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Transporte

El uso del Hidrógeno en los motores Diésel

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Debido a la gran dependencia de la sociedad actual del petróleo y a otros combustibles fósiles para todo tipo de productos, y al consumo a gran escala de éstos como combustible principal para el transporte y generación de electricidad; se han producido graves alteraciones en el medio ambiente e incluso en la economía mundial. 

A causa de estos efectos sobre el medio ambiente, y el cada vez más cercano pico o agotamiento del petróleo, se hace necesario que tanto científicos como ingenieros investiguemos nuevas fuentes de energía renovables y alternativas.

Una de ellas es el hidrógeno que, aunque aún está en fase de desarrollo, es uno de los vectores energéticos del futuro. Entre sus principales ventajas está su gran abundancia en el planeta, siempre combinado con otros elementos. Asimismo, mediante procesos como la electrólisis es relativamente fácil su generación, obteniéndose con energías renovables de manera muy limpia.

Es posible utilizar al hidrógeno como almacén de los excedentes de energía eléctrica en los momentos de menor consumo.  Por ese motivo desde IDEOJ apostamos por el hidrógeno dentro de nuestra filosofía de potenciar el uso de energías renovables y no contaminantes.

Dentro de los motores, una de las tecnologías que se deberán adaptar son los motores de combustión dual interna, en los que muchas empresas ya están invirtiendo. Muchas razones hacen pensar en la combustión de hidrógeno e hidrocarburos de manera conjunta en el motor como una solución factible. Una de ellas es el alto poder calorífico del hidrógeno, que puede desplazar una fracción de combustible fósil, además de poder contribuir potencialmente en la reducción de emisiones de dichos motores.

Inyección de Hidrógeno: La mejora de los motores actuales

Dependiendo del porcentaje, se consiguen importantes reducciones de las emisiones, sobretodo de los humos, hidrocarburos, monóxido y dióxido de carbono. A cantidades del 65 al 85% de hidrógeno se producen los mejores resultados, en que descienden drásticamente todas las emisiones (incluso NOx) y aumenta el rendimiento térmico de forma muy acentuada.

Aunque esto en laboratorio parece una realidad muy cercana, en la actualidad existe un bajo rendimiento en la producción de hidrógeno mediante energías renovables, lo que dificulta obtener cantidades suficientes como para desplazar tal fracción de carburante.  Por eso, nuestros esfuerzos van dirigidos a hacer realidad el uso de nuestros conocimientos y experiencia en el sector de las energías renovables, para impulsar los motores diésel con inyección de hidrógeno.

Las emisiones NOx, se presentan como una posible desventaja. Estas emisiones, sin embargo, se pueden reducir mediante diferentes técnicas. Los métodos considerados adecuados para la reducción de este tipo de contaminantes son principalmente cuatro:

  • La introducción de terceras substancias como dietiléter
  • El reajuste de los componentes electrónicos de inyección de carburante al motor
  • La recirculación de los gases de escape
  • La reducción catalítica selectiva, este último considerado uno con los resultados más positivos.

El sistema se presenta recomendable de cara a un futuro próximo, en el que haya un endurecimiento de las leyes contra emisiones.  También si se producen suficientes avances en tecnologías electrolíticas como para obtener cantidades importantes de hidrógeno a rendimientos apropiados. Proyecto en el que estamos trabajando para su uso directo en camiones y autobuses.

Aplicaciones Actuales de H2 en Transporte

Estamos desarrollando una tecnología que hace posible la utilización de hidrógeno en sistemas de transporte abarcando de forma específica el uso en camiones y autobuses. Para ambos casos hemos encontrado aplicaciones tanto en vehículos de tamaño menor, como en los de gran tamaño.   

De la información que hemos recolectado en nuestras investigaciones, es posible concluir que, en la utilización de hidrógeno en transporte, se dan las siguientes tendencias:

El uso de hidrógeno en transporte se da con dos distintas aplicaciones: la conversión a electricidad con celdas de combustión hidrógeno o la inyección directa a motores de combustión interna.

Existen unos pocos casos de uso en combustión interna, en donde el hidrógeno se quema al interior del motor de igual forma que la gasolina. En estos casos se trata de reconversión de vehículos más que un diseño dedicado. Sin embargo, la mayoría de los casos son de uso de hidrógeno en celdas de combustible para producir electricidad que alimente motores eléctricos de propulsión de manera conjunta con baterías.  

