Informe y evaluación sobre una flota Europea de Vehículos Eléctricos.


Flota europea de vehículos eléctricos para demostración con baterías de Sodio Cloruro de Níquel. 
Aunque este proyecto se implemento hace varios años la publicación de sus resultados resulta de gran valor para futuros usuarios y empresarios del sector. Lo interesante es que fue simultaneo al lanzamiento del EV1 en California y a pesar de los buenos resultados técnicos, estos vehículos también fueron retirados de circulación por los fabricantes.



RESUMEN 

En abril de 1996, se formo el Proyecto Europeo "La flota de demostración de vehículos eléctricos con baterías avanzadas" se inicio con el apoyo financiero de la Comisión Europea. Dieciséis vehículos eléctricos equipados con baterías ZEBRA fueron construidos como prototipos y operaron en cinco grandes ciudades europeas. Después de un tiempo de operación de 10 Opel Astra Impuls se han recorrido  más de 275.000 km (luego del primer año) y el proyecto puede ser evaluado lo suficientemente para medir los resultados. Consumo de energía, la movilidad de los vehículos (viajes diarios) y la aceptación de los usuarios han sido analizados y se discutirán en detalle. 



INTRODUCCIÓN 

En abril de 1996, el Proyecto Europeo "La flota de demostración de vehículos eléctricos con baterías avanzadas" se ha iniciado con el apoyo financiero de la Comisión Europea. Los socios de este proyecto son  AEG Baterías GmbH, Adam Opel AG, Renault, Citelec y  mbh Aachen (FKA). 

El objetivo de este proyecto es el de evaluar 16 vehículos eléctricos equipados con baterías ZEBRA (sodio / cloruro de níquel) en zonas urbanas. Los vehículos eléctricos que se utilizarán para este proyecto de demostración son 10 Impuls Opel Astra Caravan (Figura 1) y 6 RENAULT Express (Figura 2). 
En total 34 bloques de batería con una capacidad de global de 433 kWh, que se han producido en la línea piloto AABG, y son operados en el ámbito de este proyecto. La alta densidad de energía de las pilas (> 80 Wh / kg) permite a estos vehículos eléctricos una gama de prácticas de más de 120 km, lo que es suficiente para la mayoría de los viajes diarios de ciudad. Los vehículos se recargan durante la noche, principalmente durante períodos de baja producción de energía de las plantas de generación de energía. Los vehículos se cargan en tomas de 230 V/16 A  por lo que no hay necesidad de nueva infraestructura. 

Todos los vehículos están equipados con el registro de datos que guardan todos los datos importantes como la distancia, carga de energía y capacidad. Las pilas se verifican dos veces al año en un banco de pruebas de batería para evaluar el envejecimiento de la batería. Cuestionarios y entrevistas para la evaluación de la aceptación y la experiencia de los usuarios de los vehículos eléctricos, además, se llevan a cabo. 





Figura 1 y 2: Opel Astra Caravan Impuls y Renault Express Thermie 



La importancia innovadora del proyecto es la evaluación de la movilidad eléctrica, las gráficas de consumo de energía, la aceptación del cliente y el comportamiento de esta tecnología de batería.
Los vehículos son alquilados a empresas comerciales, empresas municipales y los usuarios privados para asegurar el día a día del uso práctico. 
La duración total del proyecto es de 39 meses. Después de un año de preparación del proyecto y la acumulación de vehículos de la flota de ensayo se inició entre los meses de abril / junio de 1997. 
El seguimiento fue de aproximadamente 26 meses. 

Los resultados que se presentan en este documento se limitan a los 10 Opel Astra Impuls. 
Los 10 Astra Impuls utilizadas en el proyecto representan la etapa avanzada de la tercera generación de vehículos eléctricos desarrollados por Opel. El "Impuls", se basa en el modelo año 1996 Astra Station Wagon, un Opel de alto volumen de producción de vehículos. Esta exitosa producción de automóviles es un cinco plazas con una carga útil de hasta 490 kg. Sobre la base de este coche OPEL desarrollado (convertido) un vehículo que es con respecto a los valores volumétricos, gravimétricos y de capacidad de carga útil casi igual a los vehículos de producción. 

Para asegurar los altos niveles de seguridad de la serie Astra, varios prototipos de "Impuls" tuvieron que demostrar su fiabilidad en la prueba de las instalaciones de Opel en Dudenhofen y pruebas de colisión. 

