Los vehículos eléctricos ya no son parte del futuro inmediato, ya están aquí. A finales de 2021 había más de dos millones de vehículos eléctricos en la carretera solo en los Estados Unidos. Se espera que ese número se duplique en 2022 y continúe aumentando a un ritmo extraordinario. Sin embargo, todavía queda trabajo por hacer a fin de poder superar las dudas y acelerar el impulso hacia vehículos 100% eléctricos y un futuro más sustentable.
El primer paso para apoyar esta revoluciónes una inversión significativa en equipos de suministro de vehículos eléctricos (EVSE). A pesar de ya ser un mercado multimillonario en los Estados Unidos, la disponibilidad y confiabilidad de la infraestructura EV ha sido una preocupación importante y una razón clave por la cual muchos conductores han retrasado el cambio de sus vehículos a gasolina. Sin embargo, la reciente Ley de Inversión y Empleos en Infraestructura aprobada por el Congreso ha comprometido $ 7.5 billones para desarrollar una red nacional de cargadores de vehículos eléctricos en los Estados Unidos. Esto está en líneas con el objetivo final del presidente Biden de instalar más de 500,000 cargadores públicos de vehículos eléctricos para 2030, y con suerte mucho antes.
A medida que se alivie la preocupación por poder acceder de la carga en recorridos largos y aumente aún más la tasa de difusión de vehículos eléctricos, otros problemas nuevos pasarán a primer plano. ¿Cuáles son los tipos de cargadores EV? ¿Cuál deberían utilizarse? ¿Cuándo y cómo debe realizarse la carga? ¿Cómo pueden los consumidores garantizar una experiencia de carga perfecta?, etc. Obtenga información sobre las mejores prácticas de carga de vehículos eléctricos en esta Guíade c3controls.
Tipos de cargadores EV
Comencemos nuestra Guía de carga de vehículos eléctricos con una descripción general de los diferentes tipos de estaciones de carga. Tenga en cuenta que las tasas de carga estimadas son variables, en función de muchos factores tales como la velocidad de carga del vehículo, la velocidad de carga de la estación, el tamaño de la batería, la plenitud de la batería y los elementos ambientales tales como la temperatura.
Cargador EV de nivel 1
Los fabricantes de vehículos eléctricos suelen suministrar un accesorio de carga de Nivel 1 al comprar el vehículo. Estos cargadores utilizan un enchufe de 120 VCA para su uso con una toma de corriente doméstica estándar y no requieren la instalación de ningún equipo eléctrico adicional. El tipo más básico de carga EV, el Nivel 1, es la opción menos costosa, pero también la que consume más tiempo: los cargadores de Nivel 1 solo producen un máximo de aproximadamente
cinco millas de alcance por hora. Los propietarios generalmente usarán el Nivel 1 durante la noche y conseguirán agregar aproximadamente 40 millas de alcance.
Los cargadores de nivel 1 son los más adecuados para un viajero promedio que viaja menos de 40 millas por día. Muchos propietarios de vehículos eléctricos encuentran que se requiere actualizar a un cargador de Nivel 2 para satisfacer sus necesidades de carga. En este caso, el cargador de Nivel 1 puede convertirse en una opción portátil, que se guardara en el vehículo para su uso en caso de emergencia o cuando el tiempo de carga no es un factor.
Cargador EV de nivel 2
Al igual que en el caso del cargador de nivel 1, los cargadores de nivel 2 son estaciones de carga de corriente alterna (CA) que utilizan el cargador a bordo del automóvil para convertir una entrada de CA en corriente continua (CC) para cargar la batería. Una diferencia de los cargadores de nivel 2 es que están diseñados para administrar voltajes y corrientes más altos: estas estaciones generalmente operan hasta 20kW y pueden agregar más de 200 millas de alcance cuando se los utiliza para cargar durante toda la noche. Otra diferencia es que, a diferencia del Nivel 1, los cargadores de Nivel 2 no se pueden conectar a una toma de corriente estándar, sino que requieren un enchufe de 240V para aplicaciones residenciales o un enchufe de 208V para aplicaciones comerciales. Cuandoestas instalaciones sean necesarias, deberán ser realizadas por un electricista profesional.
