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ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIERÍA (ICAI)

INGENIERO INDUSTRIAL

DISEÑO DE UNA EMBARCACIÓN HÍBRIDA DE RECREO

Antonio Aguado Peña

Director: Juan Norverto Moriñigo

Madrid Septiembre

2012

UNIVERSIDAD PONTIFICIA COMILLAS








DISEÑO DE UNA EMBARCACIÓN HÍBRIDA DE RECREO

Antonio Aguado Peña

Director: Juan Norverto Moríñigo

Madrid Septiembre

2012




DISEÑO DE UNA EMBARCACIÓN HÍBRIDA DE RECREO Autor: Antonio Aguado Peña

Director: Juan de Norverto Moriñigo

Entidad colaboradora: Instituto Universidad Pontificia Comillas - ICAI.

RESUMEN DEL PROYECTO

1. MOTIVACION DEL PROYECTO

Uno de los principales retos del siglo XXI es encontrar alternativas viables a los combustibles fósiles, respondiendo a varios problemas que plantean. En primer lugar la escasez de los mismos, que hace que tengamos reservas de 200 años según las previsiones más favorables. Esta escasez es la que además hace que continuamente los productos derivados del petróleo se encarezcan sin remisión. Por otra parte la contaminación ambiental es otro aspecto fundamental ya que el uso de estos combustibles supone la emisión de partículas nocivas para el medio ambiente. Por ello se están buscando soluciones a este tipo de combustible, sobre todo en el área del transporte que es la que más consumo tiene de estos combustibles. Estas soluciones ya se ven sobre todo en el mundo de la automoción y son la implementación de motores eléctricos en vez de motores de combustión a través de vehículos eléctricos o híbridos. El proyecto es por tanto una respuesta natural a la evolución que estamos viendo en el transporte. Con el diseño de una embarcación de recreo híbrida tratamos de introducir estas ideas al mundo náutico.

2. METODOLOGÍA Los objetivos con la hibridación del barco son que la embarcación sea capaz de realizar ciertos trayectos con 0 emisiones, es decir, en modo eléctrico. Estos trayectos corresponden a aquellos en los que la navegación está limitada a 3 nudos o en los que se exija que no haya emisiones. Normalmente corresponderán a las salidas y entradas de puerto y a los acercamientos para fondear o zonas expresamente indicadas. Para ello en primer lugar elegiremos un tipo de hibridación que se adecue con los objetivos que nos marcamos. En este caso la hibridación en paralelo será la más adecuada. A continuación se estudiarán los requerimientos de potencia y energía que se demandan para este tipo de trayectos con cero emisiones así como para los trayectos más habituales, de este modo determinaremos los motores tanto eléctrico como térmico y el banco de baterías que debemos emplear.




11,5

2,9

6,0

1,5

0,0

2,0

4,0

6,0

8,0

10,0

12,0

14,0

litros por trayecto % del tanque decombustible

Ahorro de combustible por trayecto

ahorro con e-mot ahorro con e-mot en //

0

50

100

150

ahorrocon e-mot

ahorrocon e-mot en

//

107

56 22

11

kg d

e C

O2

Ahorro de emisiones por temporada

(kg de CO2)/10temporada

% ahorro deemisiones

0

50

100

150

200

250

300

3 4 5 6

Au

ton

om

ía e

n m

inu

tos

Velocidad en nudos

Autonomía eléctrica

Puerto 0.5 km

Puerto 1 km

Puerto 2 km

Puerto 6 km

3. CONCLUSIONES Y RESULTADOS

Una vez que tenemos dimensionados los motores térmico y eléctrico y el banco de baterías podemos determinar cuál es la autonomía de la embarcación navegando en modo eléctrico.

Vemos como dependiendo de la longitud del puerto ésta se ve disminuida.

A continuación es el momento de estudiar cómo se comporta la hibridación en términos de ahorros en cuanto a combustible, a emisiones y ahorro económico. Para ello determinaremos una serie de trayectos tipo y de modos de hibridación que se pueden emplear. De este modo nos encontramos que con la hibridación propuesta somos capaces de ahorrar importantes cantidades de combustible en función como ya hemos dicho del modo de hibridación que utilicemos ya sea utilizando el motor eléctrico sólo (e-mot) o en paralelo con el térmico (e-mot en //).




0 20 40 60

ahorro con e-mot

ahorro con e-moten //

16

8

55

29

euros

Ahorro económico

euros/10 portemp. cont.valle

euros portrayecto contarifa valle

0

50000

100000

150000

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26

eu

ros

años

Análisis de sensibilidad en función de la subida anual del gasoil

con 10%

con 15%

con 20%

inversión

El ahorro de combustible supone ahorrar por temporada de entre medio o un depósito de combustible de 400l entero. Implica también un ahorro importante de emisiones entre un 11 y un 22 por ciento menos, así como un ahorro económico importante por temporada. Con la hibridación propuesta alcanzamos ahorro desde 290 € hasta 550 € por temporada, aplicando un ahorro intermedio estudiamos el retorno de la inversión en función de la subida del gasoil. Vemos que en cualquiera de los escenarios la inversión se recupera antes de expirar la vida de la embarcación que oscila entre los 20-30 años. Para concluir, en definitiva, podemos decir que además de ser un proyecto beneficioso y respetuoso para el medio ambiente, es también un proyecto rentable económicamente.




HYBRID DESIGN OF A PLEASURE BOAT Author: Antonio Aguado Peña

Director: Juan de Norverto Moriñigo

Collaborating entity: Instituto Universidad Pontificia Comillas - ICAI.

SUMMARY

1. PROYECT MOTIVATION

One of the main challenges on the XXI century is to find viable alternatives to fossil fuels as solution to some issues that they generate. Chiefly the oil shortage; the most favourable forecasts gives us 200 years of reserves. This shortage is continuously making oil products getting more expensive. On the other hand the environmental pollution is another fundamental side because of the emission of noxious particles to the environment. Thereby alternatives to this type of fuel are being studied, especially in the transport area, which is the one who most consumes this type of fuel. We can see solutions to this problem in the automotive world; this solution includes the electric motors implementation instead of the thermal engines in electric and hybrid vehicles. The project then is a natural response to the evolution we are having in transport. With the hybrid design of a boat we try to introduce these ideas to the nautical world.

2. METHODOLOGY The objective with this hybridization is to be able to make certain routes with 0 emissions, that is to say, in electric mode. These paths correspond to those in which the navigation is limited to 3 knots or where cero emissions are required. Normally it will correspond to docking and undocking, at anchor manoeuvre approximations or expressly restricted areas. First of all we will choose the type of hybridization which fits better with the chosen objectives. In this case parallel hybridization is the best choice. Then we will study the requirements of power and energy needed in this kind of routes with cero emissions as well as regular routes; this way, we should be able to determine the electric motor and the thermal engine and also the bank of batteries.




3. CONCLUSIONS AND RESULTS

Once we have the thermic and electric motors and the bank of batteries we can determine the autonomy of the boat, sailing in electric mode

It is remarkable to see how the length of the port reduces the autonomy. Now we are studying how is the behaviour of the hybridization in terms of savings of fuel, emissions and economic savings. We will propose a common route with a pleasure boat; we will also decide different type of uses of the hybridization. Thereby we will find that with the proposed hybridization we are able to save up an important quantity of fuel according to the use of the hybridization either electric motor only (e-mot) or electric motor in parallel with thermal (e-mot in //).




The fuel savings during a season reach between a half or a complete tank of fuel of 400 litres. This implies important savings in CO2 emissions, reaching between 11 and 22 per cent of the emissions per season. This fuel savings also means economic savings for the customer. With this proposed hybridization we obtain savings from 290 € to 550 € per season. Taking an intermediate saving we can study de return of investment according to the annual increase of gasoil price. It is worth pointing that in every scenario of annual increase, the return of investments is below the life of a boat which ranges between 20 or 30 years. As a conclusion we can say that apart from being an environmentally beneficial and respectful project it is also an economically viable project.




Índice de la memoria

Capítulo 1 Introducción ............................................................................................1

1.1 Motivación del proyecto ...................................................................................1

1.2 Objetivos............................................................................................................7

1.3 Metodología / Solución desarrollada ...............................................................8

1.4 Recursos / herramientas empleadas ..............................................................10

Capítulo 2 Estado del arte ..................................................................................11

2.1 Caracterización del V.H.................................................................................11

2.2. Vehículos híbridos en serie............................................................................18

2.2.1. Embarcaciones hibridas en serie....................................................22

2.3 Vehículos híbridos en paralelo......................................................................24

2.3.1 Embarcaciones hibridas en paralelo...............................................25

2.4 Tecnología de las baterías ...............................................................................33

Capítulo 3 Elección tipo de hibridación ......................................................... 38

Capítulo 4 Elección casco................................................................................ 42

Capítulo 5 Cálculo potencia requerida ............................................................ 44

5.1 Motor eléctrico ................................................................................................44

5.2 Motor térmico……………………………. .....................................................58

Capítulo 6 Dimensionamiento baterías…………................…....................... 64

6.1 Dimensionamiento...........................................................................................64

6.2 Elección tipo de baterías……………………………......................................67




Capítulo 7 Dimensionamiento tanque combustible......................................... 73

Capítulo 8 Estudio trayecto de recreo tipo....................................................... 75

Capítulo 9 Modelo de utilización de la hibridación en paralelo..................... 79

Capítulo 10 Consumos y ahorros de la hibridación......................................... 85

10.1. Ahorros de combustible...............................................................................85

10.1.1. Ahorro con ME exclusivamente.....................................................85

10.1.1. Ahorro con ME y MT en paralelo..................................................91

10.2 Ahorros de emisiones....................................................................................95

10.3 Ahorros económico.......................................................................................98

Capítulo 11 Estudio económico...................................................................... 100




Índice de figuras

Fig.1. Mix energético español………………………………………...…….……..2

Fig.2. Posible producción de petróleo………………………………………......…3

Fig.3. Configuración serie………………………………………………………..14

Fig.4. Esquema flujo energía serie (elaboración propia)………………...………15

Fig.5. Configuración paralelo…………………………………………………….16

Fig.6. Esquema flujo energía paralelo (elaboración propia)……………………..17

Fig.7. Opel Ampera………………………………………………………………18

Fig.8. Batería Opel Ampera……………………………………………..………..19

Fig.9. BMW i3………………………………………………………………..…..20

Fig.10. Arquitectura BMW i3……………………………………………..………21

Fig.11. Rhea 850………………………………………………………………...…22

Fig.12. Diseño Rhea 850…………………….................................................…….23

Fig.13. Toyota Prius ………………………………………………………...…….24

Fig.14. Range Boat 39……………………………………………………………..25

Fig.15. Faeton F300 hybrid………………………………………………………..26

Fig.16. Green line 33 hybrid……………………………………………....……….26

Fig.17. Techo solar Green line 33 hybrid………………………………………….27

Fig.18. Esquema Green line 33 hybrid en puerto………………………………….28

Fig.19. Esquema Green line 33 hybrid en modo eléctrico…………………….…..29

Fig.20. Esquema Green line 33 hybrid en modo térmico……………………...…..29

Fig.21. Esquema Green line 33 hybrid fondeado………………………………….30

Fig.22. Motor fueraborda Torqeedo………………………………………….……31

Fig.23. Motor fueraborda Torqeedo……………………………………………….32

Fig.24. Energía específica/ Potencia específica…………………………………...34

Fig.25. Energía específica/ Potencia específica ……………………………...…..35




Fig.26. Comparativa diesel baterías……………….…………………………..…..36

Fig.27. Esquema flujo energía en paralelo (elaboración propia)…………....…….38

Fig.28. Esquema hibridación en paralelo en barcos…………………………….…40

Fig.29 Motor hibrido Mastervolt………………………………………………….40

Fig.30. Esquema paralelo Steyr Motors……………………………………….…..41

Fig.31. Vistas casco (elaboración propia)…………………………………………42

Fig.32. Gráfica nudos resistencia/ potencia (elaboración propia)…………………47

Fig.33. Gráfica nudos resistencia/ potencia (elaboración propia)………...……….48

Fig.34. Gráfica velocidad aceleración (elaboración propia)………………………51

Fig.35. Área frontal proyectada (elaboración propia)………………………….….53

Fig.36. Potencia real a entregar (elaboración propia)……………………………..57

Fig.37. Embarcación de planeo ángulo de planeo (elaboración propia)..................59

Fig.38. Grafica resistencia potencia según Savitski (elaboración propia)………...61

Fig.39. Puerto de Mahón…………………………………………………..………65

Fig.40 . Distribución de la Eª utilizada en nav. eléctrica (elaboración propia)…..66

