La creciente preocupación por las emisiones de dióxido de carbono, los efectos de invernadero y el rápido agotamiento de los combustibles fósiles plantea la necesidad de producir y adoptar nuevas alternativas sostenibles ecológicas a los vehículos impulsados por motores de combustión interna (ICE). Por esta razón, en la última década, los vehículos eléctricos se han generalizado de alguna manera, principalmente debido a sus insignificantes emisiones de gas combustible y su menor dependencia del petróleo.
Hablando de crecimiento, los vehículos eléctricos (EV) han avanzado enormemente durante los últimos 20 años, tanto en términos de avance de la batería la tecnología y reducción de costes de batería. Hasta hace poco, los vehículos eléctricos solían ser más costosos que los vehículos de gasolina. Para facilitar el éxito comercial de los vehículos eléctricos, se deben desarrollar e instalar baterías e infraestructura de vanguardia para respaldar la carga de baterías, lo que hará que los vehículos eléctricos sean más asequibles, más accesibles y más fáciles de usar. La carga de vehículos eléctricos es una especie de punta de lanza en términos de innovación.
Básicamente, hay tres formas de cargar una batería de EV. La carga se realiza mediante carga conductiva o inductiva y, en tercer lugar, reemplazando las baterías. El sistema de carga de vehículos eléctricos consta de una unidad de control del cargador, un cable de carga y una unidad de control del vehículo. Los cargadores se pueden clasificar en dos grupos principales, inductivos y conductores. El cargador inductivo no tiene superficie de contacto y se usa un imán para transferir la energía. Aunque este acoplamiento brinda comodidad a los conductores, aún no ha alcanzado un nivel de alta eficiencia. El cargador conductor es un dispositivo convencional que induce energía a través del contacto.
Sistema de carga conductiva automatizada para vehículos eléctricos
La carga conductiva utiliza el contacto directo entre el conector EV y la entrada de carga. El cable se puede alimentar desde una toma de corriente estándar o una estación de carga. El cargador conductor para vehículos eléctricos tiene las ventajas de madurez, simplicidad y bajo costo porque simplemente hace uso de enchufes y enchufes para conducir energía eléctrica a través de contactos metálicos físicos. Hay dos métodos empleados en las estaciones de carga de vehículos eléctricos que utilizan el método conductivo a saber. Cargadores de CA o cargadores integrados y cargadores de CC o cargadores externos.
La transferencia de energía conductiva utiliza un conductor para conectar dos dispositivos electrónicos con el fin de transferir energía. Hay tres componentes básicos cuando se trata de cargar cables, conectores y baterías de vehículos eléctricos, y sobre la base de la misma carga conductiva se bifurca en fuera de borda y carga a bordo.
Sistema de carga de CC conductiva para vehículos eléctricos
La carga de CC se realiza fuera de la placa mediante un cargador de CC. Utiliza equipo de suministro de CC EV dedicado para proporcionar energía desde cargadores externos apropiados a EV en lugares públicos. Se conoce como carga rápida de CC. Hay flexibilidad en el nivel de potencia, a diferencia de los cargadores integrados. Se puede usar hasta 50KW, es decir, la batería se puede cargar en 20 minutos desde vacía hasta 80% llena. Pero a veces este número varía según el estado de la batería y la calidad del vehículo.
Los cargadores que se utilizan hasta ahora para conectar el vehículo a la central externa son:
- CCS EE. UU.
- CCS Europa
- Hademo
- Tesla EE. UU. / UE
- Estándar de China GB / T
Todos estos tienen diferentes números de pines, fases y voltaje y se usan de acuerdo con la entrada de energía en el vehículo. A pesar de ser el modo más rápido y no tener limitación en la fuente de alimentación, el sistema de carga de CC todavía tiene pocas limitaciones.
Las limitaciones se enumeran a continuación: -
- Mayores pérdidas en cargador y batería
- Batería: - Duración de la batería más corta, solo se puede cargar un 70-80% de SOC con carga rápida
- Cable: corriente máxima limitada para el cable que se puede levantar fácilmente
- Alta inversión
- Impacto adverso en la red
- Disponible solo en estaciones de carga públicas
- Gestión térmica
Sistema de carga de CA conductiva para vehículos eléctricos
La carga de CA es lo que utilizan las tomas de corriente más comunes para su proceso de carga. Para cargar, el vehículo simplemente tiene que estar conectado a una toma de corriente normal o una toma de corriente más alta diseñada específicamente para vehículos eléctricos. Como puede ver, el espacio y los materiales necesarios para este tipo de estación de carga son bastante reducidos. Sin embargo, la carga lleva más tiempo y, para este proceso, el automóvil debe estar equipado con una unidad de carga a bordo, lo que aumenta el peso del automóvil. Los cargadores a bordo tienen la excepción de que están limitados con la fuente de alimentación. Aunque la flexibilidad energética es el lema principal para cargar un vehículo eléctrico.
