Los sistemas de recarga para vehículos eléctricos han estado sujetos a continuos cambios, evolucionando con el tiempo. En este sentido, ya se encuentran en el mercado las novedosas baterías chinas donde el cobalto está ausente; igualmente, es posible realizar cargas inalámbricas y el sistema más novedoso, ofrece una batería con tecnología de 800 voltios.
Ésta última proporcionará mayor autonomía y una velocidad de carga más elevada, lo que reduce considerablemente el tiempo de recarga, además de disminuir el peso del automóvil.
Con estos sistemas se pretende aumentar el rendimiento del coche, logrando cargar un vehículo en un 80% en tan solo 20 minutos o menos.
Elementos de carga en un vehículo eléctrico
Los vehículos eléctricos disponen de algunos elementos necesarios para su buen funcionamiento; tanto los 100% eléctricos (BEV) como los híbridos enchufables (PHEV), requieren de estos componentes. Estos son:
Batería
Se consiguen diversos tipos de baterías destacándoselas de litio-ion por sus eficientes características como: mayor durabilidad, carecen de memoria y aguantan grandes ciclos de carga. Además, estas baterías acumulan la energía como corriente continua que le suministra el cargador conectado a una red de corriente alterna.
Detalle de batería y condensadores
La batería es el elemento fundamental por el que se nutre cualquier coche eléctrico y en motores eléctricos de corriente continua, va conectada de forma directa al motor. En contraste, los motores eléctricos provistos de corriente alterna, llevan la batería conectada a un inversor para realizar la respectiva transformación de corriente continua a corriente alterna.
Conversores
Son aparatos que cambian la tensión eléctrica administrada por las baterías, por lo general disminuyendo su tensión hasta llegar a 12 voltios, tensión común de funcionamiento de los elementos complementarios del VE, como es el caso de los sistemas de control, iluminación, entre otros.
Inversores
Elementos destinados a transformar la corriente continua proporcionada por la batería, en corriente alterna; por lo tanto, el inversor permite al motor del VE eléctrico alimentarse de corriente alterna.
Cargador colocado dentro del VE
Es un elemento muy importante dentro del sistema de carga eléctrica de vehículos pues, este determina la carga del coche. Este aparato es un transformador que cambia la corriente alterna (CA) del punto de recarga a corriente continua (CC) que posteriormente se almacena en la batería.
Además de los elementos mencionados anteriormente, existen otros que definen la carga del VE como el cable de carga, toma de conexión, la ficha de conexión de la toma y el zócalo del vehículo. Todos ellos conforman el llamado EVSE (siglas en inglés de equipamiento de suministro del vehículo eléctrico).
¿Dónde cargar el coche eléctrico?
Doméstico
El punto de carga residencial también se le conoce como recarga vinculada; ya sea que vivas en una casa con garaje personal o en vivienda con garaje comunitario, es posible instalar un wallbox, para conectar tu VE cuando lo requieras.
Para instalarlo, debes contratar a un equipo de técnicos de operadores expertos en la materia, quienes te orientarán en el proceso de instalación y elección de la estación de carga. De acuerdo a la Ley de Propiedad Horizontal art. 17.5 no necesitas solicitar permiso para dicha instalación, solo requieres informar a la comunidad.
Trabajo
Diversas empresas tanto públicas como privadas disponen de un sistema de carga para sus empleados; para cargar tu coche requieres de un cable cargador, el punto de carga y un dispositivo de pago, bien sea una tarjeta o una app.
Puntos de recarga públicos
Los consigues en calles, parques y otros lugares públicos, pertenecientes a un municipio. En estos puntos puedes obtener cargas rápidas, semi-rápidas o lentas, de acuerdo a la potencia proporcionada por el conector.
Electrolineras
Son estaciones de servicio de carga eléctrica y puedes obtener cargas rápidas (de 50 KW de potencia en corriente continua). Están ubicadas en ciudades, poblados y rutas de distancias largas. Para su uso, requieres de una tarjeta de crédito o una app de tu operador de servicio de recarga.
