Análisis e identificación de la información a registrar en el sistema de recarga para el vehículo eléctrico y de los procesos TIC asociados

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1 Análisis e identificación de la información a registrar en el sistema de recarga para el vehículo eléctrico y de los procesos TIC asociados - IN IDAE- Versión 4.2 Fecha: 18/01/2011 1/105

2 ÍNDICE 0. Acrónimos y abreviaturas Resumen ejecutivo Introducción Antecedentes Objetivos Consideraciones previas Actores implicados en el sistema de recarga de vehículos eléctricos Elementos asociados al sistema de recarga El Vehículo Eléctrico (VE) El Punto de Recarga (PR) El Sistema de Gestión (SG) El Help Desk El Sistema de Roaming (SR) Recopilación de iniciativas vinculadas a la recarga de vehículos eléctricos Metodología Definición de la ficha descriptiva modelo Entrevistas realizadas ABB e Initzia BlueMobility Circutor - Circontrol Grupo Simon Grupo Temper Ingeteam Mobecpoint (Mobecgo) Mobecpoint (MOVELE Barcelona) MOVELE Barcelona MOVELE Madrid N2S NH Hoteles NUTAI Oficina Live Iniciativas Amsterdam Electric Better Place Cenit VERDE ChargePoint America CITYELEC E-mobility Berlin EV Network UK Factory Dos Hermanas centro comercial Green emotion G4V (Grid for Vehicles) Living Car London EV Singapore EV Test-Bedding Telefónica/Endesa - cabinas telefónicas /105

3 The EV Project VLOTTE Project Propuesta de sistema de recarga: arquitectura y operativa Propuesta de arquitectura del sistema de recarga Propuesta de procesos asociados al sistema de recarga Propuesta de requerimientos técnicos, procedimientos e información mínima a registrar en los procesos asociados a la recarga eléctrica Propuestas asociadas al proceso de alta de usuario Propuestas asociadas al proceso de identificación y autenticación del usuario en el PR Propuestas asociadas al proceso de recarga del VE Propuestas asociadas al proceso de monitorización de la red Propuestas asociadas al proceso de gestión de incidencias Propuestas asociadas al proceso de atención al ciudadano/cliente/usuario Modelo de intercambio de información para la interoperabilidad Estrategia de intercambio de información Soluciones tecnológicas para el intercambio de información Conclusiones /105

4 ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1 Funciones principales del gestor de carga Tabla 2 Funciones principales del distribuidor de energía Tabla 3 Funciones principales del proveedor de infraestructura Tabla 4 Funciones principales del proveedor de zona de carga Tabla 5 Comparativa de los diferentes tipos de conectores para la recarga del VE Tabla 6 Información asociada a la recarga lenta del VE Tabla 7 Información asociada a la recarga semirrápida del VE Tabla 8 Información asociada a la recarga rápida del VE Tabla 9 Comparativa entre diferentes ubicaciones del PR Tabla 10 Planificación de entrevistas con los agentes Tabla 11 Propuesta de información mínima asociada al alta del servicio de recarga Tabla 12 Ventajas e inconvenientes de las tecnologías de acceso entre el VE y el PR Tabla 13 Ventajas e inconvenientes de la tarjeta RFID Mifare Classic 1k Tabla 14 Ventajas e inconvenientes de la Tarjeta Hibrida RFID Mifare + Chip Tabla 15 Ventajas e inconvenientes de la Tarjeta Dual RFID Mifare + Chip Tabla 16 Ventajas e inconvenientes de la Tarjeta Dual RFID + Bluechip Tabla 17 Ventajas e inconvenientes de la Tarjeta JavaCard Dual (RFID + Contacto) Tabla 18 Comparativa entre tipos de tarjetas Tabla 19 Comparativa de tecnologías de comunicación entre PR y SG Tabla 20 Ventajas e inconvenientes de las tecnologías de acceso entre PR y SG Tabla 21 Propuesta de información mínima a registrar para la autenticación del usuario Tabla 22 Propuesta de información mínima a registrar en el proceso de recarga eléctrica Tabla 23 Propuesta de información mínima a registrar en el proceso de monitorización de la red Tabla 24 Propuesta de información mínima a registrar para el control de incidencias Tabla 25 Propuesta de canales de interacción con el usuario (escenario de mínimos) Tabla 26 Ventajas e inconvenientes de SQL y XML /105