Todo el proceso de carga en un sistema de carga de CA es un poco diferente. Hay pilotos de proximidad (que siguen comprobando el establecimiento de la conexión entre el EV y el enchufe de infraestructura), pilotos de control (controla la corriente máxima que se puede extraer) ya que la entrada de carga está instalada dentro del vehículo. Por lo tanto, controlar la corriente máxima suministrada se convierte en una necesidad en tales situaciones. Los tres tipos principales de equipos utilizados son la red para vehículos, el cable de carga y el enchufe de infraestructura.
Los tipos de cargadores utilizados en un sistema de carga de CA son
- EE. UU./Japón SAE
- Europa Mannekes / Tesla
- Alianza de enchufes para vehículos eléctricos
- Tesla EE. UU.
El sistema de carga de CA tiene la ventaja principal de que puede cargar en cualquier lugar con la toma de corriente estándar y tiene un sistema de monitoreo de batería (BMS) con fácil comunicación. Aunque presenta algunos inconvenientes importantes como la potencia de salida, un tiempo de carga relativamente más largo y más peso del vehículo debido a la unidad de entrada instalada.
Carga inalámbrica de vehículos eléctricos (EV)
En un mundo en el que cargar coches eléctricos es un punto clave para impulsar la transición energética, otras soluciones pueden acompañar a las estaciones de carga eléctrica. Una de esas soluciones es la carga inalámbrica. La carga inalámbrica para automóviles es una versión mejorada de la carga de teléfonos inteligentes con varias diferencias. “La carga inductiva inalámbrica permite que un vehículo eléctrico se cargue automáticamente sin necesidad de cables.
Está probado a lo largo de los siglos, todo es escalable técnicamente; sin embargo, a medida que aumentan las tasas de transferencia de energía, la complejidad y el tamaño de los componentes electrónicos de administración de energía deben aumentar. Más importante aún, a medida que aumenta la potencia, es necesario considerar una serie de factores adicionales, como las pérdidas térmicas y la gestión térmica. Cuanto mayor sea la ineficiencia y mayor la potencia, mayores serán las pérdidas de calor y más se debe hacer para gestionar ese calor.
La carga inductiva utiliza un campo electromagnético (EM) para transferir energía entre dos bobinas. La resonancia magnética se crea entre la bobina de la estación de carga y la bobina de la rejilla del vehículo. Las bobinas están sintonizadas a la misma frecuencia y se produce una transferencia de energía entre ellas. Es tan simple como la energía se transfiere de una madre a un niño sentado en un columpio. La energía se transmite a través de un acoplamiento inductivo a los dispositivos eléctricos. Esta energía se utiliza para cargar baterías. Los cargadores inductivos se utilizan con una bobina de inducción para crear un campo EM alterno desde la base de carga. Un dispositivo portátil, como automóviles o camiones, utiliza una segunda bobina de inducción para recibir el campo EM. Estos campos EM se vuelven a convertir en corriente eléctrica para cargar la batería de los vehículos eléctricos.
Gestionando todos los factores adicionales y desafíos técnicos, tenemos carga inductiva que hizo que la carga fuera tan fácil como estacionar su vehículo. El hecho interesante es que la carga inalámbrica tiene una eficiencia del 93%, lo que es casi de un extremo a otro en comparación con los métodos tradicionales de repostaje. Todo viene con alguna perdición y bendición, la gente está aceptando esta tecnología pero al mismo tiempo tiene miedo a los contratiempos. Pero los expertos han discutido la seguridad de la carga inalámbrica y están muy seguros de que es tan simple como cocinar en la cocina. También en la cocina hay que tener en cuenta algunas medidas de seguridad y similar es el caso de la carga inalámbrica.
Incluso las grandes marcas de automoción como BMW están confiando en esta tecnología. En 2018, BMW lanzó su nuevo modelo con carga inalámbrica y citó que “BMW hace que cargar sea más fácil que repostar.
Carga dinámica de vehículos eléctricos: Todo lo que hemos hablado hasta ahora tiene que ver con la carga inalámbrica estática. La nueva mejor opción en la que están trabajando los innovadores de vehículos eléctricos es Carga dinámica de vehículos eléctricos (DEVC), que permite que un vehículo eléctrico se cargue de forma inalámbrica mientras conduce por la carretera. El sistema es capaz de cargar un vehículo eléctrico dinámicamente hasta 20 kW a velocidades de autopista (100 km / h).
Desafíos y oportunidades
En este momento, los vehículos eléctricos tienen que ver con desafíos en términos de infraestructura, costo del vehículo, tiempo de carga, tipos de equipos, etc. Innovator cree que la innovación de los vehículos eléctricos será la mejor innovación para reducir las emisiones de carbono y despejar el camino para un progreso climático significativo.
A continuación se enumeran los pocos desafíos que vienen con la infraestructura actual:
Tiempo De Carga: Hay tres "niveles" principales de cargadores disponibles para vehículos eléctricos. El enchufe estándar de 120 voltios, que se usa a menudo para electrodomésticos, se carga lentamente, pero puede llenar una batería casi a su máxima capacidad con varias noches de carga, o alrededor de 20 a 40 horas. Los cargadores de "nivel dos" de 240 voltios generalmente proporcionan de 20 a 25 millas de carga en una hora, lo que acorta el tiempo de carga a ocho horas o menos. Por último, los cargadores rápidos de corriente continua (CC) de "nivel 3" pueden cargar una batería hasta en un 80 por ciento en 30 minutos. Actualmente, los cargadores de nivel dos son los más disponibles: el Departamento de Energía enumera 22,816 estaciones públicas en los Estados Unidos.
