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- Herausgeber: Marcombo
- Kategorie: Wissenschaft und neue Technologien
- Sprache: Spanisch
- Veröffentlichungsjahr: 2013
Este libro tiene como objetivo facilitar a los lectores, tanto personal técnico como estudiantes universitarios, el acceso al mundo del vehículo eléctrico. El libro guía al lector a través de un recorrido que engloba tanto los inicios del vehículo eléctrico y su evolución como las tendencias del mercado automovilístico actual, el futuro del sistema de distribución eléctrico existente y la integración de las redes inteligentes, como punto de inflexión clave para una relación entre compañías eléctricas, consumidores y medio ambiente, nunca antes imaginada. En la presente obra se describen también las principales barreras tecnológicas y económicas a las que se enfrenta el vehículo eléctrico, dedicando especial atención a las baterías eléctricas, cuya complejidad en el diseño y capacidad de almacenamiento constituye a día de hoy un reto formidable, a la normativa a desarrollar necesaria para los sectores eléctrico y del transporte, y a las medidas llevadas a cabo por diferentes gobiernos en todo el mundo para el apoyo a la implantación del vehículo eléctrico. Se trata de un texto de compresión amena y apropiado para conocer el estado del arte actual del vehículo eléctrico en el mercado. Eva Molero Piñeiro es Ingeniero Industrial por la Universidad de Málaga. Posee además un Master en Ingeniería de Fabricación obtenido en la misma Universidad. Ha trabajado para diferentes empresas vinculadas con el sector eléctrico y para proyectos de carácter internacional relacionados con la implantación de los vehículos eléctricos en el mercado y su interactuación con la infraestructura eléctrica existente. Ana Pozo Ruz es Dra. Ingeniero Industrial y Profesora Titular de Universidad del Dpto. de Tecnología Electrónica de la Universidad de Málaga. Actualmente imparte, entre otras, la asignatura de Electrónica de Potencia en la ETS Ingeniería Industrial de la Universidad de Málaga. Es autora del libro Convertidores conmutados de potencia: test de autoevaluación, publicado por la editorial Marcombo.
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Ähnliche
El vehículo eléctrico y su infraestructura de carga
Primera edición, enero 2013
© 2013 Eva Molero Piñeiro, Ana Pozo Ruz
© MARCOMBO S.A., 2013
www.marcombo.com
“Cualquier forma de reproducción, distribución, comunicación pública o transformación de esta obra sólo puede ser realizada con la autorización de sus titulares, salvo excepción prevista por la ley. Diríjase a CEDRO (Centro Español de Derechos Reprográficos, www.cedro.org) si necesita fotocopiar o escanear algún fragmento de esta obra”.
