P3. Movilidad eléctrica

Alcance

Teniendo en cuenta el objetivo del programa ENERGETICA 2030, es claro que hay varias perspectivas de desarrollo importantes como lo es «la movilidad eléctrica». Este fenómeno implicará un incremento en la demanda de energía y, en consecuencia, será importante en el futuro para determinar su interacción con la red eléctrica y las fuentes renovables de generación de energía. Con este proyecto de movilidad se pretende entonces proponer una alternativa de movilidad sostenible multimodal, que sirva para el análisis como nodo prosumidor y su interacción con la red de energía nacional. El nodo se realizará a través del desarrollo de: 1) un kit de hibridación de motos, 2) una embarcación fluvial electro-solar, 3) una estación de carga fotovoltaica y 4) un modelo de planeación y operación del sistema multimodal. La integración de estos elementos permitirá ofrecer una solución replicable para ciudades intermedias o regiones, con el fin de ofrecer una alternativa amigable con el medio ambiente, orientada a disminuir la contribución a las emisiones de fuentes móviles, y contar con una alternativa de análisis a escala de lo que potencialmente será el mercado del transporte a 2030, teniendo en cuenta que la movilidad en motos/bicicletas y la navegabilidad fluvial son de gran potencial de mejora en Colombia y principalmente en las regiones. El proyecto comprende la parte investigativa de las necesidades, el diseño de una solución viable técnicamente y el desarrollo de un prototipo para cada elemento. Finalmente, su integración en un piloto permitirá analizar la información de generación y consumo, para la evaluación de viabilidad técnica y económica. Así mismo, dicha información será comunicada al “paquete de gestión” del programa, con el fin de utilizarla para el análisis y toma de decisiones del mercado energético nacional.
 

Objetivo General

Proponer nuevas soluciones para un sistema multimodal de transporte sostenible, teniendo en cuenta los patrones de desplazamiento y necesidades de transporte en ciudades intermedias, en concordancia con el desarrollo y adopción de tecnologías de generación y consumo eficiente, con el fin de evaluar el impacto de dicho sistema (al ser considerado como un nodo prosumidor) y su interacción con la red.

Objetivos Específicos

1 – Caracterizar la demanda actual y la demanda proyectada, a través de un trabajo de campo, con el fin de entender las necesidades de movilidad de la región de impacto..

2 – Desarrollar alternativas de solución de modos de transporte sostenible y su sistema de recarga, a través de procesos de diseño y desarrollo de productos, con el fin de articular una línea de transporte sostenible multimodal.

3 – Integrar las soluciones del sistema multimodal (terrestre + fluvial + estación), con el fin de evaluar viabilidad técnica y económica.

4 – Desarrollar un método de optimización para la toma de decisiones de la configuración de un sistema multimodal, considerando las restricciones técnicas de los vehículos y los requerimientos de los usuarios.

5 – Analizar la viabilidad económica para un sistema multimodal, considerando los esquemas de operación y la posible interacción con la red, con el fin de entender la movilidad sostenible como nodo prosumidor.

Resultados esperados

El Proyecto #03 de Movilidad Sostenible pretende contribuir al programa ENERGETICA 2030, a través de la creación de un nodo prosumidor, correspondiente a la implementación experimental de un sistema piloto de transporte multimodal. Dicho sistema comprenderá los siguientes resultados:
• Kit de conversión: Desarrollo de tecnología para convertir motocicletas a propulsión híbrida (Combustión/Eléctrica).
• Embarcación fluvial eléctrica solar: Unidad de navegación fluvial, propulsada con motores eléctricos alimentados por energía solar y baterías recargables.
• Estación de carga fotovoltaica: Unidad de recarga para sistemas de transporte eléctrico, combinando la generación de energía a través de sistemas fotovoltaicos y compensando las necesidades energéticas desde el sistema interconectado nacional.
• Modelo de planeación: Modelo de optimización para la planeación y configuración de sistemas de transporte sostenible multimodal.
• Modelo de operación: Se espera obtener un software que realice una estrategia de coordinación y aspectos económicos y operacionales del sistema.

Productos esperados del proyecto

– 6 Artículos de Investigación categoría A1.

– 4 Artículos de Investigación categoría A2.

– 5 Artículos de Investigación categoría B.

– 1 Libro categoría B.

– 1 PatentePatentes de invención o modelos de utilidad solicitados o en proceso de concesión.

– Participación en 12 eventos científico, tecnológico y de innovación (congresos, seminarios, foros, conversatorios, talleres, entre otros).

