Infraestructura de recarga de vehículos eléctricos de CA y CC.

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Los vehículos eléctricos existen desde hace mucho tiempo, incluso cuando los caballos eran el principal medio de transporte entre 1828 y 1835. En Hungría, los Países Bajos y Estados Unidos hubo gente que pensó en el futuro y desarrolló vehículos eléctricos de pequeño tamaño. El primer vehículo eléctrico rudimentario fue construido en 1832 por Robert Anderson, pero no se fabricó uno con éxito hasta la década de 1880, cuando William Morison construyó uno.Un vehículo eléctrico (VE) necesita cargarse y recargarse al igual que su smartphone. Para ello, las estaciones de carga, también conocidas como Equipos de Suministro de Vehículos Eléctricos (EVSE), suministran energía a los VE enchufables. Son tan antiguas como los vehículos eléctricos y han mejorado con los años. La carga de los vehículos eléctricos puede realizarse con alimentación de CA o CC.

Comparación entre estaciones de carga de CA y CC

A pesar de ser las más utilizadas, las estaciones de carga de corriente alterna tienen sus peculiaridades, mientras que las de corriente continua tienen nuevas introducciones e inconvenientes. He comparado estos dos tipos de estaciones de carga basándome en el siguiente tema:

Naturaleza de la dirección de la carga de CA y CC

Las corrientes alternas (CA) suelen ser populares por cambiar de dirección en periodos cortos, y las redes producen normalmente CA. Es fácil transmitir la CA de un lugar a otro, por lo que suele suministrarse a los cargadores de los vehículos eléctricos (estaciones de carga). Sin embargo, las baterías de los vehículos eléctricos sólo pueden almacenar energía eléctrica en corriente continua (DC).¿Cómo se carga entonces una batería de corriente continua en el coche con la corriente alterna suministrada por la red? Para cargar estos vehículos, se han creado infraestructuras de apoyo como las de carga de CA y CC para suministrar energía eléctrica. Las estaciones de carga de CA suministran energía en forma de CA, pero el cargador de a bordo del coche eléctrico convierte la CA en CC para que sea aceptada por las baterías.La diferencia entre una estación de carga de CA y una de CC es la forma en que la energía llega a las baterías. En el caso de la estación de carga de CA, el circuito de carga de a bordo se conecta directamente al suministro de CA. A continuación, utiliza un convertidor que convierte la CA en CC antes de transmitirla a la batería del coche. Por su parte, las estaciones de carga de CC proporcionan corriente continua a los vehículos eléctricos, sin convertirla en el cargador de a bordo; en cambio, la conversión de CA a CC se realiza en la estación antes de transmitirla a través del EVSE.

Velocidades y tensiones de carga de la infraestructura de recarga de vehículos eléctricos

La infraestructura de recarga de vehículos eléctricos tiene varios niveles basados en la velocidad y la capacidad. La clasificación actual de las velocidades de carga es la de los niveles 1, 2 y 3. Los niveles 1 y 2 son para la carga de CA, mientras que el nivel 3 se conoce como carga rápida de CC. En el caso de la carga de CA de nivel 1, se necesitaría una carga nocturna para añadir 50-60 millas, mediante una salida de 1,3kW a 2,5kW a una toma de corriente doméstica de 120V. Por su parte, la carga de nivel 2 implica mejorar a unos 208V-240V, cargando a un ritmo de 4kW a 18kW (equivalente a 12 a 54 millas por hora).Con el uso de la carga de CC, que evita el uso de un convertidor, la carga es más rápida. Esta velocidad es de esperar, ya que el tiempo que se tarda en convertir la CA en CC es parte de lo que contribuye a la lentitud de la carga en las estaciones de carga de CA. Los cargadores rápidos de CC pueden cargar a una velocidad de salida de entre 50kW y 350kW. Un vehículo, dependiendo del tipo, puede estar completamente cargado en 15 - 45 minutos.