ISBN: 978-84-267-2018-4
ÍNDICE GENERAL
Lista de símbolos
CAPÍTULO 1. INTRODUCCIÓN
1.1 Introducción
1.2 Objetivo y estructura del libro El vehículo eléctrico y su infraestructura de carga
CAPÍTULO 2. SITUACIÓN GENERAL DE LOS VEHÍCULOS ELÉCTRICOS
2.1 El vehículo eléctrico
2.1.1 Historia y desarrollo de los vehículos eléctricos
2.1.2 Necesidad de los vehículos eléctricos
2.2 Tipos de vehículos eléctricos
2.2.1 Clasificación y descripción de los vehículos eléctricos
2.2.2 Parámetros a analizar en los vehículos eléctricos
2.3 Vehículos propulsados por hidrógeno
2.4 Futuro de los vehículos eléctricos
CAPÍTULO 3. TECNOLOGÍAS DE CONEXIÓN
3.1 Integración a la Red de los vehículos híbridos enchufables
3.1.1 Sistemas de carga
3.1.2 Normativa en España
3.1.3 Estrategia Integral para el Impulso del vehículo eléctrico
3.1.4 Plan de Acción 2010-2012
3.2 Proyectos propuestos para fomentar la movilidad eléctrica
3.2.1 Proyectos internacionales
3.2.2 Proyectos en España.
3.3 Visión general de estándares internacionales de conectores para la conexión de vehículos eléctricos
3.3.1 Comités a cargo
3.3.2 Modos de carga
3.3.3 Niveles de carga
3.4 Carga inductiva sin contactos
3.4.1 Los sistemas de carga inductiva sin contactos estacionarios
3.4.2 Sistemas de carga inductivos aplicados a los vehículos eléctricos
CAPÍTULO 4. TECNOLOGÍAS DE LAS BATERÍAS
4.1 Situación actual de las baterías para vehículos eléctricos y almacenamientos de energía estacionarios
4.1.1 Tipos de baterías
4.2 Barreras tecnológicas de las baterías para vehículos eléctricos
4.2.1 Principales barreras según el tipo de batería
4.2.2 Las baterías Litio Ion
4.3 Estrategias de carga y control: Sistemas de gestión de baterías
4.3.1 Métodos de carga
4.3.2 Limitación de la temperatura
4.3.3 Requerimientos de seguridad de las baterías
4.4 Estaciones de recarga para vehículos eléctricos
4.4.1 Escenarios a estudio
4.4.2 Tecnologías de recarga
4.4.3 Estándares de recarga
4.4.4 Cabinas
4.4.5 Convertidores de potencia
4.5 Almacenamiento de energía
4.5.1 Sistemas de almacenamiento
4.5.2 Perspectivas de los operadores
CAPÍTULO 5. SMART GRIDS
5.1 Introducción
5.2 Definición de las Smart Grids
5.3 El origen de las Smart Grids
5.3.1 El concepto de las microrredes
5.3.2 La reducción de CO2 mediante el uso de las Smart Grids
5.4 Barreras tecnológicas de las Smart Grids
5.5 Visión general de las Smart Grids en el mundo
5.6 Smart metering
5.6.1 Tecnologías de comunicación
5.6.2 Gestión de la energía en los hogares
5.7 Situación energética en España
5.7.1 Proyectos de Smart Grids en España
5.8 Vehículos eléctricos y Smart Grids
ANEXO I. LISTADO DE VEHÍCULOS ELÉCTRICOS PRESENTES EN EL MERCADO
ANEXO II. LISTADO DE POSTES DE RECARGA
ANEXO III. NORMATIVA RELACIONADA CON LOS VEHÍCULOS ELÉCTRICOS
ANEXO IV. CATÁLOGO DE PROYECTOS PARA EL DESARROLLO DE LAS SMART GRIDS
BIBLIOGRAFÍA
Lista de símbolos
AC
Alternating Current
ADELE
Adiabatic compressed air energy storage for electricity supply
AGL
Australian Gas Light Company
AT
Alta tensión
BEV
Battery electric vehicle
BMW
Bayerische Motoren Werke
BT
Baja tensión
CA
Corriente alterna
CAES
Compressed Air Energy Storage
CC
Corriente continua
CDTi
Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial
CEA
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives
CEN
European Committee for Standardisation
DC
Direct Current
DIN
Deutsches Institut für Normung
DNP3
Distributed Network Protocol
EDF
Electricité de France
EEUU
Estados Unidos
EUSEW
European Union Sustainable Energy Week
EV
Electric Vehicle
EV1
Experimental Vehicle 1
EVSE
Electric vehicle supply equipments
FITSA
Fundación Instituto Tecnológico para la Seguridad del Automóvil
FOREVE
Foro español de vehículos eléctricos
GEI
Gases de efecto invernadero
GN
Gas natural
GPRS
General Packet Radio Service
GSM
Global System for Mobile Communications
HEV
Hybrid Electric Vehicle
I+D
Investigación y Desarrollo
I+D+i
Investigación, Desarrollo e Innovación
ICE
Internal combustion engine
ICP
Interruptor de control de potencia
ICT4FEV
Information and Communication Technologies for the Full Electric Vehicle
IDAE
Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía
IEC
International Electrotechnical Commission
IP