Fig.41. Batería litio Mastervolt……………………………………………………67

Fig.42. Batería AGM Mastervolt……………………………………..……………68

Fig.43. Batería gel Mastervolt……………………………………………….…….69

Fig.44. Batería MVG gel Mastervolt…………………………………………..…..70

Fig.45. Cuadro características baterías…………………………………………….71

Fig.46. Profundidad descarga baterías de litio…………….…………...………….72

Fig.47. Eª disponible y necesaria (elaboración propia)………………...………….72

Fig.48 . Curva de carga motor Volvo Penta………………………………….…….73

Fig.49. Curva de consumo motor Volvo Penta…………………………….......….74




Fig.50. Curvas de navegación (elaboración propia)……………………………….77

Fig.51. Mahón - cala Pregonda (elaboración propia)…………………………...…78

Fig.52. Modelo uso eléctrico / térmico (elaboración propia)…….……..…………81

Fig.53. Modelo uso eléctrico térmico y paralelo (elaboración propia)....................83

Fig.54. Porcentaje uso baterías en función del puerto (elaboración propia)………86

Fig.55. Gráfica autonomía eléctrica (elaboración propia)…………………………87

Fig.56. Gráfica ahorro combustible por trayecto (elaboración propia)……………88

Fig.57. Curva de carga motor Volvo Penta………………………………………..92

Fig.58 . Curva de consumo motor Volvo Penta……………………………………93

Fig.59. Horario tarifas valle / punta……………………………………………….98

Fig.60. Paquete Mastervolt…………………………………………………….…100

Fig.61. Evolución precio gasoil……………………………………………….….101

Fig.62. Gráfica sensibilidad en función de la subida anual gasoil (elaboración

propia)……………………………………………………………………………………102




Índice de tablas

Tab.1. Vel/Fr/Rr/Rt/Pot (elaboración propia)……………………..….…………..49

Tab.2. Nudos/Pot. real (elaboración propia)………………………….………..…56

Tab.3. Datos para Savitski…………………………………….…………………..60

Tab.4. V/Ang. trim/Rf/Rt/Pot……………………………………………..………62

Tab.5. Autonomía eléctrica en función del puerto (elaboración propia)................86

Tab.6. Tiempos de navegación eléctrica (elaboración propia)……………….…..89

Tab.7. Ahorro combustible (elaboración propia)………………………..………..90

Tab.8. Ahorro de comb. e-mot en paralelo (elaboración propia)………………....94

Tab.9. Ahorro emisiones por trayecto (elaboración propia)….........................…..95

Tab.10. Ahorro emisiones por temporada (elaboración propia)……………….…..96

Tab.11. Porcentaje de ahorro de emisiones (elaboración propia)…………….……97

Tab 12. Ahorro económico (elaboración propia)………………………....……..…99




Página 1

Capítulo 1 INTRODUCCIÓN

1.1 MOTIVACIÓN DEL PROYECTO

El proyecto surge casi de forma natural como respuesta a la evolución que está

sufriendo actualmente el mundo de la motorización, en especial en el mundo del

transporte. Esta revolución que se está viviendo en el transporte viene marcada

por el interés en crear una nueva forma de impulsar vehículos que consiga

eliminar o reducir las emisiones de partículas contaminantes y a la vez obtener la

energía de fuentes que no sean limitadas como es el caso del petróleo.

Podemos decir que actualmente la energía que mueve al mundo viene de

combustibles fósiles, el petróleo es la energía primaria más consumida junto con

el carbón.

Tanto las normativas medioambientales estatales como las europeas han tomado

cartas en el asunto y proponen reducciones de las emisiones por medio de

objetivos a cumplir al mismo tiempo que se cargan de impuestos a los vehículos

de transporte que emiten emisiones contaminantes.




Página 2

En la gráfica vemos como prácticamente 2/3 de la energía viene de combustibles

fósiles, también apreciamos que durante los últimos años energías alternativas

van aumentando su presencia, como es el caso de la nuclear, la hidráulica o el gas

natural.

Nos encontramos con que prácticamente el 99% del sector transportes depende

exclusivamente de productos derivados del petróleo (gasolina, diesel,

queroseno…) Ante esta situación en los últimos años se están desarrollando

alternativas a este tipo de combustibles.

Figura 1. Mix energético español (IEA)




Página 3

Los inconvenientes de esta alta dependencia del petróleo son:

-En primer lugar la contaminación del medio ambiente debido a las emisiones

contaminantes que se generan en la combustión: óxidos de

nitrógeno (NOX), Hidrocarburos (HC), Monóxido de carbono (CO) y partículas, que

favorecen el deterioro de la capa de ozono, provocan lluvia ácida y el consabido

calentamiento global.

-En segundo lugar nos encontramos con que el petróleo no es una energía renovable y

que su extracción no es nada sencilla, estudios recientes estiman que las reservas de

petróleo están en el entorno de centenas de años siendo las predicciones más

alarmistas de unos 40 años y las más favorables de unos 200 años, en cualquier caso

estamos hablando de órdenes de magnitud similares entorno a las centenas de años.

Figura 2. Posible producción de petróleo (Eneregy Watch Group)




Página 4

Ante esta situación en la que como vemos existen el interés medioambiental y las

limitaciones de las reservas de petróleo se buscan como hemos dicho alternativas

al consumo de petróleo como fuente de energía sobre todo en el sector

transportes. Las alternativas han sido varias: El hidrógeno, los biocombustibles y

las baterías.

El hidrogeno como tal más que una fuente de energía primaria, se considera como

un vector energético esta tecnología aún está en fase de desarrollo, presenta

problemas de almacenamiento y de eficiencia en su proceso de obtención que es

del orden del 30%. Como aspecto positivo podemos decir que las emisiones son

muy limpias ya que se trata de vapor de agua. Por todas estas cuestiones se

considera el hidrógeno más como una solución a largo plazo.

Los biocombustibles también son una solución para evitar el consumo de petróleo

en principio se obtienen a partir de grandes plantaciones de materias primas como

cereales, remolacha, etc… pero esta solución no ha resultado ser muy ética ya que

materias primas básicas subían de precio debido a esta especulación, algo que no

teniendo en cuenta la difícil situación de países del tercer mundo no se contempla.

Más interesante son los usos de biocombustible provenientes de desechos de

industrias. Las aplicaciones de los residuos como biocombustible ya sea en gas o

en estado sólido se usan sobre todo en la industria más que en el transporte. Se

investiga también en obtención de biocombustible a través de algas. La ventaja es

que son combustibles bastante parecidos a los derivados del petróleo y los

motores no necesitan demasiada adaptación, las emisiones no son cero pero se

consigue una fuente alternativa.




Página 5

También habría que mencionar el gas como combustible alternativo al petróleo en

el transporte GLP (gas licuado del petróleo) o GNC (gas natural comprimido)

estos combustibles están en más abundancia que el petróleo y tienen la ventaja de

que contaminan menos ya que su combustión es más limpia y el consumo es

menor también. La adaptación a estos sistemas de un motor convencional también

es relativamente sencilla.

Por desgracia en el caso de España por ejemplo esta tecnología apenas está

disponible debido a los pocos puntos de carga de este combustible. Se está

trabajando en aumentar el uso de este tipo de combustibles, en transporte público

por ejemplo.

Por último otra solución alternativa para sustituir al petróleo es el uso de motores

eléctricos alimentados con baterías, esta solución es la que estamos viendo que

coge más fuerza en el sector del transporte ya que es la solución más factible a

corto y medio plazo. El desarrollo de vehículos eléctricos o híbridos consigue

resolver los problemas planteados por el petróleo la contaminación y las reservas

de petróleo. Prácticamente todas las marcas de vehículos están desarrollando

coches eléctricos o híbrido.

El vehículo eléctrico usa como fuente de energía la electricidad, una energía

limpia con cero emisiones, la pega que tenemos actualmente es que esa energía

viene a través de las baterías que acumulan la energía, la tecnología actual de

estas baterías no permite altas autonomías por lo que en general se opta por la

hibridación.




Página 6

Esta evolución que vemos en el mundo del automóvil de alguna manera es la que

empuja también al empleo de soluciones similares en las embarcaciones.

Dentro ya de las embarcaciones de recreo, la hibridación usando un motor de

combustión (Diesel normalmente) y un motor eléctrico alimentado con baterías,

es la solución más lógica que se puede aplicar actualmente.

Cabe señalar que el uso de motores eléctricos además no es nuevo en náutica ya

que por ejemplo ya en 1888 Isaac Peral científico, marino y militar español,

desarrolló un submarino propulsado por un motor eléctrico que obtenía la energía

de unas baterías. Actualmente grandes buques y submarinos también son

propulsados por motores eléctricos y ya existen modelos híbridos de

embarcaciones de recreo al igual que ocurre con los automóviles.




Página 7

1.2 OBJETIVOS

El objetivo del proyecto es diseñar una embarcación híbrida de recreo teniendo en

cuenta distintos aspectos.

- El objetivo prioritario del proyecto es conseguir que la embarcación sea

capaz de realizar trayectos con cero emisiones (modo eléctrico) en zonas de

navegación limitadas a 3 nudos (atraque, desatraque, aproximaciones a la

costa para fondear…). Para ello deberemos determinar cuáles son estas zonas.

En principio este limitación de cero emisiones no existe pero suponemos que

la normativa puede inclinarse hacia en este sentido ya que las zonas de

limitación a 3 nudos si existen. Además no sólo estaríamos cumpliendo una

posible normativa sino que estaríamos ahorrando combustible y eliminando

emisiones contaminantes.

- También se puede tener en cuenta que el usuario demande una navegación

silenciosa y para distintos tipos de pesca (p.ej. curricán…) estos trayectos

también deberíamos ser capaces de realizarlos en modo eléctrico.




Página 8

- La disminución en el consumo de combustible es otro aspecto fundamental

tanto por sostenibilidad como por economía, la embarcación híbrida es más

autónoma y menos dependiente de un combustible fósil, el tema económico es

muy importante para el usuario esto se ve reflejado también en la disminución

de este consumo. Esta disminución de consumo de combustible vendrá no

sólo de realizar los trayectos a 3 nudos en modo eléctrico, sino que también

vendrá a través de un uso inteligente de ambas fuentes de energía (diesel y

baterías).

- Por último y no menos importante la reducción de emisiones contaminantes

de la embarcación híbrida deberá ser notable frente a una que no lo es. Ésta

menor contaminación es un aspecto también muy importante ya que la

conciencia con el medio ambiente cada vez es mayor, además el aspecto

ecológico tiene mucho valor añadido actualmente.

1.3 METODOLOGÍA / SOLUCION DESARROLLADA

La metodología para el desarrollo del diseño de la embarcación híbrida es la

siguiente:

En primer lugar estudiaremos cuales son las opciones de hibridación que se

pueden plantear para el caso. Una vez analizadas las posibilidades se elegirá las

más conveniente entre ellas.

Tras la elección del tipo de hibridación elegiremos el tipo de casco y la

motorización del mismo.




Página 9

Para elegir el casco escogeremos aquel que se adecúe al proyecto debiendo sor un

casco de planeo o semi-planeo de una lancha motora que cumpla con la

descripción de embarcación de recreo.

Una vez tengamos el casco podremos determinar las necesidades motoras de la

embarcación así junto con el tipo de hibridación dimensionaremos tanto el motor

térmico como el eléctrico.

Con los motores seleccionados nos falta elegir la autonomía que queremos que

tenga la embarcación para ello determinaremos cuales son los trayectos de

navegación limitada a 3 nudos, así como las rutas y velocidades más comunes de

una embarcación de recreo en donde distinguiremos navegación eléctrica o

navegación térmica de este modo determinaremos la capacidad del tanque de

combustible y el banco de baterías a emplear.

Estudiaremos ahora el modo en el que los motores se combinan en función del

tipo de navegación para ahorrar el máximo combustible.

Se hará un estudio del ahorro de combustible y la cantidad de emisiones

contaminantes.

Por último se realizara un estudio económico de la rentabilidad del proyecto.




Página 10

1.4 RECURSOS / HERRAMIENTAS EMPLEADAS

Los principales recursos utilizados para la realización del proyecto han sido:

Documentación técnica y divulgativa sobre hibridación tanto en barcos como

en coches. Así como apuntes de ingeniería naval.

Programa de diseño y cálculo de resistencia hidrodinámica Freeship.

Microsoft Office Excel: Para realizar cálculos y analizar resultados.




Capítulo 2 Estado del arte

2.1 Caracterización de los vehículos híbridos

Un vehículo híbrido es aquel que combina un motor de combustión interna y otro

eléctrico para desplazar el vehículo, aunque no necesariamente han de actuar los

dos conjuntamente para la propulsión del mismo.

