Comunicación presentada al II Congreso Ciudades Inteligentes:
Autores
- Francisco Javier Olmos Herguedas, Investigador, Fundación CARTIF
- Mª Ángeles Gallego de Santiago, Investigadora, Fundación CARTIF
- Clemente Cárdenas Cuevas, Investigador, Fundación CARTIF
- Santiago Warncke Pérez, Director Técnico y de Explotación, AUVASA
Resumen
REMOURBAN es un proyecto de demostración a gran escala cuyo objetivo es acelerar la transformación urbana de las ciudades Europeas en ciudades inteligentes, con un enfoque conjunto de los sectores de la energía, movilidad y TICs. La movilidad urbana juega un papel clave en la consecución de objetivos de reducción de contaminación, mejora del flujo de pasajeros y mercancías, con la finalidad última de proporcionar una mayor calidad de vida a los ciudadanos en condiciones de sostenibilidad.
Antecedentes
El municipio de Valladolid cuenta con una población de 307.052 hab. (Instituto Nacional de Estadística, 1 de enero de 2015), siendo su densidad de 1.553 hab./km2. La evolución de la población marca una tendencia descendente con una pérdida paulatina de población (PIMUSSVA) a favor de las zonas metropolitanas anexas, donde prolifera el crecimiento de nuevas áreas residenciales que actúan como ciudades dormitorio (INE).
Hay que destacar que Valladolid se configura como núcleo de actividad (área de influencia socio-económica directa) para más de 700.000 personas (destacando la ciudad de Palencia a sólo 39 km, y otros municipios importantes). Dentro de la ciudad, el transporte público de referencia para movimientos internos es el autobús urbano. En el año 2014, la demanda total anual de AUVASA (empresa municipal de trasportes) ascendió a 25.800.480 viajes (según datos del Observatorio de Valladolid-PIMUSSVA). Los 150 autobuses urbanos dan servicio a las líneas de trasporte con una cobertura que llega a alcanzar al 97% de la población, en un radio de 300 metros, y del 71% de la población si el radio se reduce a 150 metros.
El transporte público dentro de la ciudad se complementa con el servicio de Taxi. En la actualidad existe una flota de 446 Taxis operando en la ciudad.
A nivel global, el parque de vehículos registrados en la ciudad es de 172.760 vehículos en el año 2012, equivalente a un IM de 437 turismos por cada 1.000 hab.
Destaca el impacto del uso del vehículo para actividades de reparto de última milla, servicios necesarios y trasporte privado.
En los últimos años y provocada por diferentes agentes (destacando los medios de transporte) se ha producido una tendencia al alza en los niveles de contaminación, apareciendo diferentes alertas fundamentalmente por altos niveles de ozono (Ayuntamiento de Valladolid, 3 de diciembre de 2015) (El Norte de Castilla, 4 de diciembre de 2015).
Por tanto, se considera necesario introducir cambios a corto, medio y largo plazo en el modelo de movilidad urbana y en concreto trabajar en soluciones tecnológicas que permitan seguir dando servicios de movilidad con el mínimo impacto medioambiental.