– Organización de 1 evento científico, tecnológico y de innovación (congresos, seminarios, foros, conversatorios, talleres, entre otros).

– 2 Diseños industriales.

– 2 Software certificado o validados

– 1 spin off o start-up

– 4 Estudiante de doctorado formados.

– 5 Estudiantes de maestría formados

– 10 Estudiantes de pregrado vinculados

Producción científica

Ícono_Publicación en revistas científicas

Espinosa, J. J., & Ruiz, S. (2019). Optimal vehicle-to-grid strategy for a fleet of EVs considering the batteries aging. Ingeniería e Investigación, 39(2), 69-75. https://doi.org/10.15446/ing.investig.v39n2.78639

Villa, Daniel, Montoya, Alejandro, & Ciro, Juan M.. (2019). The electric boat charging problem. Production, 29, e20190067. Epub September 23, 2019. https://doi.org/10.1590/0103-6513.20190067

Polanía-Restrepo, S., Jaramillo-González, S., & Osorio-Gómez, G. (2020). Electric hybridization kit for modification of a manual transmission motorcycle. International Journal on Interactive Design and Manufacturing (IJIDeM), 1-8. https://doi.org/10.1007/s12008-020-00649-w

Lopez, J. L., Sierra, J. E., & Medina, B. Telemetry System Proposal for Remote and Real-Time Measurements in a Multimodal Transport System. http://xajzkjdx.cn/gallery/48-june2020.pdf

ícono_working papers
Formación a nivel de Doctorado
Autores
Título

Gabriel Espitia-Mesa

«A method for increasing energy collection in curved photovoltaic surfaces». Universidad EAFIT, Doctorado en Ingeniería. Asesor: Ricardo Mejía Gutiérrez.

Formación a nivel de Maestría
Autores
Título

Isabel Cárdenas Gómez

«Coordinated Charging Strategy for a Network of Photovoltaic Charging Stations (PVCSs): a trade-off between Stations Operator and Electric Vehicles (EVs) users». Universidad EAFIT, Maestría en Ingeniería. Asesor: Ricardo Mejía Gutiérrez.

Simón Polanía-Restrepo

«Electric Hybridization kit for modification of a manual transmission motorcycle» Universidad EAFIT, Maestría en Ingeniería. Asesor: Gilberto Osorio Gómez

Daniel Alejandro Villa Buitrago

«The electric riverboat charging problem». Universidad EAFIT, Maestría en Ingeniería. Asesor: Alejandro Montoya

Rafael Sanín Escobar

«Aplicaciones de segunda vida de batería». Universidad EAFIT, Maestría en Ingeniería. Asesor: Alejandro Velásquez

Erick Santiago Giraldo-Pérez

«A method for comparing the hydrodynamic resistance of boats in planing regime through experimental, numerical and statistical approaches» Universidad EAFIT, Maestría en Ingeniería. Asesor: Gilberto Osorio Gómez, Co-asesor: Esteban Betancur

Erick Santiago Gómez Oviedo

«Management of  reconfigurable battery system to improve its charge and discharge operation». Universidad EAFIT, Maestría en Ingeniería. Asesor: Ricardo Mejía Gutiérrez.

Camilo Vélez Gómez

«Modelos de optimización para una operación fluvial con botes eléctricos». Universidad EAFIT, Maestría en Ingeniería. Asesor: Alejandro Montoya

Laura María Moreno Durango

«Methodology for the development of a standard hybridization kit on Street motorcycles». Universidad EAFIT, Maestria en Ingenieria. Asesor: Gilberto Osorio Gomez, CoAsesor: Jorge Cordoba Morales.

Jhon Fernando Vargas

«Multi-Objective Control of a low-displacement Street Hybrid Motorcycle for Different Driving Modes». Universidad EAFIT, Maestria en Ingenieria. Asesor: Gilberto Osorio Gomez, CoAsesor: Tatiana Manrique Espindola.

Joan Francisco Alvarado Molina

«Impacto en estaciones de recarga de fallas en el sistema eléctrico». Universidad EAFIT, Maestría en Ingeniería. Asesor: Alejandro Velásquez

Juan David Mira Pineda

«Development of an efficiency-based method for propulsion architecture definition in electrically-powered vessel design». Universidad EAFIT, Maestría en Ingeniería. Asesor: Ricardo Mejía Gutiérrez.

Santiago Echavarría Correa

«Battery degradation analysis in Electric Vehicles operation through an IoT Monitoring Platform». Universidad EAFIT, Maestría en Ingeniería. Asesor: Ricardo Mejía Gutiérrez, CoAsesor: Alejandro Montoya.

