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Estrategia de optimización para la migración parcial de una flota de transporte público de buses diésel a buses eléctricos

Sebastián Solaeche

Luis Ramírez

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OBJETIVOS

CONTEXTO

METODOLOGÍA Y RESULTADOS

CONCLUSIONES

AGENDA

PROBLEMA Y JUSTIFICACIÓN

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OBJETIVOS

CONTEXTO

METODOLOGÍA Y RESULTADOS

CONCLUSIONES

AGENDA

PROBLEMA Y JUSTIFICACIÓN

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PROBLEMA Y JUSTIFICACIÓN

Fuente:

BID 2019. Presentación Bus EV- VMT y ANDE.

Balance Energético Nacional 2019

MATRIZ ENERGÉTICA DEL PARAGUAY

Oferta Bruta de Energía

Biomasa

Hidrocarburos

Electricidad

Consumo final de energía

Importado

Biomasa

Hidrocarburos

Electricidad

44,2% Correspondiente al consumo residencial

93% Correspondiente al sector del transporte

4

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PROBLEMA Y JUSTIFICACIÓN

TARIFA ELÉCTRICA DE LA REGIÓN

($/MWh)

Fuente:

CIER 2019. Precio de la electricidad en América Latina

5

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CONTEXTO

METODOLOGÍA Y RESULTADOS

CONCLUSIONES

PROBLEMA Y JUSTIFIACIÓN

OBJETIVOS

AGENDA

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OBJETIVO GENERAL

Determinar la factibilidad de la migración de una flota de buses diésel a buses eléctricos de una empresa de transporte paraguaya.

7

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OBJETIVOS ESPECÍFICOS

01

Contrastar costos de inversión y operación

02

Analizar viabilidad logística según la capacidad de las baterías

03

Proponer relación óptima entre buses diésel y eléctricos

04

Proponer un cronograma de cargas para buses eléctricos

8

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ALCANCE Y LIMITACIONES

Solo se tendrán en cuenta los costos (reales en el cas del BCI)

CONSIDERACIONES

Análisis de las rutas reales con los horarios actuales de la empresa

El trabajo principalmente buscará presentar en qué medida resulta económicamente favorable en el largo plazo para la empresa una migración parcial o total a buses eléctricos

Se tomarán valores teóricos para los buses eléctricos ya que no se cuenta con datos de un histórico confiable que nos permita contrastar valores reales para ambos casos

9

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OBJETIVOS

METODOLOGÍA Y RESULTADOS

CONCLUSIONES

PROBLEMA Y JUSTIFIACIÓN

CONTEXTO

AGENDA

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Asunción + 10 Municipios

807 KM2 (0,2% de la sup. total)

56% de la población Urbana

30,6% de la población Total

70% del PIB Nacional

Fuente: BID 2019

TRANSPORTE EN PARAGUAY

Área Metropolitana de Asunción (AMA)

Uso del Transporte Público

+139%

2018 vs 2012

  • Mala Calidad de Servicio
  • Baja renovación de la flota (20 años en prom.)
  • Aumento de la motorización
  • 1,2% correspondiente a Transporte Público
  • Velocidad prom. en hora pico 10,65 km/h

Vehículos por cada 1.000 habitantes

Julio

Febrero

Octubre

Mayo

Acum. 2021

3.439

Marzo

Junio

Diferencia

2.300

3.264

Pasaje

2.300

964

1.139

+175

4.987

3.400

Marzo

1.587

3.400

Junio

4.288

888

+699

Proporción sobre el total de viajes motorizados

Incremento de la flota Vehicular

11

Fuente: Diario ABC 2021

Tarifa Técnica del pasaje

Marzo a Junio 2021

Bus Convencional

Bus Diferencial

Incremento del Combustible 2021 (Gs./Litro)

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TRANSPORTE PÚBLICO EN PARAGUAY

12

Ministerio de Obras Públicas y Comunicaciones (MOPC)

Viceministerio de Transporte

Empresas operadoras de Transporte

CETRAPAM

UCETRAMA

Autoridades Públicas

Operadores privados

Área Metropolitana

Regulación y Fiscalización

DINATRAN

Intendencias del Interior

Empresas operadores de transporte

GREMIOS

Territorio Nacional

COTRAPAR

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DEFINICIONES BASE

Itinerario: trayecto determinado entre un origen y un destino definido a través de los tramos viales utilizados para el cumplimiento de una línea.