El Astra Impuls  está equipado con dos baterías ZEBRA (Z6 y Z5), que ofrecen una gama de aprox. 120 a 150 km. Para una equilibrada distribución del peso es un bloque de batería bajo el capó, el otro bajo el piso de carga, que había que elevar de 60 mm. El voltaje nominal del sistema es 284 voltios con un contenido de energía de 25,9 kWh.  Dispositivo de carga (230 V de conexión) el tiempo de carga necesario es de alrededor de diez horas cuando la batería está completamente vacía. El tiempo de carga es menor si las baterías están solo parcialmente descargadas, por ejemplo, alrededor de 6,5 horas se necesitan para cargar el vehículo para una gama de 100 km

Ya que al inicio en abril de 1996, el nuevo sistema de baterías ZEBRA mejorado (células ML), no estaban disponibles, el tipo de células SL predecesoras tuvo que ser utilizado.

Las baterías de 325 kg de peso (2 baterías ZEBRA 310 kg más 15 kg para los componentes adicionales de control), aumenta el peso de los vehículos sin carga útil a 1400 kg. Con el uso de materiales ligeros como aluminio, siempre que sea posible y con la ayuda de un eje trasero concebidos para compensar el peso adicional vacíos, prácticamente no hay reducciones en la carga útil en comparación con el Astra Caravan con un motor de combustión interna. El Astra Impuls con ZEBRA batería tiene una carga útil de 450 kg

Utiliza el motor eléctrico y está equipado con sistemas de control que se caracterizan por los altos valores de par (130 Nm) con una amplia gama de rpm. Las cifras comparativas para un motor de combustión interna, es decir, un Astra 1.6i con 52 kW / 71 CV y un par máximo de 128 Nm a 2.800 rpm. 

Un inversor convierte la corriente de la batería en corriente alterna de tres fases. Un compacto motor asíncrono desarrolla un pico de salida de 42 kW. La  transferencia de potencia es por medio de un  reductor. El elevado par motor a partir de un punto bajo le da al Astra Impuls una buena característica de aceleración, sobre todo en los rangos de menor velocidad. El coche requiere sólo 6 segundos para acelerar de 0 a 50 km / h. La velocidad máxima del Astra Impuls está limitada electrónicamente a 120 km / h. Durante el frenado, el motor funciona como un generador de energía que devuelve a la batería (frenado regenerativo). Los frenos de disco no se accionan hasta que el pedal de freno se empuja mas abajo. 

Se hicieron pequeños cambios al interior. No hay necesidad de un pedal de embrague, debido a la amplia gama de rpm del motor. 
Un nuevo desarrollo electrónico Mayús Pad (ESP), en sustitución de la mecánica de selección de la palanca de cambios que aumenta la comodidad del vehículo. El ESP con control electrónico (Figura 3) permite la integración de una gran cantidad de funciones adicionales. También disminuye el peso en comparación con la antigua unidad de selección de 1,5 kg. El conductor puede cambiar los estilos de potencia en tres etapas. En el "Modo Máximo" las pilas son capaces de entregar hasta 240 A, lo que permite una potencia de 42 kW. En el "Modo Normal"  la batería actual es limitada a 120 A, el conductor sigue con la posibilidad de viajar a la velocidad máxima de 120 km / h. En "Modo económico" es posible utilizar toda la gama de aproximadamente 150 km. En caso de que el conductor necesite mas potencia puede cambiar con solo un botón a "Modo Máximo". 

Una función de bloqueo ajusta automáticamente el mecanismo de estacionamiento cuando la llave de encendido se saca del coche para evitar que ruede. 



Figura 3: Cambio Pad Electrónico (ESP) con pantalla que muestra la cantidad de energía cargada.

La computadora de a bordo también ofrece al conductor las informaciones tales como la autonomía a marcha crucero, y el promedio real de consumo en vatios-hora, o como cantidad de dinero, así como información sobre las condiciones de la batería. 
La carga es también controlado por el ESP. El sistema ofrece al conductor tres modos de carga, para asegurar la máxima disponibilidad de coche, los costes energéticos más bajos y mayor eficiencia de la generación de energía. 

FUNCIONAMIENTO Y SITIOS 


Para obtener resultados más generales de una amplia zona de usuarios y las condiciones de funcionamiento la selección fue amplia. Las ciudades seleccionadas representaron a una ciudad europea de tamaño medio, con diferentes topografía y diferentes condiciones de tráfico. Además las ciudades deberían estar situados cerca unos de otros para facilitar el mantenimiento y supervisión del proyecto. Las ciudades que cumplían estos requisitos, y fueron seleccionados para este proyecto son Aachen (Alemania), Maastricht (Países Bajos) y Lieja (Bélgica), todas las ciudades con un tamaño de 150,000 a 250,000 habitantes y una distancia de menos de 40 km a unos de otros . 

