En busca de la recarga perfecta

 

Llenar el depósito de un automóvil convencional lleva apenas uno o dos minutos. Pero recargar por completo las baterías de un coche eléctrico puede tardar horas. Reducir estos tiempos de carga ayudará a que los modelos a pilas no sean solo limpios, sino también más prácticos.

Según encuestas de mercado realizadas por General Motors, los conductores aceptarán sin reticencias los coches eléctricos cuando ofrezcan 300 kilómetros de autonomía y se puedan recargar al 100% en unos 20 minutos, o al 50% en 10. La mayoría de fabricantes comparten estas conclusiones. Algunas tecnologías actuales, como los postes trifásicos de carga rápida, empiezan a acercarse a estos tiempos de recarga.

El tiempo de recarga depende, fundamentalmente, de la potencia del sistema (kW) al que se conecte el vehículo y de la capacidad de las pilas del modelo (kWh).

En casa
Los enchufes domésticos ofrecen 230 voltios y una intensidad de corriente de hasta 16 amperios por fase. Pero como solo tienen una fase (son monofásicos) su potencia de carga máxima es de 3,68 kW, aunque en la práctica será de 3,13 kW o incluso inferior.

Como explican los ingenieros, la carga pura equivale a un factor de potencia igual a uno. Pero al considerar el factor de potencia habitual, que es igual a 0,85 y resulta más realista porque siempre hay pérdidas, la potencia disponible será más baja. 

Al final del artículo se incluye un anexo con las fórmulas aplicadas.

Para recargar en casa la batería de 16 KWh del utilitario eléctrico Mitsubishi i-MIEV, por ejemplo, se emplearían unas 5,1 horas (factor de potencia 0,85). La documentación de la marca cifra el tiempo en seis horas, previendo cambios de temperatura, oscilaciones de tensión y otros factores que puedan afectar al rendimiento de la carga.

Antes de conectar un vehículo eléctrico al enchufe doméstico, es recomendable que un electricista certificado revise la instalación, porque es muy probable que haya que instalar equipos adicionales que garanticen un funcionamiento correcto y eviten situaciones poco deseables como que se queme la toma de la vivienda. 

En la calle

En España ya funcionan 472 postes de recarga normal y se acaba de inaugurar, en Barcelona, el primer punto de recarga rápida. Lo ha puesto en marcha Endesa en una gasolinera Cepsa situada en la calle Lope de Vega 125, en una zona conocida como distrito tecnológico 22@.

El IDAE señala que de los 472 postes instalados hasta la fecha, 421 son monofásicos y 51 trifásicos.

En cuanto a la potencia y, de nuevo según el Instituto, los postes monofásicos otorgan 3,6 kW, y los trifásicos, 11 kW (con factor de potencia 1). Algunos postes trifásicos (de Endesa) funcionan a 32 amperios, en vez de a 16, y llegan a 22 kW.

El poste inaugurado en Barcelona es el primero de carga rápida porque alcanza una potencia de 50 kW y cargaría las pilas del i-MIEV al 100% en 20 minutos teóricos (con factor de potencia 1), o al 50% en 10. Como su autonomía máxima es de 150 kilómetros, esos 10 minutos otorgarían un radio de acción de unos 75 kilómetros.

Pero el i-MIEV incluye unas baterías relativamente pequeñas, de 16 kWh. Un Nissan Leaf (24 kWh) tardaría unos 30 minutos en cargarse por completo y unos 15 a la mitad, que darían para recorrer en torno a 90 kilómetros. 

Endesa comunica que el coste de estos 15 minutos de carga es de cinco euros. En una vivienda particular, la recarga equivalente (que tardaría varias horas), costaría tres euros si se hace de día con la tarifa normal y poco más de uno si se realiza por la noche, con la tarifa de discriminación horaria.

El punto de carga barcelonés funciona bajo el estándar japonés Chademo, que actualmente soportan los trillizos i-MIEV, iOn y C-Zero, y el Nissan Leaf. El Renault ZOE Z. E., que saldrá en verano de 2012, será compatible con la recarga rápida, pero todavía no se sabe con que estándar: si con el Chademo, con el alemán Mennekes o el franco-italiano EV Plug Alliance. Los Renault Fluence Z. E. y Kangoo Z. E. podrán recibir recargas rápidas a partir del último trimestre de 2012. La Unión Europea quiere estandarizar este tipo de recargas, aunque aún no hay un acuerdo para decantarse por alguna de las tres alternativas disponibles. 

Para el IDAE, el coste de un poste trifásico de 11 kW es de unos 2.000 euros si se instala en una zona cubierta o privada, y de unos 4.000 si se pone en una zona pública. Los de carga rápida de 50 kW pueden alcanzar los 20.000 euros.

Pero aparte de su elevado coste, su considerable potencia puede generar picos de demanda eléctrica que alteren el correcto funcionamiento de la red, sobre todo si varios modelos se enchufan a la vez en distintos postes de carga rápida (cuando los haya).

