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CONUEE-SENER
19° Foro de Eficiencia Energética en el Transporte: Electromovilidad
Octubre 29, 2019. CDMX
Investigación y desarrollo en el
entorno de la Electromovilidad
Por: Félix Loyola
INEEL
Transporte Eléctrico: Innovación tecnológica, Oportunidades de Inversión y Desarrollo para la industria en México
CONTENIDO
• Contexto global: FCEVs y BEVs
• Líneas de trabajo – Proyectos en INEEL
• Conclusiones
Contexto global: FCEVs y BEVs
Escenario a futuro (NREL-CARB)
Fuente: NREL, Hydrogen Energy Storage: Grid and Transportation Services, February 2015. Percentage of on-road light-duty vehicles in California according to one future scenario under examination by CARB
-6558 vehículos vendidos en E.U.A. (2015-2019) -TOYOTA (75%), HONDA (20%), HYUNDAI (5%) -8 marcas más para 2021 Fuente: Argonne National Laboratory, Light Duty Electric Drive Vehicles Monthly Sales Updates, February 2019.
Mercado/Tendencias
-Encuesta ejecutiva mundial automotriz de KMPG 2018: según la encuesta, el 52 por ciento de los encuestados (líderes de la industria automotriz) clasificaron a los vehículos eléctricos de celda de combustible como "la tendencia clave automotriz más importante en 2025” https://business.financialpost.com/transportation/why-toyota-is-doubling-down-on-hydrogen-fuel-cell-vehicles-for-its-future -Hyundai anunció a fines del 2018 planes para invertir $USD 6,75 mil millones en tecnología de celdas de combustible de hidrógeno, lo que le permitirá producir 500,000 FCEVs anualmente para 2030. 14 oct. 2019. China Daily. -El gobierno chino se ha fijado la meta de tener 5,000 vehículos de celdas de combustible en sus carreteras para 2020; 50,000 para 2025 y 1 millón para 2030. 14 oct. 2019. China Daily. https://www.chinadaily.com.cn/a/201910/14/WS5da406a7a310cf3e355705d5.html
Tiempo de recarga:
HIDRÓGENO
Vs.
3-5 minutos Decenas de minutos – horas
BEVs - FCEVs: Ventajas/Limitaciones
BATERÍAS
Autonomía
• Almacenamiento de energía (capacidad/autonomía)
Fuente: http://www.cleancaroptions.com/html/ev_volume.html
BEVs - FCEVs: Ventajas/Limitaciones
Todo eléctrico (BEV) Celdas de combustible (FCEV)
• Fte. Potencia: Banco de baterías • Almac. Energía: Banco de baterías
• Fte. Potencia: FC Stack • Almac. Energía: Tanque H2
Potencia - Energía
Características ACOPLADAS
Características DESACOPLADAS
Bu
s de C
D
Driver
M
DC/DC
DC/DC
DC/DC
U-Capacitor.
Celda de Combustible
Baterías
Transm
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Co
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de
ener
gía
Híbrido FC + Baterías + UC
https://www.youtube.com/watch?v=_b9UJP8tutk http://www.conacytprensa.mx/index.php/tecnologia/energi
a/9345-investigadores-mexicanos-desarrollan-vehiculo-electrico-que-usa-hidrogeno-como-combustible
https://www.youtube.com/watch?v=LueKseWXEvM
Propuesta de Configuración
• Sistema de tracción eléctrico • Fte. Potencia: Banco de baterías + FC • Almac. Energía: Tanque H2 • Recuperación energía: U-Capacitores
• Recarga solo de H2 • No enchufable (Non-Plug-in)
Fuente: https://www.netinform.net/H2/H2Stations/H2Stations.aspx
371 Estaciones totales
Japón 95
Alemania 70
EUA 61
Mapa mundial de estacones de H2
Jun-2018
Alianza coreana para instalar y operar una red de 310 estaciones de hidrógeno para 2022 El gobierno de Corea del Sur ha firmado un Memorando de Entendimiento (MoU) con importantes fabricantes de automóviles, instituciones públicas y compañías involucradas en el sector global de la energía del hidrógeno, para establecer una empresa de propósito especial (SPC) que instalará y operará una red ampliada de estaciones de reabastecimiento de hidrógeno en Corea. https://www.sciencedirect.com/journal/fuel-cells-bulletin/vol/2018/issue/5
