Busworld 2019

Bus H2 de Solaris

Busworld 2019

El pasado miércoles 23 de octubre ha cerrado las puertas el evento más importante a nivel europeo, y uno de los más relevantes a nivel mundial, en lo que respecta a las diversas tecnologías relacionadas con los vehículos de transporte de pasajeros.

Durante la feria se han presentado varios proyectos, aunque en este articulo se expondrán algunos que merece la pena resaltar en lo que respecta a la sostenibilidad.

En primer lugar, y como lo más destacado para los que esperamos un cambio de paradigma hacía una total electrificación del transporte, destacaría la presentación de 3 modelos de buses propulsados por células de combustible, algo realmente relevante, puesto que esta tecnología había estado reservada, al hogar, haciendo referencia al país del sol naciente, y en términos de vehículos para el transporte, al bus SORA de Toyota, el cual no se ha podido divisar en el viejo continente, a los vehículos turismos, y a un tren de hidrogeno (H2) desarrollado por Alstom.

En lo que respecta a los vehículos turismos impulsados por H2, hacer mención a las marcas Toyota, Hyundai y Honda. En el caso de Toyota, con el Mirai, el cual lleva 4 años en ciertos mercados, y ha empezado recientemente a comercializarse en España.  En el caso de Hyundai, la firma coreana arrancó en un primer momento, con una versión adaptada del Tucson incorporando una célula de combustible, y más recientemente con el Nexo, ya diseñado para disponer de la tecnología de célula de combustible como su única propulsión, y este si comercializado en España. En tercer lugar, el Honda Clarity, el cual, existe una versión híbrida, una 100 % eléctrica, y una propulsada únicamente por célula de combustible, aunque este último modelo de Honda, desafortunadamente no se comercializa en España.

Cabe resaltar, que el Grupo Renault ha anunciado no hace muchas semanas las versiones de H2 para dos de sus vehículos industriales, en concreto la furgoneta Kangoo, la cual ya existe una versión 100 % eléctrica, y la furgoneta Master.

Del mismo modo, no hace muchos días, se ha anunciado el lanzamiento de un camión de H2, en concreto el FUSO del grupo Daimler.

Hyunday Nexo H2

Pues bien, en dicho certamen de la feria, como se ha indicado, se han presentado 3 buses propulsados exclusivamente por H2, un modelo de Solaris basado en el Urbino de 12 m, un modelo de Van Hool, y un modelo de Caetano, el cual ha sido desarrollado conjuntamente con Toyota, aprovechando la tecnología y experiencia del Toyota Mirai, como ya se ha comentado, ya disponible en el mercado desde 2015, principalmente en el mercado norteamericano, japonés y de forma prácticamente residual en Europa.

Respecto a las características del “power train“ del modelo de Solaris, empresa perteneciente al Grupo CAF, el Urbino de 12 m a H2, incorpora motores en ejes de tracción, en concreto 2 motores de 110 kW tipo ZF AVE 130, una célula de combustible de 60 kW con baterías de ion-litio alimentadas con cargador tipo “plug-in”, y 5 depósitos de H2 de “composite” de 321 l. de capacidad.

Sobre el bus de H2 de Coetano, disponible en 10,7 y 12 m., utiliza la misma célula de combustible de 60 kW que el Toyota Mirai, es capaz de realizar un “refuelling” en tan sólo 9 minutos, y una autonomía de unos 400 km. El bus, dispone de un motor eléctrico de tracción de 180 kW, sensores de fuga de hidrógeno, tanto en la célula de combustible de H2, como en los depósitos, y según informa Coetano, el lanzamiento del producto será en 2020.

En lo que respecta a Van Hool, la marca Belga, no desveló grandes datos sobre el bus de H2, el modelo BRT, que empezará a rodar en la ciudad francesa de la Pau en unos meses. Simplemente, podemos destacar que puede transportar a 125 pasajeros, y realiza un “refuelling” en 10 minutos ofreciendo unos 300 km de autonomía.

