¿Dónde cargo mi nuevo carro eléctrico?
El auge de la movilidad eléctrica es inminente, las grandes automotrices ya tienen planificado el crecimiento del parque automotor movido por electricidad en el mediano plazo. Las firmas más importantes están instalando plantas en todo el mundo y sus planes son fabricar millones de carros eléctricos en los próximos años. Se prevé que el 12 % de los modelos nuevos vendidos en todo el mundo serán eléctricos en 2025, y la mitad en 2040. Además, los distintos gobiernos occidentales ya se están poniendo de acuerdo para que esto se pueda cumplir. Son buenas noticias porque va a contribuir definitivamente con un ambiente menos contaminado. Pero surgen preguntas importantes:
¿Dónde vamos a enchufar todos estos carros cuando salgan a la calle?
¿Cómo va a impactar este número de vehículos en los sistemas eléctricos que funcionan en la actualidad?
¿Cuál es el papel del transformador y de sus dispositivos auxiliares en este cambio hacia los vehículos con emisión cero?
Combustible fósil, viejo pero muy energético.
El carro de combustión interna tiene un gran secreto escondido en su tanque: La densidad energética de la gasolina es muy alta en comparación con las de las baterías utilizadas en los eléctricos (EV’s). En un litro de gasolina se puede almacenar una cantidad de energía equivalente a un banco de baterías 40 veces más grande. Esto hace que la gasolina a pesar de sus desventajas ambientales sea tan ampliamente utilizada. Gracias a su capacidad energética podemos hacer largos viajes de aproximadamente 500 kilómetros con un solo tanque de gasolina de 50 litros en promedio. El aumento de la densidad energética representa un gran desafío para las baterías y para los coches eléctricos. Es sabido que el coche eléctrico no es una idea nueva. Fue concebido hace muchos años, pero su gran problema siempre ha sido almacenar la energía suficiente para lograr una autonomía aceptable para un vehículo personal o de transporte público. Es por eso por lo que los esfuerzos más importantes en el desarrollo de los EV’s se concentran en desarrollar baterías más eficientes que sean capaces de acumular mayor energía.
Sin embargo, aun cuando algunas marcas ya han instalado puntos de recarga, el reto de un cambio a la movilidad eléctrica implicará la instalación de muchos miles de puntos de recarga en los próximos años. Gobiernos federales o regionales, las compañías eléctricas y el sector privado deben tomar previsiones de inmediato para hacer frente a este cambio. La mayoría al parecer no lo están previendo.
¿Cuántos carros eléctricos habrá en el futuro próximo?
Es difícil de estimar con precisión, pero el plan es que haya muchos y en menos tiempo del que esperábamos. Por ejemplo, la marca Volvo ha establecido que a partir de este mismo año 2022 no va a fabricar más coches de combustión interna. Según estimaciones el parque automotor va a ir cambiando en los próximos 10 años, y los carros eléctricos podrían representar alrededor de un 10% para 2030. Estos carros van a demandar del sistema eléctrico unas tres veces mas que la capacidad instalada actualmente.
Las proyecciones hechas por la Agencia Internacional de Energía (IEA, por su sigla en inglés), en su informe "Global EV Outlook - GEVO 2018", señalan que al 2030 y bajo el escenario "New Policies (NPS)" habrían 125 millones de vehículos livianos eléctricos e híbridos enchufables en el mundo. La actualización de este informe, GEVO 2020, señala una proyección mayor que llega a los 140 millones al 2030. En relación a las categorías vehiculares pesadas, entre el 2017 y el 2018 los buses eléctricos e híbridos enchufables aumentaron en 100.000 unidades, alcanzando la cifra global de 460.000 al 2018. Hacia fines del 2019, la cifra mundial de buses eléctricos llegó a 513.000. Por su parte, los camiones eléctricos pasaron de menos de 500 unidades el 2017 a un stock global del orden de las 12.000 unidades a fines del 2019. Las estimaciones al 2030 para buses y camiones alcanzarían los 3 millones y 600.000 unidades, respectivamente.
