Una estación de carga , también conocida como punto de carga , punto de carga o equipo de suministro de vehículos eléctricos ( EVSE ), es un dispositivo de suministro de energía que suministra energía eléctrica para recargar vehículos eléctricos enchufables (incluidos vehículos eléctricos de batería , camiones eléctricos , autobuses eléctricos , vehículos eléctricos de barrio y vehículos híbridos enchufables ).
Hay dos tipos principales de cargadores de vehículos eléctricos: estaciones de carga de corriente alterna (CA) y estaciones de carga de corriente continua (CC). Las baterías de los vehículos eléctricos sólo pueden cargarse con electricidad de corriente continua, mientras que la mayor parte de la electricidad procedente de la red eléctrica se suministra en forma de corriente alterna. Por esta razón, la mayoría de los vehículos eléctricos tienen un convertidor de CA a CC incorporado comúnmente conocido como "cargador a bordo". En una estación de carga de CA, la energía de CA de la red se suministra a este cargador integrado, que la convierte en energía de CC para luego recargar la batería. Los cargadores de CC facilitan una carga de mayor potencia (que requiere convertidores de CA a CC mucho más grandes) al incorporar el convertidor en la estación de carga en lugar del vehículo para evitar restricciones de tamaño y peso. Luego, la estación suministra energía CC directamente al vehículo, sin pasar por el convertidor integrado. La mayoría de los modelos de automóviles eléctricos modernos pueden aceptar energía tanto de CA como de CC.
Las estaciones de carga proporcionan conectores que cumplen con una variedad de estándares internacionales. Las estaciones de carga de CC suelen estar equipadas con múltiples conectores para poder cargar una amplia variedad de vehículos que utilizan estándares de la competencia.
Las estaciones de carga públicas generalmente se encuentran al lado de la calle o en centros comerciales, instalaciones gubernamentales y otras áreas de estacionamiento. Las estaciones de carga privadas suelen encontrarse en residencias, lugares de trabajo y hoteles.
Se han establecido múltiples estándares para la tecnología de carga para permitir la interoperabilidad entre proveedores. Hay estándares disponibles para nomenclatura, alimentación y conectores. En particular, Tesla ha desarrollado tecnología patentada en estas áreas y ha construido su red de carga a partir de 2012. [1]
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En 2011, la Asociación Europea de Fabricantes de Automóviles (ACEA) definió los siguientes términos: [2]
Los términos "conector de vehículo eléctrico" y "entrada de vehículo eléctrico" se definían anteriormente de la misma manera en el artículo 625 del Código Eléctrico Nacional (NEC) de los Estados Unidos de 1999. NEC-1999 también definió el término "equipo de suministro de vehículos eléctricos" como toda la unidad "instalada específicamente con el fin de suministrar energía desde el cableado de las instalaciones al vehículo eléctrico", incluidos "conductores... conectores de vehículos eléctricos, enchufes de conexión y todos los demás accesorios, dispositivos, tomas de corriente o aparatos". [3]
Tesla, Inc. utiliza el término estación de carga como la ubicación de un grupo de cargadores y el término conector para un EVSE individual. [4]
El Consejo de Trabajo Nacional de Infraestructura de Transporte Eléctrico (IWC) fue formado en 1991 por el Instituto de Investigación de Energía Eléctrica con miembros provenientes de fabricantes de automóviles y empresas de servicios eléctricos para definir estándares en los Estados Unidos; [6] Los primeros trabajos de la IWC llevaron a la definición de tres niveles de carga en el Manual del Código Eléctrico Nacional (NEC) de 1999. [5] : 9
Según el NEC de 1999, el equipo de carga de Nivel 1 (como se define en el manual del NEC pero no en el código) se conectó a la red a través de un tomacorriente eléctrico estándar NEMA 5 -20R de 3 clavijas con conexión a tierra, y se colocó un interruptor de circuito de falla a tierra. requerido dentro de 12 pulgadas (300 mm) del enchufe. El circuito de alimentación requería protección al 125% de la corriente nominal máxima; por ejemplo, cargar equipos con una potencia nominal de 16 amperios ("amperios" o "A") de corriente continua requería un disyuntor de 20 A. [5] : 9
El equipo de carga de nivel 2 (como se define en el manual) estaba cableado y fijado permanentemente en una ubicación fija según NEC-1999. También requería conexión a tierra y protección contra fallas a tierra; además, requería un enclavamiento para evitar el arranque del vehículo durante la carga y un dispositivo de seguridad para el cable y el conector. Se requirió un disyuntor de 40 A (125% de la corriente de suministro máxima continua) para proteger el circuito derivado. [5] : 9 Para mayor comodidad y una carga más rápida, muchos de los primeros vehículos eléctricos preferían que los propietarios y operadores instalaran equipos de carga de nivel 2, que se conectaban al vehículo eléctrico a través de una paleta inductiva ( Magne Charge ) o un conector conductivo ( Avcon ). [5] : 10–11, 18
El equipo de carga de nivel 3 utilizaba un rectificador externo al vehículo para convertir la energía CA de entrada en CC, que luego se suministraba al vehículo. En el momento en que fue escrito, el manual NEC de 1999 anticipaba que los equipos de carga de Nivel 3 requerirían que las empresas de servicios públicos actualizaran sus sistemas de distribución y transformadores. [5] : 9
La Sociedad de Ingenieros Automotrices ( SAE International ) define los requisitos físicos, eléctricos, de comunicación y de rendimiento generales para los sistemas de carga de vehículos eléctricos utilizados en América del Norte, como parte de la norma SAE J1772 , desarrollada inicialmente en 2001. [8] SAE J1772 define cuatro niveles de carga, dos niveles cada uno para suministros AC y DC; las diferencias entre niveles se basan en el tipo de distribución de energía, los estándares y la potencia máxima.