Los cargadores de nivel 2 también se pueden instalar con un sistema de paneles solares que utiliza energía renovable para generar la electricidad necesaria para la carga de vehículos eléctricos. Una variedad de opciones de carga hace que la carga de Nivel 2 sea una solución tanto para propietarios residenciales que necesitan una carga más rápida como para empresas comerciales que desean ofrecer estaciones de carga a sus clientes y empleados.
El "punto óptimo" de la carga de vehículos eléctricos, el Nivel 2 es una solución de carga mucho más eficiente durante la noche o a mediano plazo en comparación con el Nivel 1. Los cargadores de Nivel 2 cubren mejor a los viajeros que viajan hasta 100 millas por día y cubren las necesidades de más del 80% de los vehículos de pasajeros. El costo de hardware de EVSE de nivel 2 en una aplicación residencial suele ser de alrededor de $ 500 a $ 800. Otras consideraciones financieras incluyen posibles costos de instalación, reembolsos de servicios públicos y el cargo mensual adicional a la factura de electricidad.
Nivel 3 - Cargador rápido de CC (DCFC)
El Nivel 3, las estaciones de carga rápida de CC o los "super-cargadores" alimentan directamente el suministro de CC a la batería EV, evitando la necesidad de contar con un convertidor a bordo del vehículo. Operando a una potencia de 25 a 350 kW, un DCFC puede cargar el vehículo en tan solo 30 minutos. Sin embargo, esta opción tiene un costo mayor asociado, ya que los cargadores de Nivel 3 oscilan entre $ 25,000 y $ 200,000, lo que los hace inasequibles para la mayoría de los consumidores.
Las estaciones de carga de nivel 3 son más comparables a las estaciones de servicio en términos de tiempo y costo. Sin embargo, la carga rápida de CC tiene limitaciones, dado que el uso extensivo genera una demanda sustancial en la red eléctrica y puede afectar negativamente el rendimiento y la durabilidad de la batería. Para manejar la tensión tanto en la red como en la batería, DCFC no es accesible en aplicaciones residenciales y solo está disponible en aplicaciones comerciales/industriales seleccionadas. La carga rápida de CC tiene prioriza la conducción de larga distancia y las grandes flotas.
La falta actual de EVSE de nivel 3 ha impulsado el concepto de "ansiedad de alcance", que es la preocupación de que un EV se quede sin batería antes de llegar a un punto de carga. La instalación de DCFC en áreas comerciales tales como las paradas de descanso en las autopistas es un punto clave de la Ley de Inversión y Empleos en Infraestructura, que mitigará la ansiedad por el alcance y acelerará la adopción de vehículos eléctricos.
Cargador EV inalámbrico
La carga inalámbrica es una tecnología emergente y una tendencia a tener en cuenta en la industria de los vehículos eléctricos. El proceso de carga inalámbrica es similar al de su teléfono inteligente o cualquier otra tecnología de carga inductiva. Para iniciar la secuencia de carga, una plataforma de carga de tierra conectada a la red con una bobina de inducción primaria crea un campo electromagnético alterno. Luego, una bobina secundaria incorporada en la parte inferior del conjunto del vehículo recibe y convierte el campo electromagnético en una corriente eléctrica que recarga efectivamente la batería del automóvil. Las señales inalámbricas entre la plataforma de carga y el vehículo se alinean, inician y terminan la carga cuando es necesario.
Construido con el objetivo de proporcionar la mejor experiencia para el usuario, la carga inalámbrica es tan simple como estacionar y cargar: sin toque, sin pensamiento, sin estrés. Esta tecnología de carga inductiva también elimina algunos de los desafíos asociados con la carga conductiva, como ser el manejo de cables, el calor, el espacio y el error humano. Actualmente, la carga inalámbrica ofrece una velocidad y eficiencia comparables a los cargadores enchufables de nivel 2.
