El futuro eléctrico: Seguimiento de la infraestructura de carga de vehículos eléctricos desde ahora hasta 2030

Cada día, millones de estadounidenses realizan viajes cortos de ida y vuelta que casi cualquier vehículo eléctrico (EV) puede manejar fácilmente. Conecta tu coche por la noche y estará listo para usar a la mañana siguiente. Pero, ¿y si olvidas conectarlo? ¿O si necesitas hacer un viaje de 600 millas? ¿Significa esto que tendrás que renunciar al viaje, alquilar otro vehículo o quizás arriesgarte a quedar varado en el costado de la carretera?

Para evitar tales situaciones—y para fomentar la adopción de vehículos eléctricos—se requiere una infraestructura de carga robusta, incluyendo estaciones de carga rápida de corriente continua (DC) de alta potencia que puedan “llenar” la batería de un vehículo eléctrico en minutos en lugar de horas. Estas estaciones deben estar adecuadamente distribuidas y posicionadas, de modo que los conductores tengan la libertad de detenerse cuando les sea conveniente, en lugar de planificar sus viajes en función de la infraestructura de carga disponible.

Estimaciones para el futuro de la infraestructura de carga de vehículos eléctricos

Según el informe del segundo trimestre de 2023 del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL, por sus siglas en inglés), había 3.8 millones de vehículos eléctricos (EV) en circulación en los EE. UU. a junio de 2023. Hay 14,244 puertos públicos de carga rápida de corriente continua (DC) (definidos como aquellos con una capacidad de suministro de energía de 150 kW o más) y 114,470 puertos públicos de carga AC L2 disponibles. Esto equivale a 0.4 cargadores rápidos DC y 3.0 cargadores de Nivel 2 por cada 100 vehículos eléctricos.

Este mismo informe estima que habrá 33 millones de vehículos eléctricos (EV) en las carreteras de los EE. UU. para 2030, y que se requerirán 0.6 puertos de carga rápida DC públicos y 3.2 puertos públicos de Nivel 2 por cada 100 EV. En términos de cifras absolutas, el informe señala la necesidad de 182,000 puertos DC y 1,067,000 puertos L2 en total, lo que representa un aumento total de más de un millón.

Despliegue de infraestructura de estaciones de carga para vehículos eléctricos

La infraestructura pública de carga de vehículos eléctricos (EV) se puede dividir en dos tipos básicos: a largo plazo (a menudo durante la noche) y a corto plazo, utilizada para recargar las baterías antes de continuar inmediatamente un viaje.

La infraestructura de carga más lenta de CA es bastante sencilla, ya que requiere poco más que un enchufe resistente y una instalación adecuada. Es útil para escenarios como estancias de una noche en un hotel o en el garaje de estacionamiento de un lugar de trabajo. Las empresas privadas tienen un incentivo natural para desarrollar esta infraestructura. Contar con carga en el lugar es un gran incentivo para pasar tiempo en un establecimiento. Sin embargo, la carga de CA limita en gran medida la distancia que alguien puede viajar en un día al alcance de la batería de un vehículo eléctrico, que generalmente es de menos de 300 millas.

La infraestructura de carga rápida de DC, que puede cargar completamente un vehículo en cuestión de minutos, es más complicada que su contraparte de AC. Suministrar energía en este escenario requiere que la energía de la red de AC se convierta en una salida de DC de alta potencia antes de enviarla al vehículo.

Una gestión y conversión de energía robusta se puede facilitar mediante tecnologías como los transistores basados en carburo de silicio. También se necesitan sensores de corriente para medir cuánta energía se transfiere a un vehículo durante la carga, y serán necesarios recursos informáticos locales y en la nube para mantener la red general y la infraestructura de carga funcionando a su máxima capacidad.

Necesidades básicas de energía e infraestructura de EVSE

Instalar un equipo adecuado de suministro de vehículos eléctricos (EVSE, es decir, estaciones de carga) es una tarea enorme. Quizás lo que es aún más importante es la infraestructura de red subyacente que suministra energía a estas estaciones, junto con la gran cantidad de dispositivos eléctricos que hoy en día damos mayormente por sentados.

Considere que si todos los propuestos 182,000 puertos de EVSE de corriente continua (DC) están cargando juntos a 350kW (el valor alto citado para cargadores de corriente continua, un número que probablemente aumentará en el futuro), esto generaría una carga eléctrica de 63.7 gigavatios (GW). Agregue 1,067,000 cargadores de nivel 2 (L2) que funcionan hasta 19kW cada uno, y tenemos un extra de 20.3 GW. Juntos, esto da un total de 84 GW de demanda teórica de energía.

Si bien es prácticamente imposible que todos los cargadores estén suministrando energía al mismo tiempo, incluso una fracción de 84 GW representa un porcentaje significativo de los aproximadamente 1200 GW de capacidad total de producción de energía del país en la actualidad. Será necesario realizar actualizaciones en la infraestructura existente para manejar estas cargas mayores. Al mismo tiempo, los vehículos eléctricos conectados también pueden ser utilizados en una función de respaldo bidireccional de batería, por lo que, con una planificación cuidadosa, la rápida adopción de vehículos eléctricos podría proporcionar también algunos beneficios para la infraestructura.

Por supuesto, más allá de la potencia y la electrónica para gestionarla, los conductores también necesitarán el enchufe correcto y el protocolo de carga adecuado para conectar su vehículo con la EVSE. En este aspecto, hay un excelente desarrollo.

La buena noticia: Compatibilidad con Tesla NACS

Los números de NREL mencionados anteriormente incluyen el equipo de Tesla, que proporciona el 61,6% de los puertos públicos de carga rápida DC y el 8,7% de los puertos públicos L2. Al momento de redactar este documento, estos cargadores no están fácilmente disponibles para otros fabricantes de vehículos eléctricos.

Sin embargo, en mayo de 2023, Ford anunció que sus vehículos eléctricos (EVs) vendrían con un puerto NACS (North American Charging Standard) al estilo Tesla integrado a partir de 2025. Esto significa que los vehículos eléctricos de Ford podrán usar la red de Superchargers de Tesla sin necesidad de un adaptador. Este movimiento (quizás obvio) desató una avalancha virtual de otros fabricantes anunciando su futura compatibilidad con NACS. Esto incluye marcas automotrices bien conocidas como GM y Volvo, junto con nuevos productores de EVs como Rivian y Fisker. Otros, como Volkswagen y Honda, todavía están evaluando sus opciones hasta finales de 2023.

Por otro lado, redes de carga de vehículos eléctricos que no son de Tesla, como Blink y Electrify America, están adoptando el estándar de enchufe NACS. Tesla abrió sus protocolos de carga en noviembre de 2022, y este estándar ahora está bajo la jurisdicción de SAE International. Dada la enorme tendencia hacia la adopción del NACS tanto en vehículos como en equipos de suministro de electricidad para vehículos eléctricos (EVSE), la estandarización parece inminente.

El futuro de la carga de vehículos eléctricos

La tendencia a finales de 2023 está orientada hacia una mayor implementación de vehículos eléctricos (EV) y la estandarización de la infraestructura de carga. Independientemente de cómo finalmente tome forma la electrificación de todo, se necesitará en el futuro una infraestructura eléctrica mucho más robusta, respaldada por componentes internos eficientes, capaces y duraderos para manejar la transmisión y el uso de energía.