Por Jeremy Cook
Cada día, millones de estadounidenses realizan breves viajes en automóvil de ida y vuelta que prácticamente cualquier VE puede realizar con facilidad. Enchufe su automóvil durante la noche y estará listo para funcionar a la mañana siguiente. ¿Pero qué sucede si olvida enchufarlo? ¿O qué pasa si necesita hacer un viaje de 966 kilómetros? ¿Significa esto que tendrá que olvidarse del viaje, alquilar otro vehículo o quizás arriesgarse a quedar varado a un costado de la carretera?
Para evitar tales situaciones, y fomentar la adopción de los VE, se requiere una sólida infraestructura de carga, lo que incluye estaciones de carga rápida de alta corriente CC que pueden demorar solo minutos en lugar de horas en cargar una batería para un VE. Dichas estaciones deben estar instaladas a una distancia adecuada, de modo que los conductores tengan la libertad de detenerse cuando les sea cómodo, en lugar de planear sus viajes alrededor de la infraestructura de carga disponible.
Estimaciones para el futuro de la infraestructura de carga de VE
Según el informe del segundo trimestre de 2023 del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL, por sus siglas en inglés), hubo 3,8 millones de VE en las calles de EE. UU. en junio de 2023. Existen 14 244 puertos de carga rápida de CC públicos (cuya definición es que tengan una capacidad de entrega de potencia de 150 kW o más) y 114 470 puertos de carga de VE L2 de CA disponibles. Esto equivale a 0,4 cargadores rápidos de CC y 3 cargadores de nivel 2 por cada 100 VE.
Este mismo informe estima que en 2030 habrá 33 millones de VE en las calles de EE. UU. y que se necesitarán 0,6 puertos de carga rápida de CC públicos y 3,2 puertos de nivel 2 públicos por cada 100 VE. En términos de cifras brutas, el informe indica que se necesitan 182 000 puertos de CC y 1 067 000 puertos L2 en total: un aumento total de mucho más de un millón.
Construcción de infraestructura de estaciones de carga de VE
La infraestructura de carga pública de VE se puede dividir en dos tipos básicos: de larga duración (a menudo durante la noche) y de corta duración, que se usa para recargar las baterías antes de continuar un viaje de inmediato.
La infraestructura de carga de CA más lenta es bastante simple, ya que requiere poco más que un enchufe resistente y una instalación adecuada, y es útil en casos como estadías en hotel por la noche o en el estacionamiento de un lugar de trabajo. Las empresas privadas tienen un incentivo natural para construir esta infraestructura. La carga en el lugar es un enorme incentivo para pasar tiempo en un establecimiento. Sin embargo, la carga de CA limita en gran medida la distancia a la que alguien puede viajar en un día a la autonomía de la batería de un VE: normalmente menos de 482 kilómetros.
La infraestructura de carga rápida de CC, que puede cargar un vehículo en cuestión de minutos, es más complicada que su contraparte de CA. Suministrar energía en este caso requiere que la potencia de la red de CA se convierta a una salida de alta potencia de CC antes de que se envíe al vehículo.
La sólida administración y conversión de potencia se puede facilitar mediante tecnologías como los transistores de carburo de silicio. Los sensores de corriente también se necesitan para contabilizar la energía que se transfiere a un vehículo durante la carga y se necesitarán recursos computacionales tanto locales como en la nube para mantener la red general y la red de carga funcionando a capacidad óptima.
Necesidades básicas de potencia e infraestructura para EVSE
La instalación de equipos de suministro para vehículos eléctricos (EVSE, por sus siglas en inglés), es decir, estaciones de carga, es una tarea enorme. Lo que quizás es incluso más importante es la infraestructura de la red subyacente que suministra energía a estas estaciones, junto con la gran cantidad de dispositivos eléctricos que damos muy por sentado hoy en día.
Considere que si todos los 182 000 puertos EVSE de CC que se proponen cargan juntos a 350 kW (el valor alto que se menciona para los cargadores de CC, una cifra que probablemente aumentará en el futuro), esto crearía una carga eléctrica de 63,7 gigawatts (GW). Agregue 1 067 000 cargadores L2 de hasta 19 kW cada uno y tendremos 20,3 GW adicionales. Juntos, esto totaliza en teoría 84 GW de consumo de energía.
Si bien es prácticamente imposible que todos los cargadores suministren energía al mismo tiempo, incluso una parte de los 84 GW representa un porcentaje significativo de la capacidad aproximada de producción de energía total de 1200 GW del país. Será necesario realizar mejoras en la infraestructura existente para hacer frente a esta mayor carga. Al mismo tiempo, los VE conectados también se pueden usar en una función de respaldo bidireccional de batería, de modo que, con una planificación minuciosa, la rápida adopción de VE podría brindar también algunos beneficios en la infraestructura.
Por cierto que, además de la potencia y los componentes electrónicos para manejarla, los conductores también necesitarán el enchufe y el protocolo de carga correctos para conectar el vehículo con el EVSE. En este frente, existe un excelente desarrollo.
La buena noticia: compatibilidad con NACS de Tesla
Las cifras de NREL que se mencionan anteriormente incluyen equipos Tesla, los que proporcionan el 61,6 % de los puertos de carga rápida de CC públicos y el 8,7 % de los puertos L2 públicos. A la fecha de escribir este artículo, estos cargadores no se encuentran disponibles para otros fabricantes de VE.
Sin embargo, en mayo de 2023, Ford anunció que sus VE incluirían un puerto NACS (North American Charging Standard) tipo Tesla integrado a partir de 2025. Esto significa que los VE Ford podrán usar la red de supercargadores de Tesla sin la necesidad de un adaptador. Esta maniobra (quizás obvia) desató una avalancha virtual de otros fabricantes que anunciaron su futura compatibilidad con NACS. Esto incluye marcas de automóviles conocidas como GM y Volvo, junto con productores de VE más nuevos como Rivian y Fisker. Otras como Volkswagen y Honda aún evalúan sus opciones desde fines de 2023.
Al otro lado de la moneda, las redes de carga de VE que no son de Tesla como Blink y Electrify America están adoptando la norma de enchufe NACS. Tesla abrió sus protocolos de carga en noviembre de 2022 y esta norma ahora está bajo la jurisdicción de SAE International. Dada la tendencia masiva hacia la adopción de NACS en vehículos y EVSE, la estandarización parece inminente.
El futuro de la carga de VE
La tendencia a fines de 2023 es hacia una mayor implementación de VE y la estandarización de la infraestructura de carga. Independientemente de cómo la electrificación de todo toma forma en última instancia, se necesitará una infraestructura eléctrica mucho más sólida en el futuro respaldada por componentes internos eficientes, capaces y duraderos para manejar la transmisión y el consumo de energía.
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