Infraestructuras para la recarga de vehículos eléctricos · En España y en el resto de Europa,...
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Jon Asín Muñoa – [email protected]
Planetario de Pamplona, 19 de Noviembre 2010
Infraestructuras para la recarga de vehículos eléctricos
“El automóvil es un fenómeno transitorio.Yo creo en el caballo”
Kaiser Guillermo II de Alemania (1859-1941)
Introducción
¿Por qué el Vehículo Eléctrico?
El pico de Hubbert o “Peak Oil” significa el momento en que la extracción de petróleo del mundo habrá llegado a su cénit
El pico de Hubbert
¿Creen que lo hemos alcanzado ya?
Producción mundial de petroleo
147$ - Máximo histórico del barril de petróleo
Histórico de precios del barril
“La crisis financiera que estalló en 2009 fue consecuencia del aumento del precio del barril de petróleo a 147 dólares en julio del 2008”
Jeremy Rifkin – Abril 2010
Calentamiento global
Emisiones de CO2 del sector del transporte
■ Responsable del 25% de las emisiones de CO2 en 2005 en la UE
■ Las emisiones del transporte podrían llegar a ser el total permitido en el 2050
No hay una “bala de plata” – Múltiples opciones van a ser necesarias
¿Otros combustibles alternativos?
Comparativa de Emisiones de CO2
■ En España y en el resto de Europa, el VE representa una reducción efectiva de emisiones frente a los vehículos convencionales.
■ En 2016, se espera que el MCI optimizado sea un 30% más eficiente
Comparativa de emisiones entre el MCI y VE en Europa (hoy)*
Fuente: REE, IEA, Planificación de los sectores de electricidad y gas 2008-2016.
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MCI gasolina
(Golf)
MCI diesel
(Golf)
VE con mix
generación
UE
VE con mix
generación
España
VE con mix
generación
Italia
VE con mix
generación
Alemania
VE con mix
generación
Reino Unido
VE con
EERR
Emisiones gCO2/km
-66% Reducción de emisiones
-50% Reducción de emisiones
Cortesía de Acciona Energía
(*) : 50 a 55 % para el CC; 30 a 40 % en térmica Convencional. 92,5 % para la distribución.
(**) : Mix Energético Españoa =386 gr. CO2 por KWh en 2009 y 265 gr. CO2 / KWh en 2016
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2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020
Emisiones evitadas (tCO2)
VE asociado a EERR
VE asociado al mixgeneración
Valor del CO2 evitado a 2020
para el VE asociado a EERR:
Acumulado a 2020: 2,84 MtCO2
Acumulado a 2020: 2,64 MtCO2
Emisiones de CO2 evitadas por el VE asociado al mix de
generación o a EERR (*)
El valor del CO2 evitado por el VE, debido a los vehículos
convencionales desplazados, será de entre 26 y 100 M€ a 2020
M€ Precio CO2
28,4 10 €/tCO2
56,8 20 €/tCO2
85,2 30 €/tCO2
99,4 35 €/tCO2
1 litro de Gasolina = 2,35 Kgr. CO2
1 litro de Gasoil = 2,70 Kgr. CO2
Cortesía de Acciona Energía
Coste económico del CO2
(*) Mix energético español de 0,386 tCO2/MWh en 2009 y 0,265 en 2016 (fuente: Planificación de los sectores de electricidad y gas 2008-2016), emisiones asociadas a la generación renovable: 0 tCO2/MWh. Suponiendo 413.000 VE a 2020
Rendimiento de un VE
Gráfica de rendimiento VE vs ICE
(*) : 50 a 55 % para el CC; 30 a 40 % en térmica Convencional. 92,5 % para la distribución.
(**) : Mix Energético Españoa =386 gr. CO2 por KWh en 2009 y 265 gr. CO2 / KWh en 2016
Cortesía de Acciona Energía
3.600 MWh/año
1.000 coches
25.000 Km / año
AWP1500
1.5 MW
200.000 MWh/año
Nevada Solar One
64 MW
45.000 Coches
25.000 Km / año
55.000 Coches
25.000 Km / año
160.000 MWh/año
Biomass
25 MW
Cortesía de Acciona Energía
Energía necesaria para el VE
Ventajas de la electrificación del transporte
■ La electricidad se produce localmente y de diversas fuentes
■ Los precios de la electricidad presentan mayor estabilidad
■ El sector eléctrico tiene suficiente capacidad sobrante
■ La infraestructura principal ya existe
■ Los kilómetros eléctricos son más económicos que los de petróleo
■ Los kilómetros eléctricos son más limpios que los de petróleo
Ventajas del VE
Normativa Internacional
IEC - ISO
IEC 61851: Sistema conductivo de carga para vehículos eléctricos (VE)
■ Modo 1 de carga – AC:
Conector de red eléctrica estándar, no específico para el VE
Es necesario el uso de un DCR previo en la instalación.