El Departamento de Energía de EE. UU. Pide retroalimentación sobre las barreras regulatorias a la infraestructura de hidrógeno https://www.energy.gov/articles/department-energy-seeks-feedback-regulatory-barriers-hydrogen-infrastructure
H2 Mobility suma 11 estaciones más de hidrógeno a la red alemana El consorcio alemán H2 Mobility ha anunciado la construcción de seis nuevas estaciones de reabastecimiento de hidrógeno en su red nacional, así como cinco estaciones que se agregarán en la región metropolitana de Nuremberg. https://www.sciencedirect.com/journal/fuel-cells-bulletin/vol/2018/issue/5
Jun-2019/Bloomberg News China’s Father of Electric Cars Says Hydrogen Is the Future Su visión de hacer de China una potencia de vehículos eléctricos revolucionó la industria automotriz global, consolidando un alejamiento del motor de combustión. Ahora, Wan Gang dice: prepárate para el próximo momento de cambio de juego…ahora es el turno del hidrógeno. https://www.bloomberg.com/news/articles/2019-06-12/china-s-father-of-electric-cars-thinks-hydrogen-is-the-future
Oportunidades en México
Tecnología de FCEV s • Completando madurez • Inicia penetración de mercado • Aún presenta muchas oportunidades tecnológicas • En México aún más
Estacones de recarga de H2 = 0
Tecnología BEVs • Madura • En plena penetración de mercado • Presenta pocas oportunidades tecnológicas • Oportunidades a nivel Integración de subsistemas • Mejora de materiales
Estacones de recarga de baterías = 900 (febrero 2018)
Evolución del conocimiento
Mercado Industria
Desarrollo tecnológico Investigación aplicada
Ciencia básica
Línea de tiempo
Niv
el d
e m
adu
rez
(TR
L)
Interacción entre los niveles de madurez del conocimiento
Industria
Mercado
Desarrollo tecnológico
Investigación
aplicada
Ciencia básica
-Requerimientos -problemas y retos técnicos
-Soluciones fundamentadas -Innovaciones tecnológicas
-Conocimiento -Propuestas disruptivas
-Retos científicos
Circulo virtuoso de la innovación
Líneas de trabajo – Proyectos en INEEL
ineel.mx
Líneas de investigación en tecnología aplicada
Plantas PEMFC Diseño, construcción, integración y evaluación
Paquetes Baterías Diseño, integración y evaluación
ineel.mx
Líneas de investigación en tecnología aplicada Laboratorio de Hidrógeno y Celdas de CombustibleLíneas de investigación y desarrollo tecnológico
Ensambles Membrana-Electrodo Integración de sistemas prototipoConjuntos de celdas
Canales Difusor
Definición de sistemaen interfase Gambit
Canales Difusor
Definición de sistemaen interfase Gambit
Desarrollo de plantas de potencia eléctrica para vehículo eléctrico
Aplicaciones de respaldo
Construcción e integración
Diseño
Desarrollo de Ingeniería
Transferencia de tecnología
Balance de Planta
ineel.mx
Proyectos recientes
Fondo de sustentabilidad energética
Participantes:
Perfil de potencia requerido Energía requerida
Determinación de: • Potencia nominal de las
fuentes • Sistema de
almacenamiento de energía
IM240: Inspection and Maintenance UDDS: Urban Dynamometer Driving Schedule FTP: Federal Test Procedure HWFET: Highway Fuel Economy Driving Schedule NYCC: The New York City Cycle WLTP: Worldwide Harmonised Light Vehicle Test Procedure
Dimensionamiento
EC-0217, CONOCER
Actividad principal:
Diseño y construcción de planta de potencia basada en
Celdas de combustible
ineel.mx
Actividad principal:
Diseño y construcción de planta de potencia basada en
Celdas de combustible
Fabricación elementos
Fabricación
ineel.mx
Actividad principal:
Diseño y construcción de planta de potencia basada en
Celdas de combustible
FC +
Bo
P +
Co
ntr
ol +
Man
ejo
de
ener
gía
https://www.youtube.com/watch?v=_b9UJP8tutk http://www.conacytprensa.mx/index.php/tecnologia/energia/9345-investigadores-mexicanos-desarrollan-vehiculo-electrico-
que-usa-hidrogeno-como-combustible https://www.youtube.com/watch?v=LueKseWXEvM
ineel.mx
EXPERTPLAN S.A. de C.V.
