Manteniendo la electromovilidad (e-mobility) en movimiento

La ansiedad por alcance, que es el temor del conductor a que su vehículo no tenga suficiente autonomía para llegar al destino previsto, con sus consecuentes problemas, ha sido una de las grandes barreras en la adopción generalizada de los VE. No obstante, la distancia típica para ir al trabajo y otros trayectos rutinarios es de unos 50-100 kilómetros cada día.

Ayudar a los conductores a entender esto, en combinación con los avances de ingeniería de los fabricantes para ampliar la oferta de vehículos eléctricos asequibles, podría aliviar algunos de estos temores y hacer crecer las ventas de nuevos VE.

De hecho, los vehículos eléctricos son cada vez más eficientes. La información publicada por la Agencia Europea de Energía indica que el consumo de energía medio de un vehículo eléctrico a batería (BEV) ha disminuido desde los 264 kWh en 2010 hasta los 170 kWh en 2019, mientras que la masa promedio ha pasado de 1.200 a 1.723 kg.

Este ‘aumento de peso’ podría deberse a varios factores, como la instalación de baterías y motores de mayores dimensiones y diversas funciones adicionales de confort. Además, los modelos SUV ‘medianos’ están abarcando una mayor cuota de un mercado cada vez más convencional.

Sin embargo, la preocupación por la autonomía también se aplica a la infraestructura de carga. El mercado debe tener confianza en que las autoridades competentes proporcionarán los suficientes puntos de recarga de acceso público, en aquellos lugares adecuados donde los conductores puedan cargar su vehículo, evitando largos tiempos de espera para que un cargador quede libre.

También se requiere tener la oportunidad de realizar una recarga rápida durante trayectos más largos. Además, hay que garantizar su fiabilidad y tiempo de funcionamiento: imagínese llegar a una estación de carga con poca ‘reserva’ en la batería y encontrársela ‘fuera de servicio’.

La infraestructura de carga es un trabajo en progreso: la infraestructura debe ser la adecuada para convencer a un gran número de usuarios de cambiarse al VE y, por otro lado, los inversores tienen que saber que hay una base de usuarios viable.

El anuncio de los gobiernos occidentales de prohibir la venta de vehículos con combustibles fósiles a partir de 2035 podría provocar que aumente el número de propietarios de VE en los próximos años.

Se han propuesto algunos enfoques de carga, incluyendo la carga mediante cable con varias tomas estándares y la carga inalámbrica en la carretera o en movimiento a través de transmisores de alimentación integrados en la propia carretera.

En un escenario residencial europeo, con el suministro de energía de corriente alterna (CA) monofase de unos 230 V, un equipo de carga doméstico podría recargar una batería de VE a unos 3,5 kW en un circuito de 15 A o más rápido a 7 kW con 30 A.

El cargador de a bordo (OBC) del vehículo convierte la entrada de CA en una tensión de carga de corriente continua (CC) apropiada para la batería. Este valor de tensión depende de la batería y, por lo tanto, es probable que pueda variar entre fabricantes y modelos.

Teóricamente, cargar completamente una batería ‘agotada’ de VE de, por ejemplo, 40 kWh (la capacidad de una batería del Nissan Leaf) podría requerir entre trece y catorce horas a 3,5 kW, teniendo en cuenta las pérdidas en el cargador de CA, o aproximadamente la mitad del tiempo a 7 kW.

Cargar el vehículo en casa durante la tarde y la noche presenta mínimos problemas aparentes para el conductor: por la mañana, el coche estará fácilmente listo para el próximo viaje al trabajo. Es posible suministrar e instalar un cargador doméstico ‘básico’ para esta tarea en cualquier lugar con un coste de entre unos pocos cientos y dos mil euros.

Convenientemente, se puede recargar el vehículo con un cargador similar, con una ratio baja, mientras está estacionado en un lugar de trabajo.

No obstante, cuando se encuentran ‘de viaje’, resulta probable que los conductores necesitan recargar su vehículo de forma más rápida para retomar el trayecto, particularmente si recorren largas distancias en autopistas (a 120 km/h, la realidad nos dice que sólo se puede lograr el 60-70% del ciclo WLTP).

En un lugar de carga ‘dedicado’ con un suministro trifásico, puede rendir un cargador de CA a un máximo de 43 kW. Esta provisión es conocida como carga rápida de CA y proporciona la máxima velocidad posible utilizando la toma de carga de tipo 2 EV estandarizada. La toma posee siete pines para controlar la potencia y ofrece la comunicación requerida entre el vehículo y el cargador a la hora de establecer y gestionar la sesión de carga. No obstante, incluso a 43 kW, la batería de 40 kWh necesitará cerca de una hora para alcanzar una carga del 8%.

La carga rápida de CC solventa esta limitación al presentar una elevada tensión de CC para cargar la batería directamente. El OBC del vehículo no limita la carga y puede soportar una tasa de 50 kW y más, incluso 350 kW.

