¿Qué es un Autobús Eléctrico?

En nuestro mundo en rápida evolución, la necesidad de soluciones de transporte sostenibles y ecológicas es más crítica que nunca. A medida que la urbanización continúa creciendo, la congestión del tráfico y las preocupaciones ambientales están aumentando. Los autobuses eléctricos son una innovación prometedora en el transporte público.

Este artículo tiene por objetivo:

• Explicar qué es un autobús eléctrico.
• Mostrar la estructura y los diferentes tipos de autobuses eléctricos.
• Proporcionar ejemplos de flotillas de autobuses eléctricos implementadas con éxito.

¿Qué es un autobús eléctrico?

Definición:

Un E-Bus está propulsado por motores eléctricos en lugar de un motor de combustión interna. Los autobuses eléctricos pueden almacenar la electricidad necesaria a bordo o alimentarse continuamente desde una fuente externa.

Autonomía y rango:

Su autonomía o rango depende del tamaño de la batería y del ciclo de trabajo (parámetros operativos; por ejemplo, topografía, clima, peso, determinan la duración de la batería).

Carga:

Los autobuses de batería se cargan estáticamente mediante equipos mecánicos y eléctricos. Las tecnologías de carga más comunes son la carga conductiva a través de un cargador enchufable y pantógrafos.

Estructura y función

• No hay motor ni tanque de combustible en un autobús eléctrico. En cambio, el motor eléctrico del autobús sirve como motor y transmisión, mientras que la batería es esencialmente el “tanque de combustible”.
• Los autobuses eléctricos envían una señal al controlador del sistema de tren motriz. Esa señal alimenta la batería de alto voltaje, donde se almacena la energía química y se convierte en energía eléctrica.

Componentes dentro de un autobús eléctrico. Electric Motor Engineering (2022)

Mascota del curso. PEM Motion (2023)

Diferentes tipos de autobuses eléctricos

Autobús eléctrico híbrido (HEB):

Un HEB, del inglés Hybrid Electric Bus, combina dos fuentes de energía en el tren motriz del vehículo, como un motor diésel convencional y un motor eléctrico. El sistema híbrido permite recuperar energía durante el frenado y luego liberarla para acelerar el vehículo, como se muestra en el siguiente diagrama.

Click para expandir. Componentes dentro de un Autobús Eléctrico Híbrido. PEM Motion (2023)

Autobús eléctrico de celda de combustible (FCEB):

Un FCEB, del inglés Fuel Cell Electric Bus, es una solución totalmente eléctrica cero emisiones que funciona de manera similar a un autobús diésel y, por lo tanto, se comercializa como la opción más cercana para reemplazar los autobuses diésel convencionales. La generación de energía para este tipo de bus se muestra en el siguiente diagrama:

Click para expandir. Componentes dentro de un autobús eléctrico de celda de combustible. PEM Motion (2023)

Autobús eléctrico de batería (BEB):

Un BEB, del inglés Battery Electric Bus, es impulsado por un motor eléctrico y obtiene energía de las baterías de a bordo, como se muestra en el siguiente diagrama:

Click para expandir. Componentes dentro de un autobús eléctrico de batería. PEM Motion (2023)

Trolebús:

Un trolebús es un autobús eléctrico que obtiene energía de dos cables aéreos (generalmente suspendidos de postes al borde de la carretera) mediante varillas de trole con resortes, como se muestra a continuación:

Click para expandir. Componentes del interior de un trolebús. PEM Motion (2023)

Soluciones y estrategias de carga

Ya hay varias soluciones de carga y diferentes tecnologías disponibles en el mercado para los autobuses eléctricos.

Estas tecnologías se seleccionan en función de las necesidades operativas y del entorno circundante. Por ejemplo, el autobús se puede recargar a lo largo de la ruta o se puede cargar durante la noche en un depósito. Estas estrategias de carga pueden seleccionarse en función de factores como la duración del funcionamiento diario y la capacidad de la batería.

Click para expandir. Piezas involucradas en el proceso de carga. Diez & Restrepo (2021)

Carga nocturna:

• Tiene lugar durante las horas fuera de servicio en el depósito, como durante la noche, de ahí el nombre de “carga nocturna”.
• También llamado carga lenta o carga de baja potencia, este método suele tardar entre 4 y 6 horas (carga de enchufe de CC a 50 kW o más).
• La infraestructura de carga se encuentra únicamente en las instalaciones del depósito.

Carga de oportunidad:

• Tiene lugar durante la operación, ya sea a lo largo de la ruta, terminales o depósito de autobuses (dependiendo de su ubicación) o centros de carga. También llamado carga rápida, alta potencia DC 150kW o superior.
• La infraestructura de carga se puede ubicar a lo largo de la ruta y en el depósito, y se pueden aplicar diferentes tecnologías según la ubicación y estrategia (carga conductiva/inductiva).