Las estaciones de carga de CA conectan el circuito de carga a bordo del vehículo directamente al suministro de CA. [8]
Comúnmente, aunque incorrectamente, llamada carga de "Nivel 3" según la definición anterior NEC-1999, la carga de CC se clasifica por separado en el estándar SAE. En la carga rápida de CC, la energía CA de la red pasa a través de un convertidor de CA a CC en la estación antes de llegar a la batería del vehículo, sin pasar por cualquier convertidor de CA a CC a bordo del vehículo. [8] [9]
Los estándares adicionales publicados por SAE para la carga incluyen SAE J3068 (carga de CA trifásica, utilizando el conector Tipo 2 definido en IEC 62196 -2) y SAE J3105 (conexión automatizada de dispositivos de carga de CC).
En 2003, la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) adoptó la mayoría del estándar SAE J1772 bajo IEC 62196-1 para su implementación internacional.
La IEC define alternativamente la carga en modos ( IEC 61851 -1):
La conexión entre la red eléctrica y el "cargador" (equipo de alimentación del vehículo eléctrico) se define en tres casos (IEC 61851-1):
El estándar de carga norteamericano fue desarrollado por Tesla , Inc. para su uso en los vehículos de la empresa. Siguió siendo un estándar propietario hasta 2022, cuando Tesla publicó sus especificaciones. [13] [14] El conector es físicamente más pequeño que el conector J1172/CCS y utiliza los mismos pines para la funcionalidad de carga de CA y CC.
A partir de noviembre de 2023, los fabricantes de automóviles Ford , General Motors , Rivian , Volvo , Polestar , Mercedes-Benz , Nissan , Honda , Jaguar , Fisker , Hyundai , BMW , Toyota , Subaru y Lucid Motors se han comprometido a equipar sus vehículos norteamericanos con Conectores NACS en el futuro. [15] [16] [17] La startup automotriz Aptera Motors también ha adoptado el estándar de conector en sus vehículos. [18] Otros fabricantes de automóviles, como Stellantis y Volkswagen, no han hecho ningún anuncio. [19]
Para cumplir con los requisitos de la Unión Europea (UE) sobre puntos de recarga, [20] los vehículos Tesla vendidos en la UE están equipados con un puerto CCS Combo 2 . Tanto el puerto de América del Norte como el de la UE aceptan carga rápida de 480 V CC a través de la red de Supercargadores de Tesla , que utilizan conectores de carga NACS y CCS. Dependiendo de la versión del Supercharger, la potencia se suministra en 72, 150 o 250 kW, correspondiendo el primero al DC Nivel 1 y el segundo y tercero al DC Nivel 2 de SAE J1772. En el cuarto trimestre de 2021, Tesla informó 3.476 ubicaciones de sobrealimentación en todo el mundo y 31.498 cargadores de sobrealimentación (alrededor de 9 cargadores por ubicación en promedio). [4]
Se está desarrollando una extensión del estándar de carga rápida CCS DC para automóviles eléctricos y camiones ligeros, que proporcionará una carga de mayor potencia para vehículos comerciales grandes ( Clase 8, y posiblemente también 6 y 7 , incluidos autobuses escolares y de tránsito). Cuando la Iniciativa de Interfaz de Carga e. V. (CharIN) se formó en marzo de 2018; el nuevo estándar que se estaba desarrollando se llamó originalmente Carga de alta potencia (HPC) para vehículos comerciales (HPCCV), [21] y luego pasó a llamarse Sistema de carga de megavatios (MCS). Se espera que MCS funcione en el rango de 200 a 1500 V y 0 a 3000 A para una potencia máxima teórica de 4,5 megavatios (MW). La propuesta exige que los puertos de carga MCS sean compatibles con los cargadores CCS y HPC existentes. [22] El grupo de trabajo publicó requisitos agregados en febrero de 2019, que exigían límites máximos de 1000 V CC (opcionalmente, 1500 V CC) y 3000 A de clasificación continua. [23]
En mayo de 2019 [21] se seleccionó un diseño de conector y se probó en el Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL) en septiembre de 2020. Trece fabricantes participaron en la prueba, que comprobó el acoplamiento y el rendimiento térmico de siete entradas de vehículos y once conectores de cargador. [24] Los requisitos y especificaciones finales del conector se adoptaron en diciembre de 2021 como versión 3.2 del conector MCS. [25] [26] : 3