Objetivo: Realizar un análisis de las alternativas viables tecnológicamente para almacenar y entregar energía, incluyendo opciones de generación eléctrica a bordo, para un tren ligero, que le permita cumplir con un ciclo de trabajo determinado.
Proyectos recientes
ineel.mx
MODUTRAM MÉXICO S.A de C.V.
Objetivo:
Calcular, diseñar y especificar el sistema extensor de energía basado en celdas de
combustible tipo PEM para el vehículo eléctrico Autotrén GRT
Proyectos recientes
ineel.mx
MODUTRAM MÉXICO S.A de C.V.
Objetivos:
• Con base en una investigación de mercado y estado del arte en tecnología de baterías,
seleccionar y especificar el banco de baterías y su cargador del vehículo GRT Autotrén.
• Desarrollar una metodología de recarga de baterías para disminuir tiempo de recarga y
maximizar ciclos de vida útil.
Proyectos recientes
ineel.mx
Fondos Sectoriales para la sustentabilidad Energética
SENER-CONACYT Objetivos:
• Diseñar e implementar la infraestructura requerida para el desarrollo y la evaluación de
los diferentes subsistemas que conforman un sistema de tracción eléctrica avanzado.
Proyectos recientes
ineel.mx
ineel.mx
ineel.mx
ineel.mx
Objetivo:
• Diseñar e implementar un sistema de celdas de combustible en configuración híbrida a
un vehículo utilitario para aplicaciones turísticas
Proyectos recientes
Celda de combustible
TECNOLOGÍA SOLAR DE MÉXICO S.A de C.V.
ineel.mx
Servicios especializados:
Consultoría y desarrollo de proyectos tecnológicos relacionados con:
• Sistemas electroquímicos para el almacenamiento de energía: • Baterías • Celdas de combustible tipo PEM • Electrolizadores-Gen-Hidrógeno
• Diseño, integración y evaluación de
sistemas de potencia eléctrica para VEs PEMFCs, Baterías, Ultra-capacitores, Híbridas
ineel.mx
Productos tecnológicos
Laboratorio de Hidrógeno y Celdas de CombustibleLíneas de investigación y desarrollo tecnológico
Ensambles Membrana-Electrodo Integración de sistemas prototipoConjuntos de celdas
Canales Difusor
Definición de sistemaen interfase Gambit
Canales Difusor
Definición de sistemaen interfase Gambit
Desarrollo de plantas de potencia eléctrica para vehículo eléctrico
Aplicaciones de respaldo
Construcción e integración
Diseño
Desarrollo de Ingeniería
Transferencia de tecnología
Balance de Planta
Ensambles Membrana Electrodo • Tecnología patentada • Una más en proceso de solicitud • Lista para transferencia
Conjuntos de celdas de combustible • 2 diseños industriales registrados • 1 patente pendiente
Plantas de potencia eléctrica basadas en celdas de combustible (Diseño, construcción, integración y evaluación) • Pendiente revisión de desarrollos
patentables
ineel.mx
Ensambles Membrana Electrodo
Diseño de stacks de electrolizadores
Balance de planta
Electrolizadores
STACK TEST STATION
Flowmeter H2 Gas
Silica gel
Water trap
Separator tank
O2 gas - water
Separator tank
H2 gas - water
Mono cell / Stack PEM
Water electrolyzer
Productos tecnológicos
CONCLUSIONES
Transporte Eléctrico: Innovación tecnológica, Oportunidades de Inversión y Desarrollo para la industria en México
Zona de acción de INEEL en la escala TRL
Evolución del conocimiento
Mercado Industria
Desarrollo tecnológico Investigación aplicada
Ciencia básica
Línea de tiempo
Niv
el d
e m
adu
rez
(TR
L)
Interacción entre los niveles de madurez del conocimiento
Industria
Mercado
Desarrollo tecnológico
Investigación
aplicada
Ciencia básica
-Requerimientos -problemas y retos técnicos
-Soluciones fundamentadas -Innovaciones tecnológicas
-Conocimiento -Propuestas disruptivas
-Retos científicos
Circulo virtuoso de la innovación
Transporte Eléctrico: Innovación tecnológica, Oportunidades de Inversión y Desarrollo para la industria en México
¡Gracias por su atención!