Internet Protocol
ISO
International Organization for Standardization
ITC
Instrucción técnica complementaria
JSIP
Japan-Spain Innovation Program for Technological Cooperation
KEPCO
Korea Electric Power
LIVE
Logística de Implantación del Vehículo Eléctrico
MICRO-CHP
Micro combined heat and power
MT
Media tensión
NAATBatt
National Alliance for Advanced Technology Batteries
NEDO
New Energy and Industrial Technology Development Organization
PANER
Plan de Acción nacional de energías renovables
PEV
Plug-in Electric Vehicle
PHEV
Plug-in Hybrid Electric Vehicle
PLC
Power Line Communications
PSA
Peugeot Société Anonyme
RD
Real Decreto
RSU
Residuos sólidos urbanos
RWE
Rheinisch-Westfälisches Elektrizitätswerk
SAE
Sociedad de ingenieros de automoción
SAIDI
System Average Interruption Duration Index
SAVE
Sistema de alimentación específico para vehículos eléctricos
SCADA
Supervisory control and data acquisition
SELF
Sensorized Enviroment For Life
SEMATECH
Semicondutor Manufacturing Technology
SET
Strategic Energy Technology
SGB
Sistema de gestión de la batería
SGCC
The State Grid Corporation of China
SIP
Session Initial Protocol
SMES
Superconducting Magnetic Energy Storage
SMTU
Secondary mobile unit
SoC
State of Charge
SoH
State of Health
SPTU
Stationary primary unit
SSMP
Storstad Smart Metering Project
TCP
Transmission Control Protocol
TRIAC
Triodo para corriente alterna
UNE
Una Norma Española
V2G
Vehicle to Grid
VE
Vehículo eléctrico
ZEM2ALL
Zero Emissions to All
1. INTRODUCCIÓN
1.1 Introducción
Los combustibles fósiles, base de la economía de los países avanzados a lo largo siglo XX, resultan incapaces de sustentar el desarrollo mundial durante el siglo XXI, al menos no de forma generalizada. Aunque a finales del siglo XX el petróleo experimentó diversas crisis, debido a las cuales surgieron diferentes investigaciones en busca de nuevas formas de energía, dichas crisis no fueron duraderas en el tiempo, lo que motivó el abandono de dichas investigaciones o, la mayoría de las veces, que no tuvieran el auge esperado. Pero la realidad es que, en la actualidad, el precio del petróleo se ha disparado exponencialmente, debido esencialmente al agotamiento de las reservas. Son muchos los que creen que la situación se encuentra cercana al pico de la campana de Hubbert1, que indica que, una vez alcanzado este punto máximo, la producción se reducirá de forma ineludible. Así, estudios actuales estiman que existe petróleo para unos 60 años, aunque es posible que el plazo sea algo mayor, dado que cada vez son más avanzadas las técnicas y las capacidades de extracción del mismo. Ahora bien, dicha complejidad en la extracción repercutirá en un incremento del precio.
El petróleo se emplea fundamentalmente como combustible en transporte, así como en materia prima para la creación de plásticos y fibras sintéticas. Que el petróleo se vea desplazado en el transporte por elementos como el hidrógeno, la electricidad o los biocarburantes, es factible. No así en el campo de la industria petroquímica, que a día de hoy aún es demasiado compleja.
Como se desprende, el petróleo queda más encuadrado en la industria petroquímica que en la industria de producción eléctrica. Así, en lo que a la producción de energía eléctrica se refiere, el petróleo no resulta ser un combustible tan crítico como en las anteriores aplicaciones, no ocurriendo así con el gas natural o el carbón.
El gas natural, pese a ser un combustible fósil, a diferencia del petróleo o del carbón, es bastante limpio. Es el que menos CO2 emite en su combustión, tanto por su bajo contenido en carbono como porque se usa en plantas muy eficientes (plantas de ciclo combinado). Las reservas de este combustible se estiman en unos 70 años y, además, se encuentran en menor concentración que las reservas de petróleo, lo suficiente al menos para impedir situaciones de presión por parte de los países productores. Sin embargo, a pesar de estas ventajas, el precio del gas natural se ha incrementado en los últimos tiempos, comprometiendo la rentabilidad de muchos proyectos de ciclos combinados y cogeneración puestos en marcha. Esta situación ha redundado inevitablemente en un incremento de los precios de la electricidad.
