Uso de modelos matemáticos para permitir la descarbonización del transporte y combatir el cambio climático

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Investigadores de NREL ganan el premio al mejor trabajo para la evaluación de electrificación de autobuses de tránsito en México

Realizado en asociación con la Agencia de los Estados Unidos para el Desarrollo Internacional, un estudio del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) que evaluó el potencial de electrificación de las flotas de tránsito en dos ciudades mexicanas determinó que al menos el 80% de los días operativos de autobuses para las rutas estudiadas eran aptos para la electrificación. – con una batería de 250 kWh en la Ciudad de México y una batería de 300 kWh en León.

La evaluación combinó trazas de velocidad GPS de fácil acceso con un modelo de autobús eléctrico para identificar los requisitos del vehículo. Estas evaluaciones simplificadas se pueden duplicar a nivel mundial para promover opciones de movilidad energéticamente eficientes. La electrificación del tránsito es una estrategia clave para garantizar que las tecnologías que reducen las emisiones de gases de efecto invernadero también permitan un mayor acceso a los servicios de movilidad.

Una foto de un autobús. Los investigadores conectaron registradores de datos GPS a autobuses en Ciudad de México y León, México. Foto cortesía de Andrew Kotz, NREL.

Los investigadores detallaron su metodología y hallazgos en un documento de la conferencia que ganó un premio al mejor trabajo en la Conferencia de Electrificación del Transporte IEEE 2020. El papel, “Evaluación de la electrificación del autobús de tránsito a partir de las trazas de velocidad GPS, ”Se basó en datos recopilados en México tres años antes.

En 2017, Andrew Kotz y Eric Miller de NREL viajaron al centro de México para evaluar el potencial de electrificación de las flotas de autobuses de tránsito en dos ciudades. El proyecto fue el resultado de una colaboración con el Programa de Desarrollo Bajo en Emisiones de México. Andrea Watson y Kenneth Kelly, de NREL, fueron coautores del trabajo premiado que luego presentaron en la conferencia.

Evaluación de patrones de viaje

Kotz y Miller utilizaron registradores de GPS para evaluar los patrones de viaje de los autobuses en tres estaciones, dos en León y una en la Ciudad de México. Al combinar los datos del GPS con un modelo matemático de autobuses eléctricos, evaluaron los beneficios de la electrificación. Basado en su modelo, el equipo determinó que ambas ciudades podrían reducir el CO2 emisiones y aumentar la economía de combustible equivalente a diésel al cambiar a autobuses eléctricos de batería.

Sin embargo, al igual que muchos proyectos de investigación, el camino desde la generación de ideas hasta la publicación en papel no fue lineal y estuvo marcado por desafíos inesperados.

Abordar desafíos inesperados

En septiembre de 2017, México fue sacudido por dos terremotos mortales. El 7 de septiembre, un terremoto de magnitud 8,1 se produjo cerca de la costa suroeste del país y se cobró la vida de 90 personas. El 19 de septiembre, un terremoto de magnitud 7,1 azotó el centro de México y mató al menos a 225 personas. Intercalado entre estos dos desastres naturales, el trabajo de una semana de Kotz y Miller para instalar los registradores GPS comenzó el 14 de septiembre.

Cuando llegaron a México, planearon colocar registradores de datos en los autobuses para recopilar información sobre las tasas de combustible, la velocidad del motor y el par. Rápidamente se dieron cuenta de que los buses eran más simples de lo esperado y carecían de la conexión de diagnóstico necesaria para capturar los datos requeridos. Pensando en sus pies, modificaron sus registradores para recopilar solo información de GPS.

Los registradores registraron datos de GPS hasta el 8 de octubre, recolectando más de 14 millones de puntos de datos que reflejan 65,000 kilómetros de conducción. Debido a que el equipo necesitaba desarrollar el modelo matemático para respaldar los datos del GPS, Kotz dijo que tomó aproximadamente 10 meses completar su análisis. Después de hacer los números, se sorprendió por la precisión de su modelo. Cuando sus números no cambiaron mucho después de tres rondas de refinamientos de modelos, se sintieron confiados.

Cuando el equipo presentó sus resultados a las autoridades y gobernadores de Metro Bus en México, Miller dijo que fueron bien recibidos. Posteriormente, las autoridades de tránsito de la Ciudad de México introdujeron autobuses eléctricos en algunas de sus rutas.

“Siempre es difícil saber qué harán las personas con la información que les proporcionas”, dijo Miller. “Pero el valor de la investigación es informar la toma de decisiones en el futuro; la parte importante es que las personas tengan la información. Todavía tienen mucho trabajo por hacer una vez que tengan esa información. Todavía deben correr un riesgo. Todavía tienen que sentirse bien con lo que les estamos aconsejando que hagan antes de que lo hagan “.

Maximización de la tracción de la metodología de evaluación simplificada

Si bien se habían realizado investigaciones similares en otros lugares analizando métricas simples como la distancia diaria, el modelo de NREL era más detallado y preciso que los estudios anteriores, dijo Kotz. Entonces, era importante compartir su metodología con la comunidad científica.

“Debido a que los datos GPS son casi universales, las herramientas utilizadas en esta investigación pueden ayudar a informar las decisiones sobre electrificar los autobuses de tránsito a escala en todo el mundo”, dijo Kotz. “El uso de registradores GPS para recopilar información sobre los patrones de tránsito es una forma relativamente económica de abrir las puertas a la oportunidad y la comprensión. Tener esos datos ayuda a mitigar los problemas de equidad entre los países más ricos y más pobres que intentan encontrar soluciones de energía limpia “.

“El cambio climático es un problema que no conoce fronteras”, dijo Miller. “Es importante para Estados Unidos, como líder mundial en el tratamiento del cambio climático, ayudar a otros países abiertos a colaborar en este problema global”.

Obtenga más información sobre cómo los NREL investigación de transporte y evaluaciones de tecnología de vehículos comerciales están permitiendo vías rentables para descarbonización del transporte.

Cortesía de NREL.

Imagen destacada: autobuses eléctricos BYD en Santiago, Chile, cortesía de BYD.

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