La carga inalámbrica de EV no viene sin inconvenientes. El principal obstáculo es grande: el costo. Si el propietario de un vehículo eléctrico desea utilizar la carga inalámbrica hoy, es probable que necesite actualizar su vehículo para acomodar la carga inalámbrica y deberá pagar por el hardware de carga y la instalación. Sin embargo, la carga inalámbrica se ha incorporado a los estándares globales de EV ypodría implementarse en todos los automóviles eléctricos tan pronto como para el año 2025. Tal como está, la carga inalámbrica es la más adecuada para flotas comerciales y aplicaciones autónomas, sin embargo, la tecnología inalámbrica podría ser más factible para aplicaciones residenciales en los próximos años.
Mejores prácticas de carga de vehículos eléctricos
Ahora que conocemos los tipos de cargadores, continuaremos con nuestra Guía de carga de vehículos eléctricos con algunas prácticas recomendadas a tener en cuenta durante la carga:
Tenga instalado el cargador correcto
El primer paso es decidir cuál de loss métodos de carga de los detallados anteriormente satisface sus deseos y necesidades. Si usted es un viajero promedio, viajando menos de 40 millas por día, es probable que pueda confiar en cargar durante la noche con el Nivel 1. Sin embargo, si usted es un viajero pesado, viajando con frecuencia de 40 a 100 millas por día, deberá actualizar al Nivel 2. En el raro caso de que usted sea un viajero profesional, generalmente viajando más de 100 millas por día, necesitará carga de Nivel 2 en casa junto con un amplio conocimiento sobre las opciones de carga comercial a lo largo de su ruta.
El uso esperado no es la única razón para actualizar la capacidad de carga. Muchos propietarios de automóviles eléctricos se actualizarán al Nivel 2 en red para utilizar las funciones de carga inteligente, que se discutirán más adelante. Un beneficio importante de instalar EVSE inteligente y
en red es que muchas empresas de servicios públicos ofrecen incentivos a los clientes residenciales para hacerlo tales como descuentos en hardware y/o costos de instalación. ¡Asegúrese de hablar con su proveedor de servicios públicos para ver cuánto podría ahorrar!
También es importante consultar con un contratista eléctrico profesional para ayudar a seleccionar e instalar su estación de carga. Familiarizado con todas las regulaciones locales, estatales y nacionales, su contratista eléctrico puede informarle qué actualizaciones eléctricas, si las hay, se requerirán para instalar su EVSE. También sabrá si debe presentar un plan de instalación para su aprobación antes de la proceder a la misma. Si está buscando fortalecer sus conocimientos antes de su discusión con un profesional, lea el Artículo 625 del Código Eléctrico Nacional (NEC) que detalla los requisitos de instalación de EVSE.
Una cosa que no debe considerar al seleccionar un cargador de Nivel 2 es la compatibilidad: todos los vehículos eléctricos en América del Norte pueden cargar el Nivel 2 con SAE J1772, el conector eléctrico estándar para carga de Nivel 1 y Nivel 2 mantenido por la Sociedad de Ingenieros Automotrices. Si bien los vehículos Tesla no son naturalmente compatibles con el conector J1772, cada modelo Tesla viene con un adaptador que se conecta fácilmente al enchufe J1772 del cargador.
Utilice funciones de carga inteligente
La carga inteligente, o gestión inteligente de la energía, es un sistema en el que un vehículo eléctrico, una estación de carga y un operador de carga comparten una conexión de datos. El intercambio de datos optimiza la experiencia de carga del vehículo eléctrico al permitir a los conductores monitorear, pronosticar, programar y controlar completamente el proceso de carga del EV, todo desde su teléfono inteligente. Los cargadores inteligentes pueden cargarse automáticamente durante las horas de menor actividad cuando las tarifas de energía son más bajas, ahorrando dinero a los usuarios y equilibrando la oferta y la demanda de la red eléctrica.