Con el apoyo de Portland General Electric , el 21 de abril de 2021 Daimler Trucks North America inauguró la "Electric Island", la primera estación de carga de vehículos pesados, frente a su sede en Portland, Oregón. La estación es capaz de cargar ocho vehículos simultáneamente y las bahías de carga están dimensionadas para acomodar camiones con remolque. Además, el diseño es capaz de albergar cargadores >1 MW una vez que estén disponibles. [27] Una nueva empresa, WattEV, anunció planes en mayo de 2021 para construir una parada de camiones/estación de carga con 40 puestos en Bakersfield, California; a plena capacidad, proporcionaría una potencia de carga combinada de 25 MW, parcialmente extraída de un panel solar in situ y almacenamiento de batería. [28]
Los conectores comunes incluyen Tipo 1 (Yazaki) , Tipo 2 (Mennekes) , Tipo 3 (Scame) , CCS Combo 1 y 2 , CHAdeMO y Tesla. [29] [30] [31] Muchos tipos de enchufes estándar se definen en IEC 62196 -2 (para alimentación suministrada por CA) y 62196-3 (para alimentación suministrada por CC):
La carga CCS CC requiere Powerline Communications (PLC). Se agregan dos conectores en la parte inferior de las entradas de vehículos Tipo 1 o Tipo 2 y los enchufes de carga para suministrar corriente CC. Estos se conocen comúnmente como conectores Combo 1 o Combo 2. La elección del estilo de entrada normalmente está estandarizada según el país, de modo que los cargadores públicos no necesitan instalar cables con ambas variantes. Generalmente, América del Norte usa entradas para vehículos estilo Combo 1, mientras que la mayor parte del resto del mundo usa Combo 2.
El estándar CHAdeMO es el preferido por Nissan , Mitsubishi y Toyota , mientras que el estándar SAE J1772 Combo está respaldado por GM , Ford , Volkswagen , BMW y Hyundai . Ambos sistemas se cargan al 80 % en aproximadamente 20 minutos, pero los dos sistemas son completamente incompatibles. Richard Martin, director editorial de la firma consultora y de marketing de tecnología limpia Navigant Research, afirmó:
Consideramos que el conflicto más amplio entre los conectores CHAdeMO y SAE Combo es un obstáculo para el mercado en los próximos años que debe resolverse. [34]
En los Estados Unidos, muchos de los vehículos eléctricos comercializados por primera vez a finales de la década de 1990 y principios de la década de 2000, como el GM EV1 , el Ford Ranger EV y el Chevrolet S-10 EV , prefirieron el uso de EVSE de nivel 2 (CA monofásico), tal como se define. según NEC-1999, para mantener una velocidad de carga aceptable. Estos EVSE estaban equipados con un conector inductivo (Magne Charge) o un conector conductor (generalmente AVCON). Los defensores del sistema inductivo fueron GM, Nissan y Toyota; DaimlerChrysler, Ford y Honda respaldaron el sistema conductor. [5] : 10–11
Las paletas Magne Charge estaban disponibles en dos tamaños diferentes: una paleta más antigua y más grande (usada para EV1 y S-10 EV) y una paleta más nueva y más pequeña (usada para el Toyota RAV4 EV de primera generación , pero compatible con versiones anteriores con paletas grandes). vehículos mediante un adaptador). [35] La paleta más grande (introducida en 1994) era necesaria para acomodar un puerto de carga de entrada de vehículo refrigerado por líquido; la paleta más pequeña (introducida en 2000) se interconectó con una entrada enfriada por aire. [36] [37] : 23 SAE J1773, que describía los requisitos técnicos para el acoplamiento de paletas inductivas, se publicó por primera vez en enero de 1995, con otra revisión publicada en noviembre de 1999. [37] : 26