Circuitos cerrados y transporte público

A nivel global, se estudia la aplicación de hidrógeno en movilidad utilizando una estación de reabastecimiento para funcionar, visto de otra forma se requiere el funcionamiento de equipos dentro de un circuito cerrado tal como redes de transporte público. Los casos estudiados corresponden de forma mayoritaria a la utilización de hidrógeno en buses de transporte público, con una aplicación en tren, una en equipo de logística en una planta productiva y otros casos en uso mixto en donde también se genera electricidad la que se inyecta a la red.

El hidrógeno se utiliza en la mayoría de los casos en la alimentación a celdas de combustible para luego utilizar la electricidad generada en motores eléctricos, pudiendo acompañarse con baterías o utilizarse de forma directa. Existe también el caso de utilización en motores de combustión interna, en el que además se compara el rendimiento de estos versus el uso de hidrógeno en celdas de combustible las que poseen una eficiencia mayor. Por último, existen casos, en Argentina específicamente, en los que el hidrógeno se mezcla con gas natural para alimentar motores de combustión interna.

En relación a las estaciones de reabastecimiento estas son construidas por empresas que tienen una larga trayectoria en el trabajo con gases industriales. Dentro de las estaciones existen 3 tipos en base a cómo se obtiene el hidrógeno: aquellas con producción in situ, aquellas con abastecimiento por camiones y el último tipo corresponde a una mezcla de los anteriores.

Como vemos, el uso del Hidrógeno en los motores diésel se nos presenta como una alternativa real a los clásicos motores que siguen fomentando el uso del petróleo. Nuestras investigaciones, siempre a la vanguardia de las tecnologías sostenibles, apuestan por el uso del Hidrógeno.

Sistema de Gestión y Control de Flota

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Hemos desarrollado un Sistema de Gestión y Control de Flota (SGCF) con el objetivo de mejorar la eficiencia de los servicios de transporte y la seguridad de los conductores y pasajeros. Este sistema permite tener acceso, en tiempo real, a información relevante para facilitar la toma de decisiones ante posibles problemas en ruta.

¿Cómo funciona el SGCF?

El SGCF es un sistema diseñado para gestionar a través de un portal web todas las áreas que componen una empresa de transportes. En el momento en que accedemos a la web organizativa, tenemos a nuestra disposición toda la información relativa a: Activos, Recursos Humanos, Servicios, Mantenimiento, Prevención de riesgo, Compras, Ventas, Inventario, Contabilidad, Finanzas, Calidad, y Resultados de Auditorias. 

El funcionamiento del SGCF se basa en la instalación de dispositivos electrónicos automatizados. Éstos envían información en tiempo real, por medio de comunicación remota inalámbrica a los servidores web, mediante aplicaciones desarrolladas a tal fin. Además, este sistema permite también la integración con otros sistemas de información, ampliando así su eficacia.

El Sistema de Gestión y Control de Flota consta de tres sistemas principales relacionados entre sí: por un lado el Sistema de Control de Ruta (SCR), por otro el Sistema de Planificación de Recursos Empresariales (ERP) y por último el Sistema de Gestión y Reportes (SGR).

Cuando accedemos al portal web organizativo por medio de nuestro usuario y clave personal, el sistema nos permite interactuar con la información en función de nuestro cargo y rol en la empresa. Es decir, el acceso que tenemos a la información está en consonancia con nuestra área de trabajo y cargo.

El SGCF nos ofrece una completa área de trabajo donde se reúnen todos los aspectos de la empresa, ya sean burocráticos, técnicos o prácticos. Desde el sistema de gestión podemos controlar la disponibilidad de los conductores, llevando un control de los períodos de vacaciones y licencias, y al mismo tiempo, reunir todos los requisitos documentales como contratos, seguros, etc.

Por otro lado, nos ofrece la posibilidad de soporte en línea para solicitudes, seguimiento de incidentes, al cual tienen acceso todos los usuarios autorizados. Esto permite una mejor comunicación entre todos los miembros de la empresa, lo que significa una mejora en la gestión de los recursos humanos y en la planificación empresarial. Pero veamos detalladamente la estructura del SGCF.

Estructura del SGCF

En primer lugar tenemos el SCR, o Sistema de Control de Recorridos. Este sistema se apoya en la instalación de dispositivos electrónico en el vehículo, el cual nos reporta la información relativa a: localización, velocidad, cantidad de pasajeros, conductor asignado al vehículo y ruta planificada.

