El vehículo eléctrico y su infraestructura de carga. Ana Pozo Ruz
mutuos. Para empezar, sería adecuado un cierto grado de flexibilidad en los modos de recarga del vehículo eléctrico, así como introducir la figura del gestor de cargas para administrar la disponibilidad de la generación mediante energías renovables.
Un paso más allá sería lo que actualmente se conoce como tecnología Vehicle to Grid (V2G), que permite la utilización de las baterías de los vehículos eléctricos como medio de almacenamiento remoto. Su objetivo consiste en poder utilizar las baterías eléctricas para inyectar energía a la red cuando se considere necesario, según las condiciones en las que se encuentre el vehículo.
2.2.1 Clasificación y descripción de los vehículos eléctricos
El esquema simplificado de un vehículo eléctrico consta principalmente de los elementos reflejados en la figura 2.2.
Como se desprende de la figura 2.2, el sistema de motorización acciona el vehículo. Otros elementos a tener en cuenta son: la carrocería, que puede ser de una sola pieza o incorporar cerramiento de materiales ligeros; los sistemas auxiliares como iluminación, refrigeración o los sistemas de navegación; y la unidad de control, que tiene como señales de entrada el freno, la aceleración y la realimentación de la velocidad. Actualmente existen diferentes tipos de vehículos que utilizan energía eléctrica para funcionar y que se definirán a continuación (figura 2.3):
• Vehículo Eléctrico (BEV – Battery Electric Vehicle). Se trata de vehículos de tracción eléctrica alimentados por una batería recargable. Estos vehículos están propulsados únicamente por un motor eléctrico. La fuente de energía proviene de la electricidad almacenada en la batería, que se debe cargar a través de la red.
Figura 2.2. Esquema simplificado de un automóvil eléctrico
• Vehículo eléctrico híbrido enchufable (PHEV – Plug-in Hybrid Electric Vehicle). Esta familia de vehículos combina un motor de combustión interna (MCI) con una batería y un motor eléctrico. El MCI y/o el motor eléctrico propulsan el vehículo en una configuración paralela. Cohabitan dos fuentes exteriores de energías: la proveniente de los combustibles, que permite mover el motor térmico, y la electricidad, suministrada por la red y que permite recargar la batería.
• Vehículo eléctrico híbrido no enchufable (HEV – Hybrid Electric Vehicle). Son vehículos provistos de un motor de combustión interna y de un motor eléctrico alimentado por un dispositivo recargable de energía —como una batería— mediante, entre otros medios, el motor de combustión interna (este tipo de vehículos no son considerados dentro de la Estrategia Integral para los vehículos eléctricos, ya que por sus características usan como única fuente de energía el combustible, y no permite la carga de la batería por una fuente exterior de electricidad). En un futuro, si la tecnología eléctrica llega a ser la dominante y el desarrollo de las baterías lo permite, será posible realizar recorridos más largos. De todas formas, se requiere una estandarización que permita cambiar las baterías usadas por unas recargadas.
Actualmente, se pueden encontrar en el mercado diferentes modelos de vehículos eléctricos híbridos no enchufables, como son por ejemplo, el Toyota Prius o el Honda Civic. La ventaja principal de estos vehículos es que no consumen energía cuando están parados y que recuperan energía en las frenadas o en fuertes pendientes. A pesar de que se mejora la eficiencia del vehículo eléctrico, el hecho de que no sea enchufable limita su contribución a la sostenibilidad ambiental del sector transporte. El problema reside en que no favorece la introducción de energías renovables de origen eléctrico a través de la carga de electricidad.
Figura 2.3. Tipos de vehículos eléctricos
El PHEV es esencialmente un vehículo híbrido con un dispositivo que permite su conexión a la red eléctrica para cargar electricidad en su batería a partir de una fuente externa. El motor de tracción es el motor eléctrico, contrariamente a como sucedía en el HEV. Este vehículo dispone de baterías con una capacidad superior y puede alcanzar autonomías de hasta 100 km. El motor de combustión es más pequeño y sirve para producir electricidad. Este tipo de vehículo reúne las ventajas de los coches de combustión y de los vehículos eléctricos. En la actualidad, la autonomía de las baterías todavía no permite recorrer grandes distancias sin la recarga de las mismas, por lo que este tipo de vehículos se perfila como el más atractivo de la próxima generación de automóviles. Su principal diferencia es el incorporar baterías de mayor capacidad que le permiten funcionar más tiempo en modo eléctrico puro, además de la posibilidad de recargar dichas baterías.
Desde el punto de vista de la sostenibilidad global, una de las grandes ventajas que aporta el vehículo híbrido o el eléctrico puro es su capacidad para cargar las baterías a través de electricidad proveniente de fuentes renovables, lo que permite la penetración de estas en el sector del transporte. Esto contribuirá a incrementar la eficiencia energética y a reducir las emisiones contaminantes. Durante el periodo nocturno las tarifas eléctricas son menores, por lo que se convierte en un momento ideal para la conexión del vehículo eléctrico al sistema, ya que el consumo energético es menor y existe un excedente de producción de energía eléctrica. Adicionalmente, la carga nocturna ayudará a la integración de las renovables, ya que aumentará la demanda en periodos de bajo consumo y elevada producción eólica.
Dentro de la categoría de vehículos híbridos, existen dos tipos de vehículos: los híbridos paralelo y los híbridos serie.
• Híbridos paralelo: Son los primeros en aparecer en el mercado. Utilizan fundamentalmente la tracción eléctrica para mejorar la eficiencia energética del motor de gasolina. Esto se consigue utilizando el motor de combustión interna en los regímenes de giro en los que tiene mejor rendimiento. Para ello, la tracción eléctrica se usa para iniciar el movimiento y almacenar energía al frenar. Esta gestión inteligente de la energía se puede realizar gracias a los variadores electrónicos, que permiten funcionar al motor eléctrico en cualquier régimen.
• Híbridos en serie: Utilizan un motor de combustión interna para recargar las baterías que alimentarán al motor eléctrico. Con este sistema, el motor eléctrico es el responsable de propulsar el vehículo. Teniendo en cuenta que es muy eficiente, lo que realmente impide utilizar este sistema es la necesidad de una batería de suficiente capacidad.
El vehículo eléctrico puro (BEV) obtiene prácticamente toda la energía para su funcionamiento de la electricidad, que es suministrada a través de la red. Con la electricidad se carga la batería, cuyo tamaño en este caso es superior al de las baterías del PHEV. La autonomía de un BEV puede estar limitada respecto a los estándares de los vehículos convencionales, dependiendo de la tipología de la batería y del número de baterías instaladas en el vehículo, aunque actualmente puede alcanzar los 200 km. El desarrollo de infraestructuras de recarga rápida, cuyo objetivo principal es completar una recarga en pocos minutos, y el avance en el desarrollo tecnológico de las baterías, son factores que pueden ayudar a superar este tipo de limitaciones. En este sentido, las nuevas baterías ofrecen perspectivas de mejoras tecnológicas y de reducción de costes bastante prometedoras.
2.2.2 Parámetros a analizar en los vehículos eléctricos
Hay dos parámetros fundamentales a la hora de analizar la viabilidad del vehículo eléctrico: la capacidad de las baterías y la autonomía que estas