Por estos motivos, la idea inicial es que estos puntos de recarga sean solo una solución de emergencia. En el día a día normal, se espera que los conductores "llenen" las baterías de los coches en su vivienda por la noche o en la calle de día en postes normales. Y solo cuando no hayan podido hacerlo o precisen una carga acelerada, recurran a estos puntos rápidos.

Cambio de baterías

Existe ya una solución alternativa a la recarga, y es la sustitución de la batería vacía por otra llena en una estación de servicio especial. Esta opción está promovida por la empresa Better Place en asociación con la alianza Renault-Nissan, y consigue tiempos récord: en menos de cinco minutos, permite disfrutar una pila cargada al 100%.

Pero por el momento solo vale para los modelos eléctricos de esta alianza y, además, en toda Europa solo hay una estación de cambio de baterías, y está en Copenhague, Dinamarca.

El coste también plantea interrogantes, porque cada estación sale por un millón de dólares, aproximadamente, debido a la maquinaria necesaria para sustituir las pilas y el elevado almacenaje de baterías, que sería, como mínimo, de dos acumuladores por coche.

Innovaciones con futuro

Científicos británicos, junto con la petrolera BP, ensayan una vía alternativa al cambio de baterías: la sustitución del electrolito, o líquido interior de las pilas, que se extraería con mangueras especiales y se reemplazaría por otro electrolito cargado. El proceso sería casi idéntico al de un repostaje actual y se realizaría en un par de minutos. 
Para BP el concepto resulta prometedor, porque se podrían adaptar las estaciones de servicio actuales, con un coste razonable y drásticamente inferior al que implica una estación de cambio de baterías.
Sin embargo, todas las marcas y modelos deberían adoptar estas baterías (y su tecnología de extracción del electrolito), que son diferentes a las actuales. Y, entre otras cosas, la estandarización podría reducir el potencial de desarrollo de las pilas.  

La segunda innovación interesante procede de Estados Unidos, de la universidad de Illinois, y consiste en unas baterías con nanotecnología en 3D que combinan la densidad de energía (autonomía) de las pilas de iones de litio y la densidad de potencia (aceleración) de los superacumuladores, que pueden expulsar y almacenar energía con enorme rapidez. De esta forma, las primeras pruebas otorgan resultados que parecen de ciencia ficción: recarga completa de un teléfono móvil en segundos, de un ordenador portátil en dos minutos y de un coche eléctrico en cinco minutos.
Esta propuesta está todavía en fase de investigación y desarrollo, en test de laboratorio, y debe superar multitud de pruebas adicionales.

La mayoría de ingenieros y científicos coinciden en que no habrá progresos espectaculares con las baterías de litio en los próximos cinco años, al menos a nivel comercial.

ANEXO
Potencia (W o vatios) = Tensión (V o voltios) x Intensidad (A o amperios) x Factor de potencia. El resultado se divide entre 1.000 para pasar de W a KW.

Así, un punto monofásico que opere a 230 V y 16 A, y considerando un factor de potencia de 1, daría una potencia de 3,68 kW.
Si el factor de potencia es de 0,85, bajaría a 3,128 kW.

Para los puntos trifásicos, la fórmula es:
W = raíz cuadrada de 3 x V x A x 1

Si el poste trifásico funciona a 400 V y 16 A, que es lo que indica el IDAE para sus 51 puntos de recarga de este tipo, rendiría 11 kW. Con el factor de potencia 0,85, la potencia caería a 9,35 kW. La raíz cuadrada de 3 es igual a 1,73.

El poste Chademo de Barcelona trabaja con 400 V y 72 A, lo que corresponde a unos 50 kW: 49,82 con factor de potencia 1, y 42,35 con factor de potencia 0,85.

Comments

[Publicado por: Moxin]

Bueno, al final se podrá conectar al enchufe de casa con una intensidad de 3,45 kw. 230 V o hay que homologar la instalación. Un saludo.

[Publicado por: Marcos Baeza]

Para Baterías: a ver qué te parece este otro artículo
http://blogs.elpais.com/coche-electrico/2012/04/baterias-con-500-kilometros-de-autonomia-a-partir-de-2020.html
Saludos

[Publicado por: Baterías]

Me parece relamente interesante y muy bien documentado. Tengo relación con Saft Baterías y conozco más o menos el estado de la cuestión tecnológica. En este sentido, sé que en muchos sitios se están moviendo temas de este estilo. En el caso de Saft, dentro de un consorcio, ha desarrollado el proyecto EMIC (es para vehículos más ligeros, scooters) -www.emic.es- , pero viene a ser la unión de 4 baterías de 4 kilos -son de tecnología Litio-Ion- que se pueden recargar por separado y en el domicilio/trabajo (tendría que echar las cuentas para ver tiempos de recarga), además de en línea. También se han desarrollado "armarios cargadores" y todo ello en España.