5 ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1 Arquitectura del sistema de recarga eléctrica Figura 2 Curva de carga de baterías eléctricas Figura 3 Posibles ubicaciones de los PR Figura 4 SR distribuido Figura 5 SR centralizado Figura 6 Arquitectura general del sistema de recarga eléctrica con distintos gestores de carga Figura 7 Esquema de codificación de la tarjeta RFID = ID_Usuario Figura 8 Propuesta de procedimientos básicos asociados a la recarga del VE: inicio de la recarga Figura 9 Propuesta de procedimientos básicos asociados a la recarga del VE: fin de la recarga por cumplimiento de las condiciones iniciales Figura 10 Propuesta de procedimientos básicos asociados la recarga del VE: fin de la recarga forzado por el usuario /105

6 0. ACRÓNIMOS Y ABREVIATURAS 3G 3ª Generación ASDU Application-layer Service Data Unit ADSL Asymmetric Digital Subscriber Line BBDD Base de Datos CAN Controller Area Network CEE Comunidad Económica Europea CIF Código de Identificación Fiscal CoS Class of Service DNI Documento Nacional de Identidad DNP3 Distributed Network Protocol, versión 3 DSM Demand-Side Management EMV Europay MasterCard VISA EPC Electronic Product Code GPRS General Packet Radio Service HF High Frequency HighFiD High Frequency IDentification ID Identificador IDAE Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía IEC International Electrotechnical Commission IP Internet Protocol ISM Industrial, Scientific and Medical ISO International Organization for Standardization LAN Local Area Network LCD Liquid Crystal Display LED Light-Emitting Diode Li-Ion Iones de Litio M2M Machine-to-Machine MOVELE MOVilidad ELÉctrica NIE Número de Identidad de Extranjero NIF Número de Identificación Fiscal OPC PHEV OLE (Object Linking and Embedding) for Process Control Plug-in Hybrid Electric Vehicle PIN Personal Identification Number PLC Power Line Communications PR Punto de Recarga RFID Radio Frequency IDentification SAE Society of Automotive Engineers SCADA Supervisory Control And Data Acquisition SG Sistema de Gestión SMS Short Message Service SQL Structured Query Language SR Sistema de Roaming TCP Transmission Control Protocol THD Total Harmonic Distortion TIC Tecnologías de la Información y la Comunicación UHF Ultra High Frequency UID Unique Identification VE Vehículo Eléctrico 6/105

7 VEB VEH VEHE WAN Wi-Max XML Vehículo Eléctrico de Batería Vehículo Eléctrico Híbrido Vehículo Eléctrico Híbrido Enchufable (en inglés PHEV) Wide Area Network Worldwide Interoperability for Microwave Access extensible Markup Language 7/105

8 1. RESUMEN EJECUTIVO Dentro del marco para la reducción de las emisiones de CO 2, la legislación europea contempla para 2015 la reducción de las emisiones medias de CO 2 /vehículo-km, para todos los nuevos automóviles, a 120gCO 2 /km. En este escenario, existe un consenso creciente que los vehículos eléctricos son una de las mejores opciones para satisfacer el mercado no solo porque garantizan una baja emisión de CO 2 sino además porque permiten otros beneficios directos e indirectos: Reducción y eliminación de emisiones contaminantes, tanto de CO 2 (50-60gCO 2 /km) como de otros gases tipo NO x, SO x, PM,... Ahorro energético: mayor rendimiento del motor eléctrico frente al motor tradicional, 29% frente a 20%, teniendo en cuenta todo el ciclo completo de la energía: producción, transformación, transporte, recarga y uso. Reducción de la dependencia energética externa. Mejora de la eficiencia del sistema eléctrico: aprovechamiento de las horas valle y curva de consumo eléctrico más uniforme. Eficiencia económica ligada a la mejora del sistema eléctrico que redunda en una optimización de costes de todos los usuarios. Actualmente, ya existe una amplia gama de vehículos eléctricos y de vehículos híbridos en el mercado además, el desarrollo reciente de los vehículos eléctricos híbridos junto con la evolución continua de la tecnología de las baterías, con autonomías mayores y tiempos de carga menores, refuerza que las perspectivas avancen hacia una consolidación de este tipo de vehículos en el mercado. En paralelo, están emergiendo nuevas compañías proveedoras de sistemas de recarga. Estos elementos son indispensables para el éxito del vehículo eléctrico. Aunque la localización más frecuente para realizar la recarga será la vivienda o lugar de trabajo del usuario, es necesario disponer de una infraestructura de una red de puntos de recarga de acceso público en superficie para garantizar una utilización generalizada de los vehículos eléctricos. En consecuencia, un número creciente de ciudades a nivel mundial han iniciado pilotos para la instalación de una red de puntos de recarga en su territorio de manera que les sirva para profundizar en el modelo de negocio asociado, en planes de movilidad integral con otros transportes o en el testeo de las distintas tecnologías existentes, entre otros. En España, el Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía (IDAE), de acuerdo a su Estrategia de Ahorro y Eficiencia Energética, gestiona el proyecto MOVELE que además de la introducción de un parque de vehículos eléctricos contempla la instalación de al menos 500 puntos de recarga en las ciudades de Barcelona, Madrid y Sevilla. Junto a esta iniciativa se están desplegando también otros proyectos tanto públicos como privados. Pero la aparición sucesiva de redes de puntos de recarga repartidos por el territorio, que aparentemente es muy beneficioso, puede llegar a ser contraproducente para los distintos actores involucrados (administración, fabricantes, gestores y usuarios) si este despliegue no se realiza de forma coordinada. Evidentemente, la existencia de una gran diversidad de conectores, de procesos de recarga y de tecnologías de acceso puede llevar a la confusión y al rechazo del usuario a 8/105