Disponibilidad de infraestructura de carga: En lugar de repostar en una gasolinera típica, los vehículos eléctricos (EV) deben cargarse en los enchufes eléctricos para que funcionen. Muchos propietarios de vehículos eléctricos cargan sus autos en casa en su garaje usando un cargador especial montado en la pared. Este arreglo funciona para la mayoría de las personas porque la persona promedio conduce 29 millas por día. Esta distancia está dentro del rango de los vehículos eléctricos actuales, la mayoría de los cuales pueden viajar entre 150 y 250 millas con una carga, según el modelo. Sin embargo, surgen dos grandes dificultades. Primero, para los conductores que viven en apartamentos, los estacionamientos rara vez están equipados con infraestructura de carga, y la instalación de dicha infraestructura puede tener un costo prohibitivo para los administradores de edificios.
Precios: A diferencia de las estaciones de servicio, donde el precio del combustible se establece por galón, la carga de vehículos eléctricos puede seguir actualmente una serie de esquemas de precios diferentes, lo que puede generar precios inconsistentes y, a veces, costos de carga altos. Los precios de carga en el hogar son tarifas constantes por kilovatio-hora (kWh) establecidas por los reguladores de servicios públicos. Los precios de las estaciones de carga públicas han utilizado esquemas que incluyen tarifas por sesión, tarifas por minuto y precios escalonados basados en la velocidad de carga máxima de un vehículo. Las tarifas de carga a menudo no se muestran en las estaciones de carga. Esta inconsistencia y falta de transparencia son barreras para la adopción de vehículos eléctricos porque pueden generar frustración y experiencias negativas para los clientes.
Corporativa
- Oportunidad de fabricación: Han surgido múltiples narrativas al hablar de oportunidades; incluso las principales empresas de la India como NTPC, Bharat Heavy Electricals Ltd (Bhel) y Power Grid Corp. of India Ltd querían ser parte de este pastel. Todos pueden ver que este será el futuro de la industria automotriz. El surgimiento de la industria de los vehículos eléctricos obviamente está brindando muchas oportunidades a la industria manufacturera. Incluso los grandes gigantes del comercio electrónico como Flipkart o Amazon también están cambiando sus flotas de vehículos existentes a eléctricos. Amazon, liderada por Jeff Bezos, dijo que introducirá 10,000 unidades de vehículos eléctricos en su flota de entrega de mercancías en India para 2025. Flipkart, propiedad de Walmart, planea introducir 25,000 unidades de vehículos eléctricos en su flota para reducir las emisiones vehiculares. Todo esto definitivamente creará un inmenso grupo de oportunidades de fabricación para satisfacer esta enorme demanda.
- Un gran aumento de oportunidades B2B: No solo las empresas, sino también los consumidores están mostrando un interés creciente en la movilidad eléctrica, la creciente atención de los medios, incluso a nivel mundial, ha creado un amplio espacio para amplias oportunidades en el mercado de empresa a empresa. Los principales actores clave ya están creando un gran revuelo en los servicios públicos de fabricación para el crecimiento sostenido del sector de los vehículos eléctricos. En un evento de conferencia en Berlín, el CEO de Volkswagen Matthias Muller anunció que habían asegurado socios de suministro de baterías en Europa y China.
- Tecnología de batería: La tecnología de baterías es una parte integral del ecosistema de vehículos eléctricos en India. Las tecnologías en el mercado de baterías de vehículos eléctricos han experimentado cambios significativos en los últimos años, y la tecnología de baterías ha evolucionado de baja densidad de energía a alta densidad de energía. Muchas investigaciones de mercado han indicado que se prevé que la tecnología de baterías de vehículos eléctricos crezca a un 38% de tasa compuesta anual de 2020 a 2025, lo que crea un amplio espacio para oportunidades comerciales en tecnología de baterías. Para impulsar aún más el mercado, el Gobierno de la India estableció la Misión Nacional sobre Movilidad Transformativa y Almacenamiento de Baterías bajo la Presidencia de Niti Aayog. Con un énfasis significativo en la localización, se están tomando medidas para reducir la dependencia de la importación y fabricar baterías y otros componentes a nivel local.
- Desguace de ICE: Con cada vez más interés en la movilidad eléctrica, es obvio que la disminución del interés en ICE sería una víctima automática. Y como el interno Combustión Los vehículos de motor se vuelven obsoletos, las oportunidades comerciales para desecharlos crecerán más en el futuro. Muchos de estos vehículos contaminantes estarán prohibidos en la carretera y terminarán en centros de desguace, metales y materiales de los cuales se reciclarán para fabricar e innovar productos alineados con el medio ambiente.
Sheeba Chauhan | Subeditor | ELE Times
sheeba chauhan
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