Bohórquez (UPB) Mauricio Figueroa (UPB) Jesús Andrés Velásquez (UPB) Iván Camilo Díez (CIDET) Juan David Pérez (CIDET)

AUTORES

1. Panorama tecnológico trolebuses

2. Fundamentos técnicos y energéticos

3. Caso base Transmilenio Bogotá

4. Oportunidades para los distribuidores

5. Conclusiones

LA ELECTRIFICACIÓN DE LOS BUSES DE TRANSITO RÁPIDO: CONTENIDO

Contenido

1. PANORAMA TECNOLÓGICO TROLEBUSES

Los trolebuses modernos:

• 161 Sistemas activos en Europa • 10 Sistemas en Suramérica,3 tipo BRT • 7 Sistemas en Norteamérica (5 en USA)• 2 Sistemas en Centroamérica• 116 sistemas en la antigua URSS, • 8 Sistemas en Asia• Total mundial 346.

DESCRIPCIÓN DE TECNOLOGÍAS DE TRANSPORTE ELÉCTRICO: TROLEBUSES

PRIMERA GENERACIÓN DE TROLEBUSES

• Basado en Motores de Conmutador• Control por resistencias y control tipo Chopper

DESCRIPCIÓN DE TECNOLOGÍAS DE TRANSPORTE ELÉCTRICO: TROLEBUSES

SEGUNDA GENERACIÓN DE TROLEBUSES

• Motores de AC controlados por inversores

DESCRIPCIÓN DE TECNOLOGÍAS DE TRANSPORTE ELÉCTRICO: TROLEBUSES

TERCERA GENERACIÓN DE TROLEBUSES

• Motores de imán permanente conectados directamente a las ruedas (tipo hub)• No requieren transmisión ni caja reductora

TRANSMILENIO A DIESEL NO ES SUFICIENTE

Niveles de ruido, trolebuses son la única alternativa que permite disminuir contaminación sonora

Pérdida de la audición 90+ 90+

Diesel bus 80-90 90+

CNG bus ±75 90+

Fuel cell bus <70 90+

Trolebus 50-60 90+

Calle normal 60 90+

Fuente: Adaptación de Coast Mountain Bus Company, Seattle Metro

Ni siquiera la mejora en calidad de combustible asegura que los ciudadanos queden expuestos a emisiones de gases que afectan la salud. En vías centrales, densamente pobladas la tracción eléctrica debe ser elegida.

SISTEMAS EN EL MUNDO: QUITO

• Longitud 18.5km, 12 subestaciones • A partir del año 2004 el Trolebús

obtuvo un superávit de $ 500.000 dólares; se mantiene esta tendencia y en el 2007 se registra un superávit de $674.688,15.

• Aproximadamente trasnporta 8000 pasajeros/hora sentido (lejano a Trasnmilenio de 35000)

• Pasajeros transportados en promedio día semana: 260.000.

2. FUNDAMENTOS TÉCNICOS Y ENERGÉTICOS

Disminición de potencia por altura

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000

Altitud en metros sobre el nivel del mar

Fa

cto

rde

co

rre

ció

n

Combustión

Eléctrico

Grave efecto de pérdida de potencia por altura y por tanto aumento de consumo de combustible en Bogotá

Motor Eléctrico: prácticamente sin afectación

Efecto de la altura: Crítico en Bogotá

RECOMENDACIÓN: COMBUSTIBLE A CENTRALES TÉRMICAS, NO A BUSES

Gas ó Diésel Electricidad

Central térmica ciclo combinado. Control emisiones T&D

Eficiencia 50%

Eficiencia 80%

Eficiencia cercana al 40%

Gas ó DiéselMotor gas

Eficiencia cerca al 20% y emisiones en la calle

ANÁLISIS DE REQUERIMIENTOS ENERGÉTICOS:

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

7.00

Kwh/kw

Diéseloptimista

GNV pruebas Trole Quito Híbridooptimista

Tipo de Articulado

Consumo de energía (kW/km)

Diésel optimista

GNV pruebasTrole Quito

Híbrido optimista

Comparación consumo de energía para BRT

CONSIDERACIONES PARA EVALUACIÓN DE COSTOS: COMPARACIÓN COSTO DE ENERGÍA

Precio de energía por kilómetro

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 2022 2024 2026

Año

Peso

s co

rrie

ntes $/km Energía Eléctrica

$/km Medio ECP Diésel

$/km Medio EIA (Diésel)

$/km GNV

Energía Eléctrica vs diésel (ECP)

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

2008 2013 2018 2023 2028

Año

Peso

s cor

rient

es p

or ki

lom

etro

MEDIO ECP

BAJO ECP

ALTO ECP

Energía Eléctrica

Energía Eléctrica vs diésel (EIA)