El SCR nos permite hacer un seguimiento en tiempo real de todos los detalles señalados anteriormente. Con dicha información tenemos la posibilidad de ejecutar las acciones que sean necesarias para el buen funcionamiento del servicio, como por ejemplo: programar los servicios, verificar la realización de los mismos y generar estados de pago.

En segundo lugar, el ERP o Sistema de Planificación de Recursos Empresariales, nos da la información sobre cualquier otro departamento de la empresa que no cubre el SCR.

Y en tercer lugar, el Sistema de Gestión y Reportes, permite crear reportes gráficos para todas las áreas de trabajo. Los reportes nos darán información clara y detallada sobre incidentes, velocidades, ocupación, documentos, sustancias peligrosas, exámenes médicos, etc. Y todo ello en formatos gráficos estándares como  Excel, Pdf o Csv.

Todos estos elementos ayudarán a la prevención de riesgos, ya que tendremos el control sobre todas las áreas y departamentos de la empresa de una forma clara y visual.

Estratégicas específicas para los fabricantes de automóviles establecidos

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La movilidad es un reto enorme, especialmente en las ciudades urbanas congestionadas y contaminadas. Algunas ciudades han centralizado los sistemas de transporte; otros se basan en las fuerzas del mercado y todavía otros utilizan una mezcla de centralización y mercados. La mayoría de los sistemas de movilidad urbana existente puede someterse a un proceso de transición importante en los próximos años. Según Neckermann (2015), la “revolución movilidad” dará lugar a emisiones cero, cero accidentes y la propiedad cero. Independiente de la amplia variación de las reglas de transporte público local, la nueva industria de la movilidad es, probablemente, en el borde de definición de un próximo diseño dominante.

Lo que pocos líderes de opinión pueden estar de acuerdo es cuándo y en qué grado esto sucederá. ¿Cuáles serán las futuras tasas de crecimiento de las ventas de vehículos eléctricos? Nadie sabe a cual precio las baterías pueden bajar. Asimismo, no se sabe cómo y dónde se utilizarán los autos sin conductor o en qué medida los autos serán compartidos. Por último, pero no menos importante, no sabemos cual empresas serán parte del nuevo diseño de transporte dominante.

Los fabricantes de automóviles establecidos se enfrentan a decisiones difíciles. En este punto, debemos tener en cuenta la integración social de estas empresas en la industria del automóvil (Holweg y Oliver, 2016) y lo difícil que será cambiar la infraestructura y las redes existentes. Un gran dilema de los fabricantes de automóviles dominantes podría ser la obligación de mostrar rentabilidad a sus inversionistas que a lo mejor no están dispuestos a aceptar inversiones (y perdidas iniciales) para nuevas infraestructuras y redes. Tal vez los inversionistas prefieren protegerse contra los riesgos por su cuenta mediante la inversión en empresas más pequeñas y más ágiles que están mejor preparados para enfrentar los desafíos de la revolución de la movilidad. A veces no podemos creer que los fabricantes de automóviles grandes o gigantes de gas y petróleo podrían enfrentar problemas de existencia, pero algunas predicciones indican que esto es exactamente lo que sucederá.

Fabricación Global de vehículos

Alrededor de 40 empresas en el mundo produjeron 100.000 autos o más en 2014 (Holweg y Oliver, 2016), y las empresas establecidas están bajo la presión de los fabricantes de países emergentes como China e India. Los cuatro mayores fabricantes -Volkswagen, Toyota, GM y Ford- cuentan con alrededor de un tercio de los ingresos globales. En los últimos años, la industria del automóvil madura se caracteriza por las fusiones y adquisiciones, alianzas y líneas de montaje lo más cerca posible a los mercados de destino. El tamaño es un factor importante, aunque no el único, que ayuda a los fabricantes a hacer uso de economías de escala. Encontrar el equilibrio entre las preferencias de los consumidores individuales y la producción en masa es un reto constante que se enfrenta la industria. Una estrategia común es el uso de los mismos componentes a través de múltiples marcas y modelos, alcanzando economías de escala al menos por debajo de la superficie de diseño. Holweg y Oliver (2016) investigó los factores que tienen la mayor influencia sobre los fabricantes de automóviles para sobrevivir en tiempos de crisis: El alcance del mercado es importante para la cobertura contra los riesgos de modo que los fabricantes no dependen del ciclo de la economía de pocos mercados. Además, el apoyo de las partes interesadas de los inversionistas, proveedores, sindicatos de trabajadores, los bancos y los gobiernos ha desempeñado históricamente un papel importante para el rescate de empresas de automóviles en crisis.