El EVSE en red continúa evolucionando de una manera que beneficiará tanto al propietario del EV como a la empresa de servicios públicos. Una parte crítica de esta evolución será una función de carga bidireccional en más modelos de automóviles eléctricos. Para una explicación más detallada, analicemos tres segmentos clave de la carga inteligente:
- V1G - La forma más simple de carga inteligente, V1G es una carga unidireccional controlada dinámicamente donde un usuario puede modificar la tasa de carga y el tiempo en respuesta a la demanda de la red.
- V2G (vehículo-a la-red) - Una tendencia emergente, V2G implica la carga bidireccional y bidireccional entre la estación de carga y el vehículo eléctrico. Durante la demanda máxima, la energía de la batería se puede vender de nuevo a la red y cuando la demanda esté equilibrada, el sistema se ajustará y se reanudará la carga.
- V2X (vehículo a todo) - V2X es una carga bidireccional en la que la electricidad se transfiere de la batería a una casa, edificio o cualquier otro destino de consumo de energía. Este método de carga inteligente proporciona una fuente de energía de emergencia durante un corte de energía, entre otros beneficios.
Hay una variedad de atributos de carga inteligente actuales y emergentes que pueden ayudarlo a comprender la carga de su vehículo eléctrico, tomar decisiones con buena información y ahorrar dinero durante el proceso. No obstante y aunque sea beneficioso, el EVSE en red no es obligatorio. Cargar su automóvil eléctrico puede ser tan fácil como cargar su teléfono inteligente, simplemente conéctelo y vea su estado / nivel de carga. Sin embargo, sin mejoras, la red eléctrica no podrá satisfacer la demanda si la mayoría de los vehículos eléctricos se cargan de manera no conectada a la red. Para evitar esto, los propietarios de viviendas no serán considerados para incentivos de servicios públicos a menos que instalen EVSE en red. Una situación beneficiosa para ambos, usuarios y empresas de servicios públicos: asegúrese de explorar las funciones de carga inteligente en su viaje en vehículo eléctrico.
Sepa dónde cargar fuera de casa
Si bien más del 80% de la carga de vehículos eléctricos ocurre en el hogar, una mejor y más sencilla práctica es estar preparado cuando la carga en el hogar no es una opción. Para hacerlo, comience instalando su red de estaciones de carga en su teléfono inteligente y creando una cuenta gratuita. Podrá encontrar estaciones de carga disponibles en casi cualquier lugar al que viaje. La red de carga también le permitirá iniciar la carga una vez que se encuentre en una estación y completar el pago.
Al usar DCFC, también debe tener conocimiento de cuál es su conector para la carga de nivel 3. La mayoría de los coches eléctricos se cargan rápidamente con un conector CCS (Combined Charging System) que combina la entrada de carga J1772 con pines de carga de alta velocidad. Hay algunas excepciones, como en el caso de algunos modelos Nissan y Mitsubishi que utilizan un conector CHAdeMO. El tercer y último tipo de conector DCFC es el enchufe estándar Tesla. Si bien los super-cargadores de Tesla son actualmente exclusivos de los propietarios de Tesla, el fabricante líder de vehículos eléctricos planea agregar conectores CCS a su red a fines del 2022.
Un avance importante en la carga pública es la interoperabilidad, que es la capacidad de múltiples redes de carga para intercambiar y utilizar información. Los conductores de vehículos eléctricos son cada vez más capaces de encontrar y utilizar estaciones de carga cercanas independientemente de su red, simplificando la experiencia del usuario ya que los usuarios no tienen que preocuparse por instalar múltiples redes. Este protocolo de punto de carga abierto (OCPP) contribuye en gran medida a controlar la preocupación por ella distancia a recorrer.