En cuanto al carbón, la situación varía completamente. Su empleo en generación eléctrica está muy extendido, aunque ha experimentado grandes cambios desde principios del siglo XX. El carbón es percibido como un combustible “sucio”. Según su procedencia, puede producir gases ácidos y es el combustible que más CO2 emite. Para el control de las emisiones más contaminantes y peligrosas, NOX y SO2, existen soluciones eficaces, tanto a nivel de tratamiento de gases como del propio proceso de combustión, y en cuanto al CO2, existen tecnologías de captura con notable desarrollo tecnológico. En todo caso, quedan reservas de carbón para unos 200 años, y su uso puede ser destinado a la producción de nuevos vectores energéticos, como el hidrógeno, o hacia la electricidad, con plenas garantías medioambientales a medio plazo.
La energía nuclear está inmersa ahora en una fase muy intensa de investigación. En el entorno europeo, se encuentra en fase de desarrollo y aplicación un nuevo proyecto de generación que, si bien no constituye un salto radical en cuanto a investigación, sí puede fomentar el resurgimiento de la energía nuclear creando diseños más seguros y más competitivos desde el punto de vista económico. Estas investigaciones derivarán en una reducción significativa del riesgo de inversión que estas centrales nucleares llevan consigo. Se pretende fomentar el uso masivo de reactores rápidos con capacidad para reutilizar el combustible gastado actual, aprovechar mejor el combustible que han de consumir y producir menos residuos de larga duración. En definitiva, obtener de dichos reactores un funcionamiento mucho más eficiente.
Con respecto a las energías renovables, estas han experimentado grandes avances tecnológicos en los últimos años. Estos avances han supuesto la implantación masiva de plantas de generación eólica y fotovoltaica. Recientemente, se han desarrollado nuevos proyectos de centrales termosolares, permaneciendo la biomasa para generación eléctrica aún por debajo de su potencial. El panorama actual es de fuerte desarrollo, contribuyendo a ello un marco regulatorio favorable. Su objetivo principal es conseguir que el desarrollo y la innovación sean tales que, a medio plazo, no sea preciso dicho marco protector, que repercute desfavorablemente en los aumentos del precio de la energía eléctrica.
Actualmente, debido a las necesidades de consumo energético, ha surgido una corriente en nuestra sociedad para concienciar a la población sobre el cambio climático, el consumo de combustibles fósiles y el impacto medioambiental derivado. Se busca desarrollar modelos de ciudades sostenibles, que mantengan un consumo de energía más eficiente, y evitar perjuicios a futuras generaciones.
Resumiendo, el mundo se encuentra ahora ante un reto energético que emite señales claras de la necesidad de un cambio en el modelo de consumo. A medio plazo, los expertos recomiendan para España que el consumo en generación tenga un mayor peso centrado en las energías renovables, y no depender de importaciones de combustibles fósiles. Para lograrlo, es preciso incentivar la tecnología que permita asegurar el desarrollo de la sociedad actual sin comprometer el de la futura, es decir, en armonía con el medio ambiente.
Es en este momento donde surge la necesidad de proponer soluciones de futuro. Entre ellas, la mayoría de los países apuesta por el vehículo eléctrico como una de las medidas clave para la mayor sostenibilidad del entorno, tomando como indicador la estructura de producción prevista en la figura 1.1.
Figura 1.1. Evolución de la estructura de producción en España prevista para 2020 conforme a PANER2
A nivel mundial, se han tomado medidas tales como el desarrollo de un nuevo conjunto de leyes y directivas, incluyendo acuerdos como el protocolo de Kyoto, la cumbre de Copenhague o el objetivo 20-20-20 para 2020, entre otros.