Vehículos compartidos

Compartir vehículos y es conocida sólo en unas pocas ciudades, en cuales empresas como Zipcar y Mercedes proporcionan los autos para compartir en los espacios céntricos de la ciudad. Se trata de un alquiler que los clientes pueden dejar el vehículo donde quieran dentro de los perímetros de la ciudad. El concepto de compartir autos difiere de servicios independientes como Uber y Lyft. Los fabricantes de automóviles podrían proporcionar directamente los vehículos para ambos modelos de negocio, haciendo uso de modelos financieros como el leasing. Uber aparentemente recibió más de USD 9 mil millones (CrunchBase, 2016) en su financiación y Lyft fue capaz de atraer a un inversor de alta calidad, GM. Otros fabricantes, si todavía no están involucrado, deben actuar muy rápido. Uber y Lyft no van a dejar de crecer, y empresas similares, como Hailo, GetTaxi, así como Sidecar o Ridejoy, están tratando de ofrecer alternativas. Debido al reciente éxito del modelo de movilidad compartida, estas empresas pueden convertirse en los mayor compradores (directo o indirecto) de vehículos.

Vehículo autónomo debe ser el segundo foco de atención

La industria del automóvil necesita  involucrarse en el desarrollo y fabricación de esto tecnología, y de hecho ya lo esta haciendo. Se eliminará el “peligro” de las decisiones humanas; también permitirá que las personas con discapacidad, niños u otras personas sin la capacidad para conducir por su cuenta propia pueden utilizar los servicios de transporte de manera más rentable y cómodo. Sin embargo, servicios más complejos pueden requerir todavía conductores profesionales, por lo menos en el ínterin.

Por lo tanto, la estrategia de los fabricantes de automóviles podría ser un proceso de dos pasos. En primer lugar, involucrarse en el transporte compartido y, a continuación, una vez disponible para uso comercial, agregar vehículos sin conductor a la flota existente. Una vez más, ambas estrategias son importantes para tener un mercado inmediato para lanzar nuevos modelos. Lo más probable es que estos escenarios sean parte de la demanda de servicios de transporte dentro del nuevo diseño de la movilidad dominante.

La reducción de emisiones

Los vehículos eléctricos parecen ser el enfoque más prometedor. Seba (2015) hizo una lista de nueve argumentos de por qué los vehículos eléctricos interrumpirán motores de combustión convencionales dentro de un corto período de tiempo (su predicción es que el 100% de las nuevas ventas serán eléctrica en 2030). Algunos de los argumentos más fuertes incluyen que los vehículos eléctricos son mucho más eficientes energéticamente, “diez veces más barato” y “diez veces más barato de mantener”. Las ventas de automóviles actuales están dominados por Tesla seguido por GM (Chevrolet Volt) y el tipo de cliente parece que son las personas que están dispuestos a pagar más por un auto eléctrico. Un auto eléctrico tiene características superiores comparables con los autos tradicionales. Por lo tanto, al menos para los clientes existentes, la diferencia de precio podría ser un factor menos importante en la decisión de compra. Estimaciones indican que para el año 2022, los vehículos eléctricos costarán lo mismo que los autos de combustión interna, proporcionando el punto de despegue para las ventas masivas de los vehículos eléctricos. Tarde o temprano, los vehículos de combustión no pueden competir más con los vehículos eléctricos. Implicaciones estratégicas para los fabricantes de automóviles serían la participación en la fabricación de vehículos eléctricos competitivos, la construcción de una red de proveedores correspondiente y la adaptación de los canales de distribución.

Curiosamente, en una encuesta realizada por Consumer Reports (2014), se informó de que muchos concesionarios de automóviles autorizados que en realidad podrían ofrecer autos eléctricos desaniman a los clientes de comprar uno. Una de las razones podría ser que los vehículos eléctricos crean el dilema de mucho menos ingresos de postventa que representa alrededor el 10% de los ingresos y un porcentaje aun mayor de las ganancias totales del concesionario de automóviles. Este es un tema importante de resolver para los fabricantes que desean mejorar las ventas de automóviles eléctricos. 

