El peso agregado, La demanda de electricidad y la resistencia aerodinámica de los sensores y las computadoras que se utilizan en los 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 en el estudio dirigido por la Universidad de Michigan.

"Este estudio exploró las compensaciones entre el aumento de los impactos ambientales de agregar equipos de vehículos autónomos con las ganancias esperadas en la eficiencia de conducción, "dijo el coautor del estudio Gregory Keoleian, director del Centro de Sistemas Sostenibles de la Escuela de Medio Ambiente y Sostenibilidad de la U-M.

"Nuestros hallazgos destacan la necesidad de enfocarse en la eficiencia energética al diseñar vehículos autónomos para que los beneficios ambientales completos de esto emerjan, la tecnología transformadora puede realizarse. 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 a lo largo de la 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 varias cámaras, sonar, Radar, LiDAR, un sistema de navegación GPS, una computadora y estructuras de apoyo.

Los investigadores analizaron dos tipos de CAV:los que funcionan con motores de combustión interna y los vehículos eléctricos que funcionan con baterías. Los dos tipos de vehículos se emparejaron con subsistemas informáticos y de detección de tres tamaños (pequeño, mediano y grande) para crear seis escenarios.

Luego se utilizó la metodología de evaluación del ciclo de vida para estimar el uso de energía durante la vida útil y las emisiones de gases de efecto invernadero para cada escenario. de la cuna a la tumba.

Un hallazgo clave es que los vehículos autónomos con propulsión eléctrica tienen emisiones de gases de efecto invernadero de por vida que son un 40 por ciento más bajas que los vehículos propulsados ​​por motores de combustión interna. Las menores emisiones resultan de las ineficiencias involucradas en la producción de electricidad a partir de la quema de combustible, así como un aumento más pronunciado 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 a batería es una mejor plataforma para los componentes 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, estudiante de posgrado en la Escuela de Medio Ambiente y Sostenibilidad de la U-M y en la Escuela de Negocios Ross. El trabajo es parte de la tesis de maestría de Gawron.

Los autores descubrieron 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 entre un 3 y un 20 por ciento debido a los aumentos en el consumo de energía. peso y resistencia aerodinámica.

Pero los beneficios operativos de los vehículos autónomos, que incluyen más suave, flujo de tráfico más eficiente, se espera que 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 son un factor importante que contribuye al uso de energía de un CAV y las emisiones de gases de efecto invernadero asociadas, y la resolución de los mapas marca una gran diferencia. Los mapas de definición estándar generan emisiones de gases de efecto invernadero de por vida que son un 35 por ciento más bajas que las emisiones generadas cuando los mapas de alta definición se transmiten a través de una red 4G LTE.

La demanda adicional de peso y potencia de la computadora de a bordo produce impactos significativos. Para el subsistema de detección e informática 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 energía, y fue responsable del 43 por ciento de las emisiones de gases de efecto invernadero.

Grande, Los componentes CAV montados en el exterior pueden aumentar significativamente la resistencia aerodinámica y el consumo de combustible, potencialmente compensar los beneficios ambientales de los vehículos autónomos. Los componentes de detección e informática seguirán miniaturizándose y empaquetados de forma más compacta; pero a corto plazo, el tamaño y la forma del equipo montado en el exterior tendrán impactos tangibles.

Varias advertencias acompañan a las conclusiones del estudio sobre los posibles beneficios ambientales de los vehículos automatizados. Primero, esas conclusiones se basan en el supuesto de que las eficiencias operativas de los CAV pueden conducir a una reducción del 14 por ciento en el consumo de combustible en comparación con los vehículos convencionales, basado en un análisis de trabajos previos del Laboratorio Nacional de Energías Renovables.

Pero si los ahorros en el mundo real de las eficiencias de CAV son significativamente inferiores al 14 por ciento, los beneficios medioambientales se reducen o desaparecen por completo, según el nuevo estudio. También, si las computadoras de a bordo requieren mucha más energía que los 200 vatios modelados en 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 humana o supervisión en determinadas condiciones. Los CAV prototipo de nivel 4 se encuentran entre los vehículos que se están probando en U-M's Mcity, una iniciativa de I + D público-privada que lidera la transformación hacia la movilidad conectada y automatizada.