Caetano H2 Bus
Caetano H2 Bus

Siguiendo con los modelos que se han presentado en el BusWorld’19, es necesario destacar que la práctica totalidad de marcas, han presentado o expuesto modelos 100 % eléctricos.

Es cierto que debemos considerar a la tecnología de H2 y 100 % eléctrica, como tecnologías diferentes, pero indicar que dichos vehículos de H2, incorporan una batería de iones de litio, como las que incorporan los buses y vehículos 100 % eléctricos, debido a que la célula no puede alimentar directamente a la electrónica de potencia que suple al motor eléctrico para el control de la velocidad y el par.

Pues bien, ha sido muy significativa la representación de los buses 100 % eléctricos, en primer lugar, me gustaría indicar la presentación de un modelo de un fabricante muy conocido para los profesionales del sector eléctrico como es Alstom.

Alstom es conocida por su experiencia en el sector ferroviario, y aunque vendió hace unos años su negocio eólico y “Grid” a General Electric en el verano de 2015, claramente ha apostado por los sistemas de transporte de pasajeros a 4 ruedas, con toda su experiencia en el transporte de personas, desde trenes de largo recorrido a tranvías.

El modelo Aptis de Alstom, está basado en el concepto de un vagón de tranvía, en este caso de 12 m. de longitud, en el que se han acoplado 2 ejes directrices compuestos por 4 ruedas en su totalidad, por consiguiente, con mayor ángulo de giro que la mayoría de sus competidores.

A nivel de tracción, el “power train” está compuesto por un motor eléctrico refrigerado por aire de 180 kW, alcanzando una velocidad máxima de 90 km/h, con una autonomía que supera los 250 km, gracias a las baterías de iones de litio, las cuales, se pueden recargar con un sistema “plug-in”, con “gun” CCS Combo tipo 2, aunque se le pueden acoplar sistemas de carga de oportunidad por pantógrafo, y un sistema de carga estática inalámbrica tipo SRS de la misma empresa Alstom, similar al desarrollado por Bombardier, el sistema de carga dinámica inalámbrica denominado “Primove”.

Por lo que respecta a Solaris, se pudo observar la versión eléctrica del Urbino, de 12 y 18 metros, los cuales incorporan, del mismo modo que el Urbino H2, motores en ejes de tracción, en concreto 2 motores trifásicos asíncronos de 110 kW tipo ZF AVE 130, alimentados a 400 V de tensión eficaz, mientras que el respectivo de 18 m., incorpora un motor asíncrono de 240 kW. Las celdas del “battery pack” son de ion de litio, sin especificar la potencia y alimentadas en principio con sistema “plug-in” CCS Combo tipo 2.

Por parte del fabricante vasco de buses, Irizar, y más concretamente la nueva empresa del grupo, Irizar e-mobility, expuso sus dos modelos 100% eléctricos; el ie bus y el ie Tram.

El modelo ie bus, dispone de varias versiones, de 10.8, de 12, de 15 y 18 m., mientras que el ie tram, dispone de una versión de 12 m., y otra de 18 m.

Realizando la descripción de los modelos en cuanto al power train, este varía en ciertas características en función de la longitud del vehículo, para los vehículos de 10.8 y 12 m., incorpora un motor de 180 kW propio de Irizar e-mobility, mientras que para los modelos de 15 y 18 m., incorpora un motor de 235 kW, también tecnología propia de Irizar e-mobility.

En cuanto a la carga, para los vehículos de 10.8 y 12 m., esta se puede realizar a potencias de 350 kW para la carga lenta, 185 kW para la carga rápida y en 90 kW para la carga ultra-rápida. En lo que respecta a los vehículos de 15 y 18 m., estás potencias aumentan a los 525 kW para la carga lenta, 260 kW para la carga rápida y en 150 kW para la carga ultra-rápida.

Irizar ieBus

Siguiendo con los modelos que se han presentado en el BusWorld’19, es necesario destacar que la práctica totalidad de marcas, han presentado o expuesto modelos 100 % eléctricos.

