Alivio para los puntos críticos de la carga de vehículos eléctricos

Los proveedores de sistemas de carga están desarrollando tecnología diseñada para ofrecer escalabilidad, fiabilidad y una gestión energética eficiente. (Foto: Atom Power)

El impulso para electrificar las flotas de vehículos comerciales se intensifica a nivel mundial. Mordor Intelligence estima que el tamaño del mercado de vehículos eléctricos comerciales (VE) ya ha alcanzado los 105.660 millones de dólares a nivel mundial y prevé que su alcance se triplique con creces hasta alcanzar los 323.730 millones de dólares para 2028.

En Estados Unidos, la Agencia de Protección Ambiental proyecta que los incentivos gubernamentales y las normas de emisiones propuestas darán como resultado la electrificación de hasta el 50% de los nuevos vehículos profesionales, el 35% de los nuevos camiones tractores de carga de corta distancia y el 25% de los nuevos camiones de carga de larga distancia para 2032.

Estas previsiones aumentan la presión tanto sobre las empresas de servicios públicos como sobre el sector privado para que proporcionen la capacidad y las opciones de carga necesarias para satisfacer la creciente demanda de la flota. Incluso con las normas e incentivos gubernamentales, existe el riesgo de descarrilar el mercado de vehículos eléctricos comerciales si no se pueden satisfacer las necesidades de infraestructura y capacidad de carga.

La infraestructura está rezagada respecto a su adopción

“El vehículo eléctrico es tan nuevo como la carga, pero hay más confianza en la confiabilidad de los [VE] que en la infraestructura para respaldarlos, al menos hasta donde hemos visto en las flotas”, dijo Ryan Kennedy, director ejecutivo de Atom Power, un proveedor de sistemas de carga de nivel 2.

Las empresas están instalando cargadores para vehículos eléctricos donde tienen margen de potencia, pero la falta de infraestructura limita dicho margen. (Foto: Eaton)

Un informe publicado a principios de este año por McKinsey & Co. refleja esto. Mostró que, de más del 50 % de las empresas encuestadas que planean descarbonizar sus flotas para 2027, el mismo número considera que la inversión en infraestructura, junto con los costos de los vehículos, son obstáculos importantes para la adopción de vehículos eléctricos.

“Ya hemos superado el punto en que las empresas electrifican solo la capacidad eléctrica que pueden soportar. Hemos visto empresas que analizan su inventario actual de edificios y la energía disponible e incorporan cargadores donde tienen margen de potencia eléctrica”, afirmó Joe Cappeta, director de aplicaciones técnicas para la transición energética de Eaton.

Sin embargo, este margen de maniobra es limitado. «Ya estamos viendo que la falta de infraestructura se está convirtiendo en un verdadero problema, especialmente para las flotas de vehículos medianos y pesados, que requieren una enorme cantidad de energía para cargarse», afirmó Cappeta. «Para este caso práctico, no hay opciones fáciles. Es fundamental empezar a distribuir la energía eléctrica a través de la infraestructura y aumentar la capacidad de las empresas de servicios públicos locales, lo que requiere tiempo de planificación y adquisición.

“Cada cargador requiere infraestructura para funcionar, y cuanta más energía necesite, más deberá planificar con antelación”.

La fiabilidad de la infraestructura de carga también es una preocupación. «La viabilidad financiera de una flota depende de la fiabilidad de los vehículos, de los conductores y de la fiabilidad de la gasolinera para abastecerlos. En este caso, cuando las flotas se electrifican, se convierten en gran medida en la 'gasolinera', porque lo más lógico es cargar los vehículos eléctricos en las cocheras y en sus sedes», afirmó Kennedy.

Sin embargo, la disponibilidad de carga ha sido irregular. "Si observamos los datos actuales, el tiempo de actividad en las estaciones de carga en EE. UU. es de aproximadamente entre el 70 % y el 73 %. Eso es realmente bajo", dijo Kennedy. "Si el 25 % del tiempo no funcionan, no es bueno".