La energía que alimenta el o los motores eléctricos es almacenada o bien de forma

química (es decir mediante baterías) o bien de forma mecánica (mediante un

volante de inercia), e incluso de forma hidráulica, aunque este último método es

rara vez ha sido aplicado a vehículos de uso no experimental. [MICH09]

El objetivo principal de estos vehículos es la reducción del consumo, tanto de

combustibles fósiles como energético en general, y de las emisiones

contaminantes, sin perder prestaciones, por ejemplo, aceleración y habitabilidad.

Por lo general, un vehículo híbrido se compone al menos, de:

- Un motor de combustión interna.

- Uno o más motores eléctricos.

- Un elemento de almacenamiento de energía (unas baterías o un volante de

inercia).




Página 12

- Un inversor que conecta la batería con el motor eléctrico (si este es trifásico) o

un elemento de transmisión como un CVT (transmisión variable continua) en

el caso de usarse un volante de inercia.

Una de las principales características de los vehículos híbridos es que aprovechan

un porcentaje mucho mayor de energía de la que generan que los vehículos

convencionales de gasolina. Un 30% frente a un 19%.

Ello lo consiguen mediante las baterías que almacenan energía y son la causa de

esta eficiencia mayor. Muchos sistemas híbridos reutilizan energía, como puede

ser la energía cinética convirtiéndola en energía eléctrica gracias a los llamados

frenos regenerativos.

Los vehículos híbridos, de entrada, presentan en la actualidad algunos

inconvenientes o desventajas, que resultan obvios, al menos a priori. En ellos hay

menos espacio de carga a causa del volumen ocupado por las baterías.

Tienen un peso mayor, porque hay que sumar el adicional del motor eléctrico, y,

sobre todo, las baterías. Se necesita un incremento en la energía para desplazarlo,

por consiguiente. También es mayor su coste, por el momento.

Además, añaden complejidad a los vehículos convencionales de gasolina o de

diesel, que dificultan las revisiones y las reparaciones que tengan que efectuarse a

lo largo de su vida útil. No puede dejar de mencionarse así mismo, la necesidad

que, por el momento, generan de utilización de materias primas que son escasas

(como pueden ser el neodimio y el lantano).




Página 13

Si tiene desventajas, a priori, también se adivinan los numerosos datos favorables

o beneficios que pueden aportar los vehículos híbridos a corto plazo. Son más

agradables de conducir, porque los motores eléctricos dan más fuerza – o dicho

con precisión, más par – a bajo régimen de revoluciones y su comportamiento es

más lineal.

Permiten una reducción de las emisiones contaminantes notable, su respuesta es

más inmediata y generan menos ruido que un motor térmico.

También puede citarse la posibilidad de recuperación de energía en las

desaceleraciones.

Si se compara un vehículo híbrido con un vehículo eléctrico simple se puede

destacar que el primero tiene mayor autonomía y una recarga más rápida.

En recorridos cortos, el vehículo híbrido puede funcionar sin usar el motor

térmico, con lo que se evita que trabaje en frio y se disminuye el desgaste.

En el año 2009 ya circulaban más de 2,5 millones de vehículos híbridos en el

mundo.

La mayoría lo hacía en Estados Unidos, donde la cifra de tales automóviles supera

los 1,6 millones, seguido de Japón con casi 700 mil y Europa que se aproxima al

cuarto de millón.

Toyota, Honda y Ford han sido hasta el momento presente los fabricantes

principales.




Página 14

Los vehículos híbridos pueden ser de dos tipos en serie y en paralelo.

Los vehículos híbridos en serie son aquellos en los que sólo la parte eléctrica da

tracción y el motor térmico se utiliza para generar energía, mientras que en los

vehículos híbridos en paralelo tanto la parte eléctrica como la térmica puede hacer

girar las ruedas.

En la configuración en serie, un conversor de energía proporciona potencia

propulsiva, y no existe conexión mecánica entre el motor de combustión y las

ruedas.

La configuración en serie se muestra en la figura

Figura 3. Configuración en serie [LOPE10]




Página 15

En los híbridos en serie el motor térmico impulsa un generador eléctrico, que

recarga la batería, y alimenta al motor o motores eléctricos y estos son los que

impulsan al vehículo.

La batería se dimensiona en función de los picos de demanda. De esta forma, sólo

una parte de la energía proviene de las baterías, que suministran la potencia

necesaria para aceleraciones y adelantamientos, mientras en régimen estacionario

la potencia generada en exceso sirve para recargarlas.

Se llama en serie porque la energía fluye en línea recta:

MCI GENERADOR TRANSFORMADOR

BATERIAS

ME TRANSMISIÓN

ENERGIA

Figura 4. Esquema flujo energía en serie (elaboración propia)




Página 16

El vehículo híbrido en paralelo es aquél en el que hay más de una fuente de

energía que genera potencia propulsiva. Es más complejo que el híbrido en serie,

pero ahorra las perdidas energéticas correspondientes a los procesos de

conversión de la energía mecánica en eléctrica.

El motor térmico y el motor eléctrico se configuran en paralelo, y se utiliza un

acoplamiento mecánico que combina ambas fuentes de energía.

El esquema de la configuración en paralelo se refleja en la figura siguiente:

La hibridación en paralelo es más compleja pero ofrece más posibilidades, la

energía esta vez no tiene un único origen sino que viene tanto del motor de

combustión como del eléctrico. En este caso ambos motores comparten el eje de

transmisión.

Figura 5. Configuración en paralelo [LOPE10]




Página 17

Este es el tipo de hibridación que más se está usando tanto en automoción como

en embarcaciones ya que ofrece tiene ventajas frente a la hibridación en serie

como por ejemplo el ahorro energético que supone suprimir las transformaciones

de energía de mecánica a eléctrica. Además esta hibridación permite conducir en

modo térmico lo que hasta ahora permite solventar el gran problema de las

autonomías de las baterías. Por eso esta hibridación es adecuada para conseguir

mayores autonomías.

MCI

BATERIAS

ME

Generador/Motor

TRANSMISIÓN

ENERGIA

ENERGI

Figura 6. Esquema flujo energía en paralelo (elaboración propia)




Página 18

2.2. Vehículos híbridos en serie existentes

El número de modelos híbridos en serie a la venta es aún reducido en la

actualidad. Sin embargo, pueden mencionarse los siguientes:

-El Opel Ampera/Chevrolet Volt, que fue puesto a la venta a finales de 2010. Este

vehículo es realmente el primer eléctrico enchufable de rango extensible que se

comercializa a gran escala. Se trata de una berlina de tamaño medio y cuenta con

un motor eléctrico propulsor de 111 KW y 368 Nm, y otro motor de combustión de

64 KW y 1,4 litros de cilindrada. La autonomía en modo puramente eléctrico

alcanza, mediante homologación con ciclo Europa (NEDC), los 60 kilómetros, que

según estudios de la marca es suficiente para las necesidades diarias del 80% de los

usuarios. Esta la consigue gracias a unas baterías de 16 KWh. de capacidad que

pesan 198 Kg., y están diseñadas con forma de “T” para adaptarse de la mejor

forma posible a la zona inferior del chasis.

Figura 7. Opel Ampera




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Su autonomía total, gracias al respaldo del generador térmico, supera los 500

kilómetros, obtenida con un depósito de tan sólo 35 Kg., permitiendo que si el

usuario decide realizar un largo viaje no se vea limitado por los largos tiempos de

recarga de los vehículos eléctricos puros.

No obstante, el peso del conjunto se eleva hasta 1715 Kg., unos doscientos a

trescientos más que un vehículo convencional equivalente, en buena parte a causa

de las baterías y del incremento de la complejidad de la configuración. Elevado es

también su precio, que en España se estima alcanza aproximadamente, sin

descontar las subvenciones gubernamentales, los 42.000€.

Se espera que, con funcionamiento eléctrico, su coste de operación sea de 2,6

céntimos/Km., lo cual representa cuatro veces menos que un vehículo de gasolina

convencional. Cuando se encuentra en modo de extensión de rango, el consumo

medio es ligeramente inferior a los 7 litros.

Figura 8. Batería del Opel Ampera




Página 20

-El BMW i3 que, aunque aún no se ha comercializado, se encuentra en un

avanzado estado de desarrollo, y será puesto a la venta a comienzos de 2013.

El motor eléctrico encargado de propulsar al vehículo contará con una alta

potencia, dado que se trata de un vehículo urbano de pequeñas dimensiones,

superando los 100 KW y las 12.000 rpm, estará acoplado a las ruedas traseras.

Le prestará gran atención a la frenada de tipo regenerativa, con un aumento de la

autonomía hasta un 20%. Para la mejora de las prestaciones y la disminución del

consumo, la plataforma usada cuenta con un diseño radical, hasta ahora nuevo, en

los coches de calle: la parte inferior de la estructura es llamada „DriveModule‟ y

está formada por un chasis de aluminio, mientras que la parte superior es el

„LifeModule‟ y está construida a partir de CFRP (Carbon-Fiber Reinforced

Polymer). En la Figura 8 se muestra la arquitectura usada. El „DriveModule‟ es el

encargado de cumplir las funciones básicas de resistencia ante un impacto, así

como de albergar las baterías de una forma especialmente integrada y dar rigidez

al vehículo para una conducción deportiva.

Figura 9. BMW i3




Página 21

El „LifeModule‟ sirve no sólo como carrocería, sino que también actúa para la

mejora de la resistencia ante un impacto.

Será el primero en su clase que use un derivado de la fibra de carbono para

producción en masa, reduciendo así su elevado coste. Este diseño estructural

permite un ahorro considerable de peso, de 340kg, respecto a un vehículo

equivalente que usase un chasis convencional de acero, y una flexibilidad muy

superior a la hora de mejorar la habitabilidad interior.

Figura 10. Arquitectura del BMW i3




Página 22

2.2.1 Embarcaciones de recreo híbridas en serie existentes

Este tipo de hibridación es la menos usada en barcos de recreo actualmente

debido a que las demandas de potencia en barcos son bastante elevadas lo que

llevaría a tener grandes bancos de baterías. Cuestión limitada actualmente por el

precio y la tecnología.

Tenemos como ejemplo de embarcación hibrida en serie el Rhea 850

Figura 11. Rhea 850




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Figura 12. Diseño Rhea 850 (Rhea Marine)

De fabricación francesa, fabricado por Rhea Marine 8.5 metros de eslora consta

de 2 motores eléctricos de 145 kW con un pack de baterías de litio de 38.5kWh y

un motor de combustión diesel de 100kw que alimenta un generador que carga las

baterías.

En la siguiente figura vemos como se distribuyen las baterías del Rhea Marine, es

destacable el tamaño de los bancos de baterías que emplea. Realmente grande y

ocupando un gran espacio en el barco. Este tamaño de los bancos de baterías en la

hibridación en serie es el que hace que se haya usado mucho menos esta solución.




Página 24

Este tipo de hibridación también sería aplicable a los grandes buques o

submarinos que se impulsan con un motor eléctrico que recibe la energía de una

fuente de energía distinta a unas baterías como puede ser la nuclear.

2.3. Vehículos híbridos en paralelo existentes

El vehículo hibrido por excelencia que ha sido la bandera de este tipo de

tecnología es el Toyota Prius consta de un motor de combustión de gasolina de

ciclo Atkinson de 99 CV (73k W) y un motor eléctrico de 82 CV (61 kW) con 28

módulos de 6 células de 1.2 V lo que aportan 201.6 V de tensión nominal con una

capacidad de 6.5 amperios hora.

Figura 13. Toyota Prius




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Prácticamente todas las marcas de coches tienen un modelo hibrido en paralelo en

el mercado Chevrolet ( Chevrolet Silverado Hybrid), Ford (Ford Escaoe Hybrid),

Nissan ( Nissan Altima Hybrid), Honda (Honda Civic Hybrid), Audi (Audi

A6,Q5 Hybrid), …etc.

2.3.1 Embarcaciones de recreo híbridas en paralelo existentes

Range Boat 39 12 m de eslora, desplazamiento de 5.87 tm, motor de combustión

de 121.5 kW y un motor eléctrico de hasta 7 kW alimentado a través de baterías a

24 V de 750 Ah. [LRN].

Figura 14. Range Boat 39




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Figura 16. Greenline 33 Hybrid

Faeton F300 Fly Hybrid 8 m de eslora con un motor térmico de 257 kW y un

motor eléctrico Mastervolt de 7.4 kW [LRN].