Diez usuarios fueron seleccionados en cooperación con las administraciones de las tres ciudades que representan a empresas comerciales, empresas municipales y usuarios privados para garantizar un uso diferente (baja carga útil, alta carga útil, alto kilometraje diario, bajo kilometraje diario ...) de los vehículos. Los usuarios de los vehículos eran una persona individual o exclusivamente  un par de conductores. 


USO DEL VEHÍCULO 

Después de una fase de preparación de un año en el que los vehículos fueron creados, los usuarios seleccionados y una infraestructura para la adquisición de datos, servicio, vehículo de pruebas intermedias, los vehículos se pusieron en funcionamiento entre abril y junio de 1997 . Cuatro son los vehículos que operan en Aachen (Alemania), cuatro en Maastricht (Países Bajos) y otros dos en Lieja (Bélgica). Después de 1 año de operación de la flota ha cubierto un kilometraje de 275.000 km hasta finales de septiembre de 1998. Esto equivale a un promedio mensual de kilometraje de más de 1.500 km por vehículo. El uso de los vehículos es muy diferente de usuario a usuario en función de los diferentes comportamientos de movilidad y propósitos. El usuario con el menor kilometraje promedio mensual ha llevado a menos de 18.000 kilometros hasta la fecha, lo que equivale a un promedio diario de kilometraje de menos de 37 km (Figura 4+ 5). El usuario con el mayor kilometraje mensual ha llevado a más de 44,000 km, que representa a más de 90 kilómetros diarios en promedio. El total de kilometraje diario de la flota es de unos 65 km por día 


                                                                              Figura 4

Dado que la mayoría de los usuarios en el Opel Astra Impuls ha sustituido a sus anteriores vehículos convencionales, los usuarios no utilizan sus vehículos sólo para la conducción en la ciudad, sino también para los viajes mucho más largos. Como resultado del más alto kilometraje diario impulsado es mucho mayor que el rango por carga. Más de 300 km por día  se han realizado hasta ahora utilizando cargas intermedias. 



                                                                          Figura 5

Un aspecto muy importante es el porcentaje de tiempo fuera de servicio, porque la batería necesita mantenerse a la  temperatura de funcionamiento, utilizando la energía eléctrica. El porcentaje de solo el  3,9% es el de vehículos que tuvieron periodos de 24 h o mas de inactividad. 

CONSUMO DE ENERGÍA 


El consumo de energía refleja los km recorridos y los Kwh por km. Por lo tanto, el consumo de energía está influenciado por el uso del vehículo (el perfil y el estilo de conducción, la carga útil) la eficiencia de la batería, la trasmisión y la eficiencia de la carga a bordo. Como la batería ZEBRA, funciona a 260º C, la energía también se consume aun en pausa para mantener la temperatura de funcionamiento.


La Figura 6 muestra la energía eléctrica (de alimentación) frente a la media diaria de recorrido. Cada punto representa el consumo específico de energía por vehículo y mes. En el kilometraje bajo el consumo específico de energía puede aumentar al doble del valor medio de la flota (100%, 53 km / día). En alto kilometraje diario las pérdidas en la resistencia interna calientan la batería de modo que normalmente no es necesaria la calefacción externa. 

Debido a un alto nivel de eficiencia energética de la batería ZEBRA (90%)  con una frecuencia de uso diario (> 70km/dia)  no sólo baja sino que se hace necesaria la calefacción de la batería. 




Figura 6: el consumo específico de energía eléctrica frente a la media diaria de km en el mes.



DÍA / NOCHE-COMPORTAMIENTO DE CARGA 

Uno de los objetivos del proyecto es aumentar el porcentaje de carga durante la noche en los períodos de baja producción de las plantas de generación de energía. Los resultados muestran, por un lado, un aumento significativo en el uso de la electricidad producida durante la noche (Figura 7). Por otra parte algunos , usuarios que recargan usualmente durante el día. En promedio más del 63% de las cargas se realizaron durante los períodos de baja producción nocturnos. 



Figura 7: Proporción de fuera de pico de potencia de carga

SATISFACCIÓN DE LOS USUARIOS 

Cuestionarios y entrevistas mostraron excelentes niveles de satisfacción de los usuarios. 
Estaban impresionados por la buena aceleración y un funcionamiento silencioso del Astra Impuls. Ninguno de ellos tuvo problemas con el alcance limitado. En la calle impulsados por diversos ensayos han permitido a algunas unidades entre 165 y 180 km por carga. 
La funcionalidad, la potencia y los modos de carga han sido elogiados  por casi todos los usuarios. 

