Infraestructuras para la recarga de vehículos eléctricos - CRANA
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Infraestructuras para la recarga
de vehículos eléctricos
Jon Asín Muñoa – jon.asin@ingeteam.com
Planetario de Pamplona, 19 de Noviembre 2010
Introducción
“El automóvil es un fenómeno transitorio.
Yo creo en el caballo”
Kaiser Guillermo II de Alemania (1859-1941)
¿Por qué el Vehículo Eléctrico?
El pico de Hubbert
El pico de Hubbert o “Peak Oil” significa el momento en que la extracción de
petróleo del mundo habrá llegado a su cénit
¿Creen que lo hemos alcanzado ya?
Producción mundial de petroleo
Histórico de precios del barril
147$ - Máximo
histórico del barril de
petróleo
“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
¿Otros combustibles alternativos? No hay una “bala de plata” – Múltiples opciones van a ser necesarias
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)*
200
180
160
140
Emisiones gCO2/km
-66% Reducción de emisiones
120
100
-50% Reducción de emisiones
80
60
40
20
0
MCI gasolina MCI diesel VE con mix VE con mix VE con mix VE con mix VE con mix VE con
(Golf) (Golf) generación generación generación generación generación EERR
UE España Italia Alemania Reino Unido
Fuente: REE, IEA, Planificación de los sectores de electricidad y gas 2008-2016. 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
Coste económico del CO2
1 litro de Gasolina = 2,35 Kgr. CO2
Emisiones de CO2 evitadas por el VE asociado al mix de
1 litro de Gasoil = 2,70 Kgr. CO2 generación o a EERR (*)
1.200.000
Acumulado a
2020: 2,84 MtCO2
1.000.000
Emisiones evitadas (tCO2)
800.000
Acumulado a
600.000
Valor del CO2 evitado a 2020 2020: 2,64 MtCO2
para el VE asociado a EERR:
400.000
M€ Precio CO2
28,4 10 €/tCO2 VE asociado a EERR
200.000
56,8 20 €/tCO2
VE asociado al mix
85,2 30 €/tCO2 generación
99,4 35 €/tCO2 0
2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020
El valor del CO2 evitado por el VE, debido a los vehículos
convencionales desplazados, será de entre 26 y 100 M€ a 2020
Cortesía de Acciona Energía
(*) 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 2020Rendimiento de un VE
Gráfica de rendimiento VE vs ICE
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 2016Energía necesaria para el VE
AWP1500
1.000 coches
1.5 MW
3.600 MWh/año
25.000 Km / año
Biomass 55.000 Coches
25 MW
200.000 MWh/año
25.000 Km / año
45.000 Coches
Nevada Solar One
64 MW
160.000 MWh/año
25.000 Km / año
Cortesía de Acciona EnergíaVentajas del 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 petróleoNormativa Internacional
IEC - ISOIEC 61851 – Modos de carga
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 – Modo 1
Seguridad
■ Las OEMS no quieren el modo 1 No hay comprobación del conductor de
tierraIEC 61851 – Modos 1 y 2
Seguridad
■ ¿Es fiable el enchufe Schuko para cargas diarias de 16 Amperios de 6 horas?
¿16 Amperios – 6 horas al día?IEC 61851 – Modos 2 y 3
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
Circuito Control piloto
Regulación corriente vs Duty
Cycle del hilo Piloto de Control
PWM – 26% = 16 Amperios
PWM – 53% = 32 AmperiosSC23H - Conectores
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: IPXXDConector 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 ACEstación de uso público - 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 fallosEstación de uso público - AC Dimensiones y estética (I)
Estación de uso público - AC Dimensiones y estética (II)
Infraestructura de Recarga
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 uso público Esquema de infraestructura (MOVELE) No hay estándar previsto
Soluciones para la infraestructura de
recarga de vehículos eléctricos
Carga en DCElectrolineras
Electrolineras – servicio rápido con grandes potencias
16 - 100 kW + 94 kW ???
22 kW
16 - 100 kW
22 kW
50 kWIngecon® MS Hybrid Esquema de conexión
Ingecon® MS Hybrid
Ingecon® MS Hybrid
■ 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 remotaElectrolineras
Ejemplo de configuración para una electrolinera
50 – 100 kW
Carga a.c. 3,7 – 22 kW
Batería
100 kWh
Carga c.c. 50 – 100 kWwww.ingeteam.com
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