9 introducirse en el mercado del vehículo eléctrico, especialmente cuando sea un hecho que un usuario no pueda utilizar puntos de recarga de operadores distintos con el mismo sistema de identificación y habilitación. En este contexto, el IDAE apuesta por establecer un marco tecnológico, de procesos y de información que permita garantizar una homogeneidad de la recarga y una interoperabilidad entre los diferentes operadores que gestionan dicho servicio, para así maximizar el valor de las redes de recarga de todo el territorio. El presente estudio se enmarca dentro de esta línea con tres objetivos definidos: Establecer el marco general del sistema de recarga 1 del vehículo eléctrico identificando los actores involucrados y los principales elementos que intervienen en la recarga eléctrica. Conocer las principales iniciativas que se están desarrollando en el ámbito de la recarga eléctrica a nivel nacional e internacional. Realizar una propuesta de la arquitectura, procesos e información mínima necesaria para la operativa del sistema de recarga, para así asegurar la interoperabilidad de los diferentes agentes que presten el servicio de recarga. Marco general del sistema de recarga Para establecer la base de argumentación del estudio se ha analizado inicialmente la arquitectura de un sistema de recarga de vehículo eléctrico y los elementos que la integran. Se han identificado los distintos elementos que componen el sistema, detallando la tipología de roles y actores, la tipología de vehículos eléctricos y baterías, los diferentes estándares de conectores, los modos de recarga en función de la infraestructura y tecnología utilizada y los tipos de recarga en función del tiempo de recarga. Además se han mapeado las posibles ubicaciones de los puntos de recarga teniendo en cuenta qué tipo de recarga es más adecuada, analizando sus pros y contras en cada caso. Se completa el marco general con la definición de qué funcionalidades debe realizar un sistema de gestión de la recarga, el servicio de atención al usuario o help desk y el sistema de roaming 2, así como la identificación de las necesidades de comunicación del sistema con los distintos elementos: usuario, punto de recarga, distribuidor de energía, sistema de gestión, help desk y sistema de roaming. Principales iniciativas nacionales e internacionales Por un lado, se ha establecido un programa de entrevistas que ha permitido conocer el punto de vista de los principales actores tanto empresariales como institucionales dentro del ámbito de la recarga del vehículo eléctrico: gestor de carga, distribuidor de energía, fabricante de equipo eléctrico y electrónico, integrador del punto de recarga, desarrollador de aplicaciones software, proveedor de VE y proveedor de zona de carga. Mediante estas entrevistas ha sido posible profundizar más en la realidad del sector, y conocer con más detalle la utilización de las TIC en los distintos interfaces así como la posible interoperabilidad entre sistemas de recarga. De forma complementaria, se ha realizado una búsqueda de experiencias significativas y proyectos pilotos existentes o actualmente en curso. Esto ha permitido obtener abundante documentación sobre la situación actual del sector a nivel nacional e internacional respecto 1 Sistema de Recarga: Conjunto estructurado de elementos que participan en la recarga eléctrica. 2 Roaming: Sistema que asegura la interoperabilidad entre gestores de carga 9/105