BATERÍAS 

Las baterías Zebra presentaron el mejor comportamiento en operación para un vehículo eléctrico. Estas no  han producido fallos hasta ahora. En un total de 20 pilas (10 Z5 + 10 Z6) que están en funcionamiento con un total de 3.300 células. Después de 18 meses, 6 baterías con un problema de células se sustituyeron.
Un total de 13 células (5 células en Z6, 4 en dos células Z5), que representan una tasa de fracaso de menos de 0,4%. Estas células se deben a fallos de una grieta de la cerámica del electrolito, que siempre es causado por defectos en la producción y no por el envejecimiento. Cuando una celda falla las baterías pueden funcionar sin notable disminución de la capacidad o la potencia, pero con un voltaje reducido. 
Las baterías pueden funcionar sin mantenimiento, con más de 5% de las células fuera de servicio. 
Además, un ensayo en un banco de pruebas muestran poco aumento de la resistencia interna en alto estado de carga debido a la lentitud de los cambios de la morfología de cátodo al aumentar los números del ciclo.





Figura 8: resistencia interna vs descarga

En este contexto el sistema de batería Zebra  deben ser revisados por el servicio técnico cada 100.000 km.

Conclusión 

El proyecto fuie el mayor banco de pruebas de campo en Europa de VE. El  Kilometraje total llego a más de 200.000 km en el de la Renault Express THERMIE y más de 400.000 km para el Opel Astra Impuls.

La importancia innovadora del proyecto es la evaluación de la estructura de consumo de energía, la movilidad eléctrica, la aceptación del cliente y el comportamiento de la batería de los vehículos eléctricos con tecnología avanzada.

Disponible los resultados intermedios:

• ahorro de energía monitoriado en los vehículos y la red eléctrica.
• excelente satisfacción del usuario.
• el sistema de batería proporciona  suficiente rango para la mayoría de los viajes diarios en las ciudades y la extrapolación del ciclo de vida útil de las baterías es satisfactoria.
1999 Society of Automotive Engineers, Inc. 


Hace 15 años atrás aun no se había comenzado el uso de baterías de litio,  actualmente las baterías de Litio parecieran se la elección de todos los fabricantes de VE y de los armadores de proyectos de baja producción.

13 comentarios:

  1. Excelente informe relacionado con la viabilidad de los vehiculos electricos, de veras no es de extrañarse por la resistencia de Europa a la utilizacion de los vehiculos electricos, es una razon natural de los sistemas a resistirse a los cambios, toda ves que tienen infraestructuras aceptadas por la mayoria de consumidores. El cambio se da paso a paso o a veces de forma dolorosa cuando es forzado por algun hecho en particular que nos obliga a cambiar, como la gran crisis del petroleo en los años 70.
    Ahora en el siglo xxi, ya las empresas productoras de autos, estan pasando de la fase de prototipos de simple exhibicion a la fase de produccion masiva, tal como lo esta haciendo la Japonesa Nissan con su modelo totalmente electrico Nissan Leaf, todo un flamante coche electrico.
    Europa se ha quedado un tanto atras, al igual que los Estados Unidos de Norte America, pero se que en el mediano plazo tendran que ajustar su produccion de vehiculos para ponerse al dia, aunque un poco retrasados, con los vehiculos electricos.
    Quien fuera el pionero en America, la Chevrolet, ya tiene en produccion el Chevrolet Volt, que funciona totalmente electrico pero con una planta de poder termica para producir una ilimitada produccion de energia electrica (mientras tengas gas en el tanque)y la iconica Ford Motor Compani, que lanzara a produccion masiva el Ford Festiva Electrico para el 2013, nos dan una muestra de que ahora los autos electricos estan para quedarse con nosotros y que los dias de matar al auto electrico ya han pasado a la historia.