Es cierto que debemos considerar a la tecnología de H2 y 100 % eléctrica, como tecnologías diferentes, pero indicar que dichos vehículos de H2, incorporan una batería de iones de litio, como las que incorporan los buses y vehículos 100 % eléctricos, debido a que la célula no puede alimentar directamente a la electrónica de potencia que suple al motor eléctrico para el control de la velocidad y el par.

Pues bien, ha sido muy significativa la representación de los buses 100 % eléctricos, en primer lugar, me gustaría indicar la presentación de un modelo de un fabricante muy conocido para los profesionales del sector eléctrico como es Alstom.

Alstom es conocida por su experiencia en el sector ferroviario, y aunque vendió hace unos años su negocio eólico y “Grid” a General Electric en el verano de 2015, claramente ha apostado por los sistemas de transporte de pasajeros a 4 ruedas, con toda su experiencia en el transporte de personas, desde trenes de largo recorrido a tranvías.

El modelo Aptis de Alstom, está basado en el concepto de un vagón de tranvía, en este caso de 12 m. de longitud, en el que se han acoplado 2 ejes directrices compuestos por 4 ruedas en su totalidad, por consiguiente, con mayor ángulo de giro que la mayoría de sus competidores.

A nivel de tracción, el “power train” está compuesto por un motor eléctrico refrigerado por aire de 180 kW, alcanzando una velocidad máxima de 90 km/h, con una autonomía que supera los 250 km, gracias a las baterías de iones de litio, las cuales, se pueden recargar con un sistema “plug-in”, con “gun” CCS Combo tipo 2, aunque se le pueden acoplar sistemas de carga de oportunidad por pantógrafo, y un sistema de carga estática inalámbrica tipo SRS de la misma empresa Alstom, similar al desarrollado por Bombardier, el sistema de carga dinámica inalámbrica denominado “Primove”.

Por lo que respecta a Solaris, se pudo observar la versión eléctrica del Urbino, de 12 y 18 metros, los cuales incorporan, del mismo modo que el Urbino H2, motores en ejes de tracción, en concreto 2 motores trifásicos asíncronos de 110 kW tipo ZF AVE 130, alimentados a 400 V de tensión eficaz, mientras que el respectivo de 18 m., incorpora un motor asíncrono de 240 kW. Las celdas del “battery pack” son de ion de litio, sin especificar la potencia y alimentadas en principio con sistema “plug-in” CCS Combo tipo 2.

Por parte del fabricante vasco de buses, Irizar, y más concretamente la nueva empresa del grupo, Irizar e-mobility, expuso sus dos modelos 100% eléctricos; el ie bus y el ie Tram.

El modelo ie bus, dispone de varias versiones, de 10.8, de 12, de 15 y 18 m., mientras que el ie tram, dispone de una versión de 12 m., y otra de 18 m.

Realizando la descripción de los modelos en cuanto al power train, este varia en ciertas características en función de la longitud del vehículo, para los vehículos de 10.8 y 12 m., incorpora un motor de 180 kW propio de Irizar e-mobility, mientras que para los modelos de 15 y 18 m., incorpora un motor de 235 kW, también tecnología propia de Irizar e-mobility.

En cuanto a la carga, para los vehículos de 10.8 y 12 m., esta se puede realizar a potencias de 350 kW para la carga lenta, 185 kW para la carga rápida y en 90 kW para la carga ultra-rápida. En lo que respecta a los vehículos de 15 y 18 m., estás potencias aumentan a los 525 kW para la carga lenta, 260 kW para la carga rápida y en 150 kW para la carga ultra-rápida.

Electric Motor Irizar
Irizar Electric Motor
Título

Siguiendo con la descripción de vehículos 100 % eléctricos, recalcar el galardón obtenido por el Grupo Mercedes-Benz (MB), puesto que le ha sido concedido por el certamen de BusWorld, el “Sustainable Bus Award 2020” en la categoría de “Urban” al modelo eCitaro. Todo ello, por la combinación de sostenibilidad, confort y seguridad, según explica la organización del evento.