Más información sobre el funcionamiento de la carga rápida de CC

Cada estación de carga de CC tiene un conector de puerto único. Esta singularidad limita el tipo de vehículos que se pueden cargar en una estación de carga de CC. Así, por ejemplo, un supercargador de Tesla no puede cargar otros vehículos que no sean Teslas. Los otros dos tipos de cargadores de CC disponibles son el Sistema de Carga Combinada (CCS) y el CHAdeMo, y son relativamente comunes y pueden adaptarse a diferentes vehículos eléctricos.Además, los distintos vehículos eléctricos tienen diferentes capacidades de batería y tasas de aceptación de energía. La cantidad de energía que una batería puede aceptar a la vez determina su capacidad. Al menos, puedo decir que los modelos de vehículos eléctricos más recientes pueden aceptar hasta 270 kW por hora, aunque se sabe que los modelos comunes aceptan energía a un ritmo de 50 kW por hora. A medida que la potencia de las baterías de los vehículos eléctricos sigue aumentando, la potencia de las estaciones de recarga también lo hace. A partir de 2020, la estación de recarga de vehículos eléctricos más potente que conozco es de 350 kW. Entonces, ¿cómo pueden coincidir estas dos cosas (la capacidad de los cargadores y la de las baterías) cuando los cargadores van más rápido? Lo bueno es que ni siquiera tienen que coincidir. Todo lo que tiene que ocurrir es una comunicación entre el vehículo y la estación de carga sobre cuánta energía se necesita y se enviaría.

Ventajas e inconvenientes de la infraestructura de recarga de vehículos eléctricos disponible

La carga de CA sigue siendo muy popular, especialmente la de nivel 2. Por lo tanto, no siempre se puede esperar llegar a una zona de carga de CC, aunque se quiera, porque la más cercana puede estar muy lejos. Aunque la carga de CA sigue siendo segura y estupenda, es lenta en comparación con la carga de CC y requiere más horas de carga.Curiosamente, el uso de la carga rápida de CC también tiene algunas desventajas. El caso de los problemas térmicos es uno de ellos que trae preocupación. La carga prolongada con carga rápida de CC calienta las baterías de los vehículos eléctricos, lo que las degrada ligeramente con el tiempo. Aunque los efectos a largo plazo siguen siendo objeto de debate, se necesitan más tecnologías de control del calor. Además, su instalación es costosa, lo que supone un inconveniente importante. Para las estaciones de carga de corriente continua, se necesita un voltaje más alto. Necesitan el nivel de 480 voltios para funcionar la mayor parte del tiempo, y el coste de este requisito de voltaje es relativamente más alto en comparación con la contraparte de CA. Por lo tanto, tanto para las empresas instaladoras como para los usuarios de los vehículos eléctricos, el coste se verá afectado.Carga de CACarga de CC1Laconversión a CC se realiza dentro del coche.La conversión se realiza fuera del coche en la estación de carga.2La curva de carga es una línea plana; es decir, sólo se carga a un ritmo continuo durante todo el tiempo.La curva de carga es una curva degradante ya que el ritmo de carga se reduce con el tiempo. Esto implica que el rápido ritmo inicial al que la batería del VE acepta energía se reduce a medida que se acerca a su capacidad total.3La velocidad de carga suele ser de unos 22kW-43kW por km/h.Puede cargar hasta 50-100kW por km/h.4Las estaciones de CA son cada vez más populares.Las últimas estaciones de carga de CC existen en Europa pero no son tan populares como las de CA.5Utiliza un convertidor de carga limitado a bordo.Utiliza un convertidor más grande fuera del VE para una carga rápida y bidireccional.En general, las infraestructuras de carga de CA y CC se están desarrollando rápidamente para facilitar un mejor uso de los vehículos eléctricos. Sin embargo, la carga de CC sigue destacando por su rapidez. También tiene sus niveles de capacidad en términos de corriente, tensión y potencia. Por lo tanto, aunque podemos utilizar lo que tenemos, es mejor explorar mejores opciones como la carga de CC y mejorar la eficiencia.Este blog forma parte de una serie sobre V2X. Continúe con los otros blogs de la serie.