Pronto las soluciones de carga para vehículos eléctricos se convertirán en un activo

El plan del presidente de los Estados Unidos, Joe Biden, estipula que los vehículos eléctricos (EV) representarán aproximadamente la mitad de las ventas en EE. UU. para 2030, lo que es una fuerte indicación de que el país norteamericano está avanzando en la descarbonización de sus sistemas de transporte, para los que actualmente representan casi la mitad de las emisiones totales de ese país.

Si bien este tipo de apoyo gubernamental es fundamental para acelerar la adopción masiva de vehículos eléctricos, resulta indispensable abordar la necesidad inminente de rehabilitar la debilitada infraestructura eléctrica de la que dependen millones de personas en la actualidad: las capacidades de la red eléctrica.

A medida que la sociedad avanza hacia un futuro totalmente eléctrico y aumenta la demanda de vehículos eléctricos, uno de los desafíos de nuestro mundo moderno es cargar el creciente número de vehículos sin sobrecargar la red más allá de su capacidad. 

Si bien algunos asumen que los vehículos eléctricos sobrecargarán la red eléctrica, otros han encontrado métodos que respaldan nuestra infraestructura energética, incluidas soluciones como la carga inalámbrica, la integración de vehículos en la red eléctrica (V2G) o métodos más eficientes de uso de fuentes de energía renovables por nombrar unos pocos.

Dadas las preocupaciones legítimas sobre la inestabilidad de la red, existe una necesidad urgente de encontrar soluciones que puedan fortalecer esta infraestructura crítica para que no alcance sus límites.

Según el último informe del IPCC sobre el cambio climático, las olas de calor extremo que anteriormente solo ocurrían cada 50 años ahora ocurrirán una vez cada década o más debido al calentamiento global y las emisiones antropogénicas. Si bien esto ya se vio el año pasado con olas de calor récord e incendios extremos en el noroeste del Pacífico, los servicios públicos, los operadores y los expertos de la industria continúan expresando su preocupación por los sistemas energéticos actuales que soportan el aumento de temperaturas debido al cambio climático.

Y no se trata solo del calor: en febrero, una ola de frío en Texas paralizó la infraestructura energética y dejó a millones de personas sin electricidad. Estos números seguirán aumentando a medida que aumenten las temperaturas y la red se sobrecargue para satisfacer las necesidades de electricidad.

Además de los cambios de temperatura que afectan a la red, muchos están preocupados por su capacidad para soportar el creciente número de vehículos eléctricos que se espera lleguen al mercado en los próximos años. Según los informes, es probable que la electrificación del transporte requiera duplicar la capacidad de generación de EE. UU. para 2050, lo que requiere opciones de carga flexibles para vehículos eléctricos que puedan aumentar la flexibilidad y los tiempos de carga durante los períodos pico. 

Sin embargo, actualmente, la red eléctrica de EE. UU. solo será capaz de soportar 24 millones de vehículos eléctricos para 2028, lo que está muy por debajo de la cantidad de vehículos eléctricos necesarios para contener con éxito las emisiones de los camiones.

A pesar de estos desafíos, los expertos de la industria han descubierto que los vehículos eléctricos tienen el potencial de desempeñar un papel importante en la gestión de la demanda y ayudar a estabilizar la red cuando sea necesario. No obstante, a medida que los vehículos eléctricos se vuelven más comunes en los Estados Unidos, las empresas de servicios públicos deben resolver las interrogantes básicas como la carga (como automóviles o flotas de vehículos medianos y pesados) para determinar las necesidades de energía adicionales y cómo deben actualizar sus redes.

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Dados los largos tiempos de actualización de la infraestructura de la red y el creciente número de personas y empresas que buscan electrificar sus vehículos, los municipios de EE. UU. buscan desesperadamente formas de implementar la infraestructura de carga necesaria para mantenerse un paso por delante de la creciente avalancha de vehículos con sistemas eléctricos y al mismo tiempo garantizar la estabilidad de la red. 

Por otra parte, un análisis reciente de ICCT estima que con el número actual de cargadores de vehículos eléctricos en los Estados Unidos 216,000 para 2030, el país necesitará 2.4 millones de cargadores públicos y en el lugar de trabajo para cumplir con la normativa de sus metas.

Para abordar esta preocupante escasez de infraestructura de carga, las ciudades han comenzado a explorar opciones de carga fuera de la estación estacionaria tradicional, no solo para acelerar el despliegue de la infraestructura de carga necesaria, sino también para proteger la red. Una de estas opciones es la carga dinámica, también conocida como carga inalámbrica o carga sobre la marcha.

Sin embargo, se argumenta que la carga inalámbrica de vehículos eléctricos ejercerá una presión adicional sobre la infraestructura de red existente debido a la creciente variabilidad de la demanda y a la duración fragmentada de la carga causada por la disposición de los carriles de carga y el tráfico. 

