Gasnam, Aseproda, Gas&Go y la Universidad Politécnica de Madrid publicaron el artículo 'Green Fleet: Sistemas de Gestión de Repostaje de Biogás e Hidrógeno para Estaciones de Flotas Privadas'

En la actualidad, las estrategias fijadas por los gobiernos mundiales pretenden que los combustibles fósiles sean reemplazados con el objetivo de mitigar su impacto climático. En este escenario, el vehículo eléctrico (VE) se ha posicionado como la alternativa verde más relevante para la movilidad particular . Sin embargo, en el caso del transporte pesado o de larga distancia, estos sistemas presentan algunos problemas.

Es en este punto donde el biogás y el hidrógeno verde han aparecido como una alternativa prometedora para los trabajos más exigentes. Sin embargo para poder emplear estos combustibles alternativos es necesario disponer de una infraestructura de recarga que permita a estas flotas recorrer grandes distancias de forma segura y flexible.

En esta misma línea, Aseproda, Gasnam, Gas&Go y el departamento de Energía y Combustibles de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros de Minas y Energía de la Universidad Politécnica de Madrid han elaborado un prototipo de sistema de gestión de combustible verde para estaciones de servicio privadas. El objetivo principal del documento 'Green Fleet: A Prototype Biogas and Hydrogen Refueling Management System for Private Fleet Stations' es mostrar las necesidades y peculiaridades derivadas de un sistema de gestión de combustible verde completamente nuevo e innovador.

El artículo concluye que estos sistemas son viables y  e identifica nuevos desafíos para su mejora.

Gracias a este proyecto las entidades participantes han determinado que estos sistemas son viables y han identificado nuevos desafíos para su mejora. Así, el equipo de trabajo ha decidido establecer un proyecto piloto con un punto de repostaje real.

Los sistemas para la gestión de abastecimiento en flotas privadas no son una novedad. Durante muchos años, estas herramientas han desempeñado un papel muy importante para gestionar el suministro de carburantes tradicionales como diésel o gasolina. Sin embargo, según indica el artículo “las estaciones de repostaje de biogás e hidrógeno muestran diferencias significativas en comparación con las estaciones de combustibles fósiles”.

Estas disparidades fundamentan el diseño e implementación de un sistema de gestión y control novedoso. Según detalla el documento, estas son las diferencias más relevantes:

1. Las instalaciones de biogás y especialmente los sitios de H² deben ser monitoreados con mayor cuidado y precisión. Existe una gran cantidad de parámetros que deben observarse para garantizar instalaciones seguras y productivas. Los combustibles de biogás y H² son gases, que deben ser comprimidos para su almacenamiento en tanques presurizados o soportes de botellas. Además, el hidrógeno debe enfriarse extremadamente antes de ser entregado a cualquier tanque. El monitoreo de presión y temperatura en estas instalaciones son factores críticos que no son necesarios en absoluto para las estaciones tradicionales.
2. Para la mayoría de las instalaciones de PPL (productos petrolíferos líquidos), el repostaje se mide a través de una entrada analógica de un generador de pulsos de onda cuadrada conectado a un medidor de flujo de líquido. Este equipo no está disponible para los dispensadores actuales de biogás o hidrógeno. Por lo tanto, los datos de entrega deben obtenerse del propio dispensador a través de un sistema de comunicación basado en diferentes protocolos.
3. El sistema de nivel del tanque para medir las existencias de biogás o hidrógeno en recipientes presurizados es radicalmente distinto de los utilizados para los combustibles de PPL y, por lo tanto, debe ser controlado de manera diferente.

Para el transporte pesado o de larga distancia,el biogás y el hidrógeno verde han aparecido como alternativas prometedoras.

“Además, existe otro motivo para desarrollar nuevas arquitecturas de sistemas como la propuesta en este artículo. El desarrollo inicial de una red de repostaje de vehículos con biogás e hidrógeno será realizado en gran medida por los propios propietarios de flotas. Aunque, en el futuro, estas instalaciones podrían convertirse en estaciones de suministro abiertas al público, donde los vehículos de terceros podrían repostar. La arquitectura propuesta, basada en IoT y computación en la nube, es diferente de las utilizadas actualmente en sistemas de PPL. La arquitectura propuesta se puede actualizar fácilmente para cumplir con los requisitos de estaciones de combustible públicas”, asegura el artículo 'Green Fleet'.

El diseño del sistema propuesto fue configurado de acuerdo con los requerimientos identificados por la empresa Gas&Go. Asimismo, Aseproda aportó su experiencia con las estaciones de abastecimiento tradicionales para la concepción de estos requisitos.

De esta manera, los autores identifican en el texto los requisitos esenciales que ejercen una influencia determinante en la configuración del sistema:

