Iniciativa de movilidad eléctrica en la Ciudad de Puebla.
Problemática: Ciudad de México (Antecedente)
En la ciudad de México se realizan diariamente 34.5 millones de viajes, de estos 24.4 millones en transporte público y solamente 11 millones a pie. El primer lugar lo ocupa el transporte en bus o combis con el 74% y el segundo lugar lo ocupa el metro con el 29% con 4.4 millones de viajes realizados en el metro.
Análisis: El sistema de transporte solar para zonas urbanas en el centro del país, casos de estudio ciudad de Puebla.
-Transportes eléctricos
Debido al hecho que almacenar la energía desde fuentes de energía solar incrementa el consumo promedio anual entre un 8 y un 14%, se recomienda que este sea un sistema interconectado a la red, en lugar de tener un sistema de almacenamiento en baterías.
- Cable Bus, trolebus
¿Cuál es el costo ambiental de la construcción de los transportes con sistema de movilidad solar?
La energía solar es más sustentable que quemar combustibles fósiles. Sin embargo, la fabricación, el transporte y la instalación de estos transportes de movilidad solar puede generar contaminación química. La energía usada y los gases de efecto invernadero emitidos durante la producción de celdas y paneles solares varía sustancialmente con la tecnología utilizada y la geografía. La mayoría de celdas inician con el cuarzo, la forma más común de sílice (dióxido de silicio), el cual se extrae a partir de las minas (Fig. 2), lo que pone a los mineros en riesgo de uno de los peligros laborales más antiguos de la civilización, la silicosis pulmonar, además los residuos de minería generan desechos peligrosos (como el tetracloruro de silicio que acidifica el suelo y emite gases nocivos).
Preguntas de Entrada:
Número de pasajeros por cabina:
Área de captación o celda por cabina:
Tipo y cantidad de baterías por cabina:
Fig. 2. Configuración del sistema individual spartan.
Otro tipo es fabricado a base de telururos de cadmio y otro elementos como arsénico, cobre, galio, selenio, indio, materiales conocido por su alta toxicidad, y potencialmente cancerígeno. Aunque en su fabricación sólo el 1% del material es desechado, requiere medidas especiales para evitar problemas ambientales y sanitarios.
Fig. 2. Ejemplo de residuos de mina.
La instalación de los paneles solares requiere un estudio de impacto ambiental que impliquen el cambio de relieve, la erosión del suelo, la pérdida de la vegetación, pérdida del hábitat.
De acuerdo con la metodología de la huella ambiental de productos de la Comisión Europea, la fabricación de una planta de energía fotovoltaica generan entre 80% a poco más del 95% de las emisiones. Esto incluye la extracción de materias primas, la producción de materiales semiconductores, la fabricación de módulos y los componentes de Balance of Systems y la construcción. Las emisiones de los filtros fotovoltaicos entre 0.07 y 0.18 lb de CO2 equivalente por kWh.
A pesar de los costos energéticos de producir los módulos, la mayoría de éstos devuelven el costo de inversión en los primeros dos años de operación. Considerando que el periodo de vida de un módulo es de unos 20 años aproximadamente, la energía de estos módulos es mayormente limpia la mayor parte del tiempo. Tomando en cuenta que la eficiencia nominal de una celda fotovoltaica es del 15% y que reduce su rendimiento en un 1% anual en promedio por uso y operación; así como que un periodo de 2-3 años de energía pérdida por el payback, la eficiencia real considerando estos factores será del 12.2 %.
Reducir las emisiones de CO2 se puede lograr con un transporte con menor huella ecológica.
https://blog.pickmysolar.com/how-green-are-solar-panels
Reciclaje:
Respecto a las baterías, el proceso de reciclado no es viable a menos que sean de ácido-plomo, esta es una razón importante por la cual es más adecuado evitar el almacenamiento de la energía. Baterías de otro tipo requieren subsidio “The global solar panel recycling market is expected to be valued at USD 384.4 million by 2025, according to a new report by Grand View Research, Inc.”
Tabla 1. Solamente las baterías de ácido-plomo son aptas para reciclar, las demás requieren subsidio.
