La Recarga del Vehículo Eléctrico

Puntos a tener en cuenta

1.- INTRODUCCIÓN

El Vehículo Eléctrico (VE) es en nuestro país una realidad mediática que no se corresponde con el escaso número de unidades que hoy en día circulan ya por nuestras calles y vías. Esta situación cambiará cuando en las vitrinas de los concesionarios de vehículos (coches, motocicletas, bicicletas, vehículos industriales, autobuses, …) se muestre producto. Este cambio será efectivo ya dentro de pocos meses y, sobre todo en los próximos años ya que las grandes marcas automovilísticas están ya todas sumidas en el desarrollo de su propio VE.
Este artículo pretende ilustrar el escenario de las infraestructuras de recarga del VE así como del lugar, momento y forma idóneos para dicha recarga.


2.- ¿POR QUE AHORA SÍ?

El VE no es algo nuevo. Parece que el primer coche eléctrico que se conoce lo construyó el inventor inglés Thomas Parker en el año 1884.
La aparición a primeros del siglo XX del modelo “T” de Ford, producido en serie y con costes aceptables, con motor de combustión interna a gasolina, revoluciono el mundo de la automoción y ello ha perdurado hasta nuestros días. Son varias las causas que han hecho posible el cambio de tendencia versus un progresivo aumento del VE en nuestra realidad cotidiana.
La necesidad de protección del medio ambiente, cada día más castigado por la emisión de CO2 (efecto invernadero), de gases contaminantes como el CO (aire irrespirable) por no hablar del ruido en las grandes urbes, es una obligación para con las generaciones venideras y ha concienciado a los países desarrollados (que con el nuevo orden global pagan tasas mayores cuanto más contaminan).
Nuestro país tiene una gran dependencia energética del exterior. Importamos crudo, gas, uranio enriquecido y carbón. Generamos una notable cantidad de energía eléctrica con recursos naturales (viento, sol, agua, …). La paradoja se produce cuando en muchas ocasiones estos últimos se desconectan de la red al no haber suficiente demanda de electricidad (las centrales nucleares o de ciclo combinado necesitan horas o incluso días para efectuar una parada y arranque).

Es conveniente pues para nuestro país reducir la dependencia energética actual, máxime cuando más del 75 % del crudo que importamos se consume en el sector transporte.

Otro factor que ayuda en gran medida a la implantación del VE es el gran avance tecnológico que se ha producido en el mundo de las baterías eléctricas. Las modernas baterías de Ión-Litio quintuplican la capacidad de almacenaje de energía de las tradicionales baterías de Plomo. Se están consiguiendo también avances en otras tecnologías de almacenaje de electricidad de alto rendimiento como por ejemplo los supercondensadores.

Ante estos hechos los gobiernos de los países de nuestro entorno han tomado cartas en el asunto y están creando planes de ayudas y regulaciones a favor del VE. En España el más conocido es el “Plan Movele” del Ministerio de Industria a través de su organismo para el ahorro de energía, el “IDAE”.


3.- TIPOS DE VEHÍCULOS ELÉCTRICOS

Es evidente que la tracción por motor eléctrico es aplicable a cualquier tipo de vehículo, desde una bicicleta a un autobús. La parte compleja es la de disponer de un “depósito de electricidad” en forma de batería capaz de ofrecer una cierta autonomía.

Existen, a grandes rasgos, cuatro tipos de vehículos eléctricos:
a.- Híbridos NO enchufables
b.- Híbridos enchufables
c.- Híbridos enchufables tracción 100% eléctrica
d.- 100 % eléctricos

El tipo a no es un verdadero VE dado que el motor eléctrico es de apoyo al de combustión interna. Su autonomía es de 5 a 10 Km con tracción eléctrica.

El tipo b también dispone de dos motores de tracción, uno eléctrico y otro de combustión interna. Sin embargo es recargable y sus baterías ofrecen una mayor autonomía (50 a 80 Km).
El tipo c dispone de un motor eléctrico para tracción y de un pequeño motor a gasolina cuyo único fin es recargar las baterías. Su autonomía es de 100 a 200 Km con batería y de hasta 1000 Km si se cargan las mismas con el motor de gasolina.


4.- METODOS DE RECARGA DE VE

La capacidad de almacenaje de una batería aplicada a un VE varía de 15 a 30 KWh. Sería la energía que alimentaría una bombilla de 100 W de 150 a 300 horas. La recarga de la batería de un VE se puede producir en minutos o en horas ya que llenar estos 30 KWh se puede realizar de forma rápida o lenta. Para realizar una recarga rápida (15 min) de una batería que estuviera completamente vacía necesitaríamos una potencia de 60 Kw a 120 KW. Para la recarga de la misma batería de forma lenta (6 h) requeriría una potencia de 2,5 a 5 KW.

Los enchufes normalizados más comunes en Europa permiten potencias máximas de 3,7 KW (230V@16A), 7,4 KW (230V@32A) en redes monofásicas (domésticas) y de 43,6 KW (400V@63A) en redes trifásicas.

La recarga de baterías de los VE requieren unos 40 KW (sistema trifásico) en modo de recarga rápida y 3 KW en modo de recarga lenta (monofásico). En suma, la recarga estándar (o lenta) de una media de de 3 KW, se puede realizar en el hogar o en un enchufe estándar de un garaje y cargaría una batería en 4 a 8 horas. La recarga rápida de una media de 40 KW se debe realizar en un entorno terciario o industrial y cargaría una batería de 21 a 42 minutos.
Existen otros métodos experimentales como la carga por inducción o la carga a 500 Vcc que no están aún suficientemente experimentados.


