Guerra tecnológica sobre los puntos de recarga
«El mayor obstáculo que afrontan los automovilistas al comprar un vehículo eléctrico no es la autonomía sino el tiempo de recarga: se necesitan horas y horas para recargar un coche, no es tan cómodo como un vehículo normal con motor de combustión interna. Es por esto que la carrera para crear estaciones de recarga cada vez más rápidas se ha vuelto más intensa» (BMW, Interesting News, 13 de diciembre de 2018).
Tiempos de recarga de los coches eléctricos
Cuando empezó el ciclo de la motorización, entre los siglos XIX y XX, los pioneros de la industria automovilística inventaron el coche eléctrico y con motor. Si en el siglo XX se estableció el motor de combustión interna se debió a la mayor densidad energética de la gasolina, 300 veces superior a las baterías de plomo.
En los decenios entre los siglos XX y XXI, gracias a la investigación científica se desarrollaron baterías cuya densidad energética es el triple de las baterías de plomo, con la posibilidad de llegar a quince veces en los próximos años. Actualmente, un Ford Focus eléctrico tiene una autonomía de 185 km, suficiente para cubrir el recorrido promedio diario de un automovilista, inferior a los 50 km (National Transportation Statistics, EE.UU.).
Con la mejora de las baterías se redimensionó el obstáculo del rango de autonomía del coche, pero se presentó otro. El New York Times del 5 de octubre de 2017 escribe: «Para los propietarios de coches eléctricos. la ansiedad por el rango de ootonomía ha dejado paso al "trauma del tiempo"» necesario para la recarga.
En la etapa actual del desarrollo de la ciencia y tecnología, existen cuatro formas de recargar las baterías de los coches eléctricos. Como datos sobre sus características, hemos tomado los proporcionados por el citado New York Times: es posible que no correspondan con los de otras fuentes, pero esto es secundario para la esencia de nuestro discurso.
El tiempo necesario depende de la potencia eléctrica dada por los puntos de recarga. Se clasifican en cuatro niveles: los dos primeros con corriente alterna, transfonnada en continua por la batería de un convertidor instalado en el coche; los otros dos con corriente continua, donde el convertidor fonna parte del punto de recarga.
El primer nivel es un enchufe normal de una casa: a la potencia de 1,5 kW, el tiempo total de recarga de un Ford Focus eléctrico con autonomía de 185 km, es de treinta horas. No es necesario "llenar el tanque", es decir, la recarga completa de las baterías; en una hora se recarga una cantidad de electricidad suficiente para recorrer 6 km, por lo que para una recarga de 50 km, se necesitan ocho horas. Este nivel no necesita ningún coste de instalación.
El segundo nivel tiene un equipo de recarga (electric vehic/e supply equipment, EVSE), un punto de recarga instalado en un garaje, lugares públicos y de trabajo, estacionamientos o supermercados. Tiene una potencia de 7-9 kW: para una.recarga completa se necesitan cinco horas y media, para una autonomía de 50 km una hora y media . El coste de este punto de recarga va de 2.000-3.000 dólares, si es instalada en una casa o garaje, a 4.000-7.000 para una instalación en un lugar público.
El tercer nivel, la recarga rápida, tiene una potencia de 50 kW y es en corriente continua: la autonomía es de 5 km por cada minuto de recarga; para 50 km se necesitan diez minutos. El coste, incluida la instalación, es de 50.000 dólares.
El cuarto son las recargas ultrarrápidas con potencia superior a los 100 kW, y el coste de un punto de recarga es de 200.000 dólares aproximadamente. Tesla Inc. ha construido un punto de recarga de 120 kW con una velocidad de recarga de casi 7 km por minuto. Para un recorrido de 50 km se necesitan 7 minutos.
Por razones electroquímicas, después que se ha recargado el 80% de la batería hay una desaceleración del tiempo de recarga (Battery University). El punto de recarga Tesla para una recarga completa de los coches Tesla Model X con 475 km de autonomía emplea 75 minutos.
El dilema del huevo y la gallina
Los tiempos de recarga actuales son demasiado largos si se comparan con los utilizados para abastecer de combustible a los coches de combustión interna, especialmente si se viaja por más tiempo que el promedio diario.
En una entrevista a Porsche Engineering Magazine ( enero de 2018), Michael Kiefer, director del departamento High-Voltage Systems en Porsche Engineering, focaliza el problema: « Me he enfrentado al dilema de si primero es el huevo o la gallina: sin la red de recarga no hay vehículos eléctricos, pero sin vehículos eléctricos nadie invertirá en la red de recarga. Nosotros podemos vender coches eléctricos si damos al cliente la seguridad de conocer que existe una red de recarga disponible y confiable. Por lo tanto. Porsche empuja activamente por la expansión de la infraestructura de recarga».
Con las baterías de iones de litio se han superado relativamente los límites de la autonomía, también porque anuncian su progreso con las baterías sólidas; sin embargo, para que el mercado de los coches eléctricos despegue, es necesario construir una infraestructura mundial de puntos de recarga que reduzca los tiempos de los de abastecimiento de gasolina.