Greenline 33 Hybrid 10 metros de eslora, desplazamiento 4800kg también con

una hibridación en paralelo con motorizaciones diesel de entre los 165 Hp (121

kW) y un motor eléctrico de 7kW. [GLINE]

Figura 15. Faetón F300 Hybrid




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Consta además de un techo solar que mantiene las baterías cargadas y

proporciona energía adicional. Incluso es posible navegar a menos de 3.5 nudos

con costo cero ya que a esta velocidad toda la energía que se consume es la que se

obtiene del techo solar convirtiéndolo en un barco solar, con luz diurna los

paneles solares son capaces de entregar hasta 1.3kW que pueden servir también

para los consumos auxiliares.

Figura 17.Techo solar, Greenline 33 Hybrid




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Figura 19 .Esquema Greenline 33 Hybrid en modo eléctrico (Greenline)

Los distintos modos de operación del barco son:

- Cuando está en puerto, se conecta a la corriente de 230V que carga las

baterías y proporciona electricidad a través del inversor de hasta 3kW para

consumos de energía de aplicaciones auxiliares (TV, nevera, etc.).

- Navegando en modo eléctrico, navegación sin ruido y sin emisiones por

debajo de 6 nudos, el motor eléctrico a través de las baterías impulsa al barco

que tiene una autonomía de más de 20 millas a 4 nudos.

-

Figura 18. Esquema Greenline 33 Hybrid en puerto (Greenline)




Página 29

- Navegando en modo térmico el motor diesel impulsa al barco y recarga las

baterías

- Fondeado el techo solar carga las baterías que proporciona una fuente de

230V que también proporciona electricidad para servicios auxiliares. Si el

nivel de carga de las baterías baja por debajo de un valor se enciende el motor

térmico que carga las baterías estando la hélice desacoplada.

Figura 20 .Esquema Greenline 33 Hybrid en modo térmico (Greenline)




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Otro ejemplo de utilización de motores eléctricos en náutica, sin la necesidad de

ser un modelo híbrido. Este es el ejemplo de la firma alemana Torqeedo que tiene

varios modelos de motores eléctricos adaptados tanto a veleros como a lanchas

fueraborda.

Se tratan de una gama compuesta por dos motores eléctricos capaces de impulsar

veleros de hasta 6 toneladas se caracterizan por ser muy ligeros y avanzados, son

silenciosos y muy manejables y permiten la navegación en zonas restringidas a

motores de gasolina como embalses por ejemplo y por supuesto cuidan el medio

ambiente.

Figura 21. Esquema Greenline 33 Hybrid fondeado (Greenline)




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Estos motores se pueden utilizar como motor principal para embarcaciones de

pequeña o mediana eslora.

También se pueden usar como motores auxiliares de barcos a motor o veleros.

Existen actualmente distintas versiones con varias potencias que varían 1000

vatios hasta los 4000 vatios.

Figura 22. Motor fueraborda Torqeedo




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Todos los motores disponen de un pequeño ordenador integrado que calcula la

autonomía y la velocidad mediante GPS e incluye también información sobre el

estado de carga de la batería en el mango. Se comercializan desde 2900 € el

modelo más básico.

Figura 23. Motor fueraborda Torqeedo




Página 33

2.4. Tecnología de las baterías

Las baterías se han convertido en el mayor quebradero de cabeza para todos los

encargados del desarrollo del vehículo eléctrico. Forman una de las partes más

importantes de este tipo de vehículos, pues son las responsables de almacenar y

suministrar la energía eléctrica que necesitan para su funcionamiento.

Prestaciones fundamentales del vehículo tales como la autonomía, velocidad

máxima, tiempo de recarga, coste y peso dependen fundamentalmente de la

tecnología de la batería. Actualmente tanto en los vehículos híbridos como en los

eléctricos se están utilizando tres tecnologías diferentes: las baterías de plomo

ácido, los acumuladores alcalinos de níquel-hidruro metálico (Ni-MH) y las

baterías de Ión-Litio. Siendo esta última la que aporta mejores prestaciones.

Las baterías recargables son dispositivos capaces de almacenar y suministrar

energía eléctrica mediante reacciones electroquímicas de oxidación/reducción.

Cuando se utiliza la batería la energía química contenida en los electrodos se

transforma directa y espontáneamente en energía eléctrica. La unidad básica de

las beterías son las celdas, la unión de dos o más celdas forman las baterías. Los

parámetros electroquímicos más importantes son:

- Voltaje [V]: Diferencia de potencial entre el ánodo y el cátodo.

- Capacidad específica [Ah]: Indica la cantidad total de carga eléctrica que es

capaz de almacenar. Para poder comparar dos baterías se normaliza en masa o

volumen.




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Figura 24. Energía específica/Potencia específica [IEATR09]

- Energía específica [Wh]: Indica la cantidad de energía eléctrica que puede

acumular la celda o la batería. Para poder comparar dos baterías se normaliza

en masa o volumen.

- Ciclos de vida: Números de ciclo de carga/descarga que se pueden realizar

hasta que la capacidad desciende por debajo del 80% del valor nominal. Para

su aplicación en VE tiene que estar por encima de los 500.

- Potencia específica [W/kg ó W/L]: Indica la energía instantánea (potencia)

que puede dar una batería, normalizada en masa o volumen.

Como vemos en este grafico en el que comparamos la energía específica de las

baterías con su potencia específica dependiendo del tipo de tecnología que tengamos

tenemos unas características u otra. En general nos interesará cuanta más energía

específica Wh/kg y potencia específica W/kg mejor, una nos habla de la energía que

podemos almacenar por unidad de masa y la otra de la potencia por unidad de masa

que podemos suministrar.




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Las baterías son el caballo de batalla en el desarrollo de vehículos eléctricos como

ya hemos dicho y esto es así porque actualmente las baterías que se tienen

comparadas con un combustible tienen tanto una energía específica como una

potencia específica menor, además de que el precio de las baterías sigue siendo muy

alto.

Cabe resaltar que las escala de la gráfica es logarítmica por lo que las diferencias

entre las baterías que mejores características aportan cuanto a potencia y energía

específicas son de al menos un orden de magnitud menor que las de un combustible

fósil.

Figura 25 .Energía específica/Potencia específica [VALOT08]




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A la luz de estos dos gráficos podemos decir que las baterías con tecnología de ion

de litio son las mejores, aparte de tener mayor energía y potencias especificas tienen

más ventajas como son una mayor profundidad de carga que el resto, una mayor

cantidad de ciclos de vida además de un menor impacto ambiental por no contener

materiales altamente tóxicos como plomo, cadmio o mercurio.

En esta gráfica seguimos comparando estos aspectos, vemos como para recorrer 500

km con 33 kg de diesel basta, sin embargo si son baterías de ion de litio que son las

que mejores prestaciones dan hasta la fecha, necesitamos en ese caso 540 kg, como

vemos los órdenes de magnitud son distintos.

Figura 26. Comparativa diesel/baterías 500 km autonomía.




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Capítulo 3 Elección del tipo de hibridación

3.1 Consideraciones

Para elegir el tipo de hibridación que vamos a utilizar en el diseño de la embarcación

de recreo debemos tener en cuenta varias cosas.

- En primer lugar se trata de una embarcación de recreo de la que como hemos

dicho principalmente queremos que al menos los trayectos limitados a 3 nudos

sean con cero emisiones, este tipo de trayectos no consumen mucha energía ya

que son a baja velocidad.

- Hay que destacar que una embarcación de recreo requiere de potencias y

consumos mayores por lo tanto requerirá motores más potentes y suministros

de energía mayores, un coche tiene alrededor de unos 40 litros de combustible

mientras que una embarcación de recreo a partir de los 8 m de eslora ronda

los150 litros. Por tanto habrá que tener en cuenta que estamos hablando de más

energía que hay que suministrar con bancos de batería mayores

- El hecho de carecer de regeneración de energía también es importante, al

contrario que en los coches que pueden regenerar energía a través de la frenada

en los barcos este fenómeno no se puede dar, ya que los trayectos son mucho

más simples y carecen de frenadas prácticamente. De este modo los bancos de

baterías a instalar son más grandes por este aspecto ya que no contamos con

regeneración de energía

- El precio y peso de las baterías es un factor muy importante a tener en cuenta

- Por último como hemos visto la hibridación en paralelo es la más usada hasta

la fecha porque aunque sea más compleja permite más posibilidades y es la que

mejor se adapta al tipo de hibridación que proponemos.




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Figura 27. Esquema flujo energía en paralelo (elaboración propia)

Por todo ello se ha optado por una hibridación en paralelo ya que sobre todo la

diferencia de potencias necesarias para navegar a 3 nudos y navegar a una velocidad

de crucero de unos 17 nudos es claramente distinta como veremos a lo largo de los

cálculos del proyecto.

Los objetivos del proyecto nos marcan el tipo de hibridación esto se debe a diversas

razones:

- En primer lugar como ya hemos dicho la clara diferenciación entre navegación

eléctrica y la navegación térmica. Los requisitos que se plantean en el proyecto

de navegación con 0 emisiones en zonas limitadas a 3 nudos son claros y nos

determinan unas potencias muy distintas a las de una navegación normal. Por

tanto este aspecto hace diferenciar mucho las potencias y consumos de uno y

otro tipo de fuente de energía.

- En segundo lugar la hibridación en paralelo se ajusta más claramente a los

objetivos propuestos ya que como hemos visto anteriormente una hibridación

en paralelo recibe la energía de dos fuentes distintas lo que nos permite ser más

flexibles en el diseño y ajustarnos perfectamente a los requerimientos del

proyecto.

MCI

BATERIA

S

ME

Generador/Mot

TRANSMISIÓN

ENE

ENE variabl

variable




Página 39

- Como vemos en el esquema de una hibridación en paralelo tenemos más

flexibilidad pudiendo diseñar cada una de las fuentes de energía propulsiva

para los requerimientos deseados.

- Una hibridación en serie supondría que toda la energía proviene directamente

de las baterías, si queremos una buena autonomía esto implicaría tener unos

grandes bancos de baterías que como hemos visto en el apartado de 2.3

supondrían un coste y un peso muy elevado para el diseño. En una hibridación

en serie, en el caso de que no queramos instalar unos grandes bancos de

baterías, deberíamos instalar un gran motor térmico que supliera a las baterías

lo que unido al gran motor eléctrico instalado complica y encarece el proyecto.

En el fondo lo que conseguimos en una hibridación en paralelo es una mayor

independencia entre los dos tipos de energía tanto la térmica como la eléctrica y esto

es lo que en nuestro proyecto es adecuado ya que como se ha dicho la navegación

eléctrica que se propone es para bajas velocidades y por tanto los consumos de

potencia y de energía son distintos a los de una navegación a velocidades más altas.




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Figura 29. Motor hibrido Mastervolt

3.2 La hibridación en paralelo en barcos

Como ya hemos visto anteriormente éste es el tipo de hibridación que más se está

utilizando debido a las características de los barcos y sus necesidades en cuanto a

potencia y en cuanto a energía necesaria. La tecnología de las baterías y el coste

actual es el que hace que las hibridaciones no tengan una gran autonomía eléctrica y

es el que hace que se limite este tipo de navegación eléctrica a bajas velocidades.

Con esta premisa y como ya se ha comentado la hibridación en paralelo es la que

mejor se adapta a esta situación.

La hibridación en paralelo que se lleva a cabo en barcos consta de un motor diesel, y

un motor eléctrico que también va unido al eje de la transmisión. Nuestro modelo de

hibridación es como el que ya emplea Mastervolt. [MSTV]

Figura 28. Esquema hibridación en paralelo en barcos [Hybrid Marine 07]




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El HybridMaster es universal, y se puede instalar en paralelo al eje del propulsor.

La relación entre las RPM del motor eléctrico y el eje del propulsor es adaptable, lo

que resulta un factor crucial al garantizar que el ajuste de la propulsión eléctrica sea

óptimo para el propulsor y motor existentes. El HybridMaster Ultra representa la

gama alta de esta serie, y utiliza tecnología de motor asíncrono sin escobillas,

totalmente libre de mantenimiento. [MSTV]

Este es el modelo de hibridación que vamos a instalar que básicamente consiste en

intercalar un motor eléctrico unido al eje del motor con una relación de velocidades

adecuada .Con esta hibridación podremos conjugar bien ambos motores para

conseguir el máximo ahorro de energía.

Otros modelos de hibridación en paralelo que se están usando mucho son los que

hace Nanni Diesel y Steyr Motors entre otros, básicamente es lo mismo solo que el

esquema cambia algo. El motor eléctrico va intercalado entre el motor térmico y el

inversor.

Figura 30. Esquema paralelo Steyr Motors




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Capítulo 4 Elección del casco

Para elegir el casco de la embarcación debemos saber que Según el artículo 2.1

del RD 1434/1999 de 10 de septiembre, se consideran embarcaciones de recreo

aquéllas de todo tipo, con independencia del medio de propulsión, que tengan eslora

de casco comprendida entre 2.5 y 24 metros, proyectadas y destinadas para fines

recreativos y deportivos, y que no transporten más de 12 pasajeros.