Dicho vehículo, tanto el 12 como el 18 m., ya funcionando en ciudades como Berlín, Hamburgo, Oslo y la ciudad sueca de Ystad, cuenta, a nivel de power train, de un eje ZF 82 RL EC, con suspensión en cada rueda en el tren delantero, en el tren trasero, el vehículo dispone de un eje de propulsión tipo ZF AVE 130, con propulsión en los cubos de rueda, con 2 motores trifásicos asíncronos de unos 110 kW, alimentados a 400 V.

En lo que respecta a las baterías, suministradas por Akasol, se disponen de dos tipos de “battery packs”, en primer lugar, puede incorporar baterías de estado sólido y baterías de ion-litio con cátodos tipo NMC* (Níquel, Manganeso, Cobalto).

En relación a las baterías de estado sólido, pueden incluir hasta 9 celdas en cada módulo, con un total de 4 a 7 módulos, otorgando unos 63 kW a cada módulo, repartidos en “battery packs”, tanto en la parte trasera como en el techo, en concreto, hasta 2 o 6 respectivamente.

Para la tecnología de iones de litio con cátodos tipo NMC, el “battery pack”, consta de 12 celdas en cada módulo, con un total de 9 a 12 módulos hasta completar una potencia por cada “battery packs” de entre 25 a 35 kW, pudiendo incorporar hasta 4 “battery packs” en la parte trasera, y hasta 8 “battery packs” en el techo del vehículo.

En lo que respecta a la carga del sistema de almacenamiento, dispone de una capacidad de carga, para las celdas de estado sólido, entre 525 y 500 kW/h, y entre unos 292 y 396 kW/h para las celdas de ion litio.

La carga se puede realizar por medio de cargador CCS Combo tipo2 y de forma opcional con pantógrafo.

eCitaro MB

* Las celdas de baterías tipo NMC, están formadas de ion-litio, pero en la composición del cátodo, se incluye una aleación compuesta por níquel, manganeso y cobalto.

Este tipo de tecnología aplicado al cátodo de las celdas, se explica por dos razones; en primer lugar, por permitir un trabajo más sencillo en la sintetización (proceso por el cual los materiales metálicos en polvo se compactan para dar una determinada forma), y en segundo lugar, por disponer dichos materiales, de una alta capacidad y densidad de energía en comparación con materiales usados en la composición del cátodo previamente.

El problema reside en que el cátodo, en los procesos de carga y descarga, los materiales que lo componen se expanden y se contraen en dichos procesos de carga y descarga, provocando en el material cierto estrés, que se puede convertir en grietas, y por tanto, que dicho material, pierda sus propiedades como elemento conductor en la celda, por ello, se investiga en nuevos materiales para mitigar lo mencionado, además de para poder resolver otro tipo de inconvenientes.

En lo que hace mención al modelo eléctrico de Volvo presentado en el evento, en concreto el “Volvo 7900 Electric Articulated”, en pruebas desde hace aproximadamente un año en Goteborg, la ciudad matriz de la multinacional sueca. Dicho bus, puede transportar a 150 pasajeros, incorpora un motor de 160 kW con una transmisión de 2 velocidades, y dispone de un eje de propulsión trasero tipo ZF AV132.

En cuanto al sistema de almacenamiento de energía, incorpora “battery packs” de iones de litio de 19 kW/h, y una capacidad total de unos 400 kW/h, con un sistema de refrigeración por agua.

En lo respectivo al sistema de carga, Volvo dispone de un sistema de carga conductiva de oportunidad por pantógrafo.

Por parte del fabricante holandés de buses y coachs, VDL expuso uno de sus modelos eléctricos de buses urbanos, en concreto el VDL Citea SLE-129 Electric, una de las versiones que incluyen en el conjunto del modelo Citea.

Indicar que este modelo en sus diferentes versiones, ofrece diferentes tipos de motores de tracción suministrados por Siemens, en concreto incorpora dos versiones, un motor de 160 kW y otro de 240 kW de máxima potencia, el primero, para buses hasta los 12.9 m., para buses de hasta los 18.7 m. de longitud.

