Introducción a las APU eléctricas: soporte de cargas de hoteles en transporte por carretera sin motores de combustión interna

Entre los diversos desafíos de costos y eficiencia de combustible que enfrentan las flotas de camiones en carretera se encuentra la reducción del ralentí. En su sitio web, el Consejo Norteamericano para la Eficiencia del Transporte de Carga (NACFE) indicó que, históricamente, los camiones con cabina dormitorio dedicaban una gran cantidad de tiempo de operación (45 % o más) al ralentí. Esto suele deberse a la necesidad de cargas de hotel, es decir, la energía eléctrica necesaria durante los períodos en que el operador no conduce el camión. Estas incluyen el aire acondicionado, que se encuentra entre las cargas que más consumen energía, pero a menudo es necesario para la comodidad del operador.

Sin embargo, el impulso hacia la sostenibilidad ha convertido el ralentí del motor en un objetivo de regulación en muchos estados de EE. UU. En marzo de 2023, el Instituto Americano de Investigación del Transporte (ATRI) publicó un compendio de regulaciones sobre el ralentí que indicaba que 30 estados del territorio continental de EE. UU., junto con el Distrito de Columbia, las tenían, con multas por incumplimiento que van desde menos de 100 dólares hasta varios miles de dólares.

Para abordar las preocupaciones sobre sostenibilidad, así como sobre costos y eficiencia de combustible, algunas flotas están optando por unidades de energía alternativa (APU) eléctricas de batería. Las APU proporcionan la energía necesaria para las cargas de los hoteles.

Tres tácticas para mitigar la inactividad

Wade Seaburg, director de ingresos de Dragonfly Energy, con sede en Reno, Nevada, que fabrica sistemas de energía de iones de litio para camiones comerciales a través de su marca Battle Born Batteries, dijo que cuando la empresa habla con las flotas sobre sus APU eléctricas, la conversación cubre los tres enfoques de mitigación de inactividad existentes en uso hoy en día.

Una unidad de potencia auxiliar (APU) de Battle Born Batteries instalada en un camión pesado. (Foto: Dragonfly Energy/Battle Born Batteries)

“Se trata simplemente de implementar un sistema de arranque y parada automáticos”, dijo. “Tenemos una temperatura ambiente establecida dentro de la cabina o en el camarote, y el motor diésel principal, que se utiliza para transportar la carga, arrancará y parará automáticamente según ciertas restricciones de temperatura, más o menos una autonomía”.

Seaburg aclaró que si la temperatura de la cabina está preestablecida en 21 °C, el motor arrancará si la temperatura supera los 22 °C y activará el aire acondicionado hasta que baje de 20 °C. Luego, el motor se detendrá.

Agregó que en una situación de arranque y parada automáticos, el motor diésel del camión consume alrededor de un galón de diésel por hora y, al mismo tiempo, agrega desgaste a otros componentes del motor.

“El siguiente paso es una unidad de potencia auxiliar (APU) diésel”, dijo Seaburg. “Esto consumirá poco combustible diésel. Así que consumirá aproximadamente un cuarto de galón por hora”.

Si bien una APU diésel es una mejora con respecto al sistema de arranque y parada automáticos, dijo que existen desventajas.

“Después del segundo año, tiende a sufrir muchas averías mecánicas, como cualquier motor diésel pequeño, por lo que se convierte en un problema de mantenimiento”.

El tercer enfoque, según Seaburg, es la APU eléctrica de batería. Explicó que el operador enciende la APU, la cual alimentará el aire acondicionado y otras cargas del hotel en el autobús "hasta que el voltaje o el estado de carga de la batería alcancen cierto punto, y entonces el motor se reiniciará" para recargar la batería.

Una excepción que notó Seaburg fue la de las temperaturas extremas.

“Las flotas siempre tienen el motor en marcha si la temperatura exterior supera los 32 °C”, dijo, “porque el aire acondicionado de 12 voltios no puede enfriarlo de 32 °C o 38 °C a unos 21 °C que resultan cómodos para el conductor. Por lo tanto, seguirán funcionando al ralentí mientras alcancen esa temperatura extremadamente alta, y también lo harán cuando alcancen temperaturas bajo cero para mantener el correcto funcionamiento de todos los fluidos del motor”.

Muchos estados con regulaciones de ralentí del motor han publicado excepciones de temperatura. Atlanta, Georgia, por ejemplo, limita el ralentí del motor a 15 minutos, pero lo extiende a 25 minutos si la temperatura es inferior a 0 °C.