Carga de pantógrafo:

La carga de tipo pantógrafo se puede utilizar para cargar autobuses eléctricos en rutas y en el depósito.

Hay dos tipos diferentes de carga de pantógrafo (montada en el techo e invertida). Dependiendo del tipo de carga de pantógrafo, el pantógrafo se extenderá, conectará el bus a la estación de carga y cargará las baterías.

Durante la carga de oportunidad, el autobús eléctrico se detendrá en las paradas de autobús y utilizará el tiempo de embarque y desembarque de los pasajeros para cargar sus baterías.

Para la carga nocturna, el autobús utilizará el pantógrafo para cargar sus baterías durante la noche en el depósito.

La principal ventaja de este tipo de método de carga es que el cargador del pantógrafo tiene una alta potencia de carga y, por lo tanto, puede cargar autobuses eléctricos en poco tiempo.

Icono de carga del pantógrafo. BSD en Flaticon (2023)

Hay dos tipos principales de pantógrafos, que se explican en los siguientes diagramas:

Click para expandir. Tipos de carga de pantógrafo. PEM Motion (2023)

Carga enchufable

Este proceso de carga implica una conexión física entre el autobús y el cargador mediante un cable:

• Un conector enchufable se utiliza principalmente para la carga nocturna.
• El método de carga consiste en conectar físicamente un cable desde la estación de carga hasta el autobús eléctrico.
• Las ventajas de este método de carga son que es bastante simple y se puede instalar fácilmente en los depósitos, y no se necesita infraestructura especial en toda la ciudad.

Icono que representa la carga de un autobús eléctrico. Flaticon (2023)

Tipos de carga enchufables:

La interoperabilidad entre los diferentes fabricantes de vehículos e infraestructuras es posible gracias a los enchufes estandarizados, pero para una compatibilidad completa, es esencial estandarizar tanto el enchufe como el protocolo de comunicación:

• Existen diferentes tipos de enchufes de carga que son similares a los que se utilizan para otros EVs.
• Los tipos de carga enchufables pueden variar según los diferentes fabricantes de vehículos y la infraestructura de una nación.
• Los ejemplos presentados muestran un enchufe Tipo 2 (conexión de CA) y un enchufe Combo Tipo 2 (conexión de CD), este enchufe también se conoce como enchufe CCS (Sistema de carga combinado, del inglés Combined Charging System).

Enchufe tipo 2 (carga de CA). Rogge (2020)

Combo Tipo 2 (carga de CD). Rogge (2020)

Carga terrestre

Con esta tecnología, las ciudades pueden operar flotillas eléctricas limpias y silenciosas, sin la necesidad de mástiles o líneas aéreas antiestéticas u obstructivas. Esto presenta una ventaja significativa para las ciudades que enfrentan limitaciones arquitectónicas o espaciales, como calles estrechas o puentes, donde la infraestructura aérea tradicional no es factible o práctica.

• La carga terrestre es un nuevo método innovador para cargar autobuses eléctricos.
• La carga terrestre se utiliza para cargar los autobuses eléctricos a lo largo de las rutas.
• La estrategia de carga funciona teniendo rieles o almohadillas incrustadas en la superficie de la carretera en las paradas de autobús.
• Cuando el autobús eléctrico está parado durante las paradas de autobús, un dispositivo desciende de debajo del autobús y entra en contacto con la plataforma de carga para cargar la batería.
• Las ventajas de esta estrategia de carga son que se trata de una forma rápida de recargar los autobuses eléctricos y no se ocupa mucho espacio mediante la implementación de la infraestructura de carga.

Icono que representa la carga terrestre. Flaticon (2023)

En todo el mundo, las ciudades están electrificando sus redes de transporte público, lo que ha llevado a la implementación exitosa de flotillas de autobuses eléctricos. Estas iniciativas representan un cambio transformador hacia opciones de transporte urbano más limpias y sostenibles. En este resumen, destacamos algunos ejemplos notables de flotillas de autobuses eléctricos en acción de varias ciudades del mundo.

Click para expandir. Ejemplos globales de implementación de autobuses eléctricos. PEM Motion (2023)

Conclusión

En conclusión, la electrificación de las flotillas de autobuses no es solo una visión del futuro, sino una realidad que da forma al presente. A medida que hemos explorado la diversa gama de tecnologías de autobuses eléctricos, soluciones de carga e implementaciones en el mundo real, se hace evidente que las ciudades de todo el mundo están impulsando la transición hacia el transporte urbano sostenible.