La fiabilidad de un sistema se está volviendo crucial para las flotas. No poder demostrarlo limitaría la adopción de vehículos eléctricos.

La solución de carga de Atom Power utiliza interruptores de estado sólido ubicados por separado de los pedestales de carga, que sirven únicamente como conducto para suministrar energía a los vehículos. (Foto: Atom Power)

Una alternativa (de estado) sólida

Para abordar estos y otros problemas de la flota, Kennedy cree que la carga a nivel de flota debe abordarse a escala en lugar de a un nivel singular.

“Cargar vehículos consume más energía por unidad que la mayoría de las cosas. Puede consumir hasta 19 kW con un solo cargador”, comentó. “Es mucha energía, especialmente si se suma en una instalación grande. A menudo, esa instalación puede superar la capacidad conectada de la compañía eléctrica disponible... o la infraestructura del edificio”.

La gestión energética es esencial. «La gestión energética es sin duda una de las principales prioridades para resolver los problemas, especialmente en el sector de flotas, ya que tienen muchos más vehículos en una sola ubicación que otras industrias», afirmó Kennedy.

Para facilitar la migración de las flotas a la electrificación, Atom Power ha desarrollado una plataforma basada en interruptores de estado sólido. En lugar de integrar el sistema de carga en pedestales individuales, los interruptores de estado sólido se alojan en los paneles eléctricos de la estructura principal. Los pedestales funcionan como conductos en lugar de cargadores.

“En comparación con un Nivel 2 tradicional, toda la función de carga (es decir, el software, los controles y el hardware) está integrada en el propio cargador, ubicado frente al vehículo. Ahora lo hacemos desde un interruptor separado del vehículo”, explicó Kennedy. Esto implica un menor riesgo de daños a los componentes clave y un mantenimiento más sencillo.

“Para nosotros, era fundamental demostrar en el mercado de flotas la fiabilidad de la infraestructura. En ese sentido, significa que se avería con menos frecuencia y que el mantenimiento es extremadamente sencillo; el tiempo de inactividad es mínimo”, afirmó. “Logramos un tiempo de actividad del 99 %”.

La gestión energética a gran escala de todo un sitio o campus también es más sencilla. «Con otros sistemas, están desagregados… ¿Cómo se garantiza que no se va a sobrecargar el sistema? Es difícil si no están conectados», afirmó Kennedy. «Pero con nosotros, están interconectados por defecto y funcionan como un todo único en toda la infraestructura».

Ventajas de la tecnología de estado sólido para cargar flotas de vehículos eléctricos comerciales Ryan Kennedy de Atom Power analiza el estado de la infraestructura de carga y cómo la tecnología de estado sólido puede ayudar

El software de Atom Power, enfocado en la infraestructura, asigna inteligentemente la carga a toda la infraestructura para evitar sobrecargar el edificio o el perfil de carga máxima de la empresa de servicios públicos. Los administradores de flotas pueden usarlo para supervisar las funciones y acceder a métricas relacionadas con el tiempo de actividad del cargador, la desconexión prioritaria de carga, los ciclos de demanda máxima, las funciones críticas de seguridad, los objetivos ESG, etc. Además, mantiene la ciberseguridad de todo el sistema.

“A medida que las flotas se convierten en la 'gasolinera', su fuente de sustento o el éxito en la entrega de [productos] o la atención de llamadas de servicio dependen de que su flota esté en buen estado”, afirmó Kennedy. “El mantenimiento es una cosa, la ciberseguridad es otra… La ciberseguridad se está convirtiendo en una preocupación cada vez mayor, especialmente a medida que la infraestructura crece en función de la tasa de adopción.

"Hemos dedicado mucho tiempo a garantizar que tengamos lo que consideramos uno de los sistemas de software más seguros que existen", añadió.