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    1. Para presentarme adecuadamente, soy el Sr. Michael Benson, un prestamista privado, otorgo un préstamo mínimo de $5,000 dólares o su equivalente en otras monedas a cualquier cantidad de préstamos con una tasa de interés del 3%, esta es una oportunidad financiera a su puerta, obtenga su préstamo de 2018 rápidamente. Hay tanta gente afuera que busca oportunidades financieras o ayuda a la vuelta de la esquina y en Lugares, y aún así no pueden conseguir uno, pero aquí está. Oportunidades de financiamiento a su puerta y, por lo tanto, no puede permitirse el lujo de perder esta oportunidad. Este servicio está hecho para personas, empresas, hombres de negocios y mujeres y la disponibilidad de cualquier cantidad que desee para obtener más información. Contáctenos por correo electrónico: MICHEALBENSONLOANAGENCY@GMAIL.COM
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      En reconocimiento de estos detalles, le enviaremos nuestro acuerdo con el cronograma de reembolso, y si acepta los Términos y Condiciones, podrá obtener su préstamo una vez aprobado, dependiendo de la gravedad, urgencia y confianza que tengamos para usted.
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      Atentamente

      Micheal Benson

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  2. normal siempre lo mismo los intereses de los poderosos ojala se pueda llevar a cabo en brebe un saludo grabiel y enhorabuena por el informe

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  3. ES EVIDENTE QUE LOS GOBIERNOS DEL SISTEMA GLOBAL NO HAN ENCONTRADO UNA MANER SEGURA DE PODER OBTENER UN BENEFICIO POR EL USO DE ESTA INDUSTRIA, TODA VEZ QUE EL CONSUMO DE LA ENERGIA UTILIZABLE, PODRIA OBTENERLA EL USUARIO (CON LA TECNOLOGIA ACTUAL), DE MANERA GRATUITA.
    ES DECIR: A NO SER QUE SE COBRE UN ALTO PORCENTAJE EN IMPUESTOS POR EL USO Y DESARROLLO DE V.E. ESTA INDUSTRIA NO PODRA CRECER.

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  4. Estimado Sr. González:
    Veo un nicho de oportunidad en los autos eléctricos, he seguido sus publicaciones por algún tiempo y cada vez me intereso más.
    Tengo una pregunta... Cuál es la vida útil de las baterías en kms o ciclos de carga y cuál es el costo de repòsición ? Son preguntas que me han hecho las gentes a las que estoy involucrando en éste asunto.
    espero pronto decidir el comienzo de una relación de negocios con Usted y su Compañia.
    Ing. Luis F. Bátiz
    lbatizv@yahoo.com

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  5. esto es lo que mas le conviene a las sociedades actuales, se dejaria una buena herencia a las nuevas generaciones, los usuarios siempre somos la gran mayoria y nos dejamos manipular por intereses mezquinos, hay que contribuir a que este desarrollo
    sea una avalancha que no se continue frenando para el bien de nuestra especie

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  6. Excelente información, tengo la esperanza que esta tecnología este al alcance todos algún día.

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  7. hola soy ariel gimenez de argentina bs as y si no son los autos electricos seran los a aire comprimido.la evrdad q estaria bueno q
    tambien podamos tener conosimiento sobre autos a aire comprimido
    a agua y otras tecnologias ya q para mi lo unico q impide el desarrollo
    es la falta de conosimiento.

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  8. Que buen informe con datos concluyentes no hay duda esta es la tecnologia del futuro.

    Gilberto Trujillo Bogota Colombia

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  9. Que buen informe no hay duda que esta debe ser la tecnologia del futuro
    ojala podamos impulsarla cada cual en nuestros paises.


    gracias Auto libre

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  10. Mas bien seria la reducción del costo del petroleo , a los gobiernos y a los países productores de petroleo se verían afectados los intereses con la comercialización de los autos eléctricos ,en mi punto de vista es por eso que no se fomenta el uso de los autos verdes.
    saludos desde México...
    Ingeniería en Energías Renovables.

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  11. Muy interesante el post, más allá de la importancia de poner en práctica este tipo de motores, era fundamental tener como medir los resultados.

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  12. Para presentarme adecuadamente, soy el Sr. Michael Benson, un prestamista privado, otorgo un préstamo mínimo de $5,000 dólares o su equivalente en otras monedas a cualquier cantidad de préstamos con una tasa de interés del 3%, esta es una oportunidad financiera a su puerta, obtenga su préstamo de 2018 rápidamente. Hay tanta gente afuera que busca oportunidades financieras o ayuda a la vuelta de la esquina y en Lugares, y aún así no pueden conseguir uno, pero aquí está. Oportunidades de financiamiento a su puerta y, por lo tanto, no puede permitirse el lujo de perder esta oportunidad. Este servicio está hecho para personas, empresas, hombres de negocios y mujeres y la disponibilidad de cualquier cantidad que desee para obtener más información. Contáctenos por correo electrónico: MICHEALBENSONLOANAGENCY@GMAIL.COM
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