Proyecto Fín de Máster: Regulación Eólica con Baterías en Vehículos Eléctricos. Ana Isabel Almendros Molina CAPÍTULO 9: CONCLUSIONES Y ESTUDIOS FUTUROS 9.1. Conclusiones Este estudio pone de manifiesto que la introducción en el mercado del vehículo eléctrico se considera favorable para contribuir a la consecución de los objetivos que plantea la Directiva Europea 20/20/20, pues apoya la utilización de las energías renovables, pudiendo aprovechar la energía excedente en horas valle para la recarga de las baterías y reduce las emisiones de gases efecto invernadero. Se consigue una reducción de las emisiones de CO2 entre 62-68 %, en transporte urbano y rural. En la tabla siguiente se muestra la comparación entre los consumos obtenidos en los circuitos de conducción estudiados en este proyecto, correspondientes a energía primaria, petróleo, así como las emisiones de CO2, en dos tipos de vehículo, eléctrico y de combustión diesel: E.primaria Petróleo CO2 Tipo de Tipo de (MJ) (l.) (kg) vehículo circuito 3,792 0,028 0,8613 VE *0,17l/100 Km *5,22 gr/km 0,881 2,299 *5,34l/100 Km *139,5 gr/km 84,14% 96,82% 62,53% Ahorro del VE 30,47 0,221 3,524 VE *0,28l/100 Km 44* gr/km 5,012 11,12 23,92 127,01 V.Diesel Urbano Rural V.Diesel *6,33l/100 Km *140,56 gr/km 76% 95,58% 68,31% Ahorro del VE 186 Proyecto Fín de Máster: Regulación Eólica con Baterías en Vehículos Eléctricos. Ana Isabel Almendros Molina Las restricciones de energía eólica por baja demanda en horas valle que supone una pérdida de oportunidad de dicha fuente de energía renovable, según los datos recogidos por la AEE, para el 2010 son de 309,3 MW. Esta cantidad supone una pérdida de oportunidad del 1,54%. Este excedente de energía podría haber sido cubierto con 90.438 vehículos eléctricos de 24 kWh de capacidad. Si se estima el recorrido medio anual de un vehículo en 15.000 km, la introducción de esos vehículos eléctricos, hubieran supuesto evitar la emisión de 129.145 t. de CO2 a la atmósfera. Si se consideran los 6,5 millones de vehículos eléctricos que podrían integrarse en el sistema eléctrico sin inversión en activos de generación y transporte, siempre que se hiciera una recarga inteligente de baterías, durante las horas valle de la curva de la demanda eléctrica, se evitaría emitir a la atmósfera más de 9 millones de toneladas de CO2. Sin embargo, aunque es un ahorro considerable, al analizar distintos ciclos de conducción, se pone de manifiesto las limitaciones de esta tecnología, pues el vehículo eléctrico no responde a velocidades altas, por encima de los 115 Km/ h, cuando está cargado con tan sólo 2 pasajeros y con topografía con inclinación superior al 4%, pues exige una potencia superior a la que dispone. Además existen restricciones de potencia instantánea pues si a velocidades altas se producen aceleraciones elevadas, se requiere picos de intensidad por parte de la batería superiores a las que recomienda el fabricante, en algunos casos superiores a 2C, lo que provoca un aumento considerable de la temperatura, así como perdida de las prestaciones técnicas de la batería. Para poner esta tecnología a punto es necesario analizar en profundidad las prestaciones técnicas de las baterías. Al realizar ensayos según la norma IEC 61982-4 a distintas tecnologías, la tecnología de ión litio polímero ofrece mejores resultados de capacidad y energía que las de Litio-Co y litio-Fe. Al analizar las prestaciones de diferentes tecnologías de litio frente a la temperatura, se observa que los mejores resultados en los ensayos se 187 Proyecto Fín de Máster: Regulación Eólica con Baterías en Vehículos Eléctricos. Ana Isabel Almendros Molina obtienen trabajando a temperaturas de 45ºC debido al aumento de la conductividad iónica del electrolito. A las temperaturas comprendidas entre 25 y 45ºC ofrece las mayores intensidades de descarga y carga, y por lo tanto, mayor potencia de descarga y regenerativa. A bajas temperaturas, la capacidad disponible es menor a la nominal. La batería ensayada se deteriora por encima de los 34,70 ºC cuando las intensidades de descarga son del orden de 3C, sin embargo puede alcanzar temperaturas de hasta 47,89ºC, con intensidades de descarga de 2C. Una limitación del presente estudio es el no tener acceso a baterías de ión litio manganeso con estructura espinela, para realizar los ensayos, que disponen de menor valor de resistencia interna, a la ensayada en la aplicación al vehículo, que es de litio cobalto y que por lo tanto, soportaría mejor los picos de carga y descarga. 9.2. Estudios futuros. En este proyecto, para analizar el comportamiento del vehículo eléctrico con el modelo obtenido y poder compararlo con las prestaciones y efectos contaminantes de un vehículo de combustión se ha partido de ciclos de conducción NEDC y Artemis. En los ciclos NEDC (New European Drive Cycle), los tiempos de frenada y detención, a causa de los semáforos, benefician especialmente a los vehículos híbridos y eléctricos. Son ciclos diseñados para homologación de consumos, donde la velocidad más elevada es 25 Km/h. Sin embargo, al conducir por ciudad, dependiendo de la localización y calles de ésta, existen tramos donde es posible alcanzar velocidades muy superiores. Los ciclos de conducción Artemis son ciclos diseñados para medición de emisiones de contaminantes, disponen de periodos de tiempo para cambios de velocidad muy cortos y aceleraciones grandes. 188 Proyecto Fín de Máster: Regulación Eólica con Baterías en Vehículos Eléctricos. Ana Isabel Almendros Molina Por lo tanto, sería interesante diseñar circuitos de conducción, adecuados para continuar en futuros estudios, analizando el comportamiento de las baterías en los vehículos eléctricos, y poder probarlos en distintas condiciones que incluyan factores influyentes como son distintas topografías, longitudes de trayecto, hábitos de conducción, etc. Sería interesante invertir en investigación y desarrollo de la tecnología de ión litio manganeso, con la finalidad de conseguir mayor densidad energética para poder ofrecer intensidades de descarga y carga más elevadas, y por lo tanto, poder ofrecer mayor potencia instantánea a un vehículo. Otro aspecto muy importante a analizar en relación a la aplicación de las baterías en los vehículos eléctricos, es el incremento de temperatura que tiene lugar en las baterías con su uso. A partir de cierta temperatura se degradan y en otros casos los sistemas de protección las ponen en circuito abierto. En el caso de vehículos híbridos ó eléctricos, en los cuales hay una carga y descarga continua de baterías, y en el caso de requerir aceleraciones rápidas, la temperatura puede subir rápidamente de manera que se alcancen valores inadmisibles. Por este motivo, sería de gran interés poder desarrollar también un modelo que explique este calentamiento de la batería y poder establecer en base a él, los criterios de diseño para la refrigeración. 189