[Publicado por: jrbarr]

Falta cacho.
Si a día de hoy el promedio de alquiler de batería (método ideal según dicen para que la batería no te arruine) sale poco mas de 6€ los 100Kms y la electricidad que nos suministren en la vía pública otros 6€ los 100Kms salen 12€/100Kms. Mi 180CV se queda en 8€/100Kms.

[Publicado por: EV 1]

Desde que he visto el documental ¿Quién mató al coche eléctrico? no me creo nada de lo que diga General Motors. Pensar que hace 10 años estaba en marcha un coche viable y que entre las petroleras y los grandes fabricantes se lo cargaron...

El EV1 era impresionante. El día que quieran las multinacionales tenemos coches eléctricos baratos y fáciles de cargar en cualquier sitio. Creo que la tecnología ya está disponible, pero todavía hay que quemar unos cuantos trillones de barriles de petróleo.

Buscad en Internet sobre el EV1 de General Motors, la historia es espeluznante.

[Publicado por: victor]

¡Fantastico Blog! la verdad es que yo si confio en los coches electricos., es más, hace 1 año vendi el mio y ahora tengo intención de adquirir uno nuevo, pero como no me urge voy a esperar a la revolución de los electricos, creo que de cara a 2012 ya podremos ver los resultados de los primeros. Quiero agregar este blog a mi web para que más gente pueda compartir esto conmigo mi web es http://www.victorsnk.com y también hablo mucho de las energias renovables.

[Publicado por: Alberto]

Sabeis!!!!!....

En Austria hay una empresa que ha diseñado unas estaciones de carga autosuficientes. Para ser más claro... funcionan con energía eólica y se pueden instalar en zonas urbanas. Por lo que tengo entendido también han diseñado un sistema de gestión de baterías

Pasaros por su web. Por el momento es la única idea que yo he visto, realísta y que funciona.

Esta es su página web:

http://www.e-moove.com

[Publicado por: Blackball]

Las jornadas laborales suelen durar unas ocho horas. En los aparcamientos de las empresas y de las ciudades se pueden colocar parquímetros con puntos de recarga. Las redes eléctricas urbanas (p.ej alumbrado que permanece apagado de día) facilitarían este sistema sin tantas estaciones de recarga costosísimas que dificultan la adopción del vehículo eléctrico como alternativa a la combustión interna.
La autonomía no es el principal escollo para adoptar los eléctricos como principal medio de trasporte. Es el precio el culpable de no popularizarlos. La mayor parte de los desplazamientos se hacen en ciudad y las distancias son cortas pero costoso cubrirlas con la mezcla de gasolina y semáforos, por no hablar de la contaminación. Lo podemos solucionar con vatios y lo podemos hacer ya.

[Publicado por: Emilio]

Esta claro que el futuro (o parte de el) va a ser coche electrico aunque de momento esta tecnologia esta empezando y tardara bastante en cuajar.

Y si, esta el problema de que plantas y que redes suministraran energia a los coches.

[Publicado por: NV]

Renault lo tiene claro, Menekes en el lado del vehículo. No hay discusión sobre ello, lo que no se sabe es que conector llevara la infraestructura, o Menekes o EV plug Alliance.

[Publicado por: bloom]

Nanotecnología en 3d.. que yo sepa en este mundo todo es 3d. Interesante artículo de todas maneras, gracias.

[Publicado por: Pablo]

Actualmente hay determinados días donde los picos de consumo eléctrico son récord debido a los aires acondicionados o calefacciones. Cuando haya 20.000.000 de coches enchufados a la red eléctrica (solo en españa) de donde va a salir la energía para cargarlos? Con centrales nucleares en cada ciudad? o quemando más carbón y petróleo para abastecer a las eléctricas?

[Publicado por: Fernando]

En realidad el Mennekes y el EV Plug Alliance están diseñados para la recarga lenta 230v 16a a través de corriente alterna, como el Yazaki del Nissan y los trillizos, por lo que no compiten con el Chademo.... compiten entre ellos, porque el Yazaki no se va a aprobar como estandar en los puntos de recarga lenta.

Además de esto, el Mennekes y el EV Plug Alliance llegan a 22 kw, por lo que aunque no son como el Chademo (corriente continua) el costo en infraestructuras es mucho menor.(2000 € por punto).

Esto es un poco lio, porque se están inaugurando puntos de recarga sin saber el estandar.

Página 15, 20 y 33:
http://www.crana.org/themed/crana/files/docs/167/214/ingeteam.pdf

Por otro lado, no le veo futuro a la recarga rápida. El Chademo soporta 62,5 kw. Una futura bateria de 250 km (por autovia) debería tener una capacidad de unos 50 kwh. Se tardarían 50 minutos en repostar.

[Publicado por: Pedro Vaquero Gabino]

Me interesa información sobre coches hibridos