Los camiones pesados, o semirremolques con un peso bruto vehicular superior a 26,000 libras, son responsables de alrededor del 15% del uso total de energía del transporte y las emisiones de gases de efecto invernadero de los EE. Electrificar estos vehículos sería un paso significativo hacia la descarbonización del transporte en los Estados Unidos. Sin embargo, la oportunidad para los vehículos eléctricos de batería (BEV) en camiones de servicio pesado es muy debatida debido a las preocupaciones sobre la autonomía del vehículo, los requisitos de carga y el peso de la batería.
Investigadores del Instituto Nacional de Renovaciones Energía Laboratory (NREL), en colaboración con dos empresas eléctricas, estudió recientemente una oportunidad prometedora para la electrificación a corto plazo dentro de este segmento mediante la carga en depósito. Esta investigación, que examina múltiples operaciones de camiones de corta distancia, se detalla en un artículo reciente de Nature Energy. El equipo también exploró el impacto de estos vehículos en la red, mostrando que en la mayoría de los casos los existentes la tecnología puede acomodar la carga de camiones en los depósitos.
“Durante años, la industria del transporte por carretera se ha mostrado escéptica con respecto a los vehículos eléctricos pesados”, dijo Brennan Borlaug, analista de investigación y autora principal del estudio de NREL. "Esa percepción está cambiando, y nuestra investigación sugiere que ciertas operaciones de corta distancia pueden electrificarse hoy con una carga de depósito de energía relativamente baja que no abrumará la red".
Los camiones de corta distancia representan una parte significativa de la población total de camiones
Si bien la mayoría de la gente imagina semirremolques que transportan cargas pesadas por carreteras largas, los datos recopilados por la Oficina del Censo de los EE. UU. Sugieren que casi el 80% de los camiones pesados operan principalmente dentro de un rango de 200 millas. Estos camiones representan alrededor del 50% del uso total de energía de los vehículos pesados y, por lo general, son responsables de distribuir productos entre los almacenes y los establecimientos minoristas cercanos. Como resultado, los vehículos a menudo se caracterizan por rutas cortas y predecibles y períodos fuera de turno en ubicaciones centrales, como un depósito de vehículos, lo que los convierte en los principales candidatos para la electrificación. Idealmente, las flotas podrían realizar todas las cargas en sus depósitos, donde sea conveniente, económico y totalmente controlable.
Las operaciones comerciales de camiones de servicio pesado están motivadas para reducir los costos operativos. Un estudio muestra que los costos de combustible de los camiones representan más de la mitad de su costo total de propiedad. El cambio a flotas de BEV ofrecería una reducción significativa en los costos de combustible y requeriría menos mantenimiento de rutina, otra ventaja clave para las flotas.
Simulación de carga de vehículos eléctricos para operaciones de flotas en el mundo real
Los investigadores de NREL aprovecharon los datos operativos del mundo real de la cámara de compensación de ADN de la flota de NREL para simular la carga de vehículos eléctricos en los depósitos de la flota y pusieron los resultados de las cargas de carga a disposición del público para que los usen otros investigadores. La herramienta Fleet DNA ofrece resúmenes y visualizaciones de datos compuestos para operaciones de flotas de servicio pesado y mediano en el mundo real, lo que resulta útil para comprender el rango operativo de los vehículos comerciales en todas las vocaciones y clases de peso. Los investigadores de NREL simularon múltiples estrategias de carga, incluida la carga “inteligente”, donde los BEV aprovechan al máximo el tiempo que pasan estacionados en el depósito para cargar a velocidades más lentas y reducir la demanda máxima de energía. Este estudio muestra que los requisitos de carga podrían cumplirse a niveles de potencia en línea con la tecnología actual de carga ligera (≤100 kW / vehículo) para las flotas estudiadas.
Integración de la carga de vehículos eléctricos de servicio pesado en la red
Un enfoque final de la investigación fue evaluar si la red de distribución de electricidad actual podría soportar adecuadamente la carga de depósitos de alta resistencia. NREL colaboró con dos empresas de servicios públicos, Southern Company y Oncor Electric Delivery Company, con sede en Texas, para realizar un estudio de integración de carga para 36 subestaciones y resumir los costos y los plazos requeridos para las actualizaciones anticipadas de la red. El equipo descubrió que la mayoría (~ 80%) de las subestaciones estudiadas podrían suministrar las cargas variables en el tiempo de 100 camiones cargados a 100 kW / vehículo sin ninguna actualización, y un 10% adicional de las subestaciones podrían evitar las actualizaciones si las flotas usaran de manera "inteligente" cargando.
“Esta investigación es única en el sentido de que ofrece una imagen más completa de cómo se vería electrificar estas flotas”, dijo David Woody, gerente senior de Planificación de Distribución de Oncor y coautor del estudio. “A medida que se disponga de tecnologías que permitan la electrificación de flotas de servicio pesado, estudios como este pueden ayudar a anticipar y prepararse para los efectos de esta transición. El compromiso del cliente con las empresas de servicios públicos para revisar los perfiles de carga, las necesidades comerciales y operativas actuales y futuras, y los plazos de implementación serán clave en la transición a la electrificación ".
En el futuro, los investigadores de NREL están interesados en estudiar cómo otros vehículo Los segmentos operativos, como las furgonetas de reparto de última milla o los camiones de larga distancia, pueden electrificarse e integrarse con la red en evolución.