Optimizando la ubicación del cargador de vehículos eléctricos

El cambio a vehículos eléctricos (EV) está acelerando, y con eso surge la necesidad de una expansión sustancial en la infraestructura de carga de EV. Determinar las ubicaciones óptimas para los cargadores EV ayudará a proporcionar una excelente experiencia al conductor, maximizar el retorno de la inversión y minimizar el impacto en la red. Para esto se requiere la aplicación hábil de herramientas y técnicas sofisticadas. El siguiente artículo resume el crecimiento acelerado de los vehículos eléctricos y la infraestructura de carga y el valor de optimizar la ubicación del cargador.

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Revolución del vehículo eléctrico
Prevemos que para 2032, la mitad de las ventas mundiales de nuevos vehículos de pasajeros serán vehículos eléctricos de batería (ver Figura 1 a continuación), seguidos de los vehículos comerciales en 2038. La revolución de los vehículos eléctricos ha comenzado, en los próximos cinco años probablemente serán los de mayores cambios.

Figura 1, fuente: DNV Informe de Transición Energética

Tres factores principales impulsan la revolución EV:

• Aumenta la urgencia para abordar el cambio climático (la "emergencia climática")
• Medidas de reducción de la contaminación en las ciudades
• Baterías con mayor rendimiento a un precio reducido

Infraestructura de carga  Además de los factores fundamentales detrás de la transición a vehículos eléctricos mencionados anteriormente, existen otros factores que influyen en la decisión de cambiar a un EV:  el alcance del vehículo y la conveniencia de la carga (tanto la ubicación como la velocidad de carga). En nuestro modelo de pronóstico de adopción de EV, y en base a nuestra experiencia en mercados de EV más desarrollados en Europa y EE. UU, podemos decir que el acceso a la infraestructura de carga de EV impacta significativamente las tasas de adopción del vehículo. Para apoyar y ayudar a impulsar la revolución EV, se necesita un despliegue significativo de infraestructura de carga. Actualmente en Europa hay aproximadamente 170,000 estaciones de carga públicas, se espera que crezca a 2 millones para 2025; Del mismo modo, en los EE. UU. hay actualmente 24,000 estaciones de carga públicas, con planes para más de medio millón para 2025. Pero ¿cómo se puede optimizar esta vasta expansión de infraestructura para garantizar una gran experiencia de carga para los conductores de EV y un despliegue eficiente?

El valor de las ubicaciones óptimas del cargador
Uno de los beneficios de los vehículos eléctricos en comparación con los vehículos de combustión interna es que pueden recargarse mientras están estacionados, aunque siempre habrá la necesidad de una cierta parte de la carga en ruta. En un mundo ideal, la carga EV estaría disponible exactamente cuándo y dónde se necesita. Aunque es poco probable que esta utopía sea la solución más eficiente en general, ciertamente es posible optimizar la implementación de la infraestructura de carga para brindar valor a todos los interesados al maximizar la utilización y minimizar el costo:
Conductores: tendrán una experiencia de carga conveniente y oportuna, minimizando la interrupción de sus vidas y suavizando la transición de un vehículo convencional. La ubicación óptima del cargador también dará como resultado menores costos de carga.
Operadores de puntos de recarga (CPO, también conocido como proveedor de infraestructura EV): logran una utilización mayor y más predecible de sus activos y menores costos de conexión a la red. Puede optimizar el despliegue EV planificado, reduciendo el riesgo de activos varados.
Inversores: reciben mayores rendimientos de sus inversiones y menor riesgo.
Operadores del sistema de distribución: tendrán una mejor previsión del posible despliegue de infraestructura de carga en su sistema y la carga resultante, lo que permitirá una inversión optimizada en su red.
Servicios públicos / agregadores: (muchos de los cuales también están invirtiendo en CPO), podrán ofrecer servicios más valiosos a sus clientes y a la red si se conectan más vehículos con más frecuencia.
Fabricantes de automóviles: también tendrán una mejor previsión del probable despliegue de cargadores y tendrán clientes EV más satisfechos y servicios relacionados con la movilidad eléctrica óptima que conducirán a más ventas de EV.
Optimización de ubicación del cargador Para optimizar las ubicaciones de los cargadores EV, se deben considerar dos objetivos principales: maximizar la utilización y minimizar los costos. Por supuesto, hay consideraciones adicionales importantes, como la disponibilidad de terrenos / edificios, permisos de planificación, subvenciones del gobierno y otro tipo de apoyo financiero, y el acceso equitativo a cargadores para diferentes sectores de la sociedad, pero estos son temas para otro artículo.