En Europa existen diversas actuaciones, entre ellas: la subida de impuestos a los vehículos más contaminantes, restricciones de emisión de CO2 en los vehículos de nueva producción, subvenciones e incentivos económicos para vehículos que tomen medidas para proteger el medio ambiente, y planes para lograr la integración del vehículo eléctrico en nuestro mercado.
En España, también se puede citar la «Estrategia integral para el impulso del vehículo eléctrico en España 2010-2014», que tiene como objetivo que, para el año 2014, existan al menos 250.000 vehículos eléctricos en el mercado (un millón si se cuentan los híbridos). En nuestro país, que a finales de 2009 contaba con un parque automovilístico que alcanzaba los 30.855.969 vehículos de los cuales 21.983.485 eran turismos, queda más que justificada esta necesidad. Esta estrategia se verá con mayor detenimiento en el Capítulo 3.
1.2 Objetivo y estructura del libroEl vehículo eléctrico y su infraestructura de carga
La presente obra, titulada El vehículo eléctrico y su infraestructura de carga, tiene como principal objetivo recoger toda aquella información que se considere necesaria para definir el Estado del Arte actual del Vehículo Eléctrico y de aquellos elementos pertenecientes a su infraestructura de carga. Varios son los motivos que permiten considerar necesaria una implantación del vehículo eléctrico a largo plazo, y se pueden resumir en tres sostenibilidades:
Puede así afirmarse que la movilidad eléctrica presenta concordancias positivas entre el sector industrial y el sector energético. Tampoco puede obviarse la evolución de la capacidad de almacenamiento de la energía eléctrica en baterías, que desde el principio de la década de los noventa ha aumentado notablemente.
La mayoría de países y fabricantes están apostando por la movilidad eléctrica y por la divulgación de esta tecnología. Para ello, se ha de convencer a los potenciales usuarios de su utilidad, ya que será particularmente importante en la vida cotidiana de los ciudadanos. En la «Estrategia europea sobre vehículos limpios y energéticamente eficientes», del 28/04/2010, se afirma que para que los vehículos ecológicos sean aceptados como alternativa real a los vehículos convencionales, debe informarse bien a los consumidores sobre las oportunidades, las ventajas y los aspectos prácticos de la movilidad sostenible. Y es precisamente en el marco de este objetivo en el que se desarrolla este trabajo, para que pueda servir de base a futuros estudios sobre el desarrollo de elementos relacionados con el vehículo eléctrico, partiendo de una base estudiada y concisa.
En este libro se han dedicado capítulos autocontenidos para abordar los siguientes temas: vehículos eléctricos, tecnologías de conexión, baterías y Smart grids.
Así, en el capítulo de los vehículos eléctricos se va a tratar su historia y evolución, cuándo surgen por primera vez los vehículos eléctricos en el mercado como posible alternativa en el desplazamiento de pasajeros y cómo evoluciona y se reinventa hasta llegar a la actualidad. Se distinguirán las diferentes opciones que se pueden encontrar, desde los híbridos hasta los completamente eléctricos ofertados actualmente en el mercado y se reflexionará sobre cuáles son las previsiones futuras para este sector.
En el capítulo de tecnologías de conexión se describirán los temas relacionados con las diferentes formas en las que puede recargarse un vehículo eléctrico, y cuáles son los estándares de conexión propuestos actualmente en el mercado, sin olvidar que aún es una tecnología en desarrollo y que Europa se encuentra elaborando en estos momentos la normativa de fabricación y estandarización. También se comentará qué normativa es la que empieza a aplicarse en España.
En el capítulo de baterías se definirán las baterías actuales que existen en el mercado, cuáles son las principales barreras tecnológicas a las que se enfrentan en este momento y los sistemas de gestión que se están desarrollando para la carga y almacenamiento de energía. Se hará especial énfasis en los recursos materiales utilizados y su producción actual en el mercado, y cómo se destacan como la principal dificultad para lograr una implantación definitiva.