Por ello elegimos con ayuda del programa Freeship el siguiente casco para el

proyecto.

Figura 31. Vistas casco (elaboración propia)

http://www.fomento.gob.es/NR/rdonlyres/FE47CF98-27F4-4E74-A51C-6A903B20926D/17497/RD14341999boe.pdf




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Las dimensiones del casco son las siguientes:

Eslora total 9.395 m

Eslora de trazado 8.306 m

Manga máxima 2.250 m

Manga de trazado 2.250 m

Calado de trazado 0.656 m

Vol. Desplazado 6588 m3

Sup mojada 21 m2

Con ρ=1025kg/m3

Desplazamiento= Vol. x ρ=6752 kg




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Capítulo 5 Cálculos de la potencia requerida

5.1 Motor eléctrico

Para calcular la potencia requerida por nuestra embarcación deberemos estudiar

cuales son las fuerzas que se oponen al avance de nuestro barco. [ATF11]

Debido a las características de la hibridación que planteamos debemos estudiar las

potencias y por tanto las fuerzas que aparecen en nuestra embarcación para dos

situaciones distintas. La primera será para velocidades bajas (generalmente menores

de tres nudos) y la segunda será para las velocidad de crucero que estimemos para la

embarcación.

La resistencia al avance del barco es:

Rt=Rw+Rh+Raa

La tenemos descompuesta en tres términos:

Rw es la resistencia de las olas

Rh es la resistencia hidrodinámica

Raa es la resistencia aerodinámica

Gracias al número de Froude podemos distinguir varios casos

√ ⁄

“v” es la velocidad a la que se desplaza la embarcación

“g” la gravedad

“L” la longitud de flotación, lo que hemos llamado eslora de trazado o de flotación




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Casos en función del número de Froude:

• Fr<0,4 vel. Reducida Rh predomina del orden del 70-90%, Rw

despreciable.

• 0,4<Fr<0,7 Caso intermedio Rw, empieza a subir.

• Fr>0,7 hidroplaning Rw importante Raa también.

Atendiendo al número de Froude calculamos la velocidad que hace Fr=0.4 con los

datos de L=8.306m, g=9.81m/ss este cálculo nos da:

V= 7 nudos.

Por lo tanto estando por debajo de los 7 nudos podemos estudiar la resistencia del

barco centrándonos en Rf.

Rf:

Rf resistencia de frotamiento es la resistencia hidrodinámica propia de un cuerpo

que avanza en un fluido. La calculamos gracias a la ley de similitud de Reynolds

Rf=1/2∙ρ ∙S ∙ C∙v2

Con ρ=1027 kg/m3 para el agua salada

Siendo S superficie mojada

V velocidad relativa del cuerpo con el fluido

C cte dependiente de Re.

C=Kf(1+k)




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Kf lo llamamos coeficiente de resistencia y depende del Reynolds

( )

El número de Reynolds se obtiene

Siendo v la velocidad

L la longitud característica, que en nuestro caso es la de flotación

vc es la viscosidad cinemática del fluido que para el agua de mar la hemos cogido

de unos 1.08·10-6

m2/s.

k~ es un coeficiente que indica "la influencia de la forma de la carena" sobre el

"deslizamiento del fluido" cerca de ella, k podría ir desde 0 para carenas muy finas

(planeadoras), hasta k= 0,2 ó más para los cálculos hemos tomado un valor

intermedio de k, k=0.08 ya que la carena que tenemos es semiplaneadora.

Con estos datos podemos hacer un gráfico en Excel de la resistencia en función de

las velocidades.




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Figura32. Gráfica Nudos/Resistencia-Potencia (elaboración propia)




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Figura 33. Gráfica Nudos/Resistencia-Potencia (elaboración propia)

El programa Free-Ship también nos proporciona los cálculos de las resistencias al

avance otorgándonos la siguiente gráfica.




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Tabla 1. Tabla Vel/Fr/Rr/Rt/Pot

La tabla de datos del programa es la siguiente:




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Como vemos el programa nos desglosa la Rt en Rf que es la resistencia

hidrodinámica igual que la hemos aplicado nosotros y Rr que agrupa el resto de

términos sin incluir la resistencia aerodinámica. Como vemos los resultados son

similares obteniendo gráficas muy parecidas. Para el cálculo con Excel hemos

estimado la Rt como la Rf/0.85 como aproximación. Aun así tomaremos los

resultados de Freeship para diseñar ya que no hace tantas aproximaciones.

Es destacable como a medida que la velocidad aumenta Rf y Rt cada vez difieren

más debido a la influencia del resto de las fuerzas que van tomando más

importancia.

Para obtener con más detalle la potencia demandada máxima durante la navegación

a 3 nudos calcularemos dos situaciones, la de aceleración del barco hasta los tres

nudos y la de navegación a 3 nudos:

Para calcular la fuerza de durante el proceso de aceleración hasta los tres nudos

tenemos que:

Fpa=Facel + Fhacel + Faeacel

Facel es la fuerza relacionada con la aceleración necesaria para llevar el barco a los

3 nudos

Fhacel es la fuerza hidrodinámica ya calculada anteriormente.

Faeae es la fuerza aerodinámica propia de un cuerpo que se mueve en el aire.




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Figura 34. Gráfica velocidad aceleración (elaboración propia)

La fuerza de aceleración se calcula con la segunda ley de Newton.

F=m·a

La masa en este caso son 6752 kg de desplazamiento y la aceleración es la que nos

permite llegar de los 0 nudos a los 3. Para tener en cuenta las posibles corrientes u

oleajes que se dan en el mar también tomaremos una velocidad relativa entre la

embarcación y el fluido de 4 nudos que es superior a los 3 de diseño.

F=m·a+Fhacel+Faeacel

Para estos cálculos Fhacel y Faeacel se calculan tomando una velocidad igual a 2/3

de la velocidad relativa.




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Consideramos una aceleración aceptable en modo eléctrico de 0 e 3 nudos en 5

segundos que nos da una aceleración

a=v/t de 0.31 m/s2

m·a por tanto nos da 2084 N

Fhacel corresponde a:

Fhacel=1/2∙ρ ∙S ∙ C∙v2

La v que cogemos para el cálculo es una vmedia que estimamos en 2/3 de la

velocidad relativa entre el barco y el agua que son 4 nudos. vmedia por tanto nos da

2.66 nudos.

Obtenemos por tanto una Fhacel que miramos en la tabla a 2.66 nudos y nos da un

valor de 74N.

Faeacel la obtenemos como:

Faeacel=1/2∙ρ ∙Cx ∙ Ax∙v2 tomando la v como el apartado anterior a 2/3 de la

velocidad relativa entre barco y viento.

Cx es el coeficiente de penetración del barco que estimamos en 0.5 ya que

estimando que ha de ser más alta que la de un coche (0.2-0.4) ya que su forma es

menos aerodinámica pero menor que la de un camión que varía entre (0.4-0.6).

ρ es la densidad del aire 1.18 kg/m3

Ax es el are frontal del barco. Es la que queda al descubierto por encima de la línea

de flotación.




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Figura 35. Área frontal (elaboración propia)

Ax nos da una superficie de ≈ 3m2.

Tomamos para el cálculo de la Faeacel un valor de viento en contra correspondiente

a una situación de mar marejada con una velocidad que está entre una fuerza 4 y 5

en la escala de Beaufort que equivalen a unos 21 nudos. La velocidad relativa entre

la embarcación y el viento será de 24 nudos. La v que usamos por tanto son 16

nudos.

Faeacel = 60 N

Como vemos cuando el viento en contra es fuerte la influencia de la Fae es más

importante, cuando estemos en situaciones de calma sin embargo apenas se notará

este término, que en realidad será la mayoría de las veces ya que por norma general

las embarcaciones de recreo sólo salen de puerto cuando el tiempo es bueno.

Fpa = 2218 N




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Pacel la calculamos como la Fpa por 2/3 de la velocidad a la que se desplaza el

barco que son 3 nudos, quedándonos 2 nudos.

Pacel= 2281 W

La potencia necesaria para navegar a 3 nudos es bastante menor pues se elimina el

término de la aceleración.

F3Nudos=Fh4nudos+Fae

Fh4nudos= 207 N (de la tabla de Rh).

Fae: la calculamos como en el caso anterior solo que esta vez con una velocidad de

3 nudos del barco y un viento en contra de 21 nudos que nos da una velocidad

relativa del viento de 24 nudos.

Fae=135 N.

F3Nudos=301 N.

P3 nudos= F3Nudos·v3nudos(en m/s)=673 W.

Vemos como lo que nos determina el dimensionamiento del motor eléctrico es el

proceso de aceleración del barco y no la navegación. Para acelerar hasta los 3 nudos

usaremos gran parte de la potencia del motor eléctrico sin embrago durante la

navegación a 3 nudos no usaremos toda la potencia.




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El motor eléctrico que necesitamos lo calculamos teniendo en cuenta la potencia

máxima que hay que entregar que es la de aceleración en este caso (2281W).

La potencia del motor será esa potencia teniendo en cuenta los rendimientos de la

hélice y de la transmisión.

El rendimiento de una hélice ronda los 0.6 y el de la transmisión 0.9 la potencia del

motor será por tanto P a entregar partido del producto de rendimientos.

Pmotor ≈ 4224 W

Por tanto necesitaremos un motor eléctrico cercano a los 5kW aunque de entre las

opciones de 5 y 7.5 decidimos el motor de 7.5 para asir alcanzar mayores

velocidades en modo eléctrico.

Elegimos el HybridMaster 7.5 Ultra. Cuyas características son:

- 7.5 kW

- Asíncrono

- 48 V

- 1450 rpm máx.

Realizando este mismo cálculo que hemos hecho para la velocidad de 3 nudos para

unas cuantas velocidades más y realizando un ajuste a través de una exponencial que

se asemeja mucho a la curva de velocidad/potencia podemos obtener una tabla de

Excel que nos relaciona la potencia que debemos entregar con la velocidad en

nudos.




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Tabla 2. Tabla nudo/ pot real (elaboración propia)

Obtenemos una gráfica que nos da una idea de los consumos de potencia del motor

navegando a distintas velocidades. Esta gráfica nos determinará la velocidad

máxima a la que podemos navegar en modo eléctrico.

Nudos Pot real (W)

2,2 305,6

2,6 453,2

3,0 673,0

3,4 856,6

3,8 1182,5

4,0 1381,0

4,2 1632,3

4,6 2253,2

5,0 3062,0

5,4 4293,3

5,8 5926,4

6,0 6940,0

6,4 9611,5




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Figura 36. Potencia real a entregar

+

Para determinar este dato basta con un cálculo sencillo ya que la potencia máxima

de nuestro motor eléctrico es de 7500kW y esa potencia se lleva a la hélice con los

rendimientos de 0.9 y 0.6 lo que hace que la potencia máxima a entregar sean 4050

W. Si hacemos el cálculo utilizando la exponencial de ajuste tenemos una velocidad

máxima de 5.33 nudos. Esta velocidad será la máxima alcanzable en las condiciones

descritas de viento y corrientes en contra, en caso de no haber o ser muy

despreciables podríamos alcanzar los 6 incluso 7 nudos dependiendo de las

condiciones.




Página 58

5.2 Motor térmico

Pasamos ahora al dimensionamiento del motor térmico para el cual determinaremos

una velocidad de crucero del barco. La velocidad de crucero de diseño del barco será

de 17 nudos.

5.1 – Método de Savitsky

Existen varios métodos para realizar la estimación de potencia de una embarcación.

El método de Savitsky es un método usado para estimar la potencia necesaria para

embarcaciones planeadoras.

El método de Savitsky es uno de los métodos más utilizados para predecir la

potencia de embarcaciones de planeo. Fue propuesto por Daniel Savitsky,

investigador del canal de experiencias David Taylor (EEUU). El método se basa en

el estudio experimental sistemático con formas prismáticas en régimen de planeo.

La peculiaridad de este fenómeno, estudiado por Savitsky, es el régimen de planeo.

En la siguiente figura podemos apreciar una embarcación en situación de planeo, es

una situación de equilibrio de fuerzas y momentos durante el momento de la

navegación, con un cierto ángulo de trimado dinámico (τ). De estos valores y del

trimado dinámico dependerá siempre la situación de equilibrio.




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Figura 37. Embarcación de planeo, ángulo de trimado [GOM10]

En la imagen anterior se pueden apreciar las siguientes fuerzas:

- T = es el empuje de la hélice.

- ε = es el ángulo formado por la fuerza T con la línea de la quilla.

- R = es la resistencia al avance que ofrece la embarcación.