Joe Cappeta, director de aplicaciones técnicas y transición energética de Eaton

Estrategias de carga

Eaton trabaja para que los proyectos de infraestructura para vehículos eléctricos a gran escala incorporen rápidamente una carga fiable y un mayor control sobre los sistemas energéticos, afirmó Cappeta. Su oferta abarca desde unidades de carga integradas y autónomas con potencias de entre 7,7 kW y 19,2 kW, hasta una unidad de carga rápida de CC que puede suministrar hasta 150 kW de potencia a un vehículo para acelerar los ciclos de carga.

La empresa también está integrando tecnología de carga de vehículos eléctricos en paneles y cuadros eléctricos para simplificar la instalación de estaciones de carga. «Estamos consolidando equipos que normalmente están separados en una solución compacta y ensamblada en fábrica que permite ahorrar más del 24 % en material y el 16 % en mano de obra», afirmó Cappeta.

Un sistema de buses de carga para vehículos eléctricos, “el primero en la industria”, proporciona una tecnología de carga aérea diseñada para reducir el tiempo de instalación en un 40 %, al tiempo que permite una infraestructura de carga escalable y evita cambios importantes en las estructuras de estacionamiento o cintas transportadoras existentes.

La empresa también está desarrollando sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS) para permitir la carga de vehículos "cuando la energía a granel es barata" y para descargar energía de formas que reduzcan el impacto de la electrificación en los sistemas de distribución locales, dijo Cappeta.

También tenemos la capacidad de integrar cualquier cantidad de DER (recursos energéticos distribuidos) e implementar una microrred, lo que permite a los clientes controlar mejor su propio destino a la hora de abastecer sus instalaciones y transporte localmente.

Entre las soluciones que ofrece Eaton se encuentra el EV Charging Busway, diseñado para agilizar la instalación y ofrecer una capacidad de carga fácilmente escalable. (Foto: Eaton)

Sin embargo, se requiere más que hardware. «Las empresas necesitan estrategias que permitan que los sistemas energéticos existentes funcionen de forma más eficiente y eficiente para acelerar la electrificación. Por ejemplo, el software de gestión de carga o la incorporación de DER a su infraestructura energética ayudan a eliminar los puntos críticos del sistema para suministrar rápidamente la energía adicional necesaria para la electrificación», explicó Cappeta.

Eaton ve una enorme oportunidad para gestionar la energía de forma más eficaz aprovechando las ventajas que ofrece la transición energética. Según Cappeta, esto exige superar las limitaciones tradicionales de los sistemas eléctricos.

“Trabajamos con nuestros clientes para optimizar sus sistemas energéticos, de modo que puedan gestionar las cargas, evitar o aplazar las actualizaciones de capacidad e incorporar energías renovables y almacenamiento de energía para descarbonizar la electrificación”, declaró Cappeta. “Por ejemplo, hemos encontrado una manera de reducir la tecnología de carga al tamaño de un disyuntor y la estamos integrando con nuestros equipos de distribución eléctrica para lograr instalaciones fluidas que reducen el tiempo de instalación y aumentan la fiabilidad”. Esta integración también permite mayor flexibilidad, escalabilidad y modularidad, añadió.

Eaton también ayuda a gestionar el tiempo de actividad a través de lo que Cappeta describe como la «mayor organización de servicios de Norteamérica», con el fin de ejecutar los acuerdos de nivel de servicio (SLA) para las estaciones de carga de flotas. Además, la empresa está incorporando inteligencia a sus cargadores y BESS mediante su servicio de monitorización y gestión remota Predict Pulse.

Esta tecnología monitorea activamente más de 200 puntos de datos dentro del hardware para predecir y mitigar una posible falla antes de que ocurra. Podemos enviar un camión con el equipo adecuado y reemplazar la pieza que pronto estará defectuosa para evitar una interrupción imprevista del servicio —dijo Cappeta—. Es importante destacar que también contamos con excelentes socios de canal en Norteamérica, quienes tienen inventario local para garantizar la disponibilidad de piezas y soporte técnico.

