Posibilidades para la recarga del vehículo eléctrico y su impacto en la red eléctrica

La integración del coche eléctrico tiene ciertas consecuencias para el sistema eléctrico. Unas consecuencias que se deben evaluarse y tener en cuenta. Actualmente, debido a poca penetración del vehículo eléctrico en el parque móvil de nuestro país, su recarga tiene un impacto testimonial en la red eléctrica. Al ritmo de ventas actual, aún quedan muchos años para que la red comience a verse afectada por las recargas de los coches eléctricos.

Sin embargo, eso no será así para siempre. La tecnología está evolucionando de forma rápida y llegará el momento en el que el mercado explote. Cuando la flota de coches eléctricos sea de cientos de miles o incluso de millones de coches conectados a la red eléctrica, la red soportará ciertos riesgos que habrá que solventar.

En este artículo se proponen las diferentes posibilidades para la recarga del vehículo eléctrico y su impacto en la red eléctrica, y se describen sus diferentes ventajas y desventajas. Se analizan las diferentes propuestas, así como sus ventajas y desventajas.

Recarga no controlada

En la siguiente figura se puede ver el impacto que supondría en la red eléctrica una recarga incontrolada de los coches eléctricos. Esto equivaldría a que el usuario cargase el coche al llegar a casa, sin tener en cuenta ningún otro factor que su propia comodidad.

Entre las ventajas de este sistema de recarga se encuentran:

• La fácil implementación, no requiere de inversiones
• Cómodo para el usuario, que no ve modificado su patrón de vida.

Entre las desventajas de este sistema de recarga se encuentran:

• La probable sobrecarga de líneas y transformadores, al realizarse la recarga en horas punta.
• Desviaciones en el voltaje. Un exceso de consumo puede hacer que las caídas de tensión se acentúen en algunos puntos de la red.
• Incremento de la demanda pico. Directamente relacionado con la sobrecarga de líneas y transformadores.
• Incremento de las emisiones de CO2 asociadas a la generación. Las energías renovables siempre entran al mercado a no ser que haya restricciones técnicas. Por ese motivo, es lógico pensar que la potencia extra necesaria será abastecida principalmente por combustibles fósiles.
• Incremento del coste de la electricidad. Al ser la potencia extra necesaria en las horas pico abastecida por combustibles fósiles, esto acarreará un incremento de la factura eléctrica, al ser tecnologías más caras.
• Necesidad de reforzar la red. Para evitar la sobrecarga en las líneas y transformadores, lo recomendable sería reforzar la red. De lo contrario, la recarga masiva de vehículos eléctricos será imposible en algunos lugares.

Recarga fuera de demanda punta

En la siguiente figura se puede ver el impacto que supondría en la red eléctrica una recarga incontrolada de los coches eléctricos en horario valle. Esto equivaldría a que el usuario cargase el coche siempre en horario nocturno, pero sin ningún tipo de gestión en la potencia de recarga.

Entre las ventajas de este sistema de recarga se encuentran:

• La fácil implementación, no requiere de inversiones. La mayoría de cargadores y vehículos permiten programar la recarga.
• No se aumenta el pico máximo de potencia. Aunque el consumo de la red sea superior, la potencia máxima no se ve afectada.
• Mejor integración de la energía eólica. Hay muchas ocasiones en las que hay exceso de producción eólica en horas nocturnas. Este tipo de recarga podría aprovechar esos excesos.
• Retraso en las inversiones en redes. Al no aumentar la potencia máxima, las inversiones en redes eléctricas podrían esperar.

Entre las desventajas de este sistema de recarga se encuentran:

• Desequilibrios de potencia debido al rápido aumento de la potencia consumida por lo coches eléctricos. Se genera un nuevo pico de demanda.
• Posibles desviaciones de voltaje.
• Necesidad de involucrar al cliente, que debe cargar siempre por la noche.

Recarga inteligente en periodo valle

En la siente figura se puede ver el impacto que supondría en la red eléctrica una recarga inteligente de los coches eléctricos en horario valle. Esto equivaldría a que el usuario cargase el coche siempre en horario nocturno, teniendo además un gestión en la potencia de recarga.

Entre las ventajas de este sistema de recarga se encuentran:

• La posibilidad de ofrecer servicios auxiliares, como regulación de frecuencia/potencia.
• No se aumenta el pico máximo de potencia. Aunque el consumo de la red sea superior, la potencia máxima no se ve afectada.
• Mejor integración de la energía eólica. Hay muchas ocasiones en las que hay exceso de producción eólica en horas nocturnas que se podría aprovechar mejor con este sistema.
• Retraso en las inversiones en redes. Al no aumentar la potencia máxima, las inversiones en redes eléctricas podrían esperar.

Entre las desventajas de este sistema de recarga se encuentran:

• Implementación compleja. Es necesario que cada usuario tenga un cargador compatible y debidamente homologado.
• Necesidad de tecnologías de la información y la comunicación para que el cargador pueda comunicarse con el operador del sistema o gestor de carga.
• Necesidad de involucrar al cliente, que debe cargar siempre por la noche y aceptar que gestionen la carga de su vehículo.

Recarga inteligente con peak saving

En la siguiente figura se puede ver el impacto que supondría en la red eléctrica una recarga inteligente de los cocheseléctricos en horario valle, aprovechando además para hacer peak saving a través de la tecnología V2G. Esto equivaldría a que el usuario cargase el coche siempre en horario nocturno, teniendo además un gestión en la potencia de recarga.

Entre las ventajas de este sistema de recarga se encuentran:

• La posibilidad de ofrecer servicios auxiliares, como regulación de frecuencia/potencia.
• Reducción de la potencia pico del sistema.
• Integración de las fuentes de energía renovable intermitentes.
• Reducción de las emisiones de CO2 asociadas a la generación. Una reducción en la potencia pico equivale a una menor necesidad de centrales convencionales.
• La necesidad de menores inversiones en las redes.

Entre las desventajas de este sistema de recarga se encuentran:

• Implementación muy compleja. Necesidad de cargadores y coches compatibles con V2G.
• Necesidad de tecnologías de la información y la comunicación para que el cargador pueda comunicarse con el operador del sistema o gestor de carga.
• Necesidad de involucrar al cliente, que debe aceptar que un tercero gestione la recarga de su vehículo eléctrico.
• Degradación prematura de las baterías debido a su mayor uso con la tecnología V2G.
• Pérdidas de energía en los intercambios red-batería-red.

Lo ideal es que la tendencia fuese hacia el escenario de recarga inteligente con peak saving. Se trata de la forma más eficiente de gestionar la energía, permitiendo una mayor integración de renovables. Sin embargo, los retos tecnológicos aún son grandes para llegar a esta situación. Se trata de un importante ámbito de investigación que se está llevando a cabo en los últimos años.

Fuente | ScienceDirect (Suscripción Necesaria)