La carga de los vehículos eléctricos es un campo de acción que evoluciona rápidamente y, actualmente, hay tres tipos principales de carga.
El Nivel 1, o carga lenta, implica básicamente enchufar un automóvil en la corriente de red habitual, la cual (como se podría esperar) tarda muchas horas en cargar completamente un vehículo eléctrico (VE). La carga de Nivel 2 utiliza una corriente de 240 V CA a niveles de potencia que generalmente no están disponibles en la mayoría de las viviendas. Finalmente, la carga de Nivel 3, también conocida como carga rápida de CC, utiliza CC de hasta 500 V. La carga de Nivel 3 puede brindar 100 kW de energía eléctrica o más, y puede cargar un VE aproximadamente cinco veces más rápido.
El estándar que define la carga de VE en los EE. UU. es SAE J1772. A medida que la tecnología avanza, el estándar continúa evolucionando, pero sus parámetros para la carga de CA de Nivel 1 y de Nivel 2 se han fusionado. Para el Nivel 1, son 120 V a 16 amperios o menos para un máximo de 1.92 kW, y hasta 240 voltios a 80 amperios o menos para un máximo de 19.2 kW para el Nivel 2. Todos los VE que se venden en los EE. UU. admiten este estándar y vienen equipados con un puerto que puede recibir el enchufe mediante el cual suministran potencia los cargadores de VE SAE J1772. El puerto de la imagen siguiente viene incluido en casi todos los VE vendidos en los EE. UU. y admite todos los sistemas de carga de Nivel 1 o Nivel 2.
Figura 1: El enchufe SAE J1712 del cargador y el puerto J1712 del VE con el protector de puerto abierto.
Este puerto no solo suministra potencia, sino que también admite las complejas ráfagas de información que fluyen constantemente entre el vehículo y el cargador, lo cual asegura que la batería no se sobrecargue ni se cargue de manera incorrecta. El estándar en sí define la naturaleza de la comunicación entre el vehículo y el cargador. Debido a que el automovilista trabaja, en efecto, con suficiente energía eléctrica para mover un tren subterráneo y no es un técnico capacitado, el estándar ofrece varias capas de protección incorporada para garantizar la seguridad.
La carga inductiva elimina el cable
La carga inductiva es una forma de carga de Nivel 2 que transfiere energía del cargador al VE mediante una conexión electromagnética, y elimina completamente la necesidad de conectar cualquier cosa del cargador al VE. El proceso funciona de manera similar al de un transformador eléctrico, en el cual una bobina primaria transmite energía a una bobina secundaria con la cual no tiene contacto físico. La bobina primaria utiliza la fuente de energía eléctrica para crear un campo magnético, el cual induce electricidad en la bobina secundaria. En el caso del cargador inductivo del VE, la bobina primaria está en el cargador y la secundaria está en el VE, la cual transmite la electricidad inducida a la batería que se está cargando.
Este método, por supuesto, elimina la complejidad del enchufe, el cable y el puerto. Sin embargo, requiere la ubicación precisa del VE en relación con el cargador, dado que la alineación de la bobina es fundamental. Debido a la cantidad modesta de energía que puede transferirse utilizando este método en una cantidad determinada de tiempo, los consumidores pueden esperar ver cargadores inductivos para el mercado doméstico solo por el momento.
Avanzar hasta… el Nivel 3
Pero, incluso si no se considera la carga inductiva (por ahora), si consideramos que 50 kW/h no es una capacidad poco común para una batería de VE completamente cargada, no es de extrañar que los cargadores de Nivel 2 no se consideran una solución satisfactoria. La energía máxima que puede transmitir un cargador de Nivel 2 es inferior a 20 kW, y requiere 2 ½ horas de tiempo de carga. Al hacer el cálculo vemos que no es una perspectiva atractiva para un viajero ocupado. Los cargadores de Nivel 3 son la próxima frontera, y si bien los estándares son más o menos estables para los cargadores de Nivel 1 y Nivel 2, los estándares del Nivel 3 aún son bastante polémicos.
Actualmente hay tres estándares en competencia para los cargadores de Nivel 3. SAE J1772 ahora incluye un estándar para la carga de Nivel 3, la carga rápida de CC del sistema combinado SAE J1772 (carga rápida de CC CCS). La mayoría de los fabricantes estadounidenses y europeos de VE han acordado adoptarlo. También existe el estándar CHAdeMO, que es promovido por los productores japoneses de VE. A nivel mundial, CHAdeMO es el estándar más comúnmente adoptado. Vale la pena mencionar que la mayoría de las estaciones de carga de Nivel 3 que se desarrollan actualmente en los EE. UU. tienen la capacidad para adaptarse a los vehículos que adhieren al estándar CCS o CHAdeMO. El tercer estándar, utilizado únicamente por Tesla, es el supercargador Tesla, aunque quienes tengan un Tesla Model S pueden adquirir un accesorio que le permite usar también el estándar CHAdeMO.
En su forma actual, los estándares especifican una potencia máxima para los cargadores CHAdeMO de hasta 62.5 kW. El CCS tiene una capacidad similar, y se espera que se actualice a aproximadamente 90 kW, pero los límites aquí son rebuscados en el mejor de los casos y, en este momento, parece que dependen más de los fabricantes que de los reguladores. El estándar del supercargador Tesla está establecido para 120 kW. Sin embargo, al igual que en cualquier materia que evoluciona, se puede esperar que las calificaciones de los estándares en competencia implicarán un uso inapropiado de las especificaciones y, en cualquier caso, se debería suponer que los tres están sujetos a cambios.
Más allá del tiempo de carga y los kW/h del tiempo de ejecución, hay otro factor importante que deberían considerar los conductores de VE al momento de buscar la estación de carga adecuada para su vehículo: la geografía. De manera significativa, la ubicación física de un conductor en los EE. UU. puede determinar los tipos de estaciones de carga que son más accesibles. Las instalaciones de CCS y CHAdeMO son más comunes en las costas este y oeste. Las estaciones Tesla, sin bien son menos en total, están más ampliamente dispersas en las interestatales en todo el país, y no se concentran en ninguna de las costas. Los VE Tesla tienen baterías más grandes que la mayoría de los demás VE, por lo que los vehículos están mejor preparados para los viajes más largos que pueden facilitar las estaciones del supercargador Tesla.
Figura 3: un enchufe y puerto CCS.
Es interesante mencionar que el Chevy Volt no incluye capacidad de carga de Nivel 3. Esto se debe quizás a que el vehículo incluye un motor de gasolina incorporado cuyo único propósito es cargar la batería cuando es necesario. La mayoría de los propietarios de Volt prefieren cargar la batería más pequeña de 18.4 kW/h del vehículo en su hogar, si bien admite totalmente la carga de Nivel 2.
La compañía ChargePoint es un proveedor líder de cargadores de Nivel 3 y mantiene una amplia red de estaciones públicas de carga en todo el país. El cargador de Nivel 3 y 50 kW CPE200 comercialmente disponible de la compañía viene equipado para brindar servicio a los VE con receptáculos tanto CCS como CHAdeMO. Probablemente podamos afirmar que ninguno de los estándares está posicionado para dominar a los demás. De hecho, son tan similares que muchos afirman que es razonable esperar que sean capaces de fusionarse. ¿Quién puede dudar entonces que la batalla comenzará nuevamente cuando la industria esté preparada para un Nivel 4?