Clave: el proyecto FEUP eCoach
A finales de 2017 había tres millones de autobuses urbanos en funcionamiento en todo el mundo, pero solo 385.000 pertenecían a la categoría de autobús eléctrico, según Bloomberg New Energy Finance (lo que representa una cuota del 13%). A finales de 2018, en Europa y Estados Unidos solo circulaban unos 2 250 autobuses eléctricos: de los 425 000 autobuses eléctricos en circulación en todo el mundo, 421 000 estaban desplegados en China. Se espera que los autobuses urbanos eléctricos representen más del 67 % de la flota mundial de autobuses en 2040, con una estimación de 645 000 unidades en 2025 (alrededor del 39 % de la flota mundial de autobuses urbanos).
Limitaciones para la transición a cero emisiones en el ámbito de los autocares
En Europa, de los 200.000 autobuses de transporte público, se espera que un tercio sean de cero emisiones en 2030. Sin embargo, la introducción de autocares eléctricos interurbanos y de larga distancia ha sido más lenta, a pesar de que se ha demostrado que el coste total de propiedad es menor, además de ser más eficientes y limpios. Una de las razones podría ser la limitada autonomía de las baterías actuales para el servicio pesado y el coste/madurez de las tecnologías alternativas, como las pilas de combustible de hidrógeno. Otras razones pueden estar relacionadas con los requisitos/restricciones más estrictos que deben cumplir los autocares, especialmente para el servicio de larga distancia, como por ejemplo:
- Requisitos energéticos de aceleración
- Ruido, vibración y dureza (NVH)
- Integridad estructural (resistencia a la torsión y a la flexión)
- Seguridad (resistencia al choque en accidentes de tipo vuelco)
- Durabilidad (corrosión, fatiga y fractura)
- Aerodinámica (fuerza de resistencia)
- Resistencia a la rodadura a velocidad
- Peso y posición de las baterías
- Disposición de los pasajeros y del equipaje
- Requisitos de confort de los pasajeros (iluminación, visibilidad, comodidad de conducción, temperatura/humedad, comodidad y espacio de los asientos)
- Diseño sostenible
- Consumo reducido de energía (ahorro de combustible o electricidad)
Estas limitaciones más estrictas significan que los nuevos autocares eléctricos tendrán que seguir las mismas tendencias que hemos visto en los últimos cinco años en la industria del automóvil, con los OEM introduciendo nuevos vehículos eléctricos de base (con Tesla como pionero), en lugar de vehículos construidos sobre una plataforma de motor de combustión, lo que impone muchas concesiones y compromisos. El aumento de los requisitos de ahorro de combustible ha llevado a los fabricantes a reducir el peso de los vehículos mediante la reducción de tamaño y otras estrategias.
En comparación con la industria automovilística, el sector de los autocares ha tardado en introducir nuevas tecnologías ligeras.
- Para diseñar e implantar autocares eléctricos novedosos, se necesitarán soluciones integradas innovadoras:
Conceptos y arquitecturas novedosos
Materiales ligeros
Tecnologías que permitan sistemas de vehículos ligeros
Esto impondrá varios retos, a saber :
- Reducir el impacto medioambiental
- Aumentar la eficiencia energética a lo largo de todo el ciclo de vida del vehículo
- Demostrar reducciones asequibles y sostenibles del peso de los vehículos
- Aplicar procedimientos y metodologías de diseño que garanticen la integridad estructural y la seguridad, en particular la resistencia a los choques y la durabilidad.
- Reducir el tiempo de desarrollo del vehículo y el plazo de introducción en el mercado.
- El proyecto FEUP eCoach:
Un nuevo concepto de diseño, FEUP eCoach, desarrollado y probado digitalmente en la Universidad de Oporto, Facultad de Ingeniería con la colaboración del Estudio de Diseño Almadesign, incorpora muchas características que pueden representar un cambio de paradigma en el diseño de autocares interurbanos, capaz de proporcionar soluciones integradas para superar algunos de los retos mencionados anteriormente y permitir una transición suave desde el diseño dominante, basado en cadenas cinemáticas diesel y carrocería de acero en color blanco, a otras formas de energía, en particular baterías o pilas de combustible de hidrógeno, y a otros diseños estructurales/materiales.
El FEUP eCoach Concept es un autocar eléctrico interurbano y de larga distancia, destinado a desarrollar una familia de autocares eléctricos, construidos en torno a una plataforma de propulsión eléctrica, alimentada por baterías o pilas de combustible. El concepto puede clasificarse como un proyecto de innovación "producto-plataforma", a partir del cual puede desarrollarse una familia de proyectos de productos "derivados", basados en una plataforma común (autocares interurbanos de largo recorrido, autocares periurbanos de corto recorrido, autocares turísticos, número variable de pasajeros).
La arquitectura permitirá aumentar el volumen de las series de subsistemas en una industria de producción de bajo volumen. La carrocería en blanco se construye en torno a / se basa en la plataforma de batería / pila de combustible, utilizando la misma filosofía utilizada actualmente por los OEM de coches eléctricos.
La propuesta de valor está asociada a varios beneficios, a saber, aunque no exclusivamente: peso ligero de los vagones eléctricos de pasajeros, embalaje optimizado del equipaje, con aerodinámica mejorada para minimizar el impacto medioambiental y el coste total de propiedad (TCO).
En el diseño se han adoptado varias estrategias de ligereza, combinándolas con un novedoso diseño del interior del autocar que se espera proporcione un ambiente más seguro y agradable y una experiencia de viaje única. El diseño del puesto de conducción es compatible con el uso de sistemas multimedia digitales de asistencia al conductor y con una posición del conductor más segura en accidentes de colisión frontal. Los mercados actuales de autocares interurbanos y de larga distancia siguen basándose en aplicaciones diésel. La transición a nuevas formas de energía , en particular baterías y pilas de combustible de hidrógeno , requerirá la adopción de diseños novedosos y soluciones innovadoras, como se ha referido. Por el momento, aún no se sabe con certeza qué tecnologías serán las dominantes en el futuro. Así pues, se requiere una estrategia flexible, que mantenga abiertos los diversos enfoques, hasta que surja el diseño dominante. El eCoach de la FEUP proporciona una plataforma novedosa y flexible que representa un gran avance y un cambio de paradigma para el futuro diseño de los autocares interurbanos y de larga distancia.