La influyente Junta de Recursos del Aire de California adoptó el conector conductor como estándar el 28 de junio de 2001, basándose en menores costos y durabilidad, [38] y la paleta Magne Charge se suspendió en marzo siguiente. [39] En ese momento existían tres conectores conductores, nombrados según sus fabricantes: Avcon (también conocido como butt-and-pin, utilizado por Ford, Solectria y Honda); Yazaki (también conocido como pin-and-sleeve, en el RAV4 EV); y ODU (utilizado por DaimlerChrysler). [37] : 22 El conector de clavija y tope de Avcon admitía carga de Nivel 2 y Nivel 3 (CC) y se describió en el apéndice de la primera versión (1996) de la práctica recomendada SAE J1772; la versión de 2001 trasladó la descripción del conector al cuerpo de la práctica, convirtiéndolo en el estándar de facto para los Estados Unidos. [37] : 25 [40] IWC recomendó el conector a tope Avcon para América del Norte, [37] : 22 basándose en pruebas ambientales y de durabilidad. [41] Tal como se implementó, el conector Avcon usó cuatro contactos para el Nivel 2 (L1, L2, Piloto, Tierra) y agregó cinco más (tres para comunicaciones en serie y dos para alimentación de CC) para el Nivel 3 (L1, L2, Piloto, Com1, Com2, Tierra, Tierra de datos limpios, CC+, CC-). [42] En 2009, J1772 había adoptado el conector redondo de pasador y manga (Yazaki) como su implementación estándar, y el conector a tope rectangular Avcon quedó obsoleto. [43]
El tiempo de carga depende de la capacidad de la batería, la densidad de potencia y la potencia de carga. [44] Cuanto mayor sea la capacidad, más carga podrá contener la batería (análoga al tamaño de un tanque de combustible). Una mayor densidad de potencia permite que la batería acepte más carga/unidad de tiempo (el tamaño de la abertura del tanque). Una mayor potencia de carga suministra más energía por unidad de tiempo (análoga al caudal de una bomba). Una desventaja importante de cargar a altas velocidades es que también sobrecarga más la red eléctrica . [45]
La Junta de Recursos del Aire de California especificó un alcance mínimo objetivo de 150 millas para calificar como un vehículo de cero emisiones y especificó además que el vehículo debería permitir una carga rápida. [46]
El tiempo de carga se puede calcular como: [47]
La potencia de carga efectiva puede ser inferior a la potencia de carga máxima debido a las limitaciones de la batería o del sistema de gestión de la batería , las pérdidas de carga (que pueden llegar hasta el 25 % [48] ) y variar con el tiempo debido a los límites de carga aplicados por un controlador de carga .
La capacidad utilizable de la batería de un vehículo eléctrico de primera generación, como el Nissan Leaf original, era de unos 20 kilovatios-hora (kWh), lo que le daba una autonomía de unas 100 millas (160 km). [ cita necesaria ] Tesla fue la primera empresa en introducir vehículos de mayor autonomía, lanzando inicialmente su Modelo S con capacidades de batería de 40 kWh, 60 kWh y 85 kWh, esta última con una duración de unos 480 km (300 millas). [49] Los vehículos híbridos enchufables actuales suelen tener una autonomía eléctrica de 15 a 60 millas. [50]
Las baterías se cargan con energía CC. Para cargar con la energía de CA suministrada por la red eléctrica, los vehículos eléctricos tienen un pequeño convertidor de CA a CC integrado en el vehículo. El cable de carga suministra energía CA directamente desde la red y el vehículo convierte esta energía en CC internamente y carga su batería. Los convertidores integrados en la mayoría de los vehículos eléctricos suelen admitir velocidades de carga de hasta 6 a 7 kW, suficiente para cargar durante la noche. [51] Esto se conoce como "carga de CA". Para facilitar la recarga rápida de los vehículos eléctricos, se necesita una potencia mucho mayor (50-100+ kW). [ cita necesaria ] Esto requiere un convertidor de CA a CC mucho más grande que no es práctico de integrar en el vehículo. En cambio, la conversión de CA a CC la realiza la estación de carga y la energía CC se suministra directamente al vehículo, sin pasar por el convertidor incorporado. Esto se conoce como carga rápida CC.
Las estaciones de carga suelen ser accesibles para varios vehículos eléctricos y están equipadas con mecanismos de detección de conexión o corriente para desconectar la energía cuando el vehículo eléctrico no se está cargando.
Los dos tipos principales de sensores de seguridad:
Los cables de los sensores reaccionan más rápidamente, tienen menos piezas que puedan fallar y posiblemente sean menos costosos de diseñar e implementar. [ cita necesaria ] Sin embargo, los sensores de corriente pueden usar conectores estándar y pueden permitir a los proveedores monitorear o cobrar la electricidad realmente consumida.