Zonas de cero emisiones

Zonas de bajas emisiones ya están implementadas en cientos de ciudades en EuropaEl alcalde de Londres anunció la implementación de una zona de emisión “ultra baja”; Sin embargo, la información de una ciudad con una zona de emisión cero no está disponible. Esta podría ser exactamente la oportunidad.

Implicaciones estratégicas para los fabricantes de automóviles

Teniendo en cuenta la importancia de los costos del conductor y del combustible en la cadena de valor del transporte, los fabricantes de automóviles deben involucrarse activamente en eliminar, o al menos minimizar, estos factores de costo. Un exitoso desarrollo, fabricación y distribución de tecnologías relacionadas con la participación en un diseño innovador de movilidad podrían dar a los fabricantes de automóviles una cuota de mercado sólida y una ventaja competitiva.

Sascha Koslowsky

Auto Solar: El futuro es Eco-responsable

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El auto solar, es una apuesta de futuro que hemos desarrollado dentro de nuestra visión de empresa consciente. Sabemos que las energías renovables son la opción más sensata de cara al cuidado de nuestro Planeta. Por eso, hemos creado un auto solar híbrido con el que hemos participado y ganado la Carrera Solar de Atacama.

La realidad del auto solar híbrido

En 2014 decidimos participar con un auto solar híbrido en la Carrera Solar Atacama. Para sorpresa de todos, a pesar de que era la primera vez que participábamos, nuestro auto solar fue el ganador de la carrera.

La Carrera Solar Atacama, es un recorrido de 1.400 km que tiene lugar a lo largo de 5 días en el desierto más árido del Planeta. En esta carrera compiten más de 20 equipos de diversos países en tres categorías: Híbridos, Clásicos y Evolución.

La finalidad principal de esta carrera es fomentar la investigación en tecnología fotovoltaica. Al mismo tiempo, crea un clima de colaboración internacional para generar emprendedores en el campo de la movilidad. Estos emprendedores surgen de la colaboración de diferentes profesionales interesados en el desarrollo de un tipo de transporte sustentable. Todo ello siempre teniendo en cuenta como prioridad el medio ambiente.

Nuestro equipo optó por la categoría Hibrido. Un auto solar híbrido toma su energía tanto de la tracción humana como del Sol. La ventaja de este tipo de vehículos es que no necesita de una gran financiación para su construcción, lo cual es una gran ventaja, ya que facilita el acceso a un medio de transporte limpio a bajo coste.

Tan sólo por las condiciones en sí de la carrera ya se hace difícil salir victorioso de ella. A esto hemos de añadirle el trabajo que supone reunir a un equipo competente y multidisciplinar para poder diseñar, construir y poner en funcionamiento un auto solar. Nuestro empeño en desarrollar tecnologías que respeten el medio ambiente, dieron lugar al nacimiento del Géminis Eco Racing Team. 

Pero ¿Cómo se construye un auto solar?

Para que un auto solar funcione, lo primero es diseñar una matriz solar. Esta matriz solar consta de células solares, que conforman un módulo o panel solar. Cada una de las células solares fotovoltaicas se encarga de convertir la luz solar en electricidad. La electricidad es lo que le da autonomía al vehículo.

Esta matriz solar podemos disponerla de diferentes maneras:

  • Horizontal. Es la forma más común de colocarla, ya que absorbe la energía solar durante la mayor parte del día.
  • Vertical: Esta colocación hace posible el aprovechamiento solar durante ciertos períodos del día, según la posición del vehículo.
  • Ajustable: Esta forma inteligente de colocar la matriz solar permite mover los paneles en la dirección de los rayos solares.
  • Integrada: Cuando las células fotovoltaicas cubren todo el vehículo.
  • Remolque: Usados por vehículos con poca estabilidad, como por ejemplo una bicicleta.
  • Remoto: La matriz no está situada en el vehículo.

Cada una de estas diferentes formas de colocar la matriz solar en el vehículo incide en su potencia, autonomía y eficiencia.

Además de la matriz solar, un auto solar ha de contar con una batería y un motor eléctrico. Además de la parte técnica, está el diseño del vehículo, cuya importancia es clave a la hora de crear un prototipo más o menos aerodinámico.

En el caso del auto solar híbrido, además de los paneles solares, el motor, la batería y el diseño; la intervención humana fomenta la producción de energía. En este sentido el auto híbrido gana en autonomía y al mismo tiempo ahorra en inversión.

La experiencia de construir desde cero un auto solar híbrido y ponerlo en funcionamiento, ha sido muy gratificante. Este proyecto nos demuestra que es posible innovar en el mundo de la movilidad de forma sostenible.