- N = es la sustentación.

- ∆ = es el desplazamiento de la embarcación.

El método se basa en el cálculo del equilibrio de la embarcación mediante la

estimación de las diferentes acciones.

Para el cálculo de la sustentación, se basa en la estimación del efecto de la astilla

muerta, a partir de los datos obtenidos en ensayos con placas planas.

Para el cálculo de la resistencia al avance, se basa en una corrección de los valores

dados por el coeficiente de fricción. Esta línea de fricción fue tomada como estándar

por la International Towing Tank Conference en 1957. Dado este coeficiente se le

suma el resto de valores de resistencias varias. Finalmente, para unos valores de T,

∆ y ε dados, se calcula el valor del ángulo de trimado dinámico de equilibrio τ.




Página 60

Tabla 3.Tabla datos para Savitsky

Para realizar el cálculo se ha recurrido al programa Freeship que contiene el cálculo

según el método de Savitsky. En la siguiente imagen vemos los datos introducidos

en el programa.

La gráfica que nos ofrece el programa es la siguiente




Página 61

Figura 38. Gráfica resistencia y potencia según Savitski (elaboración propia)

Vemos como varían la resistencia la potencia y el ángulo de trimado tau en función

de la velocidad del barco.




Página 62

Tabla 4.Tabla V/Ang trim/Rf/Rt/Pot

Los datos ofrecidos por el programa son los siguientes:




Página 63

La potencia requerida a 17 nudos es de 111 kW interpolando entre 16.62 y 18.11,

por tanto la potencia que necesitamos del motor térmico al igual que hicimos con el

eléctrico será la requerida entre los rendimientos de hélice y transmisión.

La potencia del motor es de:

Pmcombustión = 205 kW

Debemos tener en cuenta también un aumento de la resistencia del 15% producido

por el ensuciamiento del casco lo que se traduce en un 15% más de potencia

necesaria.

Pmcombustión=235 kW

Se elige el motor con algo más de potencia para que la velocidad de crucero sea

alcanzable y el consumo este más ajustado a esa velocidad.

El motor escogido para el diseño es un Volvo Penta modelo D6-370 con una

potencia de 243 kW. [VOL]

Con este motor podemos alcanzar una velocidad máxima de unos 22 nudos.




Página 64

Capítulo 6 Banco de baterías

6.1 Dimensionamiento

Para calcular el dimensionamiento de las baterías debemos determinar ahora cuales

van a ser los recorridos mínimos que se van a realizar en modo eléctrico.

Como ya hemos dicho el proyecto trata de conseguir que la embarcación sea capaz

de realizar todos los recorridos a menos de 3 nudos en modo eléctrico ya que se

espera que la ley se endurezca en este sentido como ya ha ocurrido en algunos

países.

Estos recorridos abarcan el atraque y desatraque en puerto, el acercamiento a la

costa para fondear y otros posibles casos.

Se pretende que se cubran al menos estos recorridos.

Del atraque y desatraque en puerto debemos estimar que las baterías tengan

autonomía para realizar a la vez ambas maniobras por lo que en primer lugar

debemos determinar el puerto más largo que encontremos en España para que la

embarcación sea capaz de recorrer su distancia al menos dos veces con las baterías.

En España la gran parte de los puertos no miden más de 1km pero tiene especial

interés el puerto de Mahón en Menorca. El puerto de Mahón, es el segundo puerto

más grande de Europa, es un puerto natural con una longitud de casi seis kilómetros

desde la bocana al punto más alejado del puerto. Por tanto para realizar el

dimensionamiento se ha tomado este puerto como referencia.




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Figura 39.Puerto de Mahón

Para calcular el banco de baterías debemos calcular la energía en Wh que se necesita

para los recorridos que hemos determinado como recorrido con cero emisiones.

En primer lugar debemos calcular la energía en Wh para realizar el atraque y

desatraque del puerto de Mahón.

La potencia necesaria para la aceleración ya le hemos calculado anteriormente, son

4224 W pero debemos tener en cuenta el rendimiento del motor eléctrico que hemos

estimado en 0.85 por tanto son 4969 esta potencia la entregamos a lo largo de 5

segundos por lo que la energía que necesitamos en Wh es 6.9Wh. Para tener en

cuenta las posibles maniobras en puerto para atraque y desatraque consideraremos

que para salir de puerto hacen falta unas 8 maniobras entre aceleraciones y frenadas

por lo que esta energía queda multiplicada por 8 pero como estas maniobras se

hacen dos veces (atraque y desatraque) quedarán multiplicada por 16 no debemos

olvidar tampoco las aceleraciones y maniobras que se realizan al fondear que

suponen 4 maniobras más de este tipo, la mitad que en el puerto porque son

maniobras más sencillas, por tanto el factor es por 20 quedándonos al final 118Wh

de consumo de energía.




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Figura 40.Distribución de la energía utilizada en navegación eléctrica (elaboración propia)

Para realizar el trayecto de 6km del puerto dos veces a 3 nudos tenemos que se

necesitan un tiempo de t=e/v 2.16 horas

La potencia necesaria para navegar a 3 nudos la obtenemos de los cálculos previos

que son en 673W que teniendo en cuenta los rendimientos en transmisión, hélice y

rendimiento del motor eléctrico, que estimamos en 0.85 y las 2.16 horas dan

3167Wh.

Estimamos además que los acercamientos a la costa para fondear pueden suponer

una media hora más de navegación teniendo en cuenta que al entrar en la zona

cercana a la costa el barco ya trae velocidad de crucero lo que hace que no sea

necesario apenas consumir energía.

La media hora de navegación a 3 nudos serían 733.12 Wh

La frenada y aceleración 118 Wh

Clasificando la energía en:

- Aceleraciones (ya sean frenadas o aceleraciones positivas).

- Salida y entrada de puerto

- Aproximación para fondear

Etot = 4038.12Wh




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Figura 35. Área frontal (elaboración propia)

Figura 41. Batería litio Mastervolt

Vemos como la mayor parte de la energía 78% se consume en la entra y salida del

puerto, ya que realmente es un puerto extremadamente largo, las aceleraciones

vemos que nos son tan importantes y suponen un 3% del total

6.2 Elección del tipo de baterías

[EMB]

Necesitamos por tanto 4038.12 Wh que al haber escogido un motor de alimentado a

48 V nos lleva a buscar 71.5 Ah de capacidad de las baterías.

Dentro de las opciones en las baterías podemos elegir entre baterías de ion Litio o

AGM o Gel.

Pasamos a analizar cada una de las opciones de baterías eligiendo ya el modelo de

cada tecnología que se adaptaría a nuestro proyecto.

6.2.1 Baterías de Ión de Litio




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Figura 42. Batería AGM Mastervolt

Ficha técnica:

- Capacidad Ah 160 Ah

- Dimensiones 623 x 199 x 345 mm

- Peso 48 kg

- Tipo de batería Ión de Litio

- Voltaje 24 V

- Marca MASTERVOLT

- Precio 5875 €

Con este modelo de batería tendríamos que comprar dos y ponerlas en serie ya que

nuestro motor se alimenta a 48 V por lo tanto el precio final sería de 11750 €

6.2.2 Baterías AGM



- Peso 54 kg

- Tipo de batería AGM Slim

- Voltaje 12 V




Página 69

Figura 43. Batería gel Mastervolt

- Marca MASTERVOLT

- Precio 600€

En este caso tendríamos que utilizar 4 baterías en serie para conseguir los 48 V lo

que harían un total de 2400 €.

6.2.1 Vaso de gel



- Peso 22 kg

- Tipo de batería Vaso de gel - 2V

- Voltaje 2 V

- Marca MASTERVOLT

- Precio 380€




Página 70

Figura 44. Batería MVG gel Mastervolt

Para conseguir los 48V del motor en este caso deberíamos adquirir 24 vasos de gel

que serían 9120 €.

6.2.1 Baterías MVG gel



- Peso 70 kg

- Tipo de batería MVG (gel)

- Voltaje 12 V

- Marca MASTERVOLT

- Precio 640€

Para conseguir los 48V del motor en este caso deberíamos adquirir 4 baterías que

suman 2560 €.




Página 71

Figura 45. Cuadro características baterías (Mastervolt)

La marca Mastervolt nos proporciona una tabla donde compara las distintas

tecnologías de baterías [MSTV]:

Las baterías de ión de litio son las que mejores prestaciones tienen respecto a las

demás y debido a las características de la hibridación las baterías van a sufrir ciclos

de descarga completa prácticamente cada trayecto, ya que continuamente trataremos

de agotar las baterías al máximo para conseguir el máximo ahorro.

Otro factor fundamental es que las baterías de ion de litio no tienen una capacidad

variante con la intensidad de descarga algo que limita mucho al resto de baterías.




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Figura 46. Profundidad de descarga baterías de litio (Mastervolt)

Figura 47. Energía disponible y necesaria en las baterías

La siguiente gráfica nos muestra muy claramente el aspecto anteriormente

comentado:

Nos decantamos por tanto por 2 baterías de ión de litio de 160 Ah y 24V que nos

aportan una capacidad de 160Ah a 48 V, para que la vida sea más larga haremos

descarga del 80% de profundidad tal y como nos advierte el fabricante contamos por

tanto con 6144 Wh.

Esto supone una energía extra, ya que nosotros demandamos

4038.12Wh que al ser baterías

0

2000

4000

6000

8000

1

E.Disponible 6144

E.Necesaria 4038,12

Wh

Banco baterias




Página 73

Figura 48.Curva de carga del motor Volvo Penta (Fabricante)

Contamos por tanto con un 34% más de energía extra que se podrá utilizar para

ahorrar aún más combustible.

Capítulo 7 Dimensionamiento tanque

combustible

Calcularemos el consumo del barco a 17 nudos. Para ello utilizamos las curvas que

nos proporciona el fabricante.

La potencia que el motor tiene que entregar al cigüeñal ya la hemos calculado son

unos 235 kW entrando en la curva de Pot/rev sacamos las revoluciones:




Página 74

Figura 49. Curva de consumo del motor Volvo Penta (Fabricante)

Nos da unas 2570 rpm, es interesante observar como la gráfica nos aporta también

el dato de curva de carga en la hélice que nos da de unos 125 kW que se aproxima

bastante a la potencia requerida a 17 nudos calculada en el apartado 5, 111 kW que

si tenemos en cuenta el factor de. 15% de la suciedad nos da 127kW.

Con ese dato de revoluciones entramos en la curva de consumo/rev

El consumo es de unos 33 litros/h




Página 75

Consideramos que una autonomía aceptable son unas 200 millas que a los 17 nudos

de velocidad de crucero son 12 horas, esto nos hace tener un depósito de

combustible de unos 400 litros.

Capítulo 8 Estudio del trayecto de recreo tipo

Los trayectos tipo que vamos a estudiar son:

- Trayectos de recreo normal, donde distinguimos en función de su longitud.

Este es el tipo de trayecto más habitual, consiste como ya se ha comentado

anteriormente en salir de puerto para fondear en una playa y volver al puerto.

El trayecto de recreo normal es del que venimos hablando a lo largo del

proyecto, es de tipo circular y básicamente la distancia del mismo será la que

nos determine el consumo y ahorro de energía. Podríamos asimilar este tipo de

trayectos a lo que en automoción sería un viaje convencional.

- Trayectos de recreo especiales: Aquí estudiamos la posibilidad de tener

trayectos en los que prácticamente no utilicemos el motor térmico, debido a

que se quiera realizar una navegación silenciosa, o por ejemplo que se haga

cierto tipo de pesca de curricán en la que se necesita una velocidad muy baja.

En estos tipos de trayecto no se suele fondear habitualmente. Por hacer el

mismo símil anteriormente citado esto podrían ser trayectos de ciudad en los

que no se requiere mucha potencia y las distancias no son muy largas.




Página 76

El trayecto de recreo normal es el más habitual y por eso nos centraremos en el para

crear un trayecto tipo real de ejemplo

Dado que se ha tomado el puerto de Mahón como referencia para realizar los

cálculos del dimensionamiento de las baterías, se tomará también el puerto de

Mahón para dar un ejemplo de trayecto tipo.

El trayecto típico de una embarcación de recreo es bastante sencillo ya que en la

gran mayoría de las ocasiones el recorrido que se realiza es circular, es decir, se

comienza en el puerto y se acaba en el mismo puerto.

En general la gran mayoría de los desplazamientos de recreo que se realizan

consisten en salir del puerto para fondear en alguna cala y bañarse allí para después

volver a atracar el barco en el puerto.

La distancia del puerto a la cala no suele ser muy larga ya que tampoco interesa que

el recorrido sea demasiado largo. Se suele intentar que estos recorridos no sean de

más de 2 horas.

