Smart Grids para mitigar el impacto de los vehículos eléctricos en la demanda de electricidad

A medida que crece el número de vehículos eléctricos a nivel mundial, se acentúan las dudas sobre la capacidad de la infraestructura eléctrica para acomodar el dramático crecimiento asociado con la demanda de electricidad. ¿Serán las redes inteligentes la solución a este problema?

Los vehículos eléctricos (o EVs, por su sigla en inglés), por razones conocidas, han experimentado un rápido desarrollo, convirtiéndose en una alternativa real a los vehículos convencionales, y para el futuro próximo se espera que lideren el crecimiento de esta industria.

Por esta razón, en muchos países se mira con preocupación si la infraestructura eléctrica es capaz de soportar el estrés generado por la recarga masiva de EVs, particularmente en horarios de demanda máxima. En este escenario, la adopción de una red eléctrica inteligente, que añade flexibilidad a la red de distribución y hace más fácil el intercambio de múltiples fuentes de energía renovable, es esencial para asegurar la confiabilidad del sistema.

CRECIMIENTO DEL MERCADO DE EVs

Actualmente los EVs todavía representan un pequeño conjunto del parque automotriz total. Sin embargo, la preocupación a nivel global de limitar las emisiones de CO2 y otros gases de efecto invernadero dentro de la atmósfera están impulsando rápidamente su desarrollo.

Bajo la misma iniciativa de mejora medioambiental, la mayoría de los países trabaja en ampliar la contribución de fuentes de energía renovables y la implementación de redes eléctricas inteligentes. Este tipo de redes mejoran la flexibilidad en la transmisión y distribución eléctrica y hacer más fácil para empresas de servicio intercambiar el tipo de fuente renovable cuando la demanda se incrementa (maximizando simultáneamente el ahorro de emisiones de CO2).

En el mundo, el número de EVs se eleva rápidamente, y hay serias dudas acerca de la capacidad existente de la infraestructura eléctrica para acomodar el dramático crecimiento asociado con la demanda de electricidad. Algunos estudios estiman que el incremento en la carga domiciliaría, debido a los EVs, sería promedio de un 10% para las horas de alta demanda, pero puede llegar a máximos de 15% según el día y ubicación geográfica.

La mayoría de los estudios también sugieren que una red eléctrica inteligente puede permitir que los EVs proliferen sin sobrecargar el suministro eléctrico. Por ejemplo, el Departamento de Energía de EE.UU. estima que la capacidad de producción ociosa de la red eléctrica del país podría suministrar el 73% de las necesidades de energía de las flotas de vehículos sin la construcción de nuevas plantas de energía, pero incorporando el uso de tecnologías inteligentes a la red eléctrica se podría asegurar que el exceso de capacidad esté a tope durante un tiempo óptimo.

La implementación de una red eléctrica inteligente requiere de equipos inteligentes en las líneas de distribución, tales como, interruptores y disyuntores que permitan el redirecionamiento de la energía, interconectando fuentes locales de energías renovables para el suplemento de carga base en horas de demanda punta, o durante fallas en la red que aíslen o restauren el suministro para mantener una alta disponibilidad.

 

DEMANDA DE POTENCIA Y PERFILES DE LA CARGA

Los actuales EVs típicamente usan celdas de iones de litio cuyo rendimiento es determinado por la densidad de energía de las baterías, el número de baterías y cuán rápido esa energía puede ser entregada. Una de las principales características de este tipo de baterías, es que pueden ser recargadas aproximadamente al 80% de su capacidad muy rápidamente, pero el 20% final demora más tiempo. Por tanto, los fabricantes usan elementos que administran el perfil de la carga para evitar desviaciones que dañen las baterías. Por su parte, la infraestructura de recarga de EVs en muchos países está en etapa de planificación avanzada considerando diversos factores. En general, la tendencia es instalar estaciones de recarga públicos cercanos a los lugares de trabajo, aeropuertos, estaciones de servicio de carreteras y playas de estacionamientos.

Respecto al requerimiento de potencia eléctrica necesaria para atender, por ejemplo, un parque de 100 mil EVs, puede ser estimado asumiendo un promedio de capacidad de las baterías por vehículo de 30 kWh, recargado en un punto de carga doméstico de 230V@15A, donde la potencia máxima sería de 3.45 kW, y asumiendo la carga lineal de las baterías, el EV tomaría alrededor de 9 horas para la recarga completa desde cero. En ese ejemplo, la red eléctrica tendría que proporcionar una potencia estimada de 3 GWhr por día.

Este valor podría significar una carga adicional significativa para el sistema eléctrico, pero depende del punto de la red donde se conecten los EVs y el horario en que se realice la recarga, por ejemplo, durante la noche. Desafortunadamente no hay garantías que todos los propietarios de EVs cargarán sus vehículos en horas de baja demanda, aunque las empresas eléctricas podrían incentivar esta opción con tarifas más bajas.

 

LA RED ELÉCTRICA INTELIGENTE

La implementación de una red eléctrica inteligente requiere la introducción de tecnología digital computarizada, control automatizado y sistemas autónomos de distribución de electricidad. Esta es la base para que la red eléctrica sea más confiable, ofreciendo bajos índices de falla, y permita la conexión de fuentes distribuidas de energía renovables con flujos bidireccionales.

La red eléctrica inteligente requiere flujo de energía bidireccional.

 

La flexibilidad de la red eléctrica inteligente, desde el punto de vista de ayudar a la incorporación de fuentes de energía distribuidas, es un beneficio para las empresas eléctricas, ya que dichas fuentes aseguran la suficiente disponibilidad para atender la demanda de potencia “convencional” y demanda que se espera por la recarga de EVs. Con esto se reduce la necesidad de construir costosas plantas para solo cubrir los intervalos de demanda máxima.

Articulo realizado por NOJA POWER
COMULSA representante exclusivo de NOJA POWER en Chile

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