10 a la tecnología utilizada, los posibles modelos de negocio, y las barreras y problemáticas existentes así como las tendencias a medio y largo plazo. Todas las entrevistas y experiencias analizadas se han plasmado en un conjunto de 23 fichas que han permitido una descripción sintética de la entrevista o experiencia, haciendo especial hincapié en la información asociada a las funcionalidades, procesos y aspectos técnicos del sistema de recarga en cada caso. Propuesta de arquitectura, procesos e información a registrar Como resultado, el estudio define una propuesta de requerimientos técnicos mínimos sobre la operativa del sistema de recarga, que permitan garantizar la interoperabilidad de los diferentes agentes que presten el servicio de recarga, teniendo en cuenta la situación actual de estandarización en dicho sector y su evolución a corto-medio plazo. Partiendo de la propuesta de arquitectura del sistema de recarga donde se visualiza la interoperabilidad entre gestores de carga distintos, se desgranan las propuestas para los distintos niveles de actuación. Propuesta de las tecnologías de acceso y de comunicación. Propuesta de protocolos a utilizar para el telecontrol. Propuesta de información a recopilar durante el proceso de alta de un nuevo usuario en el sistema de recarga. Propuesta de información mínima a registrar en cualquier punto de recarga para asegurar la interoperabilidad. Propuesta de procedimientos básicos asociados a la recarga eléctrica presentando cronogramas donde se reflejan las comunicaciones de los diferentes elementos implicados así como la información mínima intercambiada durante el proceso de recarga. Propuesta de gestión de incidencias a controlar asociadas a la recarga. Propuesta de modelo de intercambio de información para asegurar la interoperabilidad entre diferentes gestores de carga mediante el sistema de roaming. 10/105

11 2. INTRODUCCIÓN 2.1. Antecedentes El Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía, en adelante IDAE, tiene por objetivo desarrollar la estrategia de ahorro y eficiencia energética para España y potenciar el crecimiento de las energías renovables como pilar del nuevo marco energético que se está perfilando a nivel mundial. Una de las estrategias para desarrollar este nuevo modelo energético es la sustitución paulatina de los actuales vehículos por vehículos eléctricos más eficientes energéticamente y respetuosos con el medio ambiente. Con este objetivo, el IDAE gestiona y coordina el proyecto MOVELE que es un proyecto piloto que pretende introducir, antes de diciembre de 2010, vehículos eléctricos de diversas categorías, e instalar al menos 500 puntos de recarga para estos vehículos en las ciudades de Barcelona, Madrid y Sevilla. Además del proyecto MOVELE, se están desarrollando otras iniciativas con estos mismos objetivos. Es el caso de los proyectos piloto que se están desarrollando en ciudades como A Coruña, Pamplona, Zaragoza, Vigo, Valladolid, Palencia, Albacete, etc. Desde el IDAE se pretende impulsar un modelo de crecimiento de la movilidad energética que garantice la calidad y seguridad del suministro energético, que promueva la competitividad empresarial y asegure el servicio de recarga para todos los usuarios de vehículos eléctricos independientemente de la localidad donde quiera recargar su vehículo y de los agentes involucrados en la prestación del servicio (gestor de carga, distribuidor de energía, proveedor de los puntos de recarga, etc.) En este contexto, el IDAE ha solicitado a BDIGITAL que identifique la información mínima a registrar en los puntos de recarga del vehículo eléctrico y que defina los procesos asociados a la recarga de forma que se garantice la homogeneidad del servicio y la interoperabilidad entre los diferentes operadores que prestan el servicio, como vía para recomendar a los promotores de estas instalaciones un sistema coherente y equilibrado Objetivos Los principales objetivos del presente estudio son: Establecer el marco general del sistema de recarga 1 del vehículo eléctrico identificando los actores involucrados y los principales elementos que intervienen en la recarga eléctrica. Conocer las principales iniciativas que se están desarrollando en el ámbito de la recarga eléctrica a nivel nacional e internacional. Realizar una propuesta de información a registrar en los puntos de recarga y de los procedimientos básicos asociados, para asegurar la interoperabilidad de los diferentes agentes que presten el servicio de recarga. 11/105