Los viajes más largos requieren una red de estaciones de carga públicas. Además, son imprescindibles para los vehículos que carecen de acceso a una estación de carga doméstica, como es habitual en las viviendas plurifamiliares. Los costos varían mucho según el país, el proveedor de energía y la fuente de energía. Algunos servicios cobran por minuto, mientras que otros cobran por la cantidad de energía recibida (medida en kilovatios-hora). En Estados Unidos, algunos estados han prohibido el uso de la carga por kWh. [53]
Es posible que las estaciones de carga no necesiten mucha infraestructura nueva en los países desarrollados, menos que entregar un nuevo combustible a través de una nueva red. [54] Las estaciones pueden aprovechar la omnipresente red eléctrica existente . [55]
Las autoridades públicas, las empresas comerciales y algunos empleadores importantes ofrecen estaciones de carga para abordar una variedad de barreras. Las opciones incluyen puestos de carga simples para uso en la carretera, gabinetes de carga para estacionamientos cubiertos y estaciones de carga totalmente automatizadas integradas con equipos de distribución de energía. [56]
En diciembre de 2012 [actualizar], se habían instalado alrededor de 50.000 puntos de carga no residenciales en EE. UU., Europa, Japón y China. [57] En agosto de 2014 [actualizar], se implementaron unos 3.869 cargadores rápidos CHAdeMO, 1.978 en Japón, 1.181 en Europa y 686 en los Estados Unidos, y 24 en otros países. [58] En diciembre de 2021, el número total de estaciones de carga de vehículos eléctricos públicas y privadas superaba las 57.000 en los Estados Unidos y Canadá combinados. [59] En mayo de 2023, Estados Unidos tiene más de 138.100 puntos de carga para vehículos eléctricos (EV) enchufables. En enero de 2023, S&P Global Mobility estimó que EE. UU. tiene alrededor de 126.500 estaciones de carga de Nivel 2 y 20.431 de Nivel 3, además de otros 16.822 Supercargadores Tesla y cargadores de destino Tesla. [60]
En diciembre de 2012 [actualizar], Japón tenía 1.381 estaciones públicas de carga rápida de CC, el mayor despliegue de cargadores rápidos del mundo, pero sólo alrededor de 300 cargadores de CA. [57] En diciembre de 2012 [actualizar], China tenía alrededor de 800 puntos públicos de carga lenta y ninguna estación de carga rápida. [57]
En septiembre de 2013 [actualizar], las redes de carga públicas más grandes de Australia estaban en las ciudades capitales de Perth y Melbourne , con alrededor de 30 estaciones (7 kW CA) establecidas en ambas ciudades; existen redes más pequeñas en otras capitales. [61]
En diciembre de 2013 [actualizar], Estonia era el único país que había completado el despliegue de una red de carga de vehículos eléctricos con cobertura nacional, con 165 cargadores rápidos disponibles a lo largo de las autopistas a una distancia máxima de entre 40 y 60 km (25 a 37 millas), y un Mayor densidad en las zonas urbanas. [62] [63] [64]
Hasta noviembre de 2012 [actualizar], se habían instalado en Europa unas 15.000 estaciones de carga. [sesenta y cinco]
En marzo de 2013 [actualizar], Noruega tenía 4.029 puntos de carga y 127 estaciones de carga rápida de CC. [66] Como parte de su compromiso con la sostenibilidad ambiental, el gobierno holandés inició un plan para establecer más de 200 estaciones de carga rápida ( DC ) en todo el país para 2015. La implementación será llevada a cabo por ABB y la startup holandesa Fastned , con el objetivo de proporcionar al menos al menos una estación cada 50 km (31 millas) para los 16 millones de residentes de los Países Bajos. [67] Además de eso, la fundación E-laad instaló alrededor de 3000 puntos de carga públicos (lentos) desde 2009. [68]
En comparación con otros mercados, como China, el mercado europeo de coches eléctricos se ha desarrollado lentamente. Esto, unido a la falta de estaciones de carga, ha reducido el número de modelos eléctricos disponibles en Europa. [69] En 2018 y 2019, el Banco Europeo de Inversiones (BEI) firmó varios proyectos con empresas como Allego, Greenway, BeCharge y Enel X. Los préstamos del BEI apoyarán el despliegue de la infraestructura de las estaciones de carga por un total de 200 millones de euros. [69] El gobierno del Reino Unido declaró que prohibirá la venta de vehículos nuevos de gasolina y diésel para 2035 para lograr un cambio completo hacia los vehículos de carga eléctrica. [70]
En octubre de 2023, hay 69,222 estaciones de carga, incluidas las estaciones de carga rápida de nivel 1, nivel 2 y CC, en todo Estados Unidos y Canadá. [71]
En octubre de 2023, en EE. UU. y Canadá, hay 6502 estaciones con conectores CHAdeMO , 7480 estaciones con conectores SAE CCS1 y 7171 estaciones con conectores Tesla North American Charging Standard (NACS) , según los datos de combustibles alternativos del Departamento de Energía de EE. UU. Centro. [71]
En agosto de 2018 [actualizar], 800.000 vehículos eléctricos y 18.000 estaciones de carga operaban en los Estados Unidos, [72] frente a 5.678 estaciones de carga públicas y 16.256 puntos de carga públicos en 2013. [73] [74] En julio de 2020, Tesla había instalado 1.971 estaciones. (17.467 enchufes). [75]
Las zonas más frías de los estados del norte de EE.UU. y Canadá cuentan con cierta infraestructura para receptáculos de energía pública destinados principalmente a calentadores de bloque . Aunque sus disyuntores evitan grandes consumos de corriente para otros usos, se pueden utilizar para recargar vehículos eléctricos, aunque lentamente. [76] En los lotes públicos, algunos de estos enchufes se encienden solo cuando la temperatura cae por debajo de -20 °C, lo que limita aún más su valor. [77]
A partir de finales de 2023, un número limitado de supercargadores Tesla comenzarán a abrirse a vehículos que no sean Tesla mediante el uso de un adaptador CCS integrado para los supercargadores existentes. [78]
Hay otras redes de carga disponibles para todos los vehículos eléctricos. Redes como Electrify America , EVgo , ChargeFinder y ChargePoint son populares entre los consumidores. Electrify America tiene actualmente 15 acuerdos con varios fabricantes de automóviles para que sus vehículos eléctricos utilicen su red de cargadores o proporcionen tarifas de carga con descuento o carga gratuita, incluidos Audi , BMW , Ford , Hyundai , Kia , Lucid Motors , Mercedes , Volkswagen y más. Los precios generalmente se basan en tarifas locales y otras redes pueden aceptar efectivo o tarjeta de crédito.