Recorridos: Itinerario a seguir en un horario determinado de cada día + Duración de la misma

Ruta: Recorridos por día correspondientes a un Bus.

Asignados a cada empresa por la DINATRAN

Definidos por la empresa de acuerdo con la demanda y disponibilidad de buses, pero regulado por la DINATRAN

13

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BUSES - CARACTERÍSTICAS

Costo de inversión: 135.000$

14

DIÉSEL

(BCI – BUS A COMBUSTION INTERNA)

ELÉCTRICOS

(BEB – BUS ELÉCTRICO A BATERÍAS)

Costo de inversión: 325.000$

Costo operativo: 193 GS/km

Tiempo de recarga: 2h 30 min

Motor con menos piezas móviles

Vida útil estimada: 20 años

Autonomía por carga: 300 km

Costo operativo: 2.520 GS/km

Autonomía por tanque: 320 km

Vida útil estimada: 10 años

Motor menos duradero por piezas móviles

Tiempo de recarga: 20 min

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BUSES - CARACTERÍSTICAS

15

LOS BUSES ELÉCTRICOS SOLO PODRÁN COMPENSAR EL ALTO COSTO DE INVERSIÓN EN LA MEDIDA QUE ESTÉN SUJETOS A UN RECORRIDO MÍNIMO Y SEAN OPTIMIZADOS LOS COSTOS OPERATIVOS

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OBJETIVOS

CONTEXTO

CONCLUSIONES

PROBLEMA Y JUSTIFIACIÓN

METODOLOGÍA Y RESULTADOS

AGENDA

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METODOLOGÍA

ALGORITMO DE RUTEO Y SELECCIÓN DE FLOTA ELÉCTRIA

ALGORITMO DE ASIGNACIÓN DE CARGA

ANÁLISIS FINAL DE FACTIBILIDAD Y SENSIBILIDAD

17

DEFINCIÓN DE LA ESTRUCTURA DE COSTOS

CÁLCULO DEL PUNTO DE EQUILIBRIO

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METODOLOGÍA

ALGORITMO DE RUTEO Y SELECCIÓN DE FLOTA ELÉCTRIA

ALGORITMO DE ASIGNACIÓN DE CARGA

ANÁLISIS FINAL DE FACTIBILIDAD Y SENSIBILIDAD

18

DEFINCIÓN DE LA ESTRUCTURA DE COSTOS

CÁLCULO DEL PUNTO DE EQUILIBRIO

01

Comparar costos BEB vs BCI

Punto de inflexión

Costo BEB < BCI

02

Rutear flota completa y definir cuales son BEB

03

04

Definir cargadores y cronograma de carga para flota BEB

05

Análisis financiero para calcular conveniencia

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19

​

DEFINCIÓN DE LA ESTRUCTURA DE COSTOS

OBJETIVOS

Establecer la estructura de costos comparativa entre BEB y BCI.

​

Definir todos los parámetros asociados al flujo de caja.

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ESTRUCTURA DE COSTOS

FIJOS

Costo del Vehículo/Batería

Gastos de registro

Patente vehicular

Inf. e instalación de carga

VARIABLES

Mantenimiento

Combustible

Electricidad

BEB

BCI

Seguros

Contratación de Potencia

Impuestos

Mantenimiento

Cargadores

Costo del Vehículo

Gastos de registro

Patente vehicular

Seguros

Impuestos

20

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ESTRUCTURA DE COSTOS - CONSIDERACIONES

21

MÉTODO DE FINANCIACIÓN

Ofrecida por el proveedor

    • Entrega 20%
    • 5 años, Tasa anual 15%

COMBUSTIBLE Y ELECTRICIDAD

Tarifa estable de la ANDE

VIDA ÚTIL

BCI: 10 años

BEB: 20 años con cambio de batería a los 10 años

TMAR Y HORIZONTE

7% (en dólares, coste de capital promedio)

Horizonte 20 años. Renovación de BCI a los 10 años

Pronóstico de crecimiento del barril del petróleo de la EIA

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ESTRUCTURA DE COSTOS - CONSIDERACIONES

COSTO DE LA POTENCIA Y ENERGÍA

22

PLIEGO DE TARIFAS NRO. 21 - ANDE

CASO GENÉRCIO

Utilización de Tarifas fuera de Punta

1 mes de operación = 24 días.

