El peso agregado, la demanda de electricidad y la resistencia aerodinámica de los sensores y las computadoras utilizadas en vehículos autónomos contribuyen de manera significativa al uso de energía de por vida y a las emisiones de gases de efecto invernadero, según un nuevo estudio.
Sin embargo, cuando los ahorros de las eficiencias de conducción asociadas con los vehículos autónomos se tienen en cuenta en la ecuación, el resultado neto es una reducción en el uso de energía de por vida y las emisiones de gases de efecto invernadero asociadas de hasta un 9 por ciento en comparación con los vehículos convencionales examinados enEstudio dirigido por la Universidad de Michigan.
"Este estudio exploró las compensaciones entre el aumento de los impactos ambientales al agregar equipos de vehículos autónomos con las ganancias esperadas en la eficiencia de la conducción", dijo el coautor del estudio Gregory Keoleian, director del Centro de Sistemas Sostenibles de la Escuela de Medio Ambiente y Sostenibilidad de la UM.
"Nuestros hallazgos resaltan la necesidad de centrarse en la eficiencia energética al diseñar vehículos autónomos para que se puedan obtener todos los beneficios ambientales de esta tecnología emergente y transformadora. Esperamos que este trabajo contribuya a un ecosistema de movilidad más sostenible".
Los hallazgos están programados para su publicación en línea el 15 de febrero en la revista Ciencia y tecnología ambiental . La investigación fue apoyada por subvenciones de Ford Motor Co.
El estudio es una evaluación detallada de las contribuciones de por vida de los subsistemas de detección y computación en vehículos autónomos al uso de energía y las emisiones de gases de efecto invernadero asociadas. Estos vehículos, formalmente conocidos como vehículos conectados y automatizados o CAV, a menudo incluyen múltiples cámaras, sonar,radar, LiDAR, un sistema de navegación GPS, una computadora y estructuras de soporte.
Los investigadores observaron dos tipos de CAV: los que funcionan con motores de combustión interna y vehículos eléctricos que funcionan con baterías. Los dos tipos de vehículos se combinaron con subsistemas de detección y de computadora de tres tamaños pequeño, mediano y grande para crear seis escenarios.
La metodología de evaluación del ciclo de vida se usó para estimar el uso de energía de por vida y las emisiones de gases de efecto invernadero para cada escenario, desde la cuna hasta la tumba.
Un hallazgo clave es que los vehículos autónomos con motores eléctricos tienen emisiones de gases de efecto invernadero de por vida que son 40 por ciento más bajas que los vehículos que funcionan con motores de combustión interna. Las emisiones más bajas resultan de las ineficiencias involucradas en la producción de electricidad a partir de la combustión de combustible, así comomayor aumento del consumo de combustible cuando se agrega masa adicional a un vehículo propulsado por un motor de combustión interna.
"Hemos demostrado en este documento que un vehículo eléctrico con batería es una mejor plataforma para los componentes de CAV en comparación con el vehículo con motor de combustión interna en términos de minimizar los impactos ambientales", dijo el autor principal del estudio Jim Gawron, un estudiante graduado enla UM School for Environment and Sustainability y la Ross School of Business. El trabajo es parte de la tesis de maestría de Gawron.
Los autores encontraron que los subsistemas de detección y computación en vehículos conectados y automatizados podrían aumentar el uso de energía de un vehículo y las emisiones de gases de efecto invernadero en un 3 a 20 por ciento debido a los aumentos en el consumo de energía, el peso y la resistencia aerodinámica.
Pero se espera que los beneficios operativos de los vehículos autónomos, que incluyen un flujo de tráfico más suave y eficiente, superen esos aumentos en la mayoría de los casos.
El estudio también señala que :
Las transmisiones de datos inalámbricas necesarias para los mapas de navegación a bordo contribuyen de manera significativa al uso de energía de un CAV y las emisiones de gases de efecto invernadero asociadas, y la resolución de los mapas hace una gran diferencia. Los mapas de definición estándar dan como resultado emisiones de gases de efecto invernadero de por vida que son 35por ciento menor que las emisiones generadas cuando los mapas de alta definición se transmiten a través de una red 4G LTE.
El peso agregado y la demanda de energía de la computadora de a bordo produce impactos significativos. Para el subsistema de detección y computación de tamaño mediano que sirvió como escenario de referencia en el estudio, la computadora contribuyó con el 45 por ciento del peso, consumió el 80 por ciento de la energíay fue responsable del 43 por ciento de las emisiones de gases de efecto invernadero.
Los componentes CAV grandes montados en el exterior pueden aumentar significativamente el arrastre aerodinámico y el consumo de combustible, potencialmente compensando los beneficios ambientales de los vehículos autónomos. Los componentes de detección y computación continuarán siendo miniaturizados y empaquetados de manera más compacta; pero en el corto plazo, el tamaño yla forma del equipo montado en el exterior tendrá impactos tangibles.
Varias advertencias acompañan las conclusiones del estudio sobre los posibles beneficios ambientales de los vehículos automatizados. Primero, esas conclusiones se basan en el supuesto de que la eficiencia operativa de los CAV puede conducir a una reducción del 14 por ciento en el consumo de combustible con respecto a los vehículos convencionales, basado en unanálisis de trabajos anteriores del Laboratorio Nacional de Energías Renovables.
Pero si los ahorros en el mundo real de las eficiencias CAV son significativamente inferiores al 14 por ciento, los beneficios ambientales disminuyen o desaparecen por completo, según el nuevo estudio. Además, si las computadoras a bordo requieren mucha más potencia que los 200 vatios modeladosen este estudio, se eliminan las reducciones netas de emisiones.
Los vehículos examinados en el estudio son vehículos conectados y automatizados de Nivel 4, definidos como vehículos que pueden operar sin intervención o supervisión humana en condiciones seleccionadas. Los CAV Prototype Level 4 se encuentran entre los vehículos que se están probando en UM's Mcity, un departamento de I + D público-privadoiniciativa que lidera la transformación a la movilidad conectada y automatizada.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionados por Universidad de Michigan . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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