íconos_presentaciones 3

Autores

Título

Daniel Villa
Alejandro Montoya

“A Taxonomy Of Energy Consumption Models For Electric Vehicles” en Proceedings del MOVICI-MOYCOT-2018-WTDSME: Technologies and developments in electric mobility systems (2018)

Isabel Cárdenas-Gómez
Mauricio Fernández-Montoya
Ricardo Mejía-Gutiérrez

“Analysis of relevant variables to monitor a photovoltaic charging station through the Function to Data Matrix (FDM) method” in Proceedings of the MOVICI-MOYCOT-2018-WTDSME: Technologies and developments in electric mobility systems (2018)

Simón Polanía Restrepo
Esteban Betancur Valencia
Gilberto Osorio-Gómez

“Defining engineering characteristics of an electric kit for motorcycle hybridization in the Colombian context using QFD» in Proceedings of the MOVICI-MOYCOT-2018-WTDSME: Technologies and developments in electric mobility systems (2018)

Rafael Sanín
Alejandro Velasquez López

“Design of a PV charging station by implementing the VDI 2206” in Proceedings of the MOVICI-MOYCOT-2018-WTDSME: Technologies and developments in electric mobility systems (2018)

Simón Polanía Restrepo
Gilberto Osorio-Gómez

“Desarrollo de soluciones híbridas para modificación de motocicletas de combustión interna” Cumbre colombo francesa de educación superior, investigación e innovación – COLIFRI 2019. Medellín, Colombia – 12 al 14 de junio (2019)

Erick Santiago Giraldo Pérez
Esteban Betancur Valencia
Gilberto Osorio-Gómez

 Diseño de un casco hidrodinámicamente eficiente de un bote eléctrico solar para el transporte de pasajeros” Cumbre colombo francesa de educación superior, investigación e innovación – COLIFRI 2019. Medellín, Colombia – 12 al 14 de junio (2019)

Santiago Gómez-Oviedo
Ricardo Mejía-Gutiérrez

“Desarrollo de un sistema de acumulación hibrido de energía para mejorar el desempeño de embarcaciones fluviales eléctricas» Cumbre colombo francesa de educación superior, investigación e innovación – COLIFRI 2019. Medellín, Colombia – 12 al 14 de junio (2019)

Isabel Cárdenas Gómez
Ricardo Mejía Gutiérrez

“Análisis del comportamiento de las estaciones de carga publica para vehículos eléctricos” Cumbre colombo francesa de educación superior, investigación e innovación – COLIFRI 2019. Medellín, Colombia – 12 al 14 de junio (2019)

Rafael Sanín
Alejandro Velásquez-López

“Viabilidad técnica de una batería de segunda vida en un sistema distribuido de generación y almacenamiento de energía fotovoltaica” Cumbre colombo francesa de educación superior, investigación e innovación – COLIFRI 2019. Medellín, Colombia – 12 al 14 de junio (2019)

Daniel Villa
Alejandro Montoya
Aura María Herrera González

“Localización de estaciones de carga para botes eléctricos en un contexto fluvial” Cumbre colombo francesa de educación superior, investigación e innovación – COLIFRI 2019. Medellín, Colombia – 12 al 14 de junio (2019)

Daniel Villa
Juan Manuel Ciro
Camilo Vélez
Alejandro Montoya

“Estrategia de gestión de energía para un bote eléctrico en un contexto fluvial mediante optimización de velocidades” Cumbre colombo francesa de educación superior, investigación e innovación – COLIFRI 2019. Medellín, Colombia – 12 al 14 de junio (2019)

Santiago Sánchez
Isabel Cárdenas-Gómez
Ricardo Mejía-Gutiérrez
Gilberto Osorio-Gómez

“A Remote Monitoring System for Charging Stations with Photovoltaic Generation” In:  (eds) Applied Computer Sciences in Engineering. WEA 2019. Communications in Computer and Information Science, vol 1052. Springer, Cham. Workshop on Engineering Applications (WEA 2019), 16-18 Octubre 2019.

Ricardo Mejía-Gutiérrez, Mauricio Fernández, Eberto Porto, Simón Polanía, Erick Santiago Giraldo, Erick Santiago Gómez, Andrés Emiro Díez, Daniel Villa, Camilo Vélez, Isabel Cárdenas.

“Análisis de la movilidad eléctrica como potencial nodo prosumidor” Presentación Workshop de Avance #1 ENERGETICA’2030. Abril. 8-10 (2019). Medellín, Colombia. Institución Organizadora: UNAL, Comunidad(es): Alianza ENERGETICA 2030.