Propuesta en RUTA PUEBLA
Paraderos:36 Pasajeros: 160 No. de metrobuses: 22 Distancia:32 km
Paraderos:36 Pasajeros: 160 No. de metrobuses: 22 Distancia:32 km
Conectar a los autobuses a la red eléctrica
Disel
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Serie Híbrida
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Eléctrico
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Consumo de Energía
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3.5 k Wh/km
( 35 1/100 km)
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2.3 k Wh/km
(23 1/100 km)
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1.07 k Wh/km
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Analyses of Energy Saving in a Hybrid and Electric Bus
Figura 4. Comparación anual del costo de elctricidad por la operación de buses,disel en (rojo), serie híbrida (azul) y eléctrico (verde).
Propuesta
Establecimiento de sistema articulado de autobuses alimentado por electricidad solar.
Pasajeros: 160
Paraderos:36
No. de metrobuses:22
Distancia:32 km
Linea 1 paraderos 36
Separación 500 metros entre paradero
22 Autobuses
Rendimiento 718 kJ x Km
Energía por Km 3.8 Mega Joules x km
22 autobuses operando x 18 hrs
Metodología
Energía mover un día: 27 GJ (7500 kW-h).
Energía sostener el sistema: 7.5 MW-h.
Un panel al año: 370.2 KW-h.
Área de captación: 200 m2
No de módulos: 7500 de 250 W
Celdas por paradero:290
¿Cual es el costo ambiental?
Fabricación Traslado Instalación Residuos
Generación de residuos
Residuos Peligrosos Contaminación Legislación
Generación de residuos peligrosos
La energía solar se deriva de una de las fuentes más abundantes de la naturaleza: el sol. Después de 20 a 25 años de la vida útil los paneles solares se vuelven residuos peligrosos.
Los paneles de cadmio, los de mayor crecimiento, debido a que son muy económicos de fabricar y los más eficientes, tienen una gran desventaja: no existen compañías especializadas en su reutilización, por lo que son reciclados junto a televisores, luces fluorescentes y baterías.
Según un informe elaborado por la Agencia Internacional de Energía Renovable (Irena), a finales de 2016 los residuos de paneles fotovoltaicos a nivel mundial alcanzarán las 250 mil toneladas. El costo logístico de transportar a través de una gestión de residuos estaría en el entorno de los 200 euros tonelada y su posterior tratamiento (dependiendo de si tiene o no elementos peligrosos) puede rondar entre los 250 euros. La Unión Europea es la única que cuenta con un marco legal para el tratamiento de residuos de paneles fotovoltaicos. Sin embargo, en muchos países, esta actividad cuenta con legislaciones ambientales muy laxas.
Conclusiones
La producción de paneles solares produce gases de efecto invernadero.
La gravedad del impacto ambiental depende de cómo son:
fabricados,transportados, instalados y reutilizados.
Un sistema de transporte para reducir su huella ecológica, debería ser un sistema interconectado y
no de almacenamiento con baterías a menos que sea necesario por otras circunstancias.
no de almacenamiento con baterías a menos que sea necesario por otras circunstancias.
La propuesta del sistema urbano conectado al sistema proveerá el 25 % de transporte eléctrico acercandose a la propuesta de la ONU de la menta de movilidad sustentable de 30% de la fijado para el 2030.
Con una superficie de 200m2 de paneles solares se suministra de energía al sistema de red lo suficiente para el 25% de la demanda del sistema de transporte en Puebla.
Se evita el uso de baterias reduciendo la contaminación de las mismas, a través de conectar con cableado los autobuses
De igual manera se reducen las emisiones de CO2 y los costos ligados a la utilización de disel y combustibles fósiles.
Referencias
- PR, N. (2017, November 1). The global solar panel recycling market is expected to be valued at USD 384.4 million by 2025. PR Newswire US.
- Andreas Wade. (7 de noviembre de 2016). Carbon footprint of solar panels under microscope. 7 de Junio 2018, de EURACTIV.COM Ltd. Sitio web: https://www.euractiv.com/section/energy/opinion/mondaycop22-lower-co2-emissions-with-lower-carbon-solar-energy/
- Analyses of Energy Saving in a Hybrid and Electric Bus
- https://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?arnumber=8002226
- RUTA: VIDEO https://www.youtube.com/watch?v=YIsB4bNu0dg
http://batteryuniversity.com/learn/article/battery_recycling_as_a_business