12 Con estos objetivos, el documento se estructura en los siguientes capítulos: Capítulo 3. Consideraciones previas: en este capítulo se introducirán los conceptos básicos que se han de tener en cuenta para comprender el sistema de recarga eléctrica y que sentarán las bases de los análisis realizados en el capítulo 5. Capítulo 4. Recopilación de iniciativas vinculadas a la recarga de vehículos eléctricos: en este capítulo se describirán las diferentes iniciativas identificadas tanto a nivel nacional como internacional y el resultado de las distintas entrevistas que se han realizado con diferentes agentes del sector. Capítulo 5. Propuesta de sistema de recarga: arquitectura y operativa: en este capítulo se realizará una propuesta de arquitectura para la recarga eléctrica y, a partir de este esquema, se realizará una propuesta de la información a registrar en el sistema de recarga para asegurar la interoperabilidad de los diferentes agentes involucrados en el proceso de recarga. Adicionalmente, se realizará una propuesta de los procedimientos básicos asociados a la recarga y se ofrecerán unas recomendaciones a nivel técnico y de comunicación asociados a los diferentes elementos del sistema de recarga (punto de recarga, usuario/vehículo, sistema de gestión, etc.). Además, se presenta la propuesta de aquellas funcionalidades y el intercambio de información mínimo que será necesario para asegurar la interoperabilidad del sistema de recarga del vehículo eléctrico. 12/105

13 3. CONSIDERACIONES PREVIAS Para poder comprender cómo se realizará el proceso de recarga de un vehículo eléctrico debemos conocer cuáles son los diferentes elementos asociados al sistema de recarga, cómo interactúan entre ellos, y qué actores intervienen en el proceso de recarga. Concretamente se han definido 6 elementos básicos del sistema de recarga: Usuario: Se entiende por usuario la persona física o jurídica que solicita el alta del servicio y que interactuará con el sistema de recarga. El Vehículo Eléctrico (VE): Es el vehículo que será objeto de la recarga eléctrica. Puede ser un coche, motocicleta, etc. El Punto de Recarga (PR): Se considera punto de recarga a la infraestructura destinada a suministrar energía eléctrica al VE. El Sistema de Gestión (SG): Sistema centralizado capaz de gestionar datos de la operación del sistema de recarga así como de las incidencias de los diferentes puntos de recarga. Help Desk o centro de atención al usuario: Servicio a través del cual los usuarios pueden interactuar con el sistema de recarga del VE, pudiendo dar parte de incidencias, consultar el estado del sistema de recarga, etc. El Sistema de Roaming 2 (SR): Sistema que permite la interoperabilidad entre diferentes SG, en especial en el caso de gestores de carga (explicado en el Apartado 3.1) distintos. Como base para este estudio se ha considerado la estructura del sistema de recarga mostrada en la Figura 1. 13/105

14 Figura 1 Arquitectura del sistema de recarga eléctrica Fuente: BDigital A pesar de que se pueden pensar en sistemas de recarga más simples (por ejemplo, en los que no existe un sistema de gestión que monitorice la red de puntos de recarga y sea el propio punto de recarga el que tenga su propio equipo de gestión individual), el esquema planteado contempla un escenario completo en el que tienen cabida el mayor número de funciones vinculadas al sistema de recarga. Un escenario más simple, únicamente implicaría una disminución de las funciones asociadas al sistema de recarga y simplificaría la operativa del sistema. A continuación se describen los actores implicados en el proceso de recarga y los elementos básicos asociados al sistema de recarga Actores implicados en el sistema de recarga de vehículos eléctricos En este apartado se describen los principales actores implicados en el sistema de recarga de vehículos eléctricos y las principales funciones asociadas a cada rol. Un mismo agente del mercado (Ayuntamientos, compañías eléctricas, proveedores de infraestructuras, etc.) pueden desempeñar funciones asociadas a distintos actores implicados en el sistema de recarga. 14/105