Una de las implicaciones más importantes es que la inversión planificada en el sistema eléctrico tendría que aumentar en 10 años entre 2 y 3 veces la capacidad instalada actualmente. Significa un aumento del 10% interanual en generación, transmisión y distribución de energía. Lo cual constituye un reto enorme para Gobiernos y sector privado.
La importancia del transformador
El 80% de las inversiones de un sistema eléctrico se van en el área de distribución y cerca del 70% se ve concentrado en los transformadores. Es decir que el transformador está llamado a ser uno de los actores más importantes en la movilidad eléctrica. El transformador es parte de una subestación de carga de coches, compuesta por otros componentes. Es de esperarse que la producción de transformadores aumente significativamente. Probablemente de forma histórica hasta doblar o triplicar la actual.
El transformador seco encapsulado en resina ya es tendencia en Europa debido a que tiene mayor capacidad de sobrecarga rápida por sus características y para ello es esencial el control de la temperatura que nos va a permitir, además de la sobrecarga del equipo, mantener una temperatura que nos garantice el buen funcionamiento a lo largo de su vida útil.
Sin embargo, estos equipos tienen que ser de altísima confiabilidad y calidad ya que los datos y los registros que van tomando del equipo deben ser precisos y estar muy a tiempo para poder establecer el momento preciso en el que se van a activar los dispositivos de control de temperatura para mantener al transformador funcionando de forma óptima sin que se dañe sus partes esenciales y evitar así un daño de un cortocircuito entre espiras. Es por eso que el control de la temperatura de los equipos pasa a ser también crucial ya que se van a demandar de manera rápida una sobre carga rápida para poder atender la demanda de cargas de los vehículos.
Transformador Seco Encapsulado En Resina Fabricado por Energética Hoy
¿Cómo ayuda el control de temperatura al funcionamiento óptimo de los Transformadores Secos Encapsulados?
Es sabido que la ventilación forzada puede ayudar a aumentar la capacidad de un transformador seco encapsulado en resina. Pero, ¿cuánto puede sobrecargarse un transformador y durante cuánto tiempo, en qué condiciones se recomienda la ventilación forzada y cuál debe ser su ajuste óptimo?. Son preguntas que frecuentemente debemos tener en cuenta a la hora de diseñar un equipo en base a su ciclo y condiciones de uso. Los transformadores son equipos robustos y deben serlo, ya que son parte fundamental del suministro básico de energía. Pero, lo que finalmente causa daños en los elementos aislantes del transformador es el efecto de la temperatura. Las reacciones químicas aumentan al doble de la velocidad por cada 10 grados centígrados de aumento en la temperatura. Por eso es predecible una disminución de la vida útil del equipo a la mitad por cada diez grados de sobre temperatura de operación. Según la siguiente gráfica vemos que la vida útil media de un transformadores es de aproximadamente 30 años. Sin embargo, podemos observar como este período disminuye drásticamente si no se controla la temperatura de operación.
Por esto es necesario los registros que van tomando del equipo deben ser precisos y estar muy a tiempo para poder establecer el momento preciso en el que se van a activar los dispositivos de control de temperatura, para así mantener al transformador funcionando de forma óptima sin que se dañe sus partes esenciales. Así podemos evitar así un daño de un cortocircuito entre espiras. El control de la temperatura de los equipos pasa a ser un equipo crucial para atender la demanda de cargas de los vehículos
Control de temperatura TR42 de Orion Italia
Y entonces, ¿Dónde voy a cargar mi nuevo carro eléctrico?