1 cargador de 150 kW

1 carga diaria al 100%

COMPARACIÓN

POTENCIA

ENERGÍA

TOTAL

6.168.900

1.126.198

7.295.098

412

3.570.000

1.192.605

4.762.605

732

AHORRO

35%

Máx 20 cargadores

Máx 20 cargadores

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23

CÁLCULO DEL PUNTO DE EQUILIBRIO

OBJETIVOS

Determinar la cantidad mínima de km que debe recorrer un Bus Eléctrico para igualar los costos de un bus díesel.

​

Analizar el impacto en el punto de equilibrio según los distintos escenarios de buses/estaciones de carga

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PUNTO DE EQUILIBRIO

24

RECORRIDO MÍNMO DIARIO

VAN BEB = BCI

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PUNTO DE EQUILIBRIO

25

RECORRIDO MÍNMO DIARIO

VAN BEB = BCI

MAXIMIZANDO LA CANTIDAD DE BUSES CARGADOS CON LA MISMA ESTACIÓN SE DILUYEN LOS COSTOS FIJOS DE LA POTENCIA Y CARGADOR Y CON ELLO EL REQUISITO DE KM MÍNIMO PARA OPTAR POR UN BEB

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26

ALGORITMO DE RUTEO Y SELECCIÓN DE FLOTA ELÉCTRICA

OBJETIVOS

Determinar la cantidad mínima de buses y su ruta para la flota completa.

​

Determinar según el kilometraje diario los buses que cumplen el criterio para ser eléctricos.

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ALGORITMO DE RUTEO

PREMISAS

  • El Bus inicia y termina su recorrido en el mismo punto

27

INPUTS

  • Recorridos:

​

    • Horario de salida
    • Longitud en km
    • Duración estimada basada en históricos

OUTPUTS

  • Cantidad mínima de buses
  • Los recorridos deben ser fijos. NO se prevén salidas inesperadas
  • Los buses que son eléctricos tienen la autonomía necesaria para cumplir su recorrido
  • Recorridos asignados a cada bus

​

    • Itinerario completo del día del bus
    • Longitud del recorrido diario total del bus en km

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ALGORITMO DE RUTEO

FUNCION OBJETIVO

Para una base de recorridos fijos:

28

RESTRICCIONES

MINMIZAR

 

 

 

 

 

 

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ALGORITMO DE RUTEO

FUNCION OBJETIVO

Para una base de recorridos fijos:

29

RESTRICCIONES

    • Un bus NO puede asumir dos recorridos superpuestos en un mismo horario

​

    • Todos los recorridos deben ser asumidos necesariamente por un bus

MINMIZAR LA CANTIDAD DE BUSES

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RESULTADOS

Número de Bus

Cant. mínima de buses

RUTEO DEL CASO DE ESTUDIO

Horario de circulación

*Intervalos de salidas de 15 min.

92

00:00 a 06:00

06:00 a 12:00

12:00 a 18:00

18:00 a 24:00

30

Bus en calle

Bus en el patio

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SELECCIÓN DE FLOTA ELÉCTRICA

*Intervalos de salidas de 15 min.

31

KM Mínimo: 165 km/día

KM Máximo: 250 km/día

​

​

  • Tiempo promedio en el patio: 10 hs

​

  • Variación mínima en el punto de equilibrio con mayor rendimiento de cargadores

92 BUSES

Flota total:

Criterio de selección

45 BUSES

Flota eléctrica tentativa:

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32

ALGORITMO DE ASIGNACIÓN DE CARGA

OBJETIVOS

Determinar la cantidad mínima de cargadores y potencia reservada.

​

Establecer el horario de carga de cada bus.

​

Verificar el cumplimiento del criterio del punto de equilibrio.

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ALGORITMO DE CRONOGRAMA DE CARGAS

PREMISAS

  • Solo se tendrá en cuenta la flota destinada a ser eléctrica

33

INPUTS

  • Tiempo Necesario de carga considerando potencia de 150 KW: 2 hs 30 min

​

  • Horario de disponibilidad de carga de los buses en el patio

OUTPUTS

  • Cantidad mínima de cargadores
  • Las cargas pueden ser intermitentes y acumulables hasta alcanzar el tiempo total de carga requerido en el día
  • Cronograma de cargas para cada bus

​

    • Hora de inicio y fin de la carga

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ALGORITMO DE CRONOGRAMA DE CARGAS

FUNCION OBJETIVO

Según la disponibilidad en el patio de los buses:

34

RESTRICCIONES

MINIMIZAR

 

 

 

 

 