Centros comerciales, supermercados, hoteles y otros
A este tipo de recarga se le conoce como recarga de oportunidad y puede ser lenta y para una recarga parcial del coche. Además te limitan tu tiempo de recarga, para que todos los clientes tengan oportunidad de cargar su vehículo.
Modos de carga del vehículo eléctrico
A través de los Modos de carga es posible establecer una comunicación entre los VE y los puntos de recarga como electrolineras, wallbox y otros. Esta conexión comunicativa permite averiguar cuál será la potencia a la que se cargará la batería del vehículo o cuando se debe detener la carga si se presenta algún inconveniente, entre otros aspectos.
Existen varios Modos de carga:
Modo 1
Se realiza por medio del conector Schuko (el más común de los conectores, empleado en los hogares). En este caso, no existe comunicación alguna entre el punto de carga y el vehículo. Aquí, el coche se empieza a cargar al conectarse a la red de electricidad. Además, puede ocasionar sobrecalentamiento y carece de protección en caso de algún problema eléctrico.
Modo 2
Aunque también emplea enchufe Schuko, existe una pequeña comunicación entre el VE y la infraestructura de carga, lo que facilita verificar si se conectó de forma adecuada el cable para dar comienzo a la recarga. Cuenta con protectores para el usuario, el vehículo y el hogar. Algunos modelos cargan hasta 16 A e integran las protecciones implantadas por la ITC BT-52.
Modo 3
Aquí ya se utiliza otro tipo de conector llamado Mennekes. En este modo, la comunicación se incrementa y por lo tanto es mayor el intercambio de información, pudiéndose controlar otros factores como por ejemplo el tiempo de carga completa. Se considera el cargador más seguro para VE y alcanza hasta 22 KW y un tiempo entre 4 y 8 horas de carga.
Modo 4
Con su conector Mennekes y la comunicación en su nivel más elevado, este modo proporciona información detallada relacionada con la carga de la batería; solo en modo 4, es posible realizar cargas ultrarrápidas, convirtiendo la corriente alterna en corriente continua.
En este modo se alcanza una potencia mayor a 22 KW en corriente continua y generalmente se realizan cargas hasta un máximo de 80% ya que como son potencias elevadas, las baterías se dañan y desgastan. El tiempo que dura para cargar un VE en Modo 4 es inferior a una hora.
Futuras tecnologías de recarga “inteligentes” y “sin cables” para coches eléctricos
Algunos concesionarios de vehículos están desarrollando proyectos para crear soluciones de recarga inteligentes para VE que no requieran cables; en este sentido, Renault conjuntamente con unos 30 socios arrancaron con el proyecto Incit-EV para desarrollar soluciones de recarga que sean bidireccionales, inteligentes e inductivas, evitando el empleo de cables.
Estas recargas serán para zonas urbanas y de largas distancias; para ello, se realizar pruebas de demostración de estas nuevas tecnologías.
Recarga inalámbrica
Para este tipo de recarga se requiere de dos bobinas: una que actúa como transmisora y otra colocada a una distancia cercana que es la receptora. Las bobinas, están formadas por cables de un grosor determinado y que se enrollan una cierta cantidad de veces.
La energía eléctrica es transferida a través de un proceso inductivo; es decir, sin contacto, desde la bobina magnética colocada en el suelo hasta una bobina receptora ubicada en el vehículo eléctrico destinado a cargarse.
El campo magnético es creado cuando se pasa corriente alterna por la primera bobina (transmisor) y luego es transmitida a la segunda bobina colocada muy cerca de ella y así produce inducción o transferencia de corriente a la segunda bobina, sin tocarla siquiera.
Si se quiere aumentar la potencia es necesario que la distancia entre las bobinas sea lo menos posible, porque a menor distancia, mayor inducción. Además, para que funcione, las dos bobinas deben ser iguales en cuanto a la cantidad de vueltas del alambre para que puedan tener resonancia magnética.
