Modelo de optimización para la transición hacia tecnologías cero emisiones en flotas de vehículos: camiones caex, buses urbanos e interurbanos

Abstract

Chile, comprometido con la carbono neutralidad para el año 2050, se encuentra en un proceso de transición energética. Es decir, busca reemplazar el consumo de combustibles fósiles por energías bajas o nulas en emisiones, en sectores clave como transporte y minería. El país se ha comprometido mediante las Contribuciones Nacionalmente Determinadas (NDC), a cumplir con metas como 100 % de buses eléctricos a nivel nacional para 2040 y el 85 % de transporte de carga a hidrógeno para 2050. Esto implica la necesidad de tomar decisiones a corto y mediano plazo sobre el momento adecuado para renovar la flota vehicular, considerando factores como costos de tecnologías de cero emisiones, infraestructura de carga, demanda, características del recorrido, entre otros aspectos técnicos y económicos. Este estudio se centra en proponer un modelo de optimización para determinar la tecnología más adecuada en el recambio de flotas por tecnologías cero emisiones, considerando proyecciones de costos de combustibles, inversión, estaciones de carga, consumo de combustible y emisiones de CO2 equivalente. Se evalúan tres casos: camión CAEX en mina a cielo abierto, bus interurbano entre Santiago - Valparaíso y bus urbano en la región de Valparaíso. Se realiza una revisión del estado del arte, se elabora una base de datos y se implementa un modelo de optimización en GAMS. Los resultados se evalúan en términos de costos, emisiones y consumo energético. Los resultados indican que para el año 2050 se prevé un ahorro de 43M USD en el costo operativo (OPEX) de los camiones CAEX, a pesar de un aumento de 21M USD en el costo de inversión (CAPEX), lo que resulta en un ahorro neto de 22M USD. Para los buses interurbanos, se estima un ahorro de 2.1M USD en OPEX, aunque el CAPEX aumenta en 1.47M USD, generando un ahorro neto de 0.63M USD. En cuanto a los minibuses urbanos, se prevé un ahorro de 100K USD en OPEX, pero un aumento de 940K USD en CAPEX, lo que resulta en un gasto total mayor de 840K USD por la renovación de la flota. Aunque el gasto es mayor en este último caso, se decide llevar a cabo la renovación debido a las restricciones de emisiones establecidas para dicho año. Además, tanto los camiones CAEX como los buses interurbanos logran reducir las emisiones a cero antes de lo proyectado en la mayoría de los escenarios considerados. Se destaca la inclusión del hidrógeno verde como una alternativa competitiva debido a que proporciona energía limpia y genera ahorros en cuanto a costos operativos. Sin embargo, su viabilidad económica depende de las proyecciones de precio, los avances tecnológicos y la evolución del mercado.