Por otro lado, muchos argumentan que la carga inalámbrica reduce la demanda en la red eléctrica porque la demanda de energía se distribuye en el tiempo y el espacio a lo largo del día en lugar de limitarse al tiempo de carga de los cargadores fijos entre las 2:00 p.m. y las 7:00 p.m., lo que permite una reducción en las conexiones y actualizaciones de red necesarias.

Además, la carga inalámbrica se puede utilizar en lugares donde las soluciones de carga conductiva (enchufables) no son posibles como en las carreteras, directamente debajo de los muelles de carga de las instalaciones comerciales, en las entradas y salidas de las instalaciones, debajo de las colas de taxis, en las estaciones y terminales de autobuses, etc., lo que significa que la tecnología inalámbrica puede cargar los vehículos eléctricos a intervalos regulares a lo largo del día con una recarga.

Este método también permite un uso más eficiente de la energía solar renovable, que se produce y utiliza principalmente a la luz del día, lo que significa que, a diferencia de las estaciones de carga conductoras para vehículos eléctricos, solo se requieren unos pocos dispositivos de almacenamiento de energía adicionales. Por lo general, solo se pueden usar por las tardes y por las noches y requieren almacenamiento de energía.

Estos beneficios muestran que tanto las ciudades como las empresas de servicios públicos pueden aprovechar las estrategias de eficiencia energética, como la carga inalámbrica, para distribuir la demanda de energía en el tiempo y el espacio, creando flexibilidad y protección adicionales para la red. 

Si bien este enfoque puede y debe aplicarse a los vehículos eléctricos de pasajeros, su uso para impulsar vehículos de flotas medianas y pesadas permitirá una transición mucho más rápida a la electricidad en estos segmentos de flotas difíciles de electrificar.

¿Puede la carga inalámbrica ayudar a la red a respaldar la adopción generalizada de vehículos eléctricos? Aunque los automóviles eléctricos de pasajeros presentan sus propios desafíos de red, cargar grandes flotas será una tarea monumental si las empresas de servicios públicos no anticipan la transición. 

La carga inalámbrica ofrece una solución rentable para los operadores que avanzan hacia el logro de sus objetivos de reducción de CO2, con un número proyectado de flotas eléctricas comerciales y de pasajeros que representan el 10-15% de todos los vehículos de la flota para 2030. 

Estos son algunos ejemplos a modo de comparación entre vehículos grandes enchufables y carga inalámbrica y cómo afectan a la red:

  • Conductivo (enchufable): 100 autobuses eléctricos con baterías de 240 kWh con carga nocturna conductiva en una estación de autobuses requieren una conexión a la red de al menos 6 megavatios (MW), ya que toda la flota generalmente se carga al mismo tiempo al final de operación diaria.
  • Inductivo (inalámbrico): 100 e-buses con tecnología de carga inalámbrica estacionaria en terminales de autobuses, garajes y estaciones en el centro de las ciudades permiten que los autobuses se “carguen” durante todo el día en descansos típicos. Esta estrategia de carga permite reducir la capacidad de las baterías (la cantidad exacta depende de la flota y de las necesidades energéticas de los vehículos) y, dado que la carga de la flota de autobuses se distribuye a lo largo del día, las conexiones a la red requeridas se pueden reducir en un 66% a solo 2 MW.

Las carreteras eléctricas inalámbricas acompañadas de vallas de paneles solares al lado de la carretera pueden ser la solución definitiva para descentralizar la generación de energía y aliviar la red. Según estimaciones de la industria, alrededor de 1 Km de esta solución de cerca eléctrica podrían entregar entre 1,3 y 3,3 MW de potencia. 

Esta combinación de generación de energía solar, junto con la infraestructura de carga inalámbrica integrada en la carretera, puede soportar entre 1.300 y 3.300 autobuses por día independientemente del suministro de la red eléctrica (a una velocidad promedio de 80 km/h y teniendo en cuenta las fluctuaciones estacionales en radiación solar).

Dado que las carreteras eléctricas inalámbricas son una plataforma común para todos los vehículos eléctricos, esta carretera también cargaría camiones, camionetas y automóviles sin ejercer presión adicional sobre la red.

Los métodos de carga innovadores jugarán un papel crucial en la modernización y adaptación de la red eléctrica.

Si bien la carga inalámbrica es todavía relativamente nueva en el mercado, sus beneficios se están haciendo evidentes gradualmente. Dada la creciente preocupación por el envejecimiento de la infraestructura de la red, los esfuerzos generalizados para electrificar el transporte, el aumento de las temperaturas y las condiciones climáticas extremas, los métodos de carga innovadores pueden proporcionar una solución óptima.

Desde distribuir la carga de los vehículos eléctricos a lo largo del día para evitar sobrecargas, hasta poder satisfacer las necesidades energéticas de los coches y grandes flotas de vehículos al mismo tiempo, tecnologías como la carga inalámbrica se están convirtiendo en recursos imprescindibles para adaptarse al futuro totalmente eléctrico descarbonizado.

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