1. Control y monitoreo centralizado. El sistema debe permitir un control y supervisión global de las instalaciones y la flota, accesible de manera remota desde cualquier ubicación. Esta característica posibilita una gestión eficiente y en tiempo real, otorgando a los operadores la capacidad de tomar decisiones fundamentadas en datos precisos sin importar su localización.
2. Acceso autónomo al repostaje. Se busca que los conductores puedan acceder al sistema de repostaje sin requerir intervención adicional por parte del operador durante el proceso de abastecimiento. Esta funcionalidad agiliza y simplifica el procedimiento, optimizando el tiempo de repostaje y mejorando la experiencia general para los usuarios.
3. Identificación previa de conductor y vehículo. Antes de iniciar el proceso de repostaje, es imperativo identificar tanto al conductor como al vehículo. Esta medida contribuye a garantizar la trazabilidad y seguridad de las operaciones, asegurando que el combustible sea suministrado de manera precisa y autorizada.
4. Múltiples puntos de llenado y uso simultáneo. El sistema debe ser capaz de soportar la instalación de más de un punto de llenado en una única ubicación y permitir su utilización simultánea. Esta capacidad incrementa la eficiencia al posibilitar la recarga de múltiples vehículos de manera concurrente.
5. Monitoreo remoto de parámetros técnicos. Se requiere la integración de sensores en el sitio para monitorear parámetros técnicos relevantes. Estos datos recopilados de forma remota brindan información crucial sobre el estado y funcionamiento de las instalaciones, permitiendo una respuesta rápida ante cualquier inconveniente.
6. Protocolos estándar de comunicación. El sistema debe emplear protocolos estándar de la industria para la comunicación efectiva con diferentes equipos, como dispensadores y sensores, presentes en la estación de repostaje. Esta interoperabilidad asegura una integración fluida y evita problemas de compatibilidad.
7. Tolerancia a fallos. El sistema debe ser resiliente ante fallos y contratiempos. Esto implica evitar que el sistema colapse en caso de pérdida de conexión a Internet, bloqueo del servidor o falla de cualquier otro dispositivo. La continuidad de operaciones es esencial para garantizar un servicio confiable y sin interrupciones.

La funcionalidad del software en la nube, concebido como un núcleo centralizado, radica en permitir un acceso remoto eficiente.

La evaluación de los requisitos permitió a los promotores del proyecto identificar varios subsistemas "esenciales" para configurar una solución integral. En primer lugar, se destaca la presencia de hardware en cada instalación. Este componente se hace imprescindible para ejecutar la interfaz de usuario y establecer comunicación con los dispensadores de gas durante el proceso de repostaje. Además, cumple la función esencial de dar vida al software que captura los valores provenientes de los sensores.

En esta misma línea, se encuentra el software localizado en cada instalación. Este software, operando en el hardware mencionado previamente, desempeña un papel crucial. No solo actúa como la interfaz por la cual los usuarios interactúan durante el repostaje, sino que también lee y sincroniza los datos provenientes de los sensores con el software centralizado en la nube. El conjunto integrado de hardware y software emplazado en el sitio recibe la denominación de “controlador”.

Por último, el artículo señala el software en la nube. Concebido como un núcleo centralizado, su funcionalidad radica en permitir un acceso remoto eficiente. Entre sus cometidos se encuentra el mantenimiento de los datos concernientes a la flota, la recopilación de registros de repostaje y la generación de información relevante a partir de estos datos. Asimismo, asume la tarea de registrar los valores obtenidos por los sensores y transmitidos por los controladores desde distintas ubicaciones. La capacidad de ofrecer herramientas para la supervisión precisa de estos parámetros técnicos es igualmente importante. En última instancia, este software en la nube debe ser capaz de posibilitar la sincronización de datos, abarcando aspectos como información de la flota, registros de repostaje y parámetros técnicos, con la red de controladores que conforman el tejido operativo de la compañía.

Los requisitos generales y el diseño son adecuados para aplicar ciertos enfoques actuales que el artículo identifica:

• Internet de las Cosas (IoT). Los controladores de las instalaciones de gas deben ser lo más livianos posible. Trabajando juntos y conectados a su sistema central, cumplen con la filosofía de IoT.
• Computación en la niebla (Fog computing). Este enfoque es una filosofía de diseño derivada de “Cloud Computing” (Computación en la nube). Establece que los datos utilizados y generados por un sistema deben almacenarse físicamente lo más cerca posible del sitio. Esta filosofía no siempre es aplicable y a menudo conduce a complicaciones en el diseño de software, pero hace que los sistemas sean más rápidos y robustos. Una de las características que cualquier sistema debe cumplir es precisamente su robustez. Este sistema es especialmente crítico, como se señaló en la lista de requisitos. Si los controladores dejan de funcionar, los vehículos no podrán reabastecerse y las instalaciones ya no se supervisarán. Las operaciones del sitio no deben depender de la conectividad con una oficina central, ya que las instalaciones a menudo se encuentran en áreas donde la cobertura de Internet es deficiente. Por lo tanto, se propone un enfoque de computación en la niebla. Este concepto no necesita una conexión en línea para su funcionamiento. La información necesaria para que los controladores funcionen se distribuye en toda su propia red a través de un proceso de sincronización que los mantiene actualizados cuando la comunicación con la nube está disponible.
• Redundancia. Dada la importancia crítica del sistema, su diseño debe considerar la opción de tener más de un controlador en cada sitio de repostaje. De esta manera, si uno falla, otro controlador puede hacerse cargo.

“Aunque inicialmente no se consideró para el análisis en este artículo, también parecería razonable comparar los sistemas de gestión y control de combustibles verdes con los existentes para estaciones de recarga de vehículos eléctricos (EV). No hemos considerado tal comparación adecuada porque los Vehículos de Mercancías Pesadas (HGV) no son ideales para esta tecnología . Además, las innovaciones aplicadas a este prototipo son completamente diferentes de los requisitos específicos utilizados para una estación de recarga de EV":

1. El control del dispensador de gas verde difiere por completo de los recargadores estándar de EV.
2. Los sistemas de monitoreo para sitios de gas verde son mucho más complejos, ya que los parámetros de datos se recopilan de dispositivos de control muy diversos. Como resultado, la Computación de Placa Única (SBC, por sus siglas en inglés) es la única solución disponible para gestionar este tipo de instalación. La tecnología SBC no se utiliza para estaciones de EV.
3. Durante la fase de prototipo, se descubrieron nuevos requisitos, especialmente relacionados con la gestión de trazabilidad de gas verde y el cumplimiento legal. Tales requisitos no existen en el mercado de recarga de EV.