Máximo 16 A por fase (3,7 – 11 kW)
NOTA: En algunos países está prohibido el modo 1 por ley (US)
■ Modo 2 de carga – AC:
Conexión del VE a un conector de red eléctrica estándar, mediante un cable especial
Cable con dispositivo electrónico intermedio, con función de Piloto de Control y DCR
Máximo 32 A por fase (7,4 – 22 kW)
■ Modo 3 de carga – AC:
Estación de recarga para uso exclusivo del VE, permanentemente conectada al suministro AC
Conector incompatible con el conector de red eléctrica estándar (5 o 7 pines para VE)
Máximo 64 A por fase (14,8 – 43 kW)
■ Modo 4 de carga – DC:
Estación de recarga para uso exclusivo del VE, permanentemente conectada al suministro AC
Cargador de baterías externo al VE, con suministro DC al mismo
Hasta 400 A (aprox 50 – 150 kW)
IEC 61851 – Modos de carga
Gráfico resumen de los 4 modos de carga según IEC 61851
IEC 61851 – Modos de carga
Seguridad
■ Las OEMS no quieren el modo 1 � No hay comprobación del conductor de
tierra
IEC 61851 – Modo 1
Seguridad
■ ¿Es fiable el enchufe Schuko para cargas diarias de 16 Amperios de 6 horas?
IEC 61851 – Modos 1 y 2
¿16 Amperios – 6 horas al día?
Piloto de Control
■ Modos 2 y 3: El hilo “Piloto de Control” se usa como regulación de la demanda
de potencia del VE por medio de la modulación de una señal PWM
IEC 61851 – Modos 2 y 3
Circuito Control piloto
Regulación corriente vs Duty
Cycle del hilo Piloto de Control
PWM – 26% = 16 Amperios
PWM – 53% = 32 Amperios
IEC 62196-2: Bases, clavijas, acopladores de vehículo y entradas de vehículo. Carga conductiva de vehículos eléctricos
■ Yazaki (JP) :
5 pines (L1, L2 / N, PE, CP, CS)
Aprobado por la SAE en la norma J1772
110V-230 V / 32 A / 7,2 kW max
Grado IP: IPXXB
■ Mennekes (DE) :
Elegido “de-facto” para conector en VE por OEMs
7 pines (L1, L2, L3, N, PE, CP, PP)
Mono o trifásica con el mismo conector
100 - 500 V / 62 A / 43 kW max
Grado IP: IPXXB
■ Scame-Schneider-Legrand (IT/FR) :
7 pines (L1, L2, L3, N, PE, CP, PP)
Mono o trifásica con el mismo conector
100 - 500 V / 32 A / 22 kW max
Grado IP: IPXXD
SC23H - Conectores
Conector único en Europa
OBJETIVO CENELEC: ¡¡¡UN SOLO CONECTOR EN EUROPA!!!
“…a single EU connector…”
Soluciones para la infraestructura de recarga de vehículos eléctricos
Carga en AC
Características
■ 2 modelos según el modo de instalación (suelo / pared)
■ Hasta 32 A por fase (Monofásica / Trifásica)
■ Identificación del usuario con tarjeta RFID o SMS
■ Medidor de energía y potencia
■ Sistema de bloqueo para impedir el acceso no autorizado al
conector y como mecanismo de retención del cable
■ Comunicación remota con un centro de control y con las
estaciones vecinas (RS-485, Ethernet, wireless, GPRS…)
■ Indicación del estado de la misma mediante señalización
luminosa y comunicación con el centro de control
■ Protección anti vandálica IK10
■ Autonomía para fallos de suministro
■ Sistema de rearme automático ante fallos
Estación de uso público - AC
Dimensiones y estética (I)
Estación de uso público - AC
Dimensiones y estética (II)
Estación de uso público - AC
Recargas locales (configuración básica)
■ Configuraciones de baja y media complejidad
■ Las estaciones de recarga se controlan a través de un servidor de
monitorización
■ El servidor ofrece información sobre el estado de los postes, una fácil integración
con el operador y los sistemas de pago, portales web, …
Infraestructura de Recarga
Instalaciones complejas
Infraestructura de Recarga
Esquema de infraestructura (MOVELE)
Infraestructura de uso público
No hay estándar previsto
Soluciones para la infraestructura de recarga de vehículos eléctricos
Carga en DC
Electrolineras
Electrolineras – servicio rápido con grandes potencias
16 - 100 kW
16 - 100 kW
22 kW
22 kW
50 kW
+ 94 kW ???
Ingecon® MS Hybrid
Esquema de conexión
■ Innovador sistema modular
■ Integración de fuentes renovables, un acumulador y un generador auxiliar
■ 30 – 120 kVA Pout trifásica
■ 380 - 430 Vac / 50 – 60 Hz salida
■ 15 - 195 kW Pin fotovoltaica (MPPT)
■ 15 - 180 kW Pin de mini-eólica
■ 30 - 120 kW Pbat cargador batería
■ Eficiencia > 96%
■ Configuración local y remota
Ingecon® MS Hybrid
Ingecon® MS Hybrid
Electrolineras
Carga a.c. 3,7 – 22 kW
Carga c.c. 50 – 100 kW
50 – 100 kW
Batería
100 kWh
Ejemplo de configuración para una electrolinera
www.ingeteam.com