Por ello, esperamos que cada vez más los gobiernos y empresas de innovación apoyen este tipo de iniciativas. De esta manera, estaremos creando un futuro más consciente y sustentable para todos.

Investigación en Transporte

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El transporte representa casi un tercio del consumo de energía total del mundo. Se estima que el uso de energía en el transporte crecerá un 38% de 2010 a 2030, ligeramente más rápido que el uso total de energía, según un escenario de la Agencia Internacional de Energía (AIE). La moderación de este crecimiento es claramente de importancia crítica para asegurar la seguridad energética en el futuro y reducir los niveles del cambio climático (la AIE piensa que el crecimiento hasta 2035 podría reducirse al 17%).

El diseño de las ciudades en rápido crecimiento del mundo para proporcionar infraestructura de bajo carbono y para fomentar el uso de modos de transporte de bajo impacto, como caminar o andar en bicicleta, son críticos a medida que la urbanización se acelera. También existen importantes oportunidades para mejorar la eficiencia energética en todos los sectores del transporte, siendo los principales el transporte por carretera, que representa el 73% de la energía de transporte (52% vehículos ligeros, 17% camiones, 4% autobuses), aviación (10%), marino (10%) y ferrocarriles (7%). Se espera que las emisiones de carbono se reduzcan en el futuro cambiando a vehículos híbridos y eléctricos. Pero estos interruptores sólo serán eficaces si el suministro de electricidad está suficientemente descarbonizado y las emisiones se minimizan durante todo el ciclo de vida.

Investigación en Oxford

Oxford se ocupa de todas estas áreas, desde el diseño de mejores infraestructuras, mediante el fomento de movimientos de transporte de bajo impacto, la mejora de la eficiencia de los motores, el diseño de materiales más ligeros para automóviles y aeronaves y el desarrollo de nuevos motores eléctricos.

Transporte en las ciudades

La investigación de ciudades en Oxford ha involucrado el análisis de escenarios utilizando nuevas técnicas de ‘backcasting’ para establecer futuras alternativas y diseñar paquetes de políticas que logren reducciones significativas en el consumo de energía y las emisiones de carbono. Un modelo de simulación ha sido desarrollado para probar intervenciones alternativas, y esto ha sido complementado por un modelo de evaluación – las aplicaciones incluyen Londres, Oxfordshire, Delhi, Auckland y Jinan. Las medidas económicas se están desarrollando mediante una asociación con el Banco Asiático de Desarrollo y la AIE para explorar el potencial de créditos de seguridad de combustible que permitiría una pequeña prima sobre el combustible en los países más ricos para invertir en infraestructura limpia en las ciudades asiáticas.

Como parte de la investigación del Instituto de Carbono y Reducción de la Energía en el Transporte (ICERT) de la Escuela Oxford Martin, se ha desarrollado un modelo que combina un módulo técnico que analiza diferentes tecnologías y combustibles, con un módulo de mercado y un módulo de difusión para determinar el aprovechamiento de las nuevas tecnologías. El modelo puede explorar diferentes futuros tecnológicos a lo largo de una serie de periodos de tiempo, mirando diferentes estructuras de incentivos, estrategias de precios y cómo los diferentes segmentos de mercado podrían adoptar tecnologías híbridas, eléctricas y de otro tipo. Esta investigación se desarrollará aún más a través de nuevos proyectos importantes sobre complejidad y sobre innovación y demanda de energía.

Tecnologías de transporte con menor contenido de carbono

Trenes de accionamiento

La investigación sobre los trenes de potencia para vehículos eléctricos y hidrógenos condujo al Morgan LifeCar (el primer coche deportivo de hidrógeno). Investigaciones adicionales han llevado al desarrollo de una herramienta avanzada de software, OVEM (Oxford Vehicles Model), que se está utilizando para explorar las sinergias entre los componentes de las nuevas configuraciones del tren de potencia.

Motores de combustión interna

Los físicos e ingenieros, en colaboración con Jaguar Land Rover, BP y Shell, han desarrollado nuevas técnicas para medir la temperatura dentro de las cámaras de combustión que se están utilizando para mejorar el diseño de la próxima generación de motores y combustibles, incluyendo los biocombustibles. También se están desarrollando nuevas aleaciones ligeras de alta temperatura para pistones y aplicaciones relacionadas.