Si estás en un largo viaje por carretera, la forma más segura de eliminar aún más la ansiedad por la distancia es planificar con anticipación. En estas circunstancias, asegúrese de identificar los cargadores de nivel 3 a lo largo de su ruta antes de partir. Por último, recuerde que cargar su vehículo eléctrico no pretende imitar el modelo actual de estaciones de servicio. Incluso si está utilizando el nivel 3 de alta velocidad, el proceso de carga tardará alrededor de 30 minutos en alcanzar el 80% de carga, así que se deberá planificar en consecuencia.
Proteja la batería de su EV
Según las estimaciones actuales, la duración de la batería de iones de litio EV es de entre 10 y 20 años. Para maximizar esta vida útil, los usuarios deben tomar precauciones adecuadas tales como:
- Programe su carga: cargar durante la noche es ideal, pero asegúrese de no cargar su automóvil durante demasiado tiempo: desenchufarlo y alejarse inmediatamente mientras la batería aún está caliente puede ser perjudicial.
- Limite la carga rápida: la carga rápida es conveniente y, a veces, necesaria, pero debe limitarse. En comparación con la carga estándar, ¡ocho años de carga rápida reducirían aproximadamente el 10% de la duración de la batería EV!
- Utilice el 50% como promedio: intente mantener su nivel de carga entre 25% y 75%. Evitar una carga completa deja espacio para el frenado regenerativo para convertir la energía cinética en energía utilizable.
- Observe la temperatura: si se desenchufa y se expone a frío o calor extremos, el sistema de control de temperatura puede agotar y degradar la batería.
- Reduzca la velocidad: la forma más fácil de conservar energía es mantener el pie fuera del acelerador. La disminución de la velocidad aumenta la duración de la batería.
Componentes de la estación de carga EV
Como sabemos, el crecimiento del mercado de vehículos eléctricos depende del crecimiento de la infraestructura requerida por los vehículos eléctricos. Afortunadamente, se proyecta que el mercado de EVSE en los Estados Unidos crecerá a una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) de casi el 40% cada año hasta el 2030. Pero, ¿de qué dependerá este crecimiento? Dependerá de la disponibilidad y calidad de los controles eléctricos utilizados para fabricar estaciones de carga. Concluimos nuestra Guía de carga de vehículos eléctricos con una lista de los componentes que se encuentran dentro de los cargadores de vehículos eléctricos:
- Dispositivos piloto: Para proporcionar comunicación bidireccional entre humanos y máquinas.
- Disyuntores en miniatura (MCB): Para proteger contra sobrecarga o cortocircuito.
- Disyuntores de corriente residual: Para proteger contra condiciones climáticas severas.
- Desconecte los interruptores: Para proporcionar un método de desconexión necesario para cumplir con los estándares vigentes para la instalación.
- Dispositivos de protección contra sobretensiones: Para proteger los componentes sensibles contra sobretensiones causadas por rayos y sobretensiones.
- Contactores: Para proporcionar una corriente nominal de uso general de hasta 115 A y encender o apagar la alimentación del EV.
- Medidores de energía: Para ser utilizados con fines de carga comercial, ya que debe haber una medición de la energía consumida en función de la cantidad que se debe cobrar a los clientes. Para ello se utiliza un contador de energía digital con una capacidad máxima de 80A.
- Bloques de terminales, conductos de alambre y riel DIN: para proporcionar a las estaciones de carga facilidad de cableado durante el montaje.
- Puertas de enlace y controladores: para alimentar toda la red (solo si la estación de carga está conectada en red). También incluye una fuente de alimentación de CC, que requiere voltaje de entrada monofásico o trifásico.
Muchos de los componentes necesarios para construir estaciones de carga están disponibles en c3controls, y estamos listos y podemos ayudar con productos, servicios y conocimientos de clase mundial para todo tipo de cargadores EV. Esperamos que esta guía de carga de EV lo ayude a medida que todos nos volvemos eléctricos. Es su viaje EV, y estamos aquí para ayuda.