Seaburg agregó que debido a estas realidades relacionadas con la temperatura, el punto óptimo para las APU eléctricas de batería es de 20° a 90°F, tiempo durante el cual "no hay absolutamente ninguna necesidad de hacer funcionar ese motor".

Las baterías adecuadas

Algunas APU eléctricas a batería utilizan baterías con estera de fibra de vidrio absorbible (AGM), dijo Seaburg, añadiendo que no siempre son la mejor opción.

“Las baterías AGM son buenas para dos tareas”, dijo. “Son buenas para el arranque y para el ciclo profundo, pero no son excelentes en ninguna de las dos. Requieren poco mantenimiento; tienen algunas ventajas. Pero se están reemplazando después de 18 a 24 meses debido a la rapidez con la que se degradan”.

Estados del territorio continental de EE. UU. con normativas para el ralentí de los motores diésel, resaltados en rojo. (Datos: Instituto Americano de Investigación del Transporte. Gráfico: Mapchart.net)

Según Seaburg, solo alrededor del 15 por ciento de los camiones se piden con una APU eléctrica porque muchos de los que los han probado no han quedado satisfechos con el tiempo operativo debido al uso de baterías AGM.

“Les prometieron 10 horas”, dijo. “Solo les dieron cuatro, y a medida que avanzaban, les dieron cada vez menos”.

Las baterías de plomo-ácido inundadas, si bien no son una opción para las APU eléctricas, son mejores para el arranque del motor que las baterías AGM, afirmó Seaburg. Además, son más económicas.

Al implementar la solución APU Battle Born, Seaburg dijo que Dragonfly aprovecha su conocimiento de la carga de baterías para permitir el uso de ambas químicas de batería en el camión, así como de iones de litio, al tiempo que garantiza que todas se puedan cargar usando un solo alternador.

“Lo que hacemos es dedicar ese banco frontal de, digamos, tres baterías inundadas para arrancar el motor”, dijo Seaburg. “Instalamos un aislador que permite aislar los dos bancos, pero también permite la carga adecuada de nuestro sistema. Y luego instalamos un sistema de litio para alimentar el aire acondicionado, el inversor y los electrodomésticos que se encuentran en las APU eléctricas actuales”.

Según Seaburg, la solución de iones de litio de Dragonfly puede proporcionar energía de forma constante durante un período de descanso de 10 horas.

“Hemos superado reinicios de 34 horas cuando la temperatura ambiente es adecuada, como en Texas en octubre, y no estamos usando el aire acondicionado, que consume mucha energía, no lo estamos usando tanto”, dijo. “Ningún banco de baterías AGM supera un período de reinicio de 34 horas”.

Valor amigable con el diésel

En términos de sostenibilidad y menor desgaste, Seaburg dijo que la APU Battle Born es un "amigo del motor diésel".

“Creemos que [el motor diésel] debería estar encendido para transportar la carga donde sea necesario y apagado en cualquier otro caso”, dijo. “Ya no necesita estar al ralentí para la comodidad del conductor”.

Y si bien eso puede ayudar a la industria a superar los obstáculos regulatorios, Seaburg dijo que las APU de batería de la compañía ofrecen valor adicional.

“Incluso el obstáculo regulatorio de 'no ralentí' significa 'no ralentice su motor, principalmente diésel'”, dijo Seaburg. “Y en algunas de esas jurisdicciones, aún puede ralentizar esa pequeña APU diésel. Pero nuestro mensaje es que ni siquiera lo haga. Simplemente apaguemos el motor por completo. Eliminemos los gases de escape que quizás el conductor esté inhalando. Detengamos el zumbido; creemos un entorno tranquilo donde puedan dormir sin despertarse”.

Una APU eléctrica también ayuda a mitigar el mantenimiento del motor diésel, según Seaburg, porque cuando el motor está en ralentí, "estamos haciendo funcionar todos los demás dispositivos que están conectados" a él, incluida la bomba de agua, la bomba de combustible y los sellos relacionados, que sufrirán un desgaste indebido.

Finalmente, Seaburg notó mejoras significativas en la eficiencia del combustible con el uso de la APU Battle Born.

"Estamos viendo un aumento del 10 al 15 por ciento en millas por galón en las flotas que han implementado esto", dijo, y agregó que otras tácticas para abordar el ahorro de combustible, como los faldones laterales, solo producen una fracción de ese ahorro.

“Digamos que estás inactivo de 4 a 5 horas cada noche”, dijo Seaburg. “Cuando ahorras de 4 a 5 galones por noche que ya no tienes que quemar, eso sí que es dinero”.