15 Los actores identificados son: Gestor de carga 3 : Los gestores de carga son aquellas sociedades mercantiles que, siendo consumidores de energía, están habilitados para la reventa de energía eléctrica para servicios de recarga energética asociados al vehículo eléctrico, así como para el almacenamiento de energía eléctrica para una mejor gestión del Sistema Eléctrico. Las principales funciones que se ha considerado que asumiría el gestor de carga son las que se listan en la Tabla 1. Tabla 1 Funciones principales del gestor de carga Funciones principales Alta, identificación y autenticación del usuario Monitorización del sistema de recarga Mantenimiento del sistema de recarga Operar el sistema de recarga eléctrica Gestión de los servicios asociados a cada usuario y al sistema de recarga Gestión de incidencias Tarificación y facturación del servicio de recarga eléctrica Fuente: BDigital Distribuidor de energía 4 : Sociedades mercantiles que tienen la función de distribuir energía eléctrica, así como construir, mantener y operar las instalaciones de distribución destinadas a situar la energía en los puntos de consumo. Las principales funciones que se ha considerado que asumiría el distribuidor de energía son las que se listan en la Tabla 2. Tabla 2 Funciones principales del distribuidor de energía Funciones principales Planificación de la red eléctrica y del sistema eléctrico Distribución de la energía Gestión de la carga eléctrica (p. ej. balanceo de carga) Monitorización del servicio de suministro eléctrico Fuente: BDigital Proveedor de infraestructura: Entidad vinculada a la implantación y mantenimiento de PR, desarrollador de aplicaciones de interacción con el usuario, desarrollador de aplicaciones de operación y mantenimiento de los PR y/o de provisión del VE. Las principales funciones que se ha considerado que asumiría el proveedor de infraestructura son las que se listan en la Tabla 3. Tabla 3 Funciones principales del proveedor de infraestructura Funciones principales Instalación o provisión de elementos del PR o del VE Mantenimiento de elementos del PR Monitorización de elementos del PR Fuente: BDigital 3 Definido en el BOE A Definido en la Ley 54/97 del Sector Eléctrico 15/105

16 Proveedor de zona de carga: Entidad responsable de la provisión y habilitación de espacio para la instalación de los elementos del sistema de recarga (p. ej. PR). En la Tabla 4 se lista la función más importante. Tabla 4 Funciones principales del proveedor de zona de carga Funciones principales Provisión y habilitación de espacio físico para la instalación de elementos del sistema de recarga eléctrica (p. ej. PR) Fuente: BDigital 3.2. Elementos asociados al sistema de recarga El Vehículo Eléctrico (VE) Se entiende cómo Vehículo Eléctrico (VE), el tipo de vehículo que utiliza propulsión por medio de motores eléctricos para transportarse o conducir personas, objetos o una carga específica. Es un sistema compuesto por un subsistema primario de almacenamiento de energía, una o más máquinas eléctricas y un sistema de accionamiento y control de velocidad Tipos de VE En el mercado podemos encontrar diferentes tipos de VE dependiendo de si el motor es completamente eléctrico o si necesita un motor de combustión. Los diferentes tipos 5 son los siguientes: Vehículo Eléctrico de Batería (VEB): Está impulsado por un motor eléctrico en lugar de un motor de combustión. El vehículo tiene una batería que se carga con electricidad de la red eléctrica. Vehículo Eléctrico Híbrido (VEH): Está equipado con un motor eléctrico de apoyo y un motor de combustión. Hoy en día los coches híbridos en el mercado son completamente autosuficientes en la carga de la batería lo que significa que la carga de la batería eléctrica la lleva a cabo el motor de combustión a través de un generador, con una cierta contribución del frenado regenerativo (energía cinética). Vehículo Eléctrico Híbrido Enchufable (VEHE o PHEV): También está equipado con un motor eléctrico y un motor de combustión de apoyo. La principal diferencia con el anterior tipo es que este tiene la posibilidad de cargarse a través de la red eléctrica y tiene una batería de mayor tamaño. La combinación de un motor eléctrico y otro de combustión permite cubrir distancias más largas que uno completamente eléctrico. Cuando la batería alcanza un nivel mínimo, el motor de combustión se pone en marcha y funciona como un VEH /105