Los VE en Europa suelen tener un sistema de carga combinado (CCS) que integra la conexión tipo 2 de siete pines y las dos entradas de alta potencia requeridas para la carga rápida de CC.

Acepta las tomas tipo 2 y CCS estandarizadas, permitiendo que los usuarios elijan una carga de CA o una carga rápida de CC en función de sus necesidades y el equipo de recarga disponible en un determinado momento. Normalmente, los cargadores CCS se encuentran en lugares como las estaciones de servicio en autopistas.

Un informe de 2020 afirmaba que en Europa se encontraban instalados más de ocho mil cargadores CCS. Un estudio de mercado llevado a cabo por Mobility Foresights aumentaba esta cifra hasta los trece mil en Europa, con más de doscientos treinta mil en todo el mundo.

El informe ‘Global Electric Vehicle DC Fast Charger Market 2022-2027’ de Mobility Foresights también destacaba que muchos VE de gama alta tienen una capacidad de batería de unos 75 kWh y puede soportar una tasa de carga de 100-200 kW.

Las mejoras en la eficiencia de los coches y la velocidad de carga podrían ser suficientes incluso para viajes de larga distancia en VE. Se podría necesitar una carga completa cada 160 o 320 kilómetros, dependiendo del vehículo y el estilo de conducción, y tardar menos de media hora en el proceso.

El aumento de ventas de VE sugiere que la propiedad de un vehículo eléctrico está ganando aceptación. De acuerdo con la Agencia Europea de Medio Ambiente (EEA), las matriculaciones de nuevos VE en el Viejo Continente ascendió a 2,3 millones en 2021, cuando en 2010 sólo se vendieron setecientas unidades.Justo un año después, la cifra creció en más de un millón.

Por su parte, la firma de consultoría técnica Arthur D.Little estima que la flota total de VE en Europa superará los cuarenta millones en 2030. Y el análisis de Eurelectric va más allá y pronostica que habrá más de 130 millones de VE en circulación en Europa en 2035.

No obstante, este mismo informe destaca que se necesitarán nueve millones de estaciones de carga públicas para que puedan circular, además de cincuenta y seis millones de cargadores residenciales.

Así pues, los operadores se enfrentan al desafío de dotar de las instalaciones de carga adecuadas. Cinco VE en una estación de carga rápida, recargando a 200 kW, consumirán alrededor de 1 MW de la red eléctrica, almacenamiento de batería local o una combinación de ambos. Se necesita una nueva infraestructura, que pueda suministrar la energía demandada por la estación de servicio. Además, existen llamadas para una carga gestionada con la misión de preservar la estabilidad de la red.

Las experiencias de los proveedores de servicio difieren significativamente a medida que trabajan para construir sus infraestructuras de carga en los diversos países de Europa. Mientras que Reino Unido, Países Bajos, Noruega y Alemania tienen el mayor número de estaciones de carga por 100 km, los obstáculos de planificación en otras naciones restringen el acceso a bienes raíces para construir nuevas estaciones de carga. Además, la obtención de los permisos necesarios para la conexión a la red eléctrica puede tardar tiempo.

La carga inalámbrica es una alternativa, aunque está sometida a muchos de los obstáculos a los que se enfrenta el despliegue de infraestructura de carga convencional. Al incorporar puntos de carga inalámbrica en la superficie de la carretera en lugares como semáforos u otras zonas de espera (como paradas de taxi), la batería puede recibir un breve impulso de carga sin la intervención del conductor mientras el vehículo está parado.

Entre las barreras potenciales se encuentran la dependencia de que el vehículo esté en la posición correcta sobre el transmisor de carga en la carretera y el hecho de que el propio transmisor debe resistir unas condiciones ambientales adversas y el paso de cargas pesadas.

La carga inalámbrica en movimiento puede ser una mejor opción para el transporte público, en la recarga de autobuses y autocares cuando esperan ante una señal de ‘STOP’ o circulan en ‘carreteras eléctricas’ con instalación especial.

Los posibles compradores de VE pueden estar razonablemente seguros de que los vehículos que se ofrecen hoy (y cada vez más en el futuro) podrán satisfacer las necesidades típicas de movilidad diaria.

Sin embargo, si los VE se convierten en el único modo de transporte personal permitido, los conductores esperarán poder cargar sus automóviles donde y cuando quieran. Este desarrollo requiere el acceso a puntos de carga públicos rápidos y fiables.

Instalar un gran número de puntos de recarga de alta potencia y la infraestructura necesaria para abastecerlos resulta una tarea ambiciosa. El despliegue necesita mantener el ritmo con el crecimiento esperado en la base de usuarios de VE durante los próximos años.

Los expertos de AVNET pueden ayudar a aquellos que estén trabajando en un proyecto de recarga de VE, y quieren convertir una idea en un producto que llega al mercado, a través del apartado ‘Pregunte al Experto’ de la página web.