Estimamos como tiempo de navegación medio un trayecto de 1 hora, lo que

navegando a 17 nudos nos da una distancia media de 17 millas (31.5 km)




Página 77

Figura 50. Curvas de navegación (elaboración propia)

Las dimensiones de la isla de Menorca con una distancia de norte a sur de 17 km y

de este a oeste de 47 km hacen que desde el puerto de Mahón prácticamente se

pueda realizar cualquier trayecto.

Se aprecia cómo debido a las dimensiones de la isla, prácticamente en menos de dos

horas podemos llegar a cualquier lado de la isla de Menorca navegando a 17 nudos.

Empezamos a contar el tiempo de navegación una vez que se sale de la bocana del

puerto.




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Figura 51. Mahón – Cala Pregonda (elaboración propia)

Como recorrido tipo por tanto tendríamos cualquiera que esté entre las dos curvas

anteriormente trazadas.

El trayecto elegido es Mahón – Cala Pregonda. Es una playa de interés turístico y

que se encuentra al norte de la isla a una distancia adecuada para el estudio del caso.

La distancia de la cala está muy cerca de la curva de la hora de navegación por lo

que asumimos por tanto que desde la salida de la bocana del puerto hasta la cala

tenemos prácticamente una hora de navegación




Página 79

Capítulo 9 Modelo de utilización de la

hibridación en paralelo.

Antes de estudiar cómo van a ser las reducciones de emisiones y de consumos que

se van a producir en el trayecto tipo elegido, deberemos estudiar cómo va a

gestionarse el uso del modo eléctrico y del modo térmico de nuestra embarcación.

EL diseño que se ha realizado así como el dimensionamiento garantizan que:

- Se tiene autonomía eléctrica para atracar y desatracar en el puerto de Mahón

con una longitud de 6km.

- Energía necesaria para las aceleraciones y deceleraciones.

- Contamos también con media hora extra de navegación a 3 nudos que la hemos

determinado para los acercamientos a la costa.

Las baterías que se han elegido son las del capítulo 6

Disponemos de 6144 Wh y trataremos de consumirla en cada trayecto. El uso de

esta energía es el que nos proporciona el ahorro en combustible y en emisiones.




Página 80

El modelo de uso de ésta energía es el que proponemos a continuación y que se basa

en las siguientes premisas:

- En primer lugar utilizaremos obligatoriamente energía eléctrica de las baterías

cuando el trayecto esté limitado a tres nudos. Esto es en puertos y zonas con la

de navegación limitada, zonas cercanas a la costa, zonas protegidas, etc.

- Trataremos siempre de consumir las baterías al máximo en todos los trayectos

para que el ahorro sea máximo.

- La filosofía será la de tratar siempre de utilizar el modo eléctrico cuando

estemos cerca de la costa o en el puerto para evitar la contaminación en estos

puntos y pasar a contaminar ya alejados de la costa.

- Al no poseer de regeneración de energía las baterías sólo se cargan a través del

motor térmico que mueve el motor eléctrico que funcionando como generador

carga las baterías y en el puerto donde se conecta a la red.

La peculiaridad de los trayectos de las embarcaciones de recreo nos permite hacer

este estudio y realizar una hibridación en la que casi siempre seamos capaces de

consumir la misma energía eléctrica.

Vamos a estudiar dos casos distintos que en el fondo son los mismo siendo uno un

caso particular del otro.

- En primer lugar estudiaremos como sería en un puerto cualquiera y un trayecto

cualquiera.

- En segundo lugar estudiaremos el caso particular del trayecto tipo del apartado

anterior Mahón-Cala Pregonda




Página 81

Figura 52. Modelo uso eléctrico térmico (elaboración propia)

La filosofía como hemos dicho es siempre la misma: Tratar de contaminar lejos de

la costa

Como vemos en la figura 40 se utiliza modo eléctrico tanto a la ida como a la vuelta

en las maniobras de atraque y desatraque y de fondeo y salida de fondeo.




Página 82

El dimensionamiento de las baterías se ha realizado para un puerto especialmente

grande como es el de Mahón con 6km de longitud por lo que en la gran mayoría de

los puertos no necesitaremos tanta navegación en modo eléctrico y además

contamos con media hora más de navegación en modo eléctrico puro que no siempre

se llevará a cabo.

Tenemos por tanto como norma general poca exigencia de navegación puramente

eléctrica, lo que nos aporta energía eléctrica en exceso en la mayoría de las

ocasiones.

Sin embargo al tener una hibridación en paralelo que nos permite utilizar ambos

motores a la vez, podemos utilizar la energía de que disponemos por diseño que no

se consume en trayectos en modo eléctrico puro combinándola con el motor térmico.

De este modo podremos utilizar prácticamente en todos los trayectos la energía de

las baterías y así consumir la máxima energía eléctrica consiguiendo un ahorro

máximo.

El modo en paralelo se utilizará se podrá activar en cualquier momento del trayecto

en modo manual pero si no se toca nada se realizará automáticamente tanto en la

salida de puerto como en la salida del fondeo.

De modo automático a no ser que el usuario lo cambiase se consumiría la mitad de

la energía almacenada en las baterías a la salida y entrada del puerto y la otra mitad

en el fondeo y salida de fondeo.

En la salida de fondeo, de vuelta al puerto se consumirá el resto de la energía de las

baterías exceptuando la energía necesaria para volver al puerto.

Esto se consigue gracias al uso de un sistema de control que incluye localización

por medio de un GPS integrado que controla la posición del barco en todo momento

y que además tiene las dimensiones del puerto de cada barco.

El sistema de control supervisa en todo momento el nivel de energía de las baterías y

es el que se encarga de poner en paralelo el motor eléctrico tanto en la salida de

puerto como en la salida de fondeo controlando que siempre se deje energía

suficiente para volver al puerto.




Página 83

Figura 53. Modelo uso eléctrico, térmico y paralelo (elaboración propia)




Página 84

Se eligen estos momentos de uso en paralelo ya que son momentos inevitables

prácticamente en todos los trayectos en una embarcación de recreo.

Obviamente el usuario puede decidir no consumir la energía eléctrica en estos

momentos por lo que podrá desconectar esta opción.

Esto por ejemplo puede suceder si el usuario quiere salir del puerto para hacer una

navegación exclusivamente eléctrica por cualquier razón.

Estas posibilidades las contemplaremos en una serie de trayectos tipo que el usuario

puede realizar así como distintos tamaños de puerto.

Los trayectos tipo que vamos a estudiar son:

- Trayectos de recreo normal, donde distinguimos en función de su longitud.

Este es el tipo de trayecto más habitual, consiste como ya se ha comentado

anteriormente en salir de puerto para fondear en una playa y volver al puerto.

El trayecto de recreo normal es del que venimos hablando a lo largo del

proyecto, es de tipo circular y básicamente la distancia del mismo será la que

nos determine el consumo y ahorro de energía. Podríamos asimilar este tipo de

trayectos a lo que en automoción sería un viaje convencional.

- Trayectos de recreo especiales: Aquí estudiamos la posibilidad de tener

trayectos en los que prácticamente no utilicemos el motor térmico, debido a

que se quiera realizar una navegación silenciosa, o por ejemplo que se haga

cierto tipo de pesca de curricán en la que se necesita una velocidad muy baja.

En estos tipos de trayecto no se suele fondear habitualmente. Por hacer el

mismo símil anteriormente citado esto podrían ser trayectos de ciudad en los

que no se requiere mucha potencia y las distancias no son muy largas.




Página 85

Capítulo 10 Consumos y ahorros de la

hibridación.

10.1 Ahorros de combustible

10.1.1Ahorro con M.E. exclusivamente.

Dependiendo de la potencia a la que pongamos el motor eléctrico tendremos unos

ahorros de combustible u otros en función de la autonomía que tengamos a esas

velocidades a las que hemos hecho el estudio.

Nos damos cuenta por el tipo de hibridación y la imposibilidad de recargar las

baterías con sistemas regenerativos que el máximo ahorro de combustible se dará

cuando utilicemos al máximo la energía de las baterías.

La utilización máxima de las baterías viene determinada por la longitud del puerto,

el tiempo de navegación ya sea térmica o eléctrica y la velocidad de la misma.

En cuanto a la longitud del puerto tenemos que se utiliza un porcentaje de las

baterías que puede llegar a ser importante:




Página 86

Figura 54. Porcentaje de uso de las baterías en función del puerto

Tabla 5. Autonomía eléctrica en función del puerto (minutos)

En esta gráfica vemos el porcentaje de baterías que se consume, comprobamos que

en un puerto tan largo como el de Mahón consumimos más del 70% de las baterías.

En el cálculo también están incluidos los consumos de salida y entrada del puerto así

como los provenientes de las aceleraciones correspondientes a las maniobras en

puerto para atraque y desatraque.

En función del puerto del que hablemos tendremos una autonomía eléctrica u otra,

en la siguiente tabla vemos las autonomías que tenemos dependiendo de la velocidad

a la que nos lleve el motor eléctrico y de la longitud del puerto.

puerto 6

km puerto 2

km puerto 1

km puerto 0,5

km minutos a 3

nudos 120 206 228 239

minutos a 4 nudos

58 101 111 116

minutos a 5 nudos

26 45 50 52

pot max 20 34 38 40

0,00

10,00

20,00

30,00

40,00

50,00

60,00

6 2 1 0,5

% d

e u

so d

e la

s b

ate

rias

longitud del puerto en km

Consumo de baterias




Página 87

Figura 55. Gráfica autonomía eléctrica (elaboración propia)

Vemos como hasta en el caso más desfavorable que es el de un puerto de 6 km como

es el de Mahón tenemos 120 minutos de autonomía a 3 nudos que son 4veces lo que

hemos calculado en cuanto a aproximaciones a la costa para el diseño de las

baterías.

Gráficamente se aprecia más claramente la importancia de las velocidades del motor

eléctrico así como de la longitud de los puertos.

0

50

100

150

200

250

300

3 4 5 6

Au

ton

om

ía e

n m

inu

tos

Velocidad en nudos

Autonomía eléctrica

Puerto 0.5 km

Puerto 1 km

Puerto 2 km

Puerto 6 km




Página 88

Figura 56. Gráfica ahorro de combustible en cada trayecto (elaboración propia)

Para calcular el consumo de combustible que conseguimos vemos cual es el

consumo de combustible que haría el motor a esas velocidades a las que trabaja el

motor eléctrico, (de 0 a 6 nudos), a estas velocidades el motor se encuentra al ralentí

y el consumo es siempre constante prácticamente, lo obtenemos de la gráfica de

consumo, unos 9.5 l/h.

Es interesante ver como es el ahorro de combustible en función de la longitud del

puerto y de la velocidad en nudos a la que nos lleve el motor eléctrico:

Vemos como la longitud del puerto influye bastante y que los mayores ahorros se

consiguen a 3 nudos también vemos que según los puertos van siendo más similares

en distancia los consumos se igualan mucho también.

Para hacer un cálculo de ahorro de consumo general, supondremos que a 3 nudos se

realizarán la entrada y salida de puerto y que el resto de consumos de motor

eléctrico lo haremos a 5 nudos o a potencia máxima del motor ya que con estos

consumos de potencias la autonomía eléctrica se puede consumir con tiempos más

razonables por debajo de los 50 minutos.

0

5

10

15

20

25

3 4 5 6

litro

s

Nudos

Ahorro de combustible en cada trayecto

Puerto 6 Km

Puerto 2 km

Puerto 1 km

Puerto 0.5 km




Página 89

Tabla 6. Tiempos de navegación eléctrica (elaboración propia)

Así aplicamos el modo de hibridación explicado en apartados anteriores mediante el

cual reservando la energía para atraque y desatraque del puerto gastamos la restante

en salida del puerto y salida de fondeo haciendo trayectos en modo eléctrico de

menos de 25 minutos por encima de los 5 nudos y en modo eléctrico con cero

emisiones y cero ruidos.

Los tiempos de navegación eléctrica que tenemos en función del puerto son:

El trayecto más largo que hay que recorrer para conseguir el ahorro máximo a 5

nudos o más es de 46 minutos en el caso más desfavorable que es el del puerto de

0.5 km es de 46 minutos a 5 o 6 nudos que corresponden a 4.2 millas para recorrer

en modo eléctrico.

0 50 100 150 200

puerto 6

puerto 2

puerto 1

puerto 0,5

minutos

tiempo total

tiempo puerto

tiempos e-nav




Página 90

Tabla 7. Ahorro de combustible (elaboración propia)

Con estos datos de navegación de entre 5 y 6 nudos y sabiendo el consumo de

combustible que se ahorra a esta velocidad hacemos el cálculo del ahorro total de

combustible en función del puerto.