17 Las baterías del VE 6 Uno de los elementos más importantes de un vehículo eléctrico es su batería debido a que condiciona el tipo de recarga que se le puede aplicar (lenta, semirrápida o rápida) y que actualmente supone el 50% del coste del VE aproximadamente. La batería eléctrica es un dispositivo que almacena energía eléctrica, usando procedimientos electroquímicos y que posteriormente la devuelve, prácticamente, en su totalidad; este ciclo puede repetirse un determinado número de veces. El tipo de batería instalada en un coche condiciona el tipo de recarga que puede realizar, ya que no todas soportan recargas semirrápidas o rápidas (ver Apartado ). A continuación se describen las tecnologías empleadas para su uso en vehículos eléctricos. Baterías de Plomo-ácido 7 : Los acumuladores de plomo-ácido son las baterías más tradicionales del mercado. Tienen una baja densidad energética, es decir, ocupan mucho espacio y pesan mucho (para conseguir una autonomía de 50 km con una velocidad punta de 70 km/h se necesitan más de 400 kg de baterías de plomoácido), y son poco duraderas (unos 700 ciclos de recarga). Además sufren el llamado efecto memoria 8. Su principal ventaja es su bajo coste, y su tasa de reciclaje supera el 90%. Tradicionalmente eran el tipo de baterías que se instalaban en los VE aunque actualmente la tendencia es instalar baterías de litio ionizado por las ventajas que supone. Baterías de Níquel-hidruro metálico (Ni-MH) 9 : Es un tipo de batería recargable que utiliza un cátodo de una aleación de hidruro metálico. Esto permite eliminar el costoso (y medioambientalmente peligroso) cadmio a la vez que se beneficia de una mayor capacidad de carga y un menor efecto memoria que las baterías de plomo. Su densidad de energía llega a los 80 Wh/kg. Los ciclos de carga de estas baterías oscilan entre las 500 y 700 cargas, algunos de sus inconvenientes son las "altas" temperaturas que alcanzan en las cargas o en los usos. Baterías Zebra (NaNiCl) 10 : estas baterías tienen una alta densidad energética, pero operan en un rango de temperaturas que va de 270ºC a 350ºC (necesario para mantener el electrolito de sal líquido), lo que requiere un alto aislamiento. Entre sus inconvenientes, además de la temperatura de trabajo, están las pérdidas térmicas cuando no se usa la batería. La batería Zebra se fabrica a partir de sal común, cerámica y níquel y tiene cuatro veces más energía que una batería de ácido de plomo del mismo peso. Una batería Zebra se puede cargar alrededor de veces. Baterías de Iones de Litio 11 : Las baterías de iones de litio (Li-Ion) consiguen mejorar las prestaciones de las de NiMH. Su densidad energética se eleva a 115 Wh/kg y no sufren de efecto memoria. Su duración es de unos ciclos de recarga. A pesar de que el coste es elevado, pudiendo ser de hasta 4 veces el de una batería de plomo, sus prestaciones la hacen la más idónea para los vehículos Efecto memoria: Ocurre al recargar una batería que no se ha agotado suficientemente. Si una batería que se ha gastado hasta el 20% de su capacidad se recarga, su capacidad se reducirá a un 80% del valor inicial /105

18 eléctricos. Actualmente la mayoría de los vehículos eléctricos que están saliendo al mercado en el mundo disponen de este tipo de baterías. Baterías de Polímero de Litio 12 : Las baterías de polímero de litio es una tecnología similar a la de iones de litio, pero con una mayor densidad de energía, diseño ultraligero y una tasa de descarga superior. Entre sus desventajas está la alta inestabilidad de las baterías si se sobrecargan y si la descarga se produce por debajo de cierto voltaje. La mejora se obtiene gracias al uso de fosfato de litio y hierro de estructura olivina como material catódico que ayudará a aumentar la vida de la batería hasta cuatro veces más si la comparamos con una unidad de iones de litio actual. Además también consiguen un 80% de retención después de ciclos de carga-descarga o y su tiempo de recarga es mucho más reducido, del 99%, en 30 minutos El conector Es importante que todos los vehículos eléctricos puedan recargarse en cualquier lugar, sin tener que preocuparse de diferencias entre los conectores de los múltiples fabricantes de VE. Es por eso que se necesita estandarizar el tipo de conector que permitirá una mayor interoperabilidad entre las diferentes clases de PR. A día de hoy, existen los siguientes estándares (Tabla 5): IEC : Este estándar europeo del IEC está diseñado para funcionar con un sistema monofásico a 230V mediante un conector Tipo 1 o con un sistema trifásico a 400V mediante un conector Tipo 2, para recarga lenta o semirrápida en alterna (AC). La recarga rápida está resuelta mediante la incorporación de contactos en continua (DC) de potencia y control. Tiene más pines que otros estándares para adaptarse a los requisitos de la recarga semirrápida (ver Apartado ). Este conector es compatible con otros estándares como el SAE J1772. SAE J1772: El conector está diseñado para un sistema monofásico a las tensiones de 120V ó 240V, como los utilizados en América del Norte y Japón. El conector de 43mm tiene 5 pines de 3 tamaños diferentes. Al igual que en el caso anterior, la recarga rápida está resuelta mediante la incorporación de contactos en continua (DC) de potencia y control. CHAdeMo 14 : Este estándar proviene de un conglomerado de diferentes fabricantes de automóviles japoneses. Está pensado para la recarga rápida (ver Apartado ) y adaptado únicamente para corriente continua. Junto a estos estándares, China está desarrollando actualmente su propio estándar de conector que se encuentra todavía en fase preliminar para su aprobación /105