Las ubicaciones óptimas para la utilización se pueden determinar respondiendo las siguientes preguntas:

• ¿Cuándo y dónde se comprarán los vehículos eléctricos?
• ¿Adónde viajarán?
• ¿Dónde será conveniente cargar?
• ¿Dónde es probable que los vehículos eléctricos alcancen el 80% del estado de carga en viajes más largos?
• ¿Qué velocidad de cargador es probable que se necesite?
• ¿Cómo cambiará esto con la tecnología en evolución?: mayor capacidad de la batería, vehículos de mayor alcance, carga más rápida, transporte compartido y, con el tiempo, vehículos autónomos

Las ubicaciones óptimas para minimizar el costo de conexión a la red se pueden basar en lo siguiente:

• ¿Cuáles son los requisitos de potencia de los cargadores?
• ¿Cuándo se necesitará el cargador?
• ¿Qué otra carga localizada hay en el sistema?
• ¿Cuál es la capacidad actual disponible en la red local de bajo voltaje (LV) y medio voltaje (MV)?
• ¿Qué probabilidad hay en que los factores anteriores cambien en la próxima década?
• ¿Cuál es el impacto de lo anterior en el costo de conexión a la red?

Al considerar la utilización del cargador y el costo de conexión a la red, como se destacó anteriormente, se pueden encontrar las ubicaciones óptimas. Si bien la implementación de la infraestructura de carga incluye un conjunto de factores mucho más amplio, el costo de la conexión a la red depende en gran medida de la ubicación, particularmente para los cargadores de alta potencia.

Para abordar el desafío de optimizar la ubicación del cargador EV, DNV y Accilium han desarrollado una gama de ofertas de servicios y herramientas que tienen en cuenta los factores clave destacados anteriormente. Estos incluyen modelos de pronóstico para apoyar la evaluación local de la posible adopción de vehículos eléctricos; Modelo de sistema de distribución Synergi Electric de DNV; herramienta de evaluación de necesidades de carga de Accilium; y herramientas de análisis de costo-beneficio para escenarios alternativos de actualización de la red.

Synergi Electric está en uso por más de 200 empresas de servicios públicos para el modelado de sistemas de distribución, y ahora incluye los efectos de la carga EV en la red. La herramienta de evaluación del potencial de carga incluye cálculos basados en escenarios de aumentos del mercado de automóviles eléctricos para comunidades individuales, y la demanda resultante de infraestructura de carga. En la Figura 2 a continuación se muestra una ilustración de una combinación de estas capacidades utilizadas para optimizar la ubicación del cargador EV.

Figura 2 Estructura de la herramienta de ubicación del cargador EV

Un ejemplo del resultado de Synergi Electric se expone en la Figura 3 a continuación, donde se muestra la capacidad de red restante localizada. Las visualizaciones como esta se pueden usar para ayudar a determinar dónde ubicar mejor los cargadores EV para minimizar el impacto en la red.

Figura 3 Congestión del sistema de la red de distribución

La Figura 4 a continuación muestra los resultados de un proyecto de DNV, que investiga el impacto de la carga de EV en el sistema de distribución local en los Países Bajos. Las simulaciones se realizaron con granularidad horaria, con verde mostrando el voltaje correcto, azul mostrando subtensión y sobretensión roja. Los resultados tienen en cuenta la ubicación del cargador EV, la disponibilidad del cargador, la potencia nominal del cargador y la duración de la carga, así como la consideración de las instalaciones de energía solar fotovoltaica en la azotea. Estos resultados permiten analizar los posibles impactos de la red del cargador EV y comparar las posibles soluciones. Por ejemplo, comparando las opciones de ubicaciones alternativas de cargadores, estrategias operativas como carga inteligente y respuesta a la demanda, o refuerzo de la red.

Figura 4 Simulación de red de carga EV

Conclusión
La inversión eficiente y efectiva en infraestructura de carga EV es claramente un aspecto clave para una revolución exitosa de vehículos eléctricos. La ubicación óptima del cargador maximizará la utilización, minimizará el costo de capital, mejorará la experiencia del conductor y aumentará el valor para todas las partes interesadas. Este es otro aspecto de la transición a los vehículos eléctricos que es un catalizador para que las industrias automotriz y energética se unan para reducir las barreras a una revolución acelerada de vehículos eléctricos. DNV y Accilium han invertido en mejorar nuestras capacidades en este campo, perfeccionando metodologías y herramientas para procesar volúmenes de datos crecientes y mejorar la certeza. Estamos preparados para apoyar a la industria en el logro de soluciones óptimas para la transición vital a vehículos eléctricos y energía sostenible. 

Si tiene algún desafío de EV, preguntas sobre este artículo o sugerencias para la dirección del desarrollo de herramientas que sería más valioso para su organización, póngase en contacto.

20/2/2020 9:00:00