Ahora mismo contamos con cuatro tipos de carga: lenta, normal, semi-rápida y rápida. Cada uno de estos tipos hará variar considerablemente el tiempo de carga. La forma más recomendable para recargar un carro eléctrico o un híbrido enchufable es la carga normal. Con este tipo de carga, se mantendrá la batería en condiciones óptimas y es la que puede salir más barata. A menos, claro está, que se haga en uno de los postes que algunos ayuntamientos, o centros comerciales, tienen gratuitos para fomentar la movilidad sostenible.
1. Recarga lenta. Cargar un coche eléctrico en casa con enchufe doméstico
Es la que utiliza un enchufe doméstico (tipo Schuko), pero ya casi no se utiliza. La razón es que un coche eléctrico, con una batería media, puede tardar entre 12 y 16 horas en cargar.
2. Recarga normal. Cargar un coche eléctrico en casa con punto de carga
Es la que se hace en casa, normalmente por la noche, y con un punto de carga dedicado. Ahora, todas las marcas tienen acuerdos con operadores para la instalación de esos dispositivos, wallbox, en casas particulares o en garajes de comunidades de vecinos. Recordemos que la instalación en garajes comunitarios no requiere más que la notificación a la comunidad y la revisión de la potencia contratada.
En los coches eléctricos, la carga normal se realiza a 16 A y desde los 3,6 kW de potencia hasta los 32 A y 7,4 kW. En cuanto al tiempo, lo normal es que las baterías necesiten entre 6 y 8 horas para completar la recarga.
Por su parte, un híbrido enchufable, requiere entre 2 y 4 horas para la recarga convencional.
Recuerda que esta forma es la que resulta más barata, en cuanto a la recarga de un coche eléctrico.
3. Recarga semi-rápida. Estaciones públicas de recarga
Se realiza con una potencia desde los 11 kW hasta los 22 kW. Este tipo de infraestructura suele estar en estaciones públicas, así como en aparcamientos, centros comerciales, hoteles, etc. Con esta recarga un coche con batería de capacidad media podría tener el 80% de la carga en unas 2 horas. Y algo más de media hora para los híbridos enchufables.
4. Recarga rápida. Estaciones de recarga rápida o ultrarrápida
Este tipo de recarga es muy útil cuando se hacen viajes largos. Ya existen estaciones de carga rápida o ultrarrápida, de hasta 150 kWh. Un coche con una batería de 40 kWh necesitaría más de media hora para recargar al 80% en un punto de carga rápida. Y algo menos de media hora en uno de carga ultrarrápida. Recordemos que la recarga rápida necesita conectores especiales, de corriente continua.
Las infraestructuras rápidas son las que se encuentran en electrolineras o estaciones de carga. En cuanto a la súper-rápida, te remito a lo que hemos comentado otras veces de los supercargadores de Tesla.
La red instalada en nuestras casas no tiene suficiente capacidad para cargar mi carro eléctrico en un tiempo razonable. Si quiero cargar mi coche en casa en media hora, se necesita aproximadamente una capacidad instalada en un de unos 150 kW tomando en cuenta que la carga promedio de un coche eléctrico está entre 75 y 80 kWh. Resulta que es esa precisamente la capacidad instalada de un transformador que sirve a unas 30 casas. Estaríamos más o menos una relación de 30 a 1. Es decir, nosotros necesitaríamos ampliar la capacidad de nuestro sistema eléctrico unas 30 veces para cargar un nuestro coche en un tiempo razonable. Se sabe que las grandes marcas, como por ejemplo Tesla, han estado instalando puntos de recarga previendo el crecimiento del parque eléctrico. Sin embargo, esto sigue siendo una proporción muy pequeña en comparación a las necesidades planteadas.
Es un llamado a los usuarios finales, entes gubernamentales y empresas para aunar esfuerzos para que la movilidad eléctrica sea una realidad y los puntos de recarga no sean una limitante para este gran objetivo.
Referencias
https://energia.gob.cl/electromovilidad/tendencias/proyecciones-de-veh%C3%ADculos-electricos
https://movilidadelectrica.com/cargar-coche-electrico/