En este sentido se considera la puesta en marcha de un proyecto demostrador tecnológico que busque evaluar soluciones innovadoras (tecnología con un mínimo grado de desarrollo, pero que no hayan sido evaluadas de forma intensa en un entorno de demostrador real). Las acciones que se plantean en el proyecto están destinadas a evaluar soluciones innovadoras basadas en electromovilidad dentro de los siguientes ámbitos:
- Transporte urbano de pasajeros:
- Público: Bus urbano
- Privado: Taxis
- Transporte urbano de mercancías/servicios:
- Reparto urbano de última milla
- Servicios ámbito urbano
- Infraestructura de recarga:
- Exclusivo transporte urbano pasajeros (Buses)
- Exclusivo transporte privado de pasajeros (Taxis)
- Acceso público en espacio controlado carga rápida
- Acceso público en espacio público carga lenta y acelerada o semi rápida
- Acceso público en espacio privado carga lenta y acelerada o semi rápida
Descripción Proyecto REMOURBAN
REMOURBAN es un proyecto de demostración a gran escala que tiene como objetivo acelerar la transformación urbana de las ciudades a través de un innovador modelo de regeneración urbana sostenible. La finalidad última es mejorar la calidad de vida de los ciudadanos, y para ello se trabaja sobre tres pilares: energía, movilidad y TIC. La integración de estos tres sectores permitirá alcanzar mejoras sociales y económicas, así como acercar la tecnología a los ciudadanos. Se proponen demostradores de tecnologías innovadoras a nivel de distrito (energía) y de toda la ciudad (movilidad). Las soluciones TIC actúan como eje vertebrador de todas las innovaciones propuestas, integrando datos a través de tareas de monitorización, y proporcionando servicios de valor añadido a todos los ciudadanos desde una plataforma global, apoyada en plataformas locales de las tres ciudades faro participantes: Valladolid (España), Nottingham (UK) y Tepebasi (Eskisehir-Turquía). Otras dos ciudades: Seraing (Bélgica) y Miskolc (Hungría) evaluarán la replicabilidad del modelo de regeneración urbana desarrollado.
El demostrador de la ciudad de Valladolid tiene como objetivo reducir en un 50% el consumo de energía y en un 80% las emisiones de CO2, involucrando activamente a más de 5.700 ciudadanos. A nivel de distrito (400 viviendas con una superficie total de 24.600m2) se reducirán los consumos de energía en al menos un 50%.
Las acciones de movilidad se implementarán a lo largo de toda la ciudad, si bien hay un interés especial en la zona centro, de cara a una futura definición de una Zona de Bajas Emisiones. Se tiene previsto poner en marcha un demostrador de movilidad consistente en:
- 5 autobuses eléctricos híbridos con carga por pantógrafo: 2 de ellos en el marco del proyecto y otros 3 adquiridos por el AUVASA
- 20 taxis eléctricos
- 5 vehículos eléctricos para reparto de última milla
- 2 vehículos eléctricos destinados a personal del Ayuntamiento
- Un número de vehículos eléctricos de carácter privado, aún por determinar.
El despliegue de esta flota irá apoyado por la instalación de una infraestructura de recarga específica en algunos casos y la actualización parcial de la infraestructura existente en otros. Concretamente, se instalarán:
- Un punto de recarga rápida en CENTROLID para dar soporte a los taxis y a los vehículos de reparto de última milla.
- Dos puntos de recarga ultra-rápida en cabecera y final de línea de los autobuses
- 4 puntos de recarga (7,2kW).
Valladolid se ha comprometido a alcanzar al menos un 20% de reducción de emisiones de CO2 el año 2.020. Para conseguirlo, el Ayuntamiento de Valladolid apuesta por la movilidad sostenible desde el año 2.004, a través de una serie de estrategias, iniciativas y proyectos. Se ha revisado recientemente (2.015) el Plan Integral de Movilidad Urbana, siendo el anterior de 2.008. Planes de movilidad anteriores: Agenda Local 21 (promoción de movilidad a pie y en bicicleta, transporte público y vehículos eléctricos privados), Pacto de Alcaldes, Estrategia de Promoción de la Movilidad Eléctrica, Programa de Vehículos Limpios.
Descripción de la solución de movilidad para autobuses
Se plantea un demostrador sobre una línea en la que se puedan comparar las principales tecnologías. El punto de partida son las ya existentes: diésel, gas (GLP) y diésel tecnología híbrida pura. Respecto a la solución a evaluar, se selecciona un autobús eléctrico con autonomía extendida con carga ultrarrápida en cabecera/fin de línea (híbrido con capacidad para operar en modo eléctrico puro usando recargas parciales). Para denominarlo usaremos Fast-PHEV Bus (Fast: carga rápida, PHEV: Plug in Hybrid Electric Vehicle, Bus).