En cuanto al sistema de almacenamiento, existen varios tipos de “battery packs” en función de la energía que puede suministrar, un modelo para buses hasta los 12.9 m., con una energía de 180 kW/h, pudiendo realizar la carga con cargadores a una potencia de 270 kW, y un segundo modelo, para buses de hasta los 18.7 m. de longitud, con una entrega de energía de 216 kW/h, pudiendo realizar la carga a una potencia de 230 kW.

Indicar, que el modelo Citea XLE-145, incluye una batería de 288 kW/h, que puede cargar a 430 kW con pantógrafo de 800 A.

Por parte de un fabricante de buses y camiones, en el caso del fabricante sueco Scania, presentó su versión de bus eléctrico, en concreto el Citywide BEV electric bus.

El fabricante de vehículos industriales alemán del grupo VW Man, presentó el bus eléctrico MAN Lion’s City 19 y un minibús denominado MAN eTGE electric minibús.

En lo que respecta al MAN Lion’s City, el cual estará activo en los próximos meses en Hamburgo para una prueba piloto real, se producirá en la planta que MAN dispone en Polonia y estará en el mercado sobre la segunda mitad de 2020.

En cuanto a productores asiáticos, es relevante mencionar dos gigantes de la electromovilidad de China, como son BYD y Yutong.

BYD, como uno de los pioneros en la movilidad eléctrica para el transporte de personas, presento un modelo eléctrico de 18 metros articulado, el cual dispone de 2 motores de tracción de 150 kW, con sistema de carga en AC y DC para “depot charging” o “overnight charging” y “opportunity charging”.

Yutong, como mayor fabricante mundial de vehículos eléctricos para el transporte de pasajeros. Yutong, vende más de 24.000 buses eléctricos anualmente en todo el mundo, teniendo en el mercado más de 60,000 unidades de buses eléctricos, repartidos por todo el mundo, siendo sus principales mercados, Chile, México, Francia y Bulgaria.

En consecuencia, Yutong, realizó la presentación del bus eléctrico U12 E-BUS, ya en funcionamiento en una de las líneas de mayor longitud en Europa, en concreto entre Paris y Amiens.

Sobre sus datos, indicar que presenta ejes del proveedor ZF, y respecto a sus baterías, dispone de baterías de alta densidad energética de 202 Ah, y una capacidad de 370 kWh por los 12 “battery packs” que incorpora el vehículo, pudiendo realizar la recarga de los sistemas de almacenamiento electroquímico bajo conexión a estándar europeo y chino.

Indicar que otras empresas que expusieron buses eléctricos fueron: euliezBus, Karsan, Brist, CRRC, e-Trofit, Guleryuz, eBusco, Hess, Isuzu, Higer Bus, King Long.

En cuanto a los sistemas de carga para Buses eléctricos, del mismo modo, fueron varios los fabricantes que expusieron sus productos; Ekoenergetyka, ABB, Jema, Heliox, Circontrol y algunos fabricantes asiáticos.

Se puede extraer como conclusión que todos ofrecen cargadores de “opportunity charging” a potencias de 450 y 600 kW vía pantógrafo, con las comunicaciones estándards de OCCP y IEC 15118, aunque se puede destacar dos propuestas interesantes, la primera de Ekoenergetyka, la cual presentó el “quick point multicharge”, un sistema capaz de llegar a entregar hasta 1,2 MW de potencia.

Por otro lado, muy interesante la propuesta de Heliox, un cargador que puede llegar a entregar 450 kW con sistema de almacenamiento, el cual se conecta a una red de 150 kW, siendo no necesario realizar ampliación de línea de alimentación, con los costes que acarrean.

REFERENCIAS

COETANO, ZF, SUSTAINABLE BUS, MB, VDL, VOLVO, IRIZAR, SOLARIS, BYD, YUTONG, Forodecocheselectricos, Hibridosyelectricos

 

JSR – Consulting, realiza formación a técnicos del sector de la automoción para poder trabajar con los sistemas de alta tensión de los VE con total seguridad, realizando la formación en lo relacionado a la manipulación segura en la desconexión y conexión del sistema de alta tensión, y las verificaciones pertinentes en cuanto a medición de la resistencia de aislamiento como del sistema de nivelación de potencial del Battery Pack.