Estas y otras soluciones creativas serán esenciales para aliviar los problemas de adopción y garantizar a los propietarios y operadores de flotas que pueden aumentar de manera exitosa y rentable el número de vehículos eléctricos comerciales en sus flotas.

Ayudar a los usuarios a comprender sus necesidades

“En los mercados de flotas, existe la idea generalizada de que se necesita carga rápida de CC, lo cual, en la gran mayoría de los casos, no es cierto”, afirmó Ryan Kennedy de Atom Power. Estos cargadores de Nivel 3 consumen mucha más energía de la red y su instalación puede ser hasta 20 veces más costosa que la de un sistema de carga de Nivel 2.

“Una de las cosas que tenemos que hacer de forma bastante consistente es extraer datos para saber: cuáles son sus hábitos de conducción, qué tipo de vehículos utilizan, cuál es el tiempo de permanencia”, señaló Kennedy. “Descubrimos que una parte sustancial de la carga de la flota se puede realizar con un nivel 2 de mayor potencia, como 19 kW”.

Joe Cappeta, de Eaton, afirmó que la compañía ha observado una simplificación excesiva de los modelos de demanda de carga, lo que resulta en que algunos sistemas se sobredimensionen para cubrir sus necesidades reales. "Por ejemplo, la gente suele querer el cargador más grande o planean para el peor escenario posible: vehículos que llegan con la batería descargada y necesitan cargarse al 100 % lo antes posible", explicó. "Sin embargo, estos vehículos suelen tener un tiempo de espera superior a 10 horas. En ese tiempo, se puede suministrar una enorme cantidad de energía con tan solo un cargador CA L2 de 7,7 kW, que cubriría con creces las necesidades del vehículo".

“Comprender sus necesidades de carga es extremadamente importante”, dijo, y agregó que Eaton ofrece recursos para ayudar a las flotas a preparar la carga para el futuro y dimensionarla correctamente, lo que potencialmente puede ahorrar tiempo y costos. Ayudar a los usuarios a comprender las necesidades

“En los mercados de flotas, existe la idea generalizada de que se necesita carga rápida de CC, lo cual, en la gran mayoría de los casos, no es cierto”, afirmó Ryan Kennedy de Atom Power. Estos cargadores de Nivel 3 consumen mucha más energía de la red y su instalación puede ser hasta 20 veces más costosa que la de un sistema de carga de Nivel 2.

“Una de las cosas que tenemos que hacer de forma bastante consistente es extraer datos para saber: cuáles son sus hábitos de conducción, qué tipo de vehículos utilizan, cuál es el tiempo de permanencia”, señaló Kennedy. “Descubrimos que una parte sustancial de la carga de la flota se puede realizar con un nivel 2 de mayor potencia, como 19 kW”.

Joe Cappeta, de Eaton, afirmó que la compañía ha observado una simplificación excesiva de los modelos de demanda de carga, lo que resulta en que algunos sistemas se sobredimensionen para cubrir sus necesidades reales. "Por ejemplo, la gente suele querer el cargador más grande o planean para el peor escenario posible: vehículos que llegan con la batería descargada y necesitan cargarse al 100 % lo antes posible", explicó. "Sin embargo, estos vehículos suelen tener un tiempo de espera superior a 10 horas. En ese tiempo, se puede suministrar una enorme cantidad de energía con tan solo un cargador CA L2 de 7,7 kW, que cubriría con creces las necesidades del vehículo".

"Comprender sus necesidades de carga es extremadamente importante", dijo, y agregó que Eaton ofrece recursos para ayudar a las flotas a preparar su carga para el futuro y dimensionarla adecuadamente, lo que potencialmente puede ahorrar tiempo y costos.