El autobús (en su solución sin recarga en ruta) es un autobús híbrido diésel-eléctrico (tracción eléctrica), con posibilidad de ser operado parcialmente en modo 100% eléctrico para cruzar zonas catalogadas como Zonas de Cero Emisiones. En este modo de operación el motor diésel estará apagado, y la energía necesaria para la propulsión del vehículo procederá del sistema de acumulación de energía embarcado.
Estos autobuses serán mejorados con un sistema de carga rápida en línea (cabecera y fin de línea). Mediante este sistema, que requiere de una infraestructura asociada, objeto también de este proyecto, el autobús podrá recargar desde la red eléctrica la energía consumida cuando funcione en explotación 100% eléctrico, reservando el grupo electrógeno para situaciones excepcionales o emergencia de forma que se garantice el servicio. Este hecho permite un mayor ahorro de combustible fósil, así como una reducción adicional de las emisiones contaminantes del vehículo.
Actualmente la tecnología en autobuses eléctricos puros requiere, para disponer de autonomía suficiente, dotarles de unas grandes baterías (en peso y en volumen). Sin embargo, en Valladolid, por el tamaño de sus líneas y sus condiciones de servicio, se ha seleccionado la tecnología de autonomía extendida, que permite trabajar en modo eléctrico con menos batería pero a cambio debe incorporar carga ultrarrápida en determinadas paradas, que será compartida entre varios autobuses. El demo se realizará sobre la línea 7, línea que comparte todos los tipos de autobuses descritos.
Los vehículos objetos de esta propuesta son cinco autobuses de transporte urbano, Clase 1, 12m de longitud, piso bajo integral y 2 puertas. Excepcionalmente, estos autobuses cumplen con el reglamento antivuelco R66.02, exigible por ley únicamente a vehículos de Clase 2, lo cual les dota de una seguridad mejorada frente a vehículos convencionales urbanos.
Estos autobuses permiten ser operados en cualquier línea de explotación de AUVASA en modo híbrido, integrándose sin ningún tipo de restricción como un vehículo más de la flota actual propiedad de AUVASA y que da servicio en la ciudad de Valladolid.
Estudio energético línea 7
El estudio parte de asegurar un mínimo de energía siempre en las baterías al final de la vida útil de explotación del bus. En nuestro caso vamos a fijar un mínimo de un 80% de la energía inicialmente instalada (energía del sistema embarcado ESS). Además, uno de los elementos de mayor coste en este tipo de vehículos es el sistema de almacenamiento de energía. Garantizar una vida media del sistema es fundamental; la duración media de las baterías es mayor si en el modo de operación las baterías no llegan a niveles bajos de descarga; en nuestro caso vamos a usar como valor mínimo el de un 20% de carga mínima. Por tanto, tenemos un 60% de la energía instalada, que llamaremos Energía Óptima de Autonomía con Garantía (EOAG).
Para realizar un análisis de la energía necesaria tendremos en cuenta la información de la tabla I y los perfiles de altimetría de la Figura 7. Por simulación podemos determinar un consumo medio de energía por kilómetro para tracción (Simulación realizada por VECTIA, para el modelo VERIS.12 Hybrid+, resultados entregados en el informe: Estudio Energético Línea 7 Auvasa, acción obligatoria en la adjudicación). Si le añadimos el consumo medio energético para situaciones de necesidad (Aire acondicionado y/o calefacción) tenemos, que para el caso de energía nominal estimada cubriríamos los 6,5Km con una energía de entre 10,75 y 11,52 kW h., luego tomaríamos estas cifras como un primer valor de EOAG.
Tabla I. Información base para realizar estudio energético en línea 7
Para el dimensionado de las baterías hay que tener en cuenta que existen situaciones de máxima demanda (más pasajeros con instantes de máxima de demanda de AA, etc.). En este caso, si garantizamos un mínimo de 4 Km de autonomía eléctrica con máxima demanda nos vamos a un dimensionado de 13,16 kW h de EOAG.