En junio de 2022, el presidente Biden anunció un plan para una red nacional estandarizada de 500.000 estaciones de carga de vehículos eléctricos para 2030 que será independiente de las marcas de vehículos eléctricos, las empresas de carga o la ubicación en los Estados Unidos. [79] Estados Unidos proporcionará 5 mil millones de dólares entre 2022 y 2026 a los estados a través del Programa de Fórmula de Infraestructura Nacional de Vehículos Eléctricos (NEVI) para construir estaciones de carga a lo largo de las principales carreteras y corredores. [80]
ElectroSA, con sede en Sudáfrica, y fabricantes de automóviles como BMW , Nissan y Jaguar han podido instalar hasta ahora 80 cargas para vehículos eléctricos en todo el país. [81]
En abril de 2017 YPF , la petrolera estatal de Argentina , informó que instalará 220 estaciones de carga rápida para vehículos eléctricos en 110 de sus estaciones de servicio en el territorio nacional. [82]
Los fabricantes de automóviles eléctricos, los proveedores de infraestructuras de carga y los gobiernos regionales han firmado acuerdos y proyectos para promover y proporcionar redes de estaciones de carga públicas para vehículos eléctricos .
EV Plug Alliance [83] es una asociación de 21 fabricantes europeos que propusieron una norma IEC y un estándar europeo para enchufes y enchufes. Los miembros ( Schneider Electric , Legrand, Scame, Nexans, etc.) afirmaron que el sistema era más seguro porque utiliza persianas. El consenso previo fue que las normas IEC 62196 e IEC 61851-1 ya han establecido la seguridad al hacer que las piezas no tengan vida cuando se pueden tocar. [84] [85] [86]
Más del 80% de la carga de vehículos eléctricos se realiza en casa, en el garaje. [87] En América del Norte, la carga de Nivel 1 se conecta a un tomacorriente estándar de 120 voltios y proporciona menos de 5 millas de alcance por hora de carga.
Para abordar la necesidad de una carga más rápida, las estaciones de carga de Nivel 2 se han vuelto más frecuentes. Estas estaciones funcionan a 240 voltios y pueden aumentar significativamente la velocidad de carga, ofreciendo hasta más de 30 millas de alcance por hora. Los cargadores de nivel 2 ofrecen una solución más práctica para los propietarios de vehículos eléctricos, especialmente para aquellos que tienen mayores requisitos de kilometraje diario.
Las estaciones de carga se pueden instalar utilizando dos métodos principales: conexiones cableadas a la caja del panel eléctrico principal o mediante un cable y un enchufe conectados a un receptáculo de 240 voltios. Una opción popular para este último es el receptáculo NEMA 14-50. Este tipo de tomacorriente proporciona 240 voltios y, cuando se conecta a un circuito de 50 amperios, puede admitir una carga de 40 amperios según el código eléctrico norteamericano. Esto se traduce en una fuente de alimentación de hasta 9,6 kilovatios, [88] que ofrece una experiencia de carga más rápida y eficiente.
Una estación de intercambio (o conmutación) de batería permite a los vehículos cambiar un paquete de batería descargado por uno cargado, eliminando el intervalo de carga. El cambio de batería es común en aplicaciones de montacargas eléctricos . [89]
El concepto de un servicio de baterías intercambiables se propuso ya en 1896. Fue ofrecido por primera vez entre 1910 y 1924, por Hartford Electric Light Company , a través del servicio de baterías GeVeCo, que daba servicio a camiones eléctricos. El propietario del vehículo lo compró, sin batería, a General Vehicle Company (GeVeCo), en parte propiedad de General Electric . [90] La energía se compró a Hartford Electric en forma de una batería intercambiable. Tanto los vehículos como las baterías fueron diseñados para facilitar un intercambio rápido. El propietario pagó un cargo variable por milla y una tarifa de servicio mensual para cubrir el mantenimiento y almacenamiento del camión. Estos vehículos recorrieron más de 6 millones de millas.
A partir de 1917, funcionó un servicio similar en Chicago para los propietarios de automóviles Milburn Electric. [91] Se implementó un sistema de reemplazo rápido de baterías para dar servicio a 50 autobuses eléctricos en los Juegos Olímpicos de Verano de 2008 . [92]
Better Place , Tesla y Mitsubishi Heavy Industries consideraron enfoques de cambio de batería. [93] [94] Un factor que complica la situación fue que el enfoque requiere modificaciones en el diseño del vehículo.
