Energías renovables en el sector del transporte : viabilidad instalación fotovoltaica para semirremolque frigorífico

Abstract

RESUMEN: En el presente proyecto se propone un diseño eléctrico basado en un sistema de baterías con apoyo fotovoltaico con el fin de sustituir al motor de combustión que proporciona la energía necesaria para el funcionamiento de la unidad de refrigeración de un camión frigorífico articulado de 44T. El diseño de la instalación se ha realizado tomando como referencia el modelo de unidad de refrigeración Carrier Vector 1550 y las medidas reguladas del semirremolque frigorífico. Se ha cubierto la superficie superior de la caja del semirremolque con placas fotovoltaicas, y disponiendo en el espacio inferior de la carrocería las baterías. El cuadro de protección y el inversor ocuparán el espacio libre del depósito de combustible sustituido, ubicados también en la parte inferior de la carrocería. Con el fin de realizar una estimación de la capacidad que ha de tener la batería, se han realizado dos simulaciones de trayectos frecuentes de este tipo de instalación frigorífica. En estos trayectos se ha estimado la generación fotovoltaica, la carga proveniente de la red y el consumo. El consumo horario viene determinado por el documento acreditativo del ensayo la unidad de refrigeración por un laboratorio homologado. Tanto los trayectos como el documento de la determinación de los consumos han sido obtenidos de la colaboración de Secotrans S.L, empresa dedicada al transporte refrigerado en la Región de Murcia. Tras definir sendos trayectos de carácter internacional y nacional, se han definido una serie de puntos de control por donde se encontrará la instalación en cada hora de trayecto, a partir de los cuales se obtendrán los valores de generación en kWh basados en PVGIS mediante el software Solarius PV. Mediante la estimación de la producción del sistema se ha realizado un balance energético contando con la capacidad de batería. Los balances respectivos a cada trayecto se han estipulado según condiciones de verano (favorables) y de invierno (desfavorables) con el fin de estudiar el comportamiento del sistema en escenarios diametralmente opuestos. Para estudiar la viabilidad económica de la instalación, se calculará el VAN, basándonos en dos criterios: el primero el uso promedio de la instalación de 3.000/3.200h al año y una vida útil de 12 años y el segundo basándonos en el ahorro producido por los nuevos costes operacionales del semirremolque frigorífico, donde se compara el coste de operación mediante un motor diésel y electrificado tal y como se propone en el presente proyecto. Debido al coste del elemento principal, la batería, el coste de proyecto aún no es atractivo para el transporte nacional debido al que el payback se aproxima demasiado a la vida útil de la cabina frigorífica. se podría buscar una vía de subvención por parte del gobierno estudiando las ayudas del plan MOVES II. Por otro lado, en el caso del transporte internacional, para sendos modelos de cálculo propuesto del VAN, el proyecto si resulta económicamente viable. En ambos casos de estudio económico, el ahorro está ligado al precio establecido €/kWh nacional e internacional, costes que fluctúan en el tiempo, por ello se han tomado las medias de los países por donde transcurre el transporte. Se calcula el ahorro neto anual de emisiones de gases de efecto invernadero, así como de las partículas ligadas a los procesos de combustión asociados al modelo de refrigeración. Como conclusión cabe destacar que, aunque los costes de operación sean más bajos, el coste actual de la instalación no la hace atractiva. Estudiando los diferentes aspectos que se tratan en el proyecto, actualmente no existe una infraestructura suficiente como para suplir este tipo de instalaciones en puntos de carretera. En conclusión, el transporte refrigerado 100% eléctrico, aún tiene que beneficiarse de la reducción de los costes de las baterías asociadas al mercado de los vehículos eléctricos y al sistema de abastecimiento con cargadores de alta potencia en carretera a un precio asequible.

ABSTRACT: This project proposes an electrical design based on a battery system with photovoltaic support to replace the combustion engine that provides the energy necessary for the operation of the refrigeration unit of a 44T articulated refrigerated truck. The design of the installation was based on the Carrier Vector 1550 refrigeration unit model and the regulated dimensions of the refrigerated semi-trailer. The upper surface of the semi-trailer body was covered with photovoltaic panels, and the batteries were placed in the lower space of the body. The protection panel and the inverter will occupy the free space of the replaced fuel tank, also located in the lower part of the body. In order to estimate the capacity of the battery, two simulations of frequent runs of this type of refrigeration system were carried out. The photovoltaic generation, the load coming from the grid and the consumption have been estimated for these routes. The hourly consumption is determined by the document certifying the testing of the refrigeration unit by an approved laboratory. Both the routes and the consumption determination document were obtained from the collaboration of Secotrans S.L., a company dedicated to refrigerated transport in the Region of Murcia. After defining international and national routes, a series of control points have been defined where the installation will be in each hour of the route, from which the generation values in kWh based on PVGIS will be obtained by means of the Solarius PV software. By estimating the production of the system, an energy balance has been made taking into account the battery capacity. The respective balances for each path have been stipulated according to summer (favourable) and winter (unfavourable) conditions to study the behaviour of the system in diametrically opposed scenarios. To study the economic viability of the installation, the NPV will be calculated, based on two criteria: the first is the average use of the installation of 3,000/3,200h per year and a useful life of 12 years and the second is based on the savings produced by the new operational costs of the refrigerated semi-trailer, where the cost of operation using a diesel and electrified engine as proposed in this project is compared. Due to the cost of the main element, the battery, the project cost is still not attractive for national transport because the payback is too close to the useful life of the refrigerated cabin. a way of subsidy from the government could be sought by studying the MOVES II plan aids. On the other hand, in the case of international transport, for proposed NPV calculation models, the project is economically viable. In both cases of economic study, the savings are linked to the established price €/kWh nationally and internationally, costs that fluctuate over time, so the averages of the countries through which transport passes have been taken. The annual net savings in greenhouse gas emissions are calculated, as well as particulates linked to the combustion processes associated with the refrigeration model. In conclusion, it should be noted that, although the operating costs are lower, the current cost of the installation does not make it attractive. Studying the different aspects dealt with in the project, there is currently not enough infrastructure to supply this type of installation at road points. In conclusion, 100% electric refrigerated transport has yet to benefit from the reduction in battery costs associated with the electric vehicle market and the supply system with high-powered roadside chargers at an affordable price.