Componentes para el vehículo eléctrico

Los ingenieros de Oxford continúan desarrollando motores de bajo peso y de alta eficiencia utilizando nuevos materiales y técnicas de transferencia de calor. Un éxito temprano está siendo llevado adelante por una compañía spin-out (Yasa Motors). El trabajo en curso incluye la investigación en nuevas máquinas eléctricas que no contienen imanes permanentes y el desarrollo de nuevos condensadores de potencia nanocompuestos de polímero ligero para los aviones eléctricos.

Un programa de investigación riguroso sobre la comprensión de las vías de degradación de las baterías y los motores eléctricos, permitirá componentes más ligeros y de mayor duración, al empujar el límite de rendimiento sin comprometer la esperanza de vida.

Prácticas de control y conducción

Los ingenieros están trabajando con Ferrari en los sistemas de control necesarios para satisfacer la mejora en la eficiencia de combustible de alrededor de un tercio requerida en 2014 (a través de la recuperación de energía mejorada y la carga turbo avanzada) sin comprometer el rendimiento.

Prof. Malcom McCulloch

Sistemas inteligentes de energía

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Motivados por la urgencia de alejarnos de los combustibles fósiles convencionales a alternativas, investigamos muchos aspectos diversos de los sistemas energéticos dentro del grupo. Las fuentes de energía intermitentes (incluido el PV, el viento y las mareas) plantean un gran desafío a los sistemas eléctricos convencionales, en particular en el área de equilibrio entre la oferta y la demanda. Depender de baterías químicas solo para solucionar este problema puede ser demasiado costoso. Nuestra investigación se centra en la identificación de la combinación óptima de tecnologías de almacenamiento de energía para sistemas que van desde las redes aisladas hasta las redes convencionales.

Mediante el uso de tecnologías electroquímicas junto con alternativas, como el almacenamiento de energía térmica, se puede encontrar una solución más económica. A escala reducida, un interés particular es la aplicación del almacenamiento de energía térmica (calor latente y sensible) a los frigoríficos domésticos. Mediante la implementación de un sistema de recuperación de calor es posible explotar la energía térmica que de otro modo se perdería.

También nos interesa cuantificar el rendimiento de los sistemas energéticos utilizando una amplia gama de herramientas: análisis del ciclo de vida para medir la huella de carbono, simulación numérica para ayudar a la selección de componentes y optimización de la función de costos para la toma de decisiones económicas.

Gestión de la demanda

Demand Side Management (DSM) es un componente clave en el concepto de Smart Grid. A menudo es utilizado por las empresas de servicios de transmisión para optimizar el consumo de energía en el extremo del usuario para que coincida con los recursos de generación disponibles y previstos. Una de las funciones clave de DSM es desplazar la demanda de carga de la hora punta, suavizar la curva de demanda y reducir la demanda máxima del día. Esto puede traer dos beneficios a la red:

Como la capacidad de un sistema de energía se determina por la demanda máxima que puede soportar, la reducción de la demanda de pico puede aliviar la necesidad de actualizar la infraestructura del sistema de energía para satisfacer la creciente demanda.

A medida que la pérdida de potencia en el cable de distribución de energía aumenta hasta el cuadrado de corriente, el desplazamiento de la demanda de pico y la suavización de la curva de demanda pueden resultar en una menor pérdida promedio en el sistema de distribución.

 

La comprensión de la tensión del sistema (qué tan cerca está la demanda de la capacidad del sistema) y mantener una buena calidad de energía son fundamentales. Los investigadores de EPG han llevado a cabo el estudio de la tensión de la red y la condición de carga basada en los datos de potencia de alta calidad de la infraestructura de medición inteligente.

Análisis de grandes datos

Las empresas de servicios energéticos deben almacenar y controlar la carga masiva de datos que se acumulan desde la red inteligente. La oportunidad de hacer algo con esos datos es un desafío crucial de los grandes datos y potencialmente un mercado mucho más grande porque las herramientas para extraer datos pueden seguir evolucionando para resolver problemas de las empresas de servicios energéticos y ahorrarles dinero.

Se exploran métodos para el análisis de datos de gran tamaño para resolver diversos problemas energéticos de alta complejidad debido a la diversidad de los datos de origen (medidores inteligentes, PVs, EVs, almacenamiento, precios dinámicos, utilidades, etc.) y la necesidad de extraer y fusionar la red inteligente para una toma de decisiones en tiempo real.

Prof. Malcom McCulloch