Como era de esperar cuanto más largo es el puerto, es decir cuanto más distancia se

recorra a 3 nudos más ahorro obtenemos 24.5 litros por trayecto. Pudiendo llegar a

un ahorro de 32 litros en caso de que todos los consumos del motor eléctrico sean a

3 nudos.

Vemos como el caso del puerto de Mahón es especial debido a su longitud, es por

ello que requiere más tiempo de navegación eléctrica a 3 nudos y por ello más

ahorro, por el contrario quedará menos autonomía eléctrica para disfrutar.

En el resto de puertos se ahorrarían de media 11 litros de combustible en cada

trayecto que se realizase. Con la condición de que se navegue en modo eléctrico el

tiempo necesario para consumir las baterías.

24,7

13,8

11,0 9,7

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

30,0

puerto 6 puerto 2 puerto 1 puerto 0,5

Litr

os

Ahorro de combustible

Ahorro e-nav

Ahorro por puerto

Ahorro total




Página 91

10.1.2 Ahorro con M.E. y M.Térmico en paralelo

En este caso estudiamos un tipo de usuario que no quiere perder el tiempo yendo a

velocidades demasiado lentas sino que quiere hacer el trayecto hasta su cala lo más

rápido posible a la velocidad de crucero

Para conseguir el máximo ahorro como ya se ha dicho se tratará siempre de

consumir toda la energía de las baterías.

Para ello se pone en marcha el motor eléctrico en paralelo con el térmico para

consumir la energía según el modelo que ya se mencionó en el apartado 9.

El ahorro de combustible en este caso habrá que calcularlo como el trabajo que el

motor eléctrico le evita al térmico y con ello un ahorro de combustible, cuando éste

navega a la velocidad de crucero.

El trabajo que aporta el motor eléctrico al térmico son los 7.5 kW de potencia del

motor teniendo en cuenta el rendimiento de la transmisión quedándonos 6750 W.




Página 92

Figura 57.Curva de carga del motor Volvo Penta (Fabricante)

Entrando en la curva de potencia del motor tenemos que:




Página 93

Figura 58.Curva de consumo del motor Volvo Penta (Fabricante)

Entrando ahora en la gráfica de consumo podemos calcular lo que se ahorra:

Vemos como la potencia del motor eléctrico es muy pequeña frente a la del térmico

sin embargo esa poca potencia que entregamos 6750 W hace que el motor se vea

ligeramente desahogado en ese punto necesitando menos revoluciones.

Esa reducción de revoluciones se ve traducida en una reducción del consumo.

Aportando la potencia nominal del motor eléctrico, los 7.5 kW el consumo se ve

reducido de 33 l/h a los 30 l/h, ahorramos por tanto 3 litros a la hora.




Página 94

Tabla 8. Ahorro combustible con e-mot en paralelo (elaboración propia)

Se diseña la relación de transmisión entre el motor y el eje de la transmisión para

que cuando las revoluciones sean 2500 rpm el motor eléctrico a través de esa

relación de transmisión de la potencia máxima que son los 7,5 kW.

En caso de aportar los 7,5kW al motor térmico en paralelo, como ya hemos visto

anteriormente dependiendo de la longitud del puerto tendremos un ahorro u otro.

Vemos como a medida que el puerto es más pequeño, es decir a medida que se usan

más los motores en paralelo el ahorro de combustible se reduce a la mitad

prácticamente. Como era de esperar el ahorro es mucho mayor en modo eléctrico

puro que en modo en paralelo.

21,8

8,9

5,6 4,0

0,0

5,0

10,0

15,0

20,0

25,0

puerto 6km

puerto 2km

puerto 1km

puerto 0,5km

litro

s Ahorro con e-mot en //

Ahorro en puerto

Ahorro total




Página 95

Tabla 9. Ahorro emisiones (elaboración propia)

10.2 Ahorros de emisiones

Para calcular el ahorro de emisiones que se consiguen con la hibridación utilizamos

la fórmula que nos determina la cantidad de CO2 emitido en función de la cantidad

de combustible empleado.

Siendo x e y los coeficientes del hidrocarburo en este caso diesel, por lo que

tendremos C12H23.

De este modo por cada kg de combustible se emiten 3.16 kg de CO2.

Como trabajaremos con litros de combustible y sabiendo que la densidad el mismo

es de 840 g/litro tendremos que se emiten 2.66 kg de CO2 por litro de combustible.

Atendiendo a los ahorros de combustible que conseguimos tenemos unos ahorros de

emisiones de CO2 directamente relacionados.

Compararemos el ahorro de emisiones que se consigue con modo eléctrico puro y

con modo en paralelo, asumiendo unos ahorros medios de combustible de 11.5 litros

en el caso de modo eléctrico puro y de 6 litros en modo paralelo.

0 10 20 30 40

ahorro con e-mot

ahorro con e-mot en //

30,59

15,96

kg de CO2 por trayecto

Ahorro emisiones

kg de CO 2 trayecto

xykg

kg

/12

44

eCombustibl

CO 2




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Tabla 10. Ahorro emisiones por temporada (elaboración propia)

Si consideramos que la temporada consta de 35 salidas al año, es decir 35 trayectos,

el ahorro de emisiones por temporada es el siguiente:

Estos ahorros comparando lo que consumiría una embarcación sin motor eléctrico

en un trayecto tipo que ya hemos determinado anteriormente que lo consideramos de

1h son un porcentaje importante de las emisiones.

0

200

400

600

800

1000

1200

ahorro con e-mot


1071

559

kg d

e C

O2

Ahorro de emisiones por temporada

kg de CO2 temporada




Página 97

0 10 20 30

ahorro con e-mot


22

11

% ahorro por trayecto

% ahorro por trayecto

Tabla 11. Porcentaje de ahorro emisiones (elaboración propia)

Vemos como los ahorros dependiendo del modo en que se use la hibridación

suponen desde un 11% de ahorro de emisiones hasta un 22% del mismo por lo que

son un ahorro importante.

10.3 Ahorro económico

El ahorro económico también es importante y está al igual que las emisiones

relacionado directamente con el ahorro de combustible. El ahorro se consigue

gracias a que el kWh obtenido vía red eléctrica que carga las baterías es más barato

que el que se obtiene del combustible.

El precio del litro de diesel actualmente [05/09/12] está en 1.45 euros por litro

sabiendo que en cada trayecto tenemos un ahorro determinado de litros podemos

calcular el dinero que nos ahorramos. A este ahorro hay que quitarle el coste de la

recarga de las baterías y que se calcula con el precio de la tarifa eléctrica.




Página 98

Figura 59. Horario tarifas valle/punta [ASAL11]

El precio de la tarifa eléctrica aplicable a partir del 1 de junio 2012 es el siguiente y

varía en función de si tenemos en cuenta discriminación horaria o no:

Modalidad sin discriminación horaria:

TEU0= 0,142208 euros/kWh.

Modalidad con discriminación horaria de dos periodos:

TEU1= 0,172518 euros/kWh.

TEU2= 0,060780 euros/kWh

El ahorro máximo se consigue con una tarifa con discriminación de carga. Con esta

estrategia de carga de las baterías, recargaremos las baterías de la embarcación en

horas valle con el que conseguimos la energía a un precio de hasta más de dos veces

más barato que con una tarifa sin discriminación de carga. Los horarios de valle y

punta además son muy adecuados para aplicarlos en este proyecto ya que son

precisamente las horas punta en las que el barco está navegando por lo que la

recarga no se precisa. Y en las horas valle el barco ya está en puerto momento en el

cual se realiza la recarga de las baterías.

[IET/843/2012, Ministerio de industria, energía y turismo]




Página 99

Tabla 12. Ahorro económico (elaboración propia)

Para la carga de las baterías sabemos que en cada trayecto utilizamos 6144 Wh que

son los que tenemos que recargar. Tenemos en cuenta también el rendimiento de la

carga que es de un 90% en caso de las baterías de litio y la tasa de auto descarga que

es de un 3% mensual. Para hacer una estimación del coste por recarga tenemos que

el 3% de auto descarga son 230 Wh mensuales que son 2765 Wh anuales que entre

las 35 salidas por temporada de navegación son 79 Wh por trayecto. Sumado a los

6827 Wh que supone tener en cuenta la carga por trayecto con el 90% de

rendimiento, tenemos que recargamos 6906 Wh por trayecto.

El ahorro por trayecto dependiendo como siempre del tipo de hibridación varía entre

8 € y 16 € lo que por temporada supone unos 290 € y 570 €. Son cifras nada

desdeñables que se verán incrementadas cada año debido al inevitable aumento del

precio de los carburantes, estudiaremos este impacto en el siguiente capitulo

0,000 20,000 40,000 60,000

ahorro con e-mot


15,693

8

55

29

euros

Ahorro económico

euros/10 por temp. cont.valle

euros por trayecto contarifa valle




Página 100

Figura 60. Paquete Mastervolt

Capítulo 11 Estudio económico.

Se estudiará en este apartado la rentabilidad económica del proyecto. A partir de los

ahorros que tenemos por temporada y a partir del coste extra que supone introducir

una hibridación en una embarcación de recreo, veremos a partir de cuándo se

recupera la inversión inicial. Para ello determinaremos los costes incrementales en

los que incurrimos.

Mastervolt ofrece un paquete con todos los dispositivos necesarios para la

hibridación que este paquete son 16.169 $que son 12.853 €. Pero incluye baterías

AGM en vez de batería de litio y el motor es de 5kW en vez de 7.5.

Las baterías son 4 baterías AGM de 600€ cada una, el motor de 5 kW cuesta 5900€

y el de 7.5kW lo estimamos en 8000 € ya que no tenemos referencias del precio de

este motor, incluyendo las baterías de litio que son 11750€ nos queda un total de

24300 € extra de inversión para tener la embarcación híbrida




Página 101

Figura 61. Evolución precio gasoil [CETM]

Teniendo en cuenta por tanto el ahorro por temporada y además la subida del precio

del combustible esto nos lleva a que el ahorro se va incrementando cada vez, es

cierto que también sube la tarifa de la luz pero esta subida no impacta tanto ya que

tenemos tarifa valle y aunque se duplicase apenas afectaría en un 4% sobre el ahorro

total.

Vemos como el precio del gasóleo está tendiendo a un aumento anual que oscila

pero que esta entre el 10y 20 por ciento anual lo que provoca ahorros directamente

proporcionales al año.

Para estudiar el impacto de la subida del gasoil en el ahorro económico hacemos un

estudio de sensibilidad, para poder simplificarlo no diferenciaremos entre el modo

de hibridación con e-mot y con e-mot en paralelo, sino que estudiamos un caso

intermedio en el que suponemos que el usuario usará ambos igualmente produciendo

ahorros medios entre ambos.




Página 102

Figura 62. Gráfica análisis sensibilidad en función de la subida anual del gasoil

(elaboración propia)

En función del escenario del precio del gasoil tendremos un retorno de la inversión u

otro. En el escenario en el que el gasoil sube un 10% tendríamos la inversión

completamente amortizada a los 20 años, mientras que en el caso de que suba hasta

un 20% serían unos 14 años. Teniendo en cuenta que la vida de un barco de estas

características ronda entre los 20 y 30 años dependiendo del uso que se le dé al

motor vemos como la inversión es rentable económicamente para el usuario.

Como conclusión hemos visto que el proyecto es favorable para el medio ambiente

reduciendo las emisiones de CO2 y ahorrando una importante cantidad de

combustible reduciendo la dependencia de estos combustibles pero también es

económicamente rentable para el usuario en términos de recuperación de la

inversión si bien es cierto que las tecnologías han de avanzar para que sean aún más

atractivas estas soluciones como ya se ha comentado la tecnología de las baterías es

el principal caballo de batalla.

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

140000

160000

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26

eu

ros

años

Análisis de sensibilidad en función de la subida anual del gasoil

con 10%

con 15%

con 20%

inversión




Página 103

Bibliografía

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Madrid 2010

[IEATR09] International Energy Agency, Technology Roadmaps: Electric and Plug-in

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[VALOT08] Almacenamiento de Energía: Desarrollos Tecnológicos y Costos. Fredy

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[MILE04] Miller, J.M. “Propulsion Systems for Hybrid Vehicles”. . The

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Arias-Salgado 2011.

[MSTV] www.mastervolt.es

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[STR] www.steyrmotors.com

[LRN] www.larevistanautica.com

[GLINE] www.greenlinehybrid.com

[ATF11] Apuntes técnicos www.fondear.org

[CETM] www.cetm.es

[EMB] www.electromarine.es




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diseÑo de una embarcaciÓn hÍbrida de recreo · escuela tÉcnica superior de ingenierÍa (icai)...

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