5.- IMPACTO DEL VE EN LA RED ELÉCTRICA

La red eléctrica no posee, desgraciadamente para la recarga del VE, una capacidad ilimitada. La demanda de energía eléctrica varía durante ciclos similares de 24 horas. En horas punta la demanda es mayor mientras que en horas valle (noche) es menor. Por tanto las infraestructuras de generación y transporte de energía eléctrica deben dimensionarse para la demanda pico pero están muy holgadas en momentos de baja demanda. Otro punto a tener en cuenta (especialmente en nuestro país) es que la capacidad de generar energía eólica y solar es, a veces infrautilizada por falta de demanda en horas valle. Por ello la recarga de VE se debe producir en horas valle cuando la demanda es baja y se está generando con energías renovables.

Se han realizado estudios que concluyen que el sistema eléctrico español podría como máximo recargar 2,7 Millones de VE (un 10 % del parque actual), todo ello en condiciones determinadas, dotando al sistema y a los equipos de recarga de inteligencia para evitar un colapso en la red (local o global). Existe otro aspecto a tener en cuenta. Se trata de la “calidad de red”. En efecto, la recarga de VE genera perturbaciones en la red. Las más comunes se conocen con el nombre de “armónicos” y pueden provocar serios problemas.


6.- ¿CÓMO, CUANDO Y DONDE?

Ya hemos visto que la recarga del VE no es una cuestión banal. La red eléctrica puede admitir el incremento en la demanda siempre y cuando esta se produzca en determinadas condiciones. Es preferible que la recarga se produzca lentamente (en horas, no en minutos) y durante las horas valle (para equilibrar la curva de demanda diaria). Pero, ¿donde es mejor que se produzca la recarga?

Vamos a analizar las condiciones de la recarga en diferentes lugares. En nuestro país una casa tipo (por ejemplo unifamiliar con garaje propio) cuenta con una potencia disponible contratada con la compañía eléctrica de 4,4KW (20A) a 8,8KW (40A). Si la recarga del VE requiere 3 KW es obvio que se deben tomar ciertas precauciones para evitar que “se fundan los fusibles”. La primera precaución sería cargar el VE por la noche cuando la mayoría de las cargas estén desconectadas. Ello ofrece una segunda ventaja que es la posibilidad de disfrutar de la tarifa nocturna, más económica que durante el día. Si la recarga se produce en un aparcamiento comunitario, la situación es algo diferente. Supongamos un aparcamiento de 40 vehículos. La potencia disponible contratada sería de unos 10KW, de los cuales 4KW son para iluminación y el resto para la obligada extracción de aire y reserva. Como vemos la carga de un solo vehículo que demande 3 KW se podría realizar con precauciones. En el tercer ejemplo hablaremos de un aparcamiento público subterráneo ubicado generalmente en el centro de la ciudad. Supongamos una capacidad de 500 plazas. La potencia disponible contratada sería de unos 100 KW, de los cuales unos 15 KW en iluminación y el resto en ventilación, maquinaria de cobro y reserva. Podríamos prever una recarga para 5 vehículos siempre y cuando tomemos precauciones (ejemplo no extraer aire por la noche, …)
Vemos que en todos los ejemplos es posible cargar VE pero no de cualquier manera. En bastantes ocasiones será necesaria una ampliación de potencia pare recargar mayores números de VE.
Queda claro que en cualquier caso la recarga debe dotarse de inteligencia (no es un simple enchufe). Solo de esta forma la carga del VE se producirá en condiciones seguras para la instalación local y para la red eléctrica.


7.- CONCLUSIONES

El vehículo eléctrico es una realidad. Nuestra sociedad los necesita. En cuestión de meses todas las grandes marcas los exhibirán en sus concesionarios. Es necesario pues crear también las infraestructuras de recarga en los lugares más adecuados. La recarga se puede producir de varias formas y en diversos entornos. Cabe destacar la idoneidad de los aparcamientos y garajes (en el centro de la ciudad, en el centro comercial, en el centro de trabajo) para dicha recarga frente a otros potenciales lugares. La recarga debe producirse en horas y a baja potencia (no en minutos a potencia alta) por el aprovechamiento de la mejor capacidad existente en la red eléctrica en horas valle. Además el aparcamiento o garaje ofrece la posibilidad de realizar recargas complementarias (de 2 horas de media) durante el resto del día y así se aumenta el rendimiento y eficiencia de cada punto de recarga.

El aparcamiento o garaje ofrece la posibilidad de una recarga inteligente, adaptando la carga a la disponibilidad de la red eléctrica, protegiéndola de las perjudiciales perturbaciones (corrientes armónicas) producidas por el propio proceso de recarga y ofreciendo información de disponibilidad de plazas al usuario y de incidencias e histogramas al propietario - operador en tiempo real. A medio plazo será necesario realizar ampliaciones de potencia en las acometidas eléctricas para poder cargar mayor número de VE. Queda pues patente que la recarga de un VE no puede ser un simple enchufe sino un sistema inteligente, seguro y capaz de comunicarse con otros sistemas.

Juan Hinojo
Circontrol