En 2012, Tesla comenzó a construir una red patentada de Supercargadores Tesla de carga rápida . [1] En 2013, Tesla anunció que también admitiría cambios de paquetes de baterías. [95] Se construyó una estación de intercambio de demostración en Harris Ranch y se operó durante un corto período de tiempo. Sin embargo, los clientes prefirieron ampliamente usar los Superchargers, por lo que se cerró el programa de intercambio. [96]
Se reclamaron los siguientes beneficios por el cambio de batería:
La red Better Place fue el primer intento moderno del modelo de cambio de batería. El Renault Fluence ZE fue el primer automóvil habilitado para adoptar este enfoque y se ofreció en Israel y Dinamarca. [102]
Better Place inauguró su primera estación de intercambio de baterías en Israel, en Kiryat Ekron , cerca de Rehovot , en marzo de 2011. El proceso de intercambio duró cinco minutos. [97] [103] Better Place se declaró en quiebra en Israel en mayo de 2013. [104] [105]
En junio de 2013, Tesla anunció su plan de ofrecer intercambio de baterías . Tesla demostró que cambiar la batería del Model S tardaba poco más de 90 segundos. [98] [106] Elon Musk dijo que el servicio se ofrecería entre 60 y 80 dólares estadounidenses a precios de junio de 2013. La compra del vehículo incluía un paquete de baterías. Después de un cambio, el propietario podría regresar más tarde y recibir su batería completamente cargada. Una segunda opción sería conservar la batería cambiada y recibir/pagar la diferencia de valor entre la original y la de repuesto. El precio no fue anunciado. [98] En 2015, la empresa abandonó la idea por falta de interés de los clientes. [107]
Para 2022, el fabricante chino de automóviles de lujo Nio había construido más de 900 estaciones de intercambio de baterías en China y Europa, [108] frente a 131 en 2020. [109]
Se pueden colocar estaciones de carga dondequiera que haya energía eléctrica y estacionamiento adecuado disponibles.
Las ubicaciones privadas incluyen residencias, lugares de trabajo y hoteles. [110] Las residencias son, con diferencia, el lugar de carga más común. [111] Las estaciones de carga residenciales generalmente carecen de autenticación de usuario y medición separada, y pueden requerir un circuito dedicado. [112] Muchos vehículos que se cargan en residencias simplemente utilizan un cable que se conecta a un tomacorriente doméstico estándar. [113] Estos cables pueden montarse en la pared. [ cita necesaria ]
Se han instalado estaciones públicas a lo largo de carreteras, centros comerciales, hoteles, instalaciones gubernamentales y lugares de trabajo. Algunas gasolineras ofrecen estaciones de carga para vehículos eléctricos. [114] Algunas estaciones de carga han sido criticadas por ser inaccesibles, difíciles de encontrar, fuera de servicio y lentas, lo que ralentiza la adopción de vehículos eléctricos. [115]
Las estaciones de carga públicas pueden cobrar una tarifa u ofrecer un servicio gratuito según promociones gubernamentales o corporativas. Las tarifas de carga varían desde tarifas residenciales de electricidad hasta tarifas mucho más altas; la prima suele ser por la conveniencia de una carga más rápida. Por lo general, los vehículos se pueden cargar sin que el propietario esté presente, lo que le permite participar en otras actividades. [116] Los sitios incluyen centros comerciales, áreas de descanso de autopistas , estaciones de tránsito y oficinas gubernamentales. [117] [118] Normalmente, se utilizan enchufes de CA tipo 1 / tipo 2 .
La carga inalámbrica utiliza tapetes de carga inductivos que se cargan sin una conexión por cable y pueden integrarse en puestos de estacionamiento o incluso en las carreteras.
La carga móvil implica otro vehículo que acerca la estación de carga al vehículo eléctrico; la energía se suministra a través de un generador de combustible (normalmente gasolina o diésel) o una batería grande.
Un sistema de recarga de electricidad en alta mar llamado Stillstrom, que será lanzado por la empresa naviera danesa Maersk Supply Service , dará a los barcos acceso a energía renovable mientras estén en el mar. [119] Stillstrom, que conecta los barcos a la electricidad generada por parques eólicos marinos , está diseñado para reducir las emisiones de los barcos inactivos. [119]
Una red inteligente es aquella que puede adaptarse a las condiciones cambiantes limitando el servicio o ajustando los precios. Algunas estaciones de carga pueden comunicarse con la red y activar la carga cuando las condiciones son óptimas, como cuando los precios son relativamente bajos. Algunos vehículos permiten al operador controlar la recarga. [120] Los escenarios de vehículo a red permiten que la batería del vehículo suministre a la red durante los períodos de máxima demanda. Esto requiere comunicación entre la red, la estación de carga y el vehículo. SAE International está desarrollando estándares relacionados. Estos incluyen SAE J2847/1. [121] [122] ISO e IEC están desarrollando estándares similares conocidos como ISO/IEC 15118 , que también proporcionan protocolos para el pago automático.