Esta necesidad ha encendido la carrera por la construcción de puntos de recarga que "llenen el tanque" de electricidad en pocos minutos.
La carrera entre Porsche, BMW y Tesla
En diciembre pasado un consorcio fonnado por BMW y Porsche, junto al gigante eléctrico Siemens y sociedades especialistas en los sistemas de recarga (Allego GmbH y Phoenix Contact E-Mobility GmbH), anunció que había construido un punto de recarga capaz de recargar en tres minutos para una autonomía de 100 km (Bloomberg, 13 de diciembre de 2018). Es una velocidad de recarga de 33 km de autonomía por minuto, contra los 7 del actual punto de recarga de Tesla lnc. El nuevo punto de recarga "llenará el tanque" eléctrico de 400 km en 12 minutos. La potencia es de 450 kW, más del triple de los puntos de recarga de Tesla.
Como respuesta Tesla anunció una nueva tecnología, la V3 Supercharger, "que llenaría el tanque" de electricidad en menos de 15 minutos, con un minuto de recarga por 30 km de autonomía (Bloomberg, 7 de marzo).
Pero en esta carrera por los «recargadores ultrarrápidos » surgen otros obstáculos. Ian Ellerington, jefe de transferencia de tecnología en Faraday lnstitution, instituto británico especializado en energía electroquímica y baterías, sostiene: «A 350-450 kW. la carga eléctrica ocurrirá en un tiempo comparable a un abastecimiento de gasolina: esto hará que los largos viajes con vehículos eléctricos sean iguales a aquellos con vehículos de gasolina. Pero, actualmente. no existen vehículos en el mercado capaces de resistir esta cantidad de potencia y se necesitará una nueva generación de baterías para aprovechar esta capacidad».
El asunto de la recarga ultrarrápida vuelve a ser un problema de las baterías avanzadas.
Los problemas de la red eléctrica
Keith Pullen, profesor de sistemas energéticos en la Universidad de Londres, dice que la recarga ultrarrápida tiene sus inconvenientes: daña la batería. Además, una estación con 10 puntos de recarga tendría una potencia de 4,5 megavatios, igual a la de un pueblo con 1.000-1.500 habitantes, y esto crearía desequilibrios en la red eléctrica.
Se regresa al punto que hemos analizado otras veces: el problema no es la energía sino la potencia. Según la Agencia Internacional de la Energía (AIE), en el caso de 300 millones de coches eléctricos en el 2040, estos consumarían solo el 4% de la electricidad mundial; si fueran 950 millones, el consumo sería del 10% (World Energy Outlook, 2018). Estas son cifras de energía que la red eléctrica puede suministrar.
EY Global Energy, sociedad anglo americana de consultoría energética, confirma que no es la energía eléctrica la que preocupa a las utility; los problemas surgirían en las redes locales, donde existe el riesgo de sobrecarga de los transformadores que alimentan los barrios residenciales. Aunque con recargas lentas en "nivel 2", en el cual la potencia de un punto de recarga es de 7 kW, «existe La preocupación que varias recargas simultáneas podrían sobrecargar Los transformadores o incluso desconectarlos de la red».
Con el aumento de los coches eléctricos en circulación aumentan las probabilidades de muchas recargas simultáneas y, con el sistema eléctrico actual construido según el modelo Insull, los desequilibrios se transfieren rápidamente en toda la red regional, con riesgos de apagones también considerables.
Según las previsiones de la AJE, en el mundo los vehículos eléctricos podrían llegar a ser 40 millones en el 2030 y 300 millones en el 2040, con un nivel de penetración del 40% en Europa, 30%-35% en China y 15% en EE.UU: con estos niveles de electrificación del coche, se hace necesario realizar inversiones consistentes en la actualización de la red eléctrica.
Según EY Global Energy, ya empezó «la cuenta atrás para la reinvención digital de fas utility los coches eléctricos provocarán un "tipping point", un punto crucial en la evolución del sistema energético, que necesitará una gran inversión en la nueva infraestructura».
La electrificación del coche determinará el futuro de las redes eléctricas, es decir, cómo serán proyectadas, administradas y controladas. El desafio del coche eléctrico se transforma directamente en el desafio de la smart grid, la red inteligente.
En la construcción de una red de puntos de recarga de los coches eléctricos se ha abierto una partida que, según UBS, vale 360 mil millones de dólares en un decenio. Se suman a los 300 mil millones necesarios para modernizar la red eléctrica (AIE) y a los 300 mil millones que las compañías automovilísticas ya han planeado invertir en el coche eléctrico en los próximos 5-1O años; en total se llega a un billón.Para dividirse este consistente mercado está en curso una competencia entre las utility eléctricas, las sociedades constructoras de equipos eléctricos, los constructores de coches y las compañías petroleras; ya que también estas últimas están interesadas en instalar puntos de recarga en sus redes de distribución de gasolina. La nueva batalla del coche acaba de empezar.