19 Tabla 5 Comparativa de los diferentes tipos de conectores para la recarga del VE Estándar Procedencia Número de fases Tipo de recarga IEC Europa 1 ó 3 Lenta, Semirrápida SAE J1772 EEUU y 1 Lenta Japón CHAdeMo Japón Recarga en continua (DC) Rápida Fuente: BDigital Por otra parte, la clavija 15 CEE 7/4 Tipo F o Schuko para la toma de corriente en pared o en PR es actualmente la más extendida en Europa. Está diseñada para trabajar en monofásico (230V y 16A) y recarga lenta. Se prevé su sustitución de forma gradual por el estándar europeo IEC El Punto de Recarga (PR) Se entiende por Punto de Recarga (PR) al equipo de recarga eléctrica donde se conecta el VE. Es a partir de este punto donde se inicia la comunicación con el SG. Los PR pueden ser de dos tipos, puntos inteligentes que se comunican directamente con un sistema de gestión o estaciones de recarga donde se encuentran varios PR con un sistema de control que se comunica con un sistema de gestión. Asociadas al punto de recarga hay que tener presente las siguientes consideraciones: Tipos de recarga Los modos de carga La ubicación de los PR Interfaz de comunicación con el usuario. A continuación, se detallan cada uno de estas consideraciones Tipos de recarga 16 Actualmente podemos distinguir tres tipos de recarga que condicionan el tiempo de recarga del VE: Carga lenta: Este tipo de carga se realiza a través de una toma alterna monofásica de 230V y hasta 16A. Utilizando este método, se necesitaría realizar una carga de 6 a 8 horas para un coche eléctrico convencional. Para motocicletas eléctricas, la carga se puede realizar en 2-3 horas. En la Tabla 6 se presenta la información asociada a este tipo de recarga. Tabla 6 Información asociada a la recarga lenta del VE Tipo de VE Coche Motocicleta Potencia 3 kw 3 kw Coste por unidad < < La clavija CEE 7/4 Tipo F no se considera conector según la norma UNE-EN /105

20 Tiempo de recarga 6-8h (100%) 3-4h (80%) Tipo de batería Plomo-ácido, Ni-MH, Zebra y Li- Ion Ubicación aconsejable Estacionamiento en vía pública Locales de pública concurrencia Doméstico Empresa de alquiler de vehículos Flota de vehículos de empresa 3h (100%) 1h 30min (80%) Plomo-ácido, Ni-MH, Zebra y Li-Ion Estacionamiento en vía pública Locales de pública concurrencia Doméstico Empresa de alquiler de vehículos Flota de vehículos de empresa Fuente: BDigital y London EV Plan Carga semirrápida: En este caso la carga se realiza con una toma alterna trifásica de 400V y 63A. Para cargar un coche convencional, se necesitará una hora de carga con este método. Una motocicleta eléctrica no puede soportar este tipo de recarga. En la Tabla 7 se muestra la información asociada a este tipo de recarga. Tabla 7 Información asociada a la recarga semirrápida del VE Tipo de VE Coche Motocicleta Potencia 7-43 kw n/a Coste por unidad n/a Tiempo de recarga 1h (100%) n/a 30 min (80%) Tipo de batería Ni-MH, Zebra y Li-Ion n/a Ubicación aconsejable Empresa de alquiler de vehículos n/a Flota de vehículos de empresa Estaciones de servicio Fuente: BDigital y London EV Plan Carga rápida: Este tipo de carga se realiza en corriente continua con una tensión de 400V y 600A. Este método puede tener cargado un coche convencional en 6 minutos. Una motocicleta eléctrica no puede soportar este tipo de recarga. En la Tabla 8 se presenta la información asociada a este tipo de recarga. Tabla 8 Información asociada a la recarga rápida del VE Tipo de VE Coche Motocicleta Potencia kw n/a Coste por unidad n/a Tiempo de recarga 6 min n/a Tipo de batería Li-Ion n/a Ubicación aconsejable Estaciones de servicio n/a Fuente: BDigital y London EV Plan 20/105

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