Los vehículos eléctricos (EV) pueden funcionar con fuentes de energía renovables como la eólica, solar, hidroeléctrica, geotérmica, biogás y algunas fuentes hidroeléctricas de bajo impacto. Las fuentes de energía renovables son generalmente más baratas, más limpias y más sostenibles que las fuentes no renovables como el carbón, el gas natural y la energía derivada del petróleo. [123]
Las estaciones de carga funcionan con lo que sea que funcione con la red eléctrica, que puede incluir petróleo, carbón y gas natural. Sin embargo, muchas empresas han ido avanzando hacia la energía limpia para sus estaciones de carga. Hasta ahora, Electrify America ha invertido $2 millones en 30 estaciones de carga de vehículos eléctricos (EV) alimentadas por energía solar en zonas rurales de California. Estas resistentes estaciones de Nivel 2 (L2) no están conectadas a la red eléctrica y brindan a los conductores de áreas rurales acceso a la carga de vehículos eléctricos a través de recursos renovables.
Los supercargadores y cargadores de destino de Tesla funcionan principalmente con energía solar. Los Supercargadores de Tesla tienen marquesinas con paneles solares que generan energía para compensar el uso de electricidad. Algunos cargadores de destino tienen paneles solares montados en marquesinas o tejados cercanos para generar energía. En 2022, la red global de Tesla era 100 % renovable, lo que se logró mediante una combinación de recursos in situ y una igualación renovable anual.
La estación de carga E-Move está equipada con ocho paneles solares monocristalinos que pueden suministrar 1,76 kW de energía solar. [124]
En 2012, Urban Green Energy presentó la primera estación de carga de vehículos eléctricos alimentada por viento del mundo, la Sanya SkyPump. El diseño presenta una turbina eólica de eje vertical de 4 kW combinada con una GE WattStation. [125]
En 2021, Nova Innovation presentó la primera estación de carga de vehículos eléctricos directa desde las mareas del mundo. [126]
A lo largo de un tramo de la autopista E20 en Suecia , que conecta Estocolmo , Gotemburgo y Malmö , se ha colocado bajo el asfalto una placa que interactúa con los coches eléctricos, recargando un receptor de bobina electromagnética .
Esto permite una mayor autonomía del vehículo y reduce el tamaño del compartimento de la batería. Está previsto implementar la tecnología a lo largo de 3.000 kilómetros de carreteras suecas. [127] El primer tramo electrificado de Suecia y el primero permanente del mundo, [128] conecta la zona de Hallsberg y Örebro . Está previsto que las obras finalicen en 2025. [129]
Proyectos comerciales:
{{cite web}}: Mantenimiento CS1: varios nombres: lista de autores ( enlace )Fuente:
Departamento de Transporte de EE. UU., Oficina de Estadísticas de Transporte,
Encuesta Ómnibus de Hogares
.
Se combinaron los datos de las encuestas de febrero, abril, junio y agosto de 2003.
Los datos cubren las actividades del mes anterior a la encuesta.
La experiencia de los habitantes de Manitoba con el clima frío y enchufando sus vehículos ayudará a facilitar la transición hacia la adopción de PEV.
En algunas circunstancias, la infraestructura existente utilizada para alimentar los calentadores de bloques de vehículos en invierno también se puede utilizar para proporcionar una carga limitada para los PEV.
Sin embargo, es posible que algunos enchufes eléctricos existentes no sean adecuados para la carga de PEV.
Los enchufes residenciales pueden ser parte de un circuito utilizado para alimentar múltiples luces y otros dispositivos eléctricos, y podrían sobrecargarse si se usan para cargar un PEV.
En estas situaciones, es posible que un electricista autorizado deba instalar un circuito exclusivo para la carga de PEV.
Además, algunos puntos de estacionamiento comerciales operan con carga restringida o de manera cíclica y su uso puede resultar en que su PEV reciba un cargo menor al esperado o ningún cargo en absoluto.
Si un puesto de estacionamiento no está diseñado específicamente para uso de PEV, le recomendamos que consulte con el administrador del estacionamiento o del edificio para asegurarse de que pueda proporcionar la energía adecuada a su vehículo.
Los complementos ubicados en los lotes Park and Ride se encienden automáticamente cuando la temperatura exterior cae por debajo de -20 grados y se apagan y encienden en incrementos para ahorrar consumo de electricidad.
Hay que hacer para que una red de carga o simplemente estaciones de carga individuales sean adecuadas para los conductores de vehículos eléctricos... muchas quejas sobre estaciones de carga tan inaccesibles... puede llevar lo que parece años encontrar la estación debido a lo invisible que es ... algunas estaciones de carga están fuera de servicio el 50% del tiempo... A menos que esté dispuesto a aumentar su tiempo de viaje en ≈50%, cargar a 50 kW en un viaje por carretera realmente no es suficiente...