En el capítulo de Smart grids, se describirá cómo ha empezado la red a retroalimentar la información de los consumidores, cómo va a tratarse dicha información y la utilidad de la misma a las distribuidoras, qué beneficios aporta y cómo afecta esto a la sostenibilidad del entorno.
1 La teoría del pico de Hubbert, también conocida como cenit del petróleo, es una teoría que se basa en la tasa de agotamiento a largo plazo del petróleo, así como de otros combustibles fósiles. Esta teoría predice que la producción de petróleo alcanzará cierto máximo y, a partir de este momento, caerá tan rápido como había crecido inicialmente. Se debe señalar que el factor limitante de extracción de petróleo es la energía requerida para ello y no el coste económico que conlleva.
2 Plan de Acción Nacional de Energías Renovables (PANER) 2011 – 2020.
2. SITUACIÓN GENERAL DE LOS VEHÍCULOS ELÉCTRICOS
2.1 El vehículo eléctrico
2.1.1 Historia y desarrollo de los vehículos eléctricos
Los primeros automóviles surgen durante la segunda mitad del siglo XIX aunque ya desde principios del siglo XVII existían diversos mecanismos, como el motor de vapor, para evitar la dependencia de la tracción animal o humana. En el siglo XVIII surgen los primeros vehículos accionados con este tipo de motores. Después de los motores de vapor, se desarrollaron los motores de gas, que presentaban el inconveniente de tener que transportar un generador de energía. Este generador implicaba una alta relación entre el peso del vehículo y la potencia necesaria para moverlo, por lo que se reducían sustancialmente las posibilidades de carga útil.
Un hito importante en el desarrollo del automóvil lo marcó Robert Anderson quien, entre 1832 y 1839, inventó el que sería el primer automóvil eléctrico rudimentario mediante pila de energía no recargable. Poco después se patenta la línea electrificada, que en principio solo era válida para trenes y trolebuses. En 1880, con la aparición de las primeras baterías recargables, se empiezan a desarrollar los primeros vehículos eléctricos (figura 2.1). Gracias a las mejoras del diseño de los acumuladores empezó a aumentar el número de vehículos eléctricos tanto en Francia como en Gran Bretaña, además de importar esta tecnología a Estados Unidos.
Pero el despegue del automóvil lo marcó Nicholas Otto en 1876, que desarrolla el primer motor de gasolina. Poco después, en 1886, Karl Benz desarrolla el primer vehículo que funciona completamente con gasolina. La evolución exigió tanto el perfeccionamiento de los sistemas de alimentación del carburante como los dispositivos de encendido de la mezcla aire-combustible, lo que permitía aumentar el número de revoluciones, disminuyendo el peso y el tamaño del motor. Sin embargo, a pesar de estos avances, los primeros vehículos de gasolina tenían grandes inconvenientes: eran muy sucios, contaminantes, ruidosos, con cambios de marcha rudimentarios, arranque mediante manivelas y susceptibles de fallar en cualquier momento.
A partir de aquí comienza una carrera muy competitiva entre países y marcas por imponer su forma de dar propulsión al automóvil (eléctrica o de gasolina), que tras sucesivas etapas, acaba con la “muerte” del vehículo eléctrico durante la Primera Guerra Mundial, en donde la velocidad, la durabilidad y la potencia en el campo de batalla resultaron fundamentales. Además, el hecho de que empezara a distribuirse petróleo de forma global permitió que el vehículo de combustión interna llegara a las masas, sobre todo a las familias de clase media.
Figura 2.1. Coche eléctrico y Thomas Edison
La introducción del arranque eléctrico en los vehículos simplificó enormemente la puesta en marcha del motor de combustión interna. Antes de incluir esta mejora, dicha tarea solía resultar difícil e incluso, en ocasiones, peligrosa. Esta innovación, junto con el sistema de producción en cadenas de montaje de forma masiva y relativamente barata implantado por Ford, contribuyó a la caída del vehículo eléctrico.