Otro factor determinante en nuestro caso, es el punto de recarga ultrarrápido. La selección de la tecnología de las baterías nos lleva a puntos de carga de 100kW de potencia nominal con picos de 120 kW. La instalación (acometida y equipos) estará preparada para potencias de carga superiores, pensando en ampliaciones posteriores.
Con esta definición tendremos cargas nominales de 1,6 kW h/min. Dado que al inicio/final de la línea 7 puede haber paradas de entre 5 y 10 min., podemos tener cargas medias de en torno a 12 kW.
Con este análisis, seleccionamos un paquete de baterías de Ion Litio de 24kW h.
Descripción de la infraestructura de recarga
Además de la infraestructura del proyecto, para asegurar las monitorizaciones de las recargas esporádicas (en modo lento en conectores Shucko con adaptador), en el proyecto se ha diseñado y desarrollado un dispositivo de monitorizado de bajo coste. Dicho dispositivo ha sido denominado “MySmartPlug” (pendiente de patente). Ofrece diversas funcionalidades, siendo su principal característica la posibilidad de programar el momento de inicio y fin de la recarga a través de un dispositivo móvil, y el acceso a información sobre la energía requerida para el proceso de recarga. Complementará, para monitorizar situaciones excepcionales, a los sistemas de recarga convencionales objeto del proyecto, que se detallan a continuación.
Para dar soporte a la flota de vehículos eléctricos que constituirá el demostrador de movilidad de Valladolid, se ha previsto actualizar un conjunto de puntos de recarga (de entre los 24 actuales) e instalar algunos nuevos: 11 puntos de recarga serán actualizados, pasando de 3,7 a 7,4 kW; 2 Puntos de recarga pasarán de 3,7 a 4 kW y por último, 1 punto de recarga se mantendrá como está.
La infraestructura de recarga nueva incluirá también 20 puntos de recarga para negocios particulares; 2 pantógrafos (recarga ultra-rápida) para los autobuses ya mencionados; 2 puntos de recarga de 7,4 kW y otros 2 de 22kW destinados a los taxis eléctricos y 1 punto de recarga rápida (50 kW) en CENTROLID, para dar soporte a taxis y vehículos de última milla.
Conclusiones
A la hora de implementar una solución de electromovilidad con éxito en una ciudad, es preciso contar con el apoyo y un alto grado de participación de los usuarios. Además, es preciso analizar en detalle las características de la ciudad, tanto en términos de extensión, infraestructura existente, etc, como de flujos de población. En definitiva, las soluciones de electromovilidad tienen que adaptarse o hacerse “a medida” en cada caso.
En el caso de Valladolid, las dimensiones de la ciudad facilitan en gran medida el despliegue de flotas de vehículos eléctricos, cuyas necesidades de recarga se pueden solventar fácilmente sin necesidad de grandes inversiones, pues no es necesario instalar un gran número de puntos de recarga rápida.
La selección de la tecnología adecuada para una flota de autobuses es fundamental. En el caso de Valladolid se ha optado por una tecnología eléctrica híbrida y se está analizando los recorridos (longitud y topología de la ruta, número de pasajeros a transportar, etc) para dimensionar correctamente las baterías de modo que se pueda sacar el máximo partido al modo de funcionamiento eléctrico puro, con una solución de infraestructura de recarga (pantógrafo) también a medida.
Las autoridades públicas juegan un papel fundamental, pues deberán ser los principales promotores de la introducción de tecnologías y prácticas limpias, a través de ayudas y/o regulaciones. De este modo, será más fácil movilizar a la ciudadanía y convencerles de que adopten estas nuevas tecnologías y prácticas.
Agradecimientos
Este proyecto ha recibido fondos del Programa de investigación e innovación de la Unión Europea HORIZON 2020 bajo acuerdo de subvención nº 646511.