 

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ALGORITMO DE CRONOGRAMA DE CARGAS

FUNCION OBJETIVO

Según la disponibilidad en el patio de los buses:

35

RESTRICCIONES

    • La cantidad de buses cargándose en simultáneo un horario dado debe ser menor a la cantidad total de cargadores

​

    • La matriz de disponibilidad debe adaptarse a la matriz de carga. Un bus solo puede cargarse si esta disponible en el patio y no podrán cargarse en horario de punta de la ANDE

​

    • Debe cumplirse el tiempo requerido para una carga completa, es decir 2h 30 min

MINIMIZAR LA CANTIDAD DE CARGADORES Y EN CONSECUENCIA, POTENCIA RESERVADA

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RESULTADOS

Nro. de Bus

Cantidad de Buses:

CRONOGRAMA DE CARGAS

Horario de Carga

45

12:00 a 18:00

18:00 a 24:00

Cantidad de Cargadores:

8

Cantidad de Buses por cargador:

5,6.

36

Bus cargándose

00:00 a 06:00

06:00 a 12:00

Bus sin cargarse

Horario de punta

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RESUMEN DE CARGAS

37

Utilización de cargadores por hora

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RESULTADOS

Número de Bus

RUTEO DEL CASO DE ESTUDIO

Horario de circulación

38

00:00 a 06:00

06:00 a 12:00

12:00 a 18:00

18:00 a 24:00

Bus en ruta

Bus estacionado

Bus cargandose

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39

ANÁLISIS FINAL DE FACTIBILIDAD Y SENSIBILIDAD

OBJETIVOS

Determinar el VAN diferencial resultante entre ambos proyectos.

​

Proponer alternativa de financiación más viable.

​

Comprobar el análisis de sensibilidad ante las variables más significativas.

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FLUJO DE CAJA BCI PARA 45 BUSES

Flujo de Caja

40

VAN:

-22.622.159 $

​

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FLUJO DE CAJA BEB PARA 45 BUSES

Flujo de Caja

41

VAN:

-20.142.519 $

​

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VAN BCI VS. BEB

42

VAN BEB:

-20.142.519 $

​

VAN BCI:

-22.622.159 $

​

AHORRO:

2.479.640 $

​

CAUE BEB:

-1.007.126 $

​

CAUE BCI:

-1.131.108 $

​

AHORRO CAUE:

123.982 $

​

43 of 50

FLUJO DE CAJA ACUMULADO

CASO BASE

43

Costo asociado al BUS:

BEB: 95%

BCI: 40%

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FLUJO DE CAJA ACUMULADO

CON PRÉSTAMO A 10 AÑOS 9% INTERÉS

44

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ANÁLISIS DE SENSIBILIDAD

COMBUSTIBLE

45

Tasa de crecimiento anual mínima para VAN BEB = VAN BCI:

2,17%

Tasa proyectada

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ANÁLISIS DE SENSIBILIDAD

ELECTRICIDAD

46

Tasa de crecimiento anual máxima para VAN BEB = VAN BCI:

235%

Tasa proyectada

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OBJETIVOS

CONTEXTO

METODOLOGÍA Y RESULTADOS

PROBLEMA Y JUSTIFIACIÓN

CONCLUSIONES

AGENDA

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CONCLUSIONES

01

ES ECONÓMICAMENTE VIABLE MIGRAR A BUSES ELÉCTRICOS (48% DE LA FLOTA)

02

EL RENDIMIENTO PROMEDIO POR CARGADOR ES DE 5 BUSES

03

LA FINANCIACIÓN ES CLAVE PARA ELIMINAR LA BARRERA DE ALTO NIVEL DE INVERSIÓN INICIAL

04

EL PROYECTO ES SÓLIDO ANTE POSIBLES VARIACIONES DE PRECIO DE COMBUSTIBLE/ELECTRICIDAD

48

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RECOMENDACIONES

01

GENERAR DATOS HISTÓRICOS DE BUSES PARA MAYOR PRECISIÓN EN ANÁLISIS

02

MAYOR FLEXIBILIDAD AL ALGORITMO PARA TRABAJAR CON DISTINTOS PATIOS DE CARGA

03

DESARROLLAR EL PROYECTO PARA CREAR UNA POLÍTICA DE INCENTIVO ECONÓMICO PARA LAS EMPRESAS PARA FACILITAR LA MIGRACIÓN

49

50 of 50

¡Muchas Gracias!

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