Ricardo Mejía-Gutiérrez, Esteban Betancur, Eberto Porto, Camilo Vélez, Laura Moreno, Mauricio Fernández, Melissa Rodríguez

“Potencial de la electrificación de la movilidad en las ciudades intermedias” Presentación Workshop de Avance #2 ENERGETICA’2030. Sept. 25-27 (2019). Medellín, Colombia

Semaria Ruiz-Alvarez
Jairo-José Espinosa-Oviedo

«State of the Art in Strategies Allowing the Integration of a Shared EVs Service and the Active Participation of EVs With the Power Network» 2019 IEEE 4th Colombian Conference on Automatic Control (CCAC), Medellín, Colombia, 2019, pp. 1-6. doi: 10.1109/CCAC.2019.8921301

Santiago Gómez-Oviedo
Ricardo Mejía-Gutiérrez

«An Interactive Tool For Propeller Selection According to Electric Motor Exploration: An Electric Boat Design Case Study» in Proceedings of the 9th IEEE Transportation Electrification Conference and Expo (ITEC’2020). June 23-26, 2020

Erick Giraldo-Pérez
Gregorio Gaviria
Esteban Betancur
Gilberto Osorio-Gómez
Ricardo Mejía-Gutiérrez

“Influence of energy consumption on battery sizing of electric fluvial vessels: a Colombian Case Study” 15th international conference on ecological vehicles and renewable energies (EVER 2020). Monaco, September 10-12, 2020.

Juan-David Mira
Samuel Valderrama-Correa
Maria-José Londoño
Erick Giraldo-Pérez
Esteban Betancur
Gilberto Osorio-Gómez
Ricardo Mejía-Gutiérrez

“Preliminary design tools applied to a solar powered vessel design: A South American river analysis” 15th international conference on ecological vehicles and renewable energies (EVER 2020). Monaco, September 10-12, 2020.

Laura M. Moreno-Durango
Gilberto Osorio-Gómez
Jorge Córdoba-Morales

«Characterization of Street Motorcycles for Development of a Hybrid Kit» Workshop on Engineering Applications (WEA 2020), October 7-9, 2020. Springer

Jhon Fernando Vargas
Gilberto Osorio-Gomez
Tatiana Manrique-Espindola

«Multi-Objective Driving Strategies for Hybrid Electric Motorcycles with Parallel Configuration» Workshop on Engineering Applications (WEA 2020), October 7-9, 2020. Springer

Joan Alvarado
Alejandro Velásquez

“Discrete solar tracking” Workshop on Engineering Applications (WEA 2020), October 7-9, 2020. Springer.

Juan-David Mira
Santiago Gómez-Oviedo
Esteban Betancur
Ricardo Mejía-Gutiérrez

“Preliminary Sizing of a Propulsion Unit for an Electrically-Powered Vessel Using a Screw Propellers Performance Comparison Tool” Workshop on Engineering Applications (WEA 2020), October 7-9, 2020. Springer.

Camilo Vélez
Alejandro Montoya

«Electric vehicle routing problem with nonlinear charging function and battery degradation» Workshop on Engineering Applications (WEA 2020), October 7-9, 2020. Springer.

Camilo Vélez
Daniel Villa
Alejandro Montoya

«Infrastructure estimation for a freight-personal transport operation with an electric boat on the Magdalena River» Workshop on Engineering Applications (WEA 2020), October 7-9, 2020. Springer.

Santiago Echavarría
Ricardo Mejía-Gutiérrez
Alejandro Montoya

“Development of an IoT platform for monitoring electric vehicle behaviour” Workshop on Engineering Applications (WEA 2020), October 7-9, 2020. Springer.

Equipo de Trabajo

Andrés Emiro Díez Restrepo


José Valentín Antonio Restrepo Laverde

 

Jairo Jose Espinosa

 

Eberto Porto Mass


Rafael Paternina Carrascal


Miguel Angel Romero Garavito


Jorge Luis Márquez De La Espriella

 

Jorge Hernán Córdoba Morales


Gustavo Andrés Moreno Hincapié


Juan Camilo Tejada Orjuela


Edgar Virgilio Rincón Gil


Dolly Tatiana Manrique Espíndola

Juan Camilo Tejada

Jose López


Boris Alexander Medina Salgado


Javier Emilio Sierra Carrillo

Carolin Krug

Maxime Prat

Valentin Ernst

 

Ricardo Mejía Gutiérrez 


Gilberto Osorio Gómez


Alejandro Velásquez López


José Alejandro Montoya Echeverri

 

Andrés Jaramillo Vélez

Andrés Felipe Osorio Henker