Una carga más rápida y sencilla y la mejora de la producción, almacenaje y gestión de la energía entre las mejoras tecnológicas de los próximos años

 

La carga de Vehículos Eléctricos es un sector tecnológico en constante evolución y constantemente hay nuevas tecnologías en desarrollo. Algunas de las que se están desarrollando en la actualidad son:

  • Gestión Dinámica de la Carga
  •  Integración entre la carga de VE y los sistemas de pago existentes
  •  OCPP 2.0: más seguridad, más control, más información
  •  ISO 15118: identificación del VE a través de la línea eléctrica
  • Roaming 4.0: interoperabilidad para la recarga de VE
  • Carga ultrarrápida en CC
  •  V2G y V2H: el VE devuelve energía de sus baterías a la red eléctrica
  • Almacenamiento de energía: en baterías a bordo del VE y fuera de él
  • Carga inalámbrica: carga por inducción magnética

En este artículo vamos a analizar algunos de ellos con más detalle.

ISO 15118: identificación del VE mediante la propia línea eléctrica

Este sistema simplifica el proceso de recarga de un vehículo eléctrico mediante la completa eliminación de tarjetas magnéticas o aplicaciones móviles. La única acción necesaria para iniciar la carga es insertar el cable de carga del cargador del vehículo. Se basa en la norma internacional ISO 15118, que regula el intercambio de datos automatizado y asegurado entre el vehículo y la infraestructura de carga (energiza las estaciones de carga a través de un certificado digital en el vehículo). La norma ISO 15118 permite otros usos, como la futura conexión de vehículos eléctricos V2G (vehículo a red), cumpliendo con los requisitos de seguridad para la futura infraestructura de carga. Una vez el vehículo está conectado a la estación de carga, los datos de autorización del conductor se transmiten y sincronizan de manera cifrada.

Carga ultrarrápida en CC

La implementación de la carga rápida en Europa empezó en el año 2010 con el estándar japonés CHAdeMO. Consistía en una corriente continua (CC) que se aplicaba al VE para cargar rápidamente sus baterías. La potencia máxima era de 50kWcc mientras que el voltaje máximo era de 500Vcc y la corriente máxima de 125Acc. En aquel momento las baterías de los VE más populares eran: 16kWh (Mitsubishi iMiev) o 24kWh (Nissan Leaf). La carga permitía inyectar a la batería del VE 12,5kWh en 15min y 25kWh en 30 min. Esto era suficiente para la potencia de las baterías existentes en aquel momento.

Tesla apareció justo después de con despliegue masivo de su «súper cargador», un sistema solo valido para sus propios modelos, que llegaba a una potencia de carga de 120kWcc.

En el año 2012 se formó la alianza CCS que fue el comienzo de la carga rápida CC EU-USA. El estándar CCS nació con la idea clara de permitir más energía que CHAdeMO (hasta 350kW en el futuro). Con el standard CCS nació el concepto de carga ultrarrápida consistente en aumentar la corriente de carga y/o el voltaje de carga para conseguir una potencia mayor (kW).

Se estima que solo el 10-20% de los VE cargaran con carga ultrarrápida (CC), la mayoría de la carga se hará en casa y lugares de trabajo por los cargadores de CA. Sin embargo, es crucial que la electromovilidad logre esta tecnología con las siguientes prestaciones:

  • Carga simultánea CC-CC (2 o más x CC).
  • Control dinámico de potencia CC-CC.
  • Limitación de potencia predefinida en caso de una restricción de la red eléctrica
  • Funcionalidad “Connect & GO” (Inicio activo de inicio de sesión/carga activa): los usuarios no tienen que esperar a que el usuario anterior complete su sesión para iniciar una nueva carga en otro conector.
  •  Función de modo de servicio: frente a cualquier mal funcionamiento de los componentes no vitales para la recarga, el equipo debe poder seguir cargando.
  • Para estaciones de carga rápidas, la opción más interesante es combinar un Rectificador Dinámico CA/CC y un convertidor CC/CC.

V2G and V2H: el VE devuelve energía de sus baterías a la red eléctrica

Vehicle-to-Grid (V2G) es un sistema en el que los vehículos eléctricos enchufables (vehículos eléctricos de baterías BVE, híbridos enchufables PHVE, de pilas de combustible de hidrógeno FCVE), se comunican con la red eléctrica para vender servicios de respuesta a la variación de la demanda eléctrica mediante la inyección de electricidad a la red o mediante la limitación de su tasa de carga.

Vehicle-to-Home (V2H) es un concepto similar a V2G, pero sin enviar la energía almacenada a la red, ya que esta es consumida solo en la misma instalación local.

En suma, un equipo V2G es capaz de enviar energía en dos direcciones: del VE a la red o de la red al VE. La energía almacenada procede de las baterías del VE o de baterías de soporte instaladas fuera del VE. La carga de estas baterías se puede hacer directamente de CC (energía solar).

Se prevén las siguientes aplicaciones:

Almacenamiento de energía: en baterías a bordo del VE y fuera de él

El almacenamiento de energía es una oportunidad para mejorar algunos aspectos relacionados con la carga:

  • La velocidad de carga del VE podrá ser más rápida cuando la energía local disponible sea baja.
  • La red eléctrica: podrá evitar su colapso debido a la demanda excesiva del momento y aplanar la curva de demanda.

La energía para cargar un VE también puede venir de energía renovable producida localmente (por ejemplo, a través de tejado fotovoltaico doméstico) o producida por la generación en hubs mayores (por ejemplo, a través de parques solares o eólicos).

Si observamos como se produce la electricidad veremos como algunos países como Alemania, Reino Unido, Holanda, Dinamarca o España la generación eólica es importante (en Alemania representa el 35% de la generación anual total). Esta cifra podría ser aún más importante si no fuera porque los parques eólicos se utilizan para regulación rápida de las variaciones de la generación frente a la demanda (un generador eólico puede desconectarse de la red en segundos). Ocurre, pues, que los aerogeneradores no producen electricidad siempre que hay viento. El desperdicio de recursos naturales no es lógico cuando la infraestructura está disponible. Una visión macro energética demuestra que esta energía del viento que se desaprovechada podría ser utilizada para cargar los VE.

La energía generada por el sol o el viento se puede almacenar, aumentando así la potencia en determinados lugares en los que resultaría muy costoso o no viable dicho aumento. Esto se puede hacer con almacenaje discreto (baterías 15kWh), medio (100kWh) o enorme (1MWh).

Otra posibilidad de almacenamiento de energía es el propio VE. La energía almacenada en su interior se podría utilizar para ayudar a la red con V2H o V2G, como ya hemos visto.

Los retos tecnológicos más importantes se encuentran, sin duda, en las baterías. La nueva generación de baterías debe proporcionar una mejor relación kWh versus volumen, peso y coste.

 

Carga inalámbrica: carga por inducción magnética

 

La carga inalámbrica se define como la transferencia de energía eléctrica, a través de ondas magnéticas entre la red y el VE para cargar su batería. 

La tecnología consiste en traer parte del cargador de CC a bordo del coche. El coche recibe CA y la rectifica para cargar sus baterías.

Esta tecnología podría implementarse para bajas potencias (3,4kW) siempre que su coste sea competitivo respecto de la carga conductiva. Sin embargo, para potencias medias o altas no está claro su posible uso debido a su alto nivel de pérdidas y, sobre todo debido al debate de si las ondas electromagnéticas son perjudiciales o no para la salud.

 

Artículo escrito por:
Joan Hinojo
Ingeniero Eléctrico
Gerente General de Circontrol

 

 

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