0500

1000150020002500300035004000

2008 2013 2018 2023 2028Año

Peso

s cor

rient

es p

or k

ilom

etro

$/km MEDIO EIA

$/km BAJO EIA

$/km ALTO EIA

Energía Eléctrica

Comparación Energía Eléctrica

– Diésel - Gas

Comparación Energía Eléctrica – Diésel (Escenarios Ecopetrol)

Comparación Energía Eléctrica – Diésel (Escenarios EIA)

ASPECTOS ECONÓMICOS COSTO MANTENIMIENTO (CASO BRT)

Mantenimiento del bus:

68% Respecto al Diesel

56% Respecto a Gas

Incluyendo mantenimiento red eléctrica y subestaciones, el costo es por lo menos 20% menor a Diesel o Gas [3]

Costo del bus:

Del orden de 30% más alto que Diesel o Gas[1];

pero solo por motivos de producción: cambio de tendencia.

Costo de la red: del orden de US 800.000/km,

vida útil 50 – 60 años

¿y las estaciones de tanqueo no cuestan?

3. CASO BASE TRANSMILENIO BOGOTÁ

RESULTADOS PRELIMINARES: Hoy día los sistemas eléctricos son financieramente atractivos para operadores privados, bajo ciertas circunstancias.

CONSIDERACIONES PARA EVALUACIÓN DE COSTOS: COMPOSICIÓN TARIFARIA DE ENERGÉTICOS

ENERGÍA ELÉCTRICA GAS NATURAL

Generación46%

Transmisión9%

Distribución Dt228% Comercialización

12%Perdidas PR2

4%

Restriccionesmi1%

Componentes del CU de energía eléctrica

Generación38%

Transmisión8%

Distribución Dt223%

Comercialización10% Perdidas PR2

3%

Restriccionesmi1%

Contribución17%

Componentes de la tarifa de energía eléctrica

Producción32%

Transporte19%

Distribución34% Comercialización

13%

Perdidas2%

Componentes costo unitario gas natural

CF13%

CV87%

Componentes gas natural

Producción27%

Transporte16%

Distribución28%

Comercialización11%

Perdidas1%

Contribución17%

Componentes tarifa gas natural

Contribución17%

CF11%

CV72%

Componentes gas natural

CONSIDERACIONES PARA EVALUACIÓN DE COSTOS: COMPOSICIÓN TARIFARIA DE ENERGÉTICOS

GASOLINA ACPM

Productor50.60%

IVA, impuestos marcación

18.08%

Transporte4.14%

Mayorista3.16%

Sobretasa18.24%

Minorista5.41%

Evaporación0.38%

Gasolina mayo 2008

COMPOSICIÓN TARIFARIA TRANSMILENIO: GRAN DEPENDENCIA DEL COMBUSTIBLE

Operación troncal76.52%

Operación de recaudo10.37%

Alimentación10.08%

Gestora3.00%

Fiducia0.03%

Costos totales 2001

Operación troncal70.82%

Operación de recaudo15.76%

Alimentación9.39%

Gestora4.00%

Fiducia0.04%

Costos totales 2007

4. OPORTUNIDADES PARA LOS DISTRIBUIDORES

Inversión en infraestructura: mayores ventas de energía

Administración y mantenimiento de la red eléctrica, integración con sistemas de distribución: posible optimización?

Posible producción local, sustitución de importaciones, generación de empleo de calidad.

5. CONCLUSIONES

• Trolebuses Eléctricos: la opción más eficiente desde el punto de vista energético, y menor costo de energía y mantenimiento.

• Única tecnología cero emisiones en la calle: no afecta la salud.• Emiten ruido por debajo de los niveles normales de las calles,

reducen contaminación por ruido.• Más confort: menor vibración, mejor control de aceleración;

ideales para topografía de montaña: campeones de ascenso.• Requiere redes eléctricas, y las otras alternativas requieren

estaciones de tanqueo, gran oportunidad para los distribuidores de energía.

• Atractivos para operación privada asumiendo infraestructura, sin embargo el operador de red puede mitigar costos financieros de infraestructura, y el estado “comprando externalidades”.

REFERENCIAS

[1] http://www.vossloh-kiepe.com/electric-uses/trolleybuses/references

[2]http://www.dapd.gov.co/www/resources/coyuntura_No_50.pdf

[3] Product Management UITP TrolleybusesSalzburg Philippe Grand

[4]Proyección de costos de un bus articulado con motor dedicado a gas natural para ser utilizado en sistemas de transporte masivo de Colombia, Dyna, Año 76, Nro. 157, pp. 61-70. Medellín, Marzo de 2009. ISSN 0012-7353

[5]Trolleybuses –transport of the future A presentation given at the Eurobus Expo 2006 Conference by JR Fuller FCILT, International Trolleymotion Group,on behalf of Gunter Mackinger Director of Salzburg Transport

Agradecimientos: Colciencias, Sytecsa, UPME, Hochschule-kempten