Ítem
Acceso Abierto
Análisis técnico económico para la electrificación de una flota de transporte público en la ciudad de Bogotá mediante celdas de combustible
Título de la revista
Autores
Meneses Zambrano, Cesar Julian
Rojas Ramos, Rafael Hernan
Jaimes Lizarazo, Cristian Leonardo
Archivos
Fecha
2023-08-29
Directores
Parra Raffán, Luis Carlos
Gómez Galindo, María Fernanda
ISSN de la revista
Título del volumen
Editor
Universidad del Rosario
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Resumen
El documento presenta el desarrollo de un análisis técnico económico para la implementación de buses de celda de combustible “Fuell Cell Electric Buses” (FCEB) por sus siglas en ingles aplicada en un caso de estudio en la ciudad de Bogotá como reemplazo de una flota de buses trocales de Transmilenio escogida. Uno de los resultados de este proyecto de grado fue la realización de una herramienta de cálculo para la estimación del valor de cada uno de los componentes de la cadena de valor de energía, que en este caso fueron el LCEO, LCOH y el TCO, obteniendo como resultado del estudio de viabilidad técnico-económica para la implementación de todos los componentes que conforman esta cadena. Como primera instancia se presenta el estado del arte de los argumentos generales a tratar en cada una de las etapas, con la finalidad de presentar y describir los sistemas de generación de hidrógeno verde, el cuál es generado a partir de la electrólisis mediante el uso de una fuente de energía renovable (sistema fotovoltaico), que garantiza la mitigación en la generación de emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) al medio ambiente. Adicional se describe el funcionamiento de los FCEB en donde el funcionamiento del bus se presenta a partir de la conversión electroquímica del hidrógeno en electricidad, la cual se utiliza para alimentar el motor eléctrico del vehiculo. De acuerdo con lo anterior, se define el sistema fotovoltaico de acuerdo con el requerimiento en la demanda de energía eléctrica para el proceso de generación de hidrógeno mediante el sistema de electrólisis, servicios auxiliares y sistema de carga en tanques para el traslado hacia la hidrolinera, también conocido como “Hydrogen Recharge Station” HRS por sus siglas en ingles. Una vez se haya generado y almacenado el H2, este será transportado en camiones hasta la HRS en la cual se abastecerán los buses determinados con celda de combustible para la operación de las rutas escogidas, realizando el recambio de los tanques en la HRS de acuerdo con la logística definida para el almacenamiento de H2 en esta. Con base en el Plan de Acción Climática (PAC) 2020-2050, el cual presenta una ambiciosa hoja de ruta para los próximos 30 años con el objetivo de cumplir metas de mitigación y adaptación al cambio climático en la ciudad de Bogotá, este plan busca reducir las emisiones de GEI en un 15% para 2024 y hasta un 50% para 2030, lograr la neutralidad de carbono en 2050 y aumentar la resiliencia frente a cambios climáticos presentes y futuros. El PAC incluye 30 desafíos que involucran al sector público, empresas y ciudadanos para transformar la ciudad hacia un modelo más sostenible y contribuir a los objetivos globales del Acuerdo de París de 2015, que busca limitar el aumento de la temperatura global por debajo de 2°C con respecto a los niveles preindustriales.
Abstract
The document presents the development of a technical economic analysis for the implementation of fuel cell buses "Fuel Cell Electric Buses" (FCEB) applied in a case study in the city of Bogotá as a replacement of a fleet of selected Transmilenio trolley buses. One of the results of this capstone project was the creation of a calculation tool to estimate the value of each of the components of the energy value chain, which in this case were the LCEO, LCOH and TCO, obtaining as a result of the technical-economic feasibility study for the implementation of all the components that make up this chain. As a first instance, the state of the art of the general arguments to be dealt with in each of the stages is presented, with the purpose of presenting and describing the green hydrogen generation systems, which is generated from electrolysis through the use of a renewable energy source (photovoltaic system), which guarantees the mitigation of the generation of greenhouse gas emissions (GHG) to the environment. Additionally, the operation of the FCEBs is described, where the operation of the bus is presented from the electrochemical conversion of hydrogen into electricity, which is used to power the electric motor of the vehicle. In accordance with the above, the photovoltaic system is defined according to the requirement in the demand for electrical energy for the hydrogen generation process through the electrolysis system, auxiliary services, and tank loading system for transfer to the hydro station, also known as “Hydrogen Recharge Station,” HRS for its acronym in English. Once the H2 has been generated and stored, it will be transported by trucks to the HRS, where the determined buses with fuel cells will be supplied for the operation of the chosen routes, replacing the tanks at the HRS in accordance with the logistics defined for the storage of H2 in it. Based on the Climate Action Plan (PAC) 2020-2050, which presents an ambitious roadmap for the next 30 years with the aim of meeting climate change mitigation and adaptation goals in the city of Bogotá, this plan seeks to reduce GHG emissions by 15% by 2024 and up to 50% by 2030, achieve carbon neutrality by 2050 and increase resilience against present and future climate changes. The PAC includes 30 challenges that involve the public sector, companies and citizens to transform the city towards a more sustainable model and contribute to the global objectives of the 2015 Paris Agreement, which seeks to limit the increase in global temperature to below 2° C with respect to pre-industrial levels.
Palabras clave
Hidrogeno Verde , Celdas de combustible , Analisis tecnico economico
Keywords
Fuel cells , Green hydrogen , Economic technical analysis