Plug and Charge: recarga fácil
Este tipo de recarga es llamada recarga fácil porque el usuario que requiera realizar recarga de su coche eléctrico, solo necesita conectarse a una estación de carga de tipo pública y listo. El sistema trabajará por el usuario, identificando el coche, autorizando el pago automáticamente a través de un protocolo encriptado, ofreciendo seguridad y sin el uso de tarjetas de afiliación o de crédito.
Estas recargas serán posibles, debido a la nueva norma internacional ISO 15110, encargada de controlar protocolos de sincronización entre puntos de recarga y VE.
Recarga inteligente bidireccional: V2G
La recarga inteligente bidireccional es una tecnología eficiente y prometedora respecto a la electromovilidad, pues permite que la energía fluya en dos sentidos; es decir, de la red eléctrica al vehículo para recargar y al contrario, del vehículo a la red para su reabastecimiento.
Esta tecnología tiene doble función: por un lado, contribuye con el ambiente propiciando emisiones bajas de carbono y por el otro, es económica, contribuyendo a disminuir los costos al permitir mayor disponibilidad de energía.
A través de la recarga bidireccional, se puede nivelar oferta y demanda de energía en la red eléctrica conectada, ya que la batería puede cargarse/descargarse en tiempo real.
Este proceso puede hacerse a nivel nacional o local, el coche puede almacenar energía que proviene de fuentes renovables como la energía eólica o solar, si están disponibles y el consumo eléctrico es bajo; en contraste, si las fuentes de energía renovables son bajas, el coche puede devolver energía a la red.
Los experimentos con este tipo de tecnología tendrán como protagonistas a Utrech y Ámsterdam en los países bajos.
La recarga por inducción
La inducción es un proceso de transmisión de electricidad que actualmente se emplea en variadas aplicaciones a nivel global; comúnmente se consigue en los teléfonos inteligentes, como por ejemplo, el novedoso ZOE que viene con un cargador de inducción, donde se puede cargar Smartphones compatibles con dicha tecnología de manera inalámbrica.
Del mismo modo, se espera que los vehículos puedan ser cargados a través de recarga inductiva estática, que no amerite la conexión a un cable y de esta forma aportar una eficaz solución en el tema de las recargas para VE y un adelanto importante en la movilidad eléctrica.
La recarga por inducción se fundamenta en el principio de inducción electromagnética y cuyo proceso consiste en crear un campo magnético haciendo pasar corriente eléctrica a través de una bobina y después generar otra corriente eléctrica en la segunda bobina, ubicada relativamente cerca de la primera, de forma que se transmita la electricidad sin necesidad de hacer contacto físico.
Para recargar por este método, es necesario colocar el VE que contenga una bobina receptora, ubicada debajo de su carrocería en un lugar de aparcamiento que disponga de bobina transmisora o emisora acoplada en el piso y así dar paso al proceso de recarga de manera automática sin el uso de cables.
Para el concesionario Renault, la carga por el método de inducción dinámica será el futuro más predecible y cierto respecto a la carga de tipo inalámbrica; en la inducción dinámica, el VE acapara la energía eléctrica generada por inducción, cuando se desplaza por las carreteras y pasa por las bobinas emisoras que están acopladas en la carretera directamente.
Con esta tecnología de inducción dinámica se logrará reducir el uso de baterías de mayor capacidad a la vez que se disminuirá la dependencia de estaciones de carga eléctrica.
La empresa Renault es un miembro activo en proyectos de investigación que propicien el desarrollo de recarga por el método de inducción dinámica, participando desde el año 2012. De hecho, ya ha realizado algunas pruebas en una pista autorizada en Satory (Francia) en el año 2017, donde dos coches Renault Kangoo Z.E. circularon simultáneamente a 100 Km/h y recargaron sus baterías con una potencia de hasta 20 KW de carga.
Además, se espera que para el 2022 ya exista una ruta con carga inductiva dinámica en una longitud cercana a 1,6 Km en la isla Gotland en Suecia. En esta ruta, se surtirán de electricidad camiones y autobuses eléctricos que se trasladen entre el centro de Visby, la capital de la isla y el aeropuerto.