Sin embargo, a pesar del importante peso que cobraron los vehículos de combustión interna, las ventajas de los vehículos eléctricos seguían siendo muchas: eran simples, suaves en las marchas, silenciosos y con una autonomía y costes razonables para el usuario. Sin embargo, los tiempos de recarga eran elevados y el peso de las baterías aumentaba demasiado el peso total del conjunto. Todos estos factores aumentaron la caída en desuso del vehículo eléctrico.
Es hacia mediados de los años sesenta cuando se empieza a tener conciencia de la sostenibilidad del planeta. Sin embargo, fue la crisis del petróleo de 1973 el detonante para la reaparición de los vehículos eléctricos. Esta situación forzó a los fabricantes de vehículos de todo el mundo a mejorar su eficiencia, resultando necesario buscar alternativas al petróleo, sobre todo en países en los que su escasez podía derrocar su economía o encarecerla notablemente.
Quitando prototipos, modelos anecdóticos y vehículos industriales, hay que irse a 1990, cuando General Motors presenta el “Impact” en el Salón de Los Ángeles. Este fue el precursor del coche eléctrico más famoso hasta ahora: el General Motors Experimental Vehicle 1, o EV-1.
Algunas iniciativas legislativas de exigir vehículos de emisión cero impulsaron a las grandes empresas de automóviles a investigar en este campo. El estado de California, de los más contaminados de EEUU, fue el pionero con su Zero Emission Mandate (1990). Así, aparecieron en las carreteras de California varios coches eléctricos con prestaciones muy razonables y autonomía similar a los de hoy. Casi todos eran coches convencionales transformados, y solo unos pocos fueron desarrollos desde cero.
A pesar de los avances y de una normativa cada vez más comprometida con el medio ambiente, el coche eléctrico no interesaba por diversas razones: había “pocos clientes”, debían mantener repuestos para unas pocas miles de unidades, no requerían mantenimiento ni generaban dinero en la postventa, suponía mucho dinero en I+D y no salían rentables porque, en realidad, la población no los necesitaba.
No obstante, la realidad actual es bien diferente y todo indica que esta vez el vehículo eléctrico ha venido para quedarse. Los avances tecnológicos realizados han sido notables. Diversos fabricantes ya están desarrollando baterías de Litio Ion con más capacidad y mayor autonomía con menos tiempo de recarga. Parece que ahora se dan todas las condiciones necesarias para el lanzamiento de una nueva generación de vehículos eléctricos. Además, el desarrollo de energías renovables y las necesidades de reducir las emisiones de CO2, el ruido y la contaminación atmosférica, contribuyen a la efectividad de esta demanda.
2.1.2 Necesidad de los vehículos eléctricos
El automóvil eléctrico se presenta en la actualidad como la alternativa de futuro en cuanto a transporte urbano se refiere y trae, como consecuencia fundamental, la disminución de contaminación medioambiental en las grandes ciudades.
Se puede definir al vehículo eléctrico como un vehículo cuya energía de propulsión procede, total o parcialmente, de la electricidad de sus baterías, cargadas a través de la red eléctrica. De forma más exhaustiva, se puede denotar como cualquier vehículo impulsado exclusiva o principalmente por un motor eléctrico, alimentado desde una batería, un acumulador recargable o desde otros dispositivos de acumulación de energía recargables, utilizando para la recarga la energía de una fuente exterior al vehículo, por ejemplo, la red eléctrica.
2.2 Tipos de vehículos eléctricos
Los motores de combustión interna alternativa están diseñados específicamente para funcionar mediante la quema de combustible. Los vehículos eléctricos obtienen la energía a través de motores eléctricos. Sin embargo, esta energía puede generarse de diferentes formas:
La conexión masiva a la red eléctrica de un número elevado de vehículos eléctricos podría generar una demanda significativa sobre el sistema. Es necesario asegurar un balance adecuado que permita a las partes interesadas beneficios 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):
Figura 2.2. Esquema simplificado de un automóvil eléctrico
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.
