Cuando empecé a interesarme por este mundillo me surgieron montones de dudas acerca del proceso de recarga que hizo que indagase para resolver las mismas. Ahora os redacto esta mini guía para dar luz sobre el proceso a aquellos que por primera vez, como yo, tendrán un vehículo eléctrico.
Pues bien, los vehículos eléctricos se pueden cargar con dos tipos de corriente: alterna y continua. Sabemos también que existen recargas rápidas (ligadas a la corriente continua), semi rápidas y lentas (ligadas a la corriente alterna). Empezaremos por la que más dudas, en cuanto a tiempo empleado al recargar generan.
RECARGAS LENTASA nuestros hogares nos llega corriente alterna de la que disponemos en nuestros enchufes normales de toda la vida (los famosos Schuko). Esos enchufes entregan un voltaje (¿os acordáis de la ley de Ohm? magníficos tiempos aquellos de bachillerato…) como decía, entregan un voltaje de 230 voltios. Además, por normativa, el circuito eléctrico de las tomas de corriente debería aguantar hasta 16 amperios.
Ya hemos descrito dos de las tres magnitudes físicas de las que hablaba la ley de Ohm. La tensión, que se mide en voltios (V) y la intensidad, que se mide en amperios (A). La tensión es la diferencia de potencial que se da entre la fase y el neutro que llegan a los orificios de nuestros enchufes. Cuando se conecta un conductor a esos dos puntos con diferente potencial empieza el flujo de Coulombios por segundo (Amperios), electrones al fin y al cabo, de un punto a otro.
V*I=W
De la multiplicación de las dos magnitudes anteriores (voltaje e intensidad) obtenemos la potencia en vatios “W” que es la capacidad de transmisión de energía por unidad de tiempo (julios por segundo en el sistema internacional). Para que nos entendamos, si tenemos a nuestra disposición un enchufe con más potencia (W) que el del vecino, querrá decir que nuestros enchufes son capaces de transmitir más cantidad de energía por segundo. Análogamente sería como tener un grifo que tiene capacidad para entregar más caudal de agua que el de nuestro preciado vecino.
Si tenemos contratada la suficiente potencia como para enchufar un VE a 16 amperios estaremos cargando a 3,68 kW
230V * 16 A = 3680 W
3680 W/ 1000 = 3,68 kW
Es posible que haya gente que no tenga contratada tanta potencia y le “salten los plomos” al enchufar el coche. En ese caso sería recomendable contratar más potencia ya que aunque los vehículos eléctricos puedan cargar a menos potencia tardaremos más.
Para entender cuanto tiempo vamos a tardar en cargar nuestro coche tenemos que adentrarnos a conocer la destinataria de toda la energía que podemos transferir desde nuestros enchufes: la batería.
Cuando hablamos de baterías entra en juego la capacidad de la misma y con ella los kWh que como podrás suponer no es la misma magnitud (muchas veces confundida) que los kW.
Si la potencia en kW era la cantidad de energía que se puede transmitir por unidad de tiempo, el kWh es la energía que se ha transmitido estando enchufados un cierto tiempo a una determinada potencia. Retomando las analogías con los fluidos, suponed que tenemos una manguera capaz de entregar 100 litros por hora, al cabo de media hora habremos llenado un bidón de 50 litros y cuando haya pasado 1 hora habremos llenado uno de 100 litros. De la misma manera si tenemos disponible un enchufe con 3,68 kW de potencia y nos mantenemos enchufados a él una hora habremos cargado 3,68 kWh de energía. La unidad en el sistema internacional para designar energía es el Julio (J) pues bien otra forma de medir la energía es hacerlo en kWh. Veámoslo en forma de ecuación para verlo de una forma más gráfica:
1W = 1 J/s
1kW= 1000 J/s
1 kW * 1h = 1 kWh
1kWh = 1000 J/s *1h *3600 s/h = 3600000 J Creo que a estas alturas queda patente que potencia no es lo mismo que energía y que por tanto kW no es lo mismo que kWh. Si una de las unidades de medida para la capacidad de los depósitos son los litros, para la medida de la energía que es capaz de albergar una batería se utilizan los kWh.
Vayamos ya a la cuestión que perseguía desde el principio ¿Cuánto tardaré en cargar mi coche eléctrico cuya batería es de 60kWh? Llegaremos a la solución aplicando (no os asustéis por ello) una sencilla ecuación:
X horas * kW = kWh
Supongamos que tenemos a nuestra disposición el enchufe de 3,68 kW ¿Cuánto tardaríamos?
X horas * 3,68 kW = 60 kWh
60 kWh /3,68 kW = 16,30 horas
¿Qué pasaría si tuviésemos a nuestra disposición un enchufe con 32 amperios y por tanto 7,36 kW?
60 kWh /7,36 kW = 8,15 horas ¿Entendéis ahora lo que os decía de contratar más potencia?
Pero estos son cálculos teóricos y como en casi todo en la vida real, hay pérdidas de energía que se esfuman en forma de calor (el calor que liberan los motores térmicos es un buen ejemplo).
Lo que ocurre es que nosotros introducimos corriente alterna pero las baterías almacenan únicamente corriente continua y para ello la corriente de nuestra casa viaja a través del “onboard charger” o cargador de abordo, que como su nombre indica va montado a bordo del vehículo, que no es más que un dispositivo que transforma la corriente alterna en corriente continua. Pues bien, ese dispositivo no es ideal y tiene una eficiencia del orden del 85% lo que significa que un 15% de la energía que introducimos en el coche se esfuma en forma de calor. Por tanto aunque de nuestro enchufe salgan 7,36 kW será como si saliesen 6,26 kW y como ya sabéis eso significa que tardaremos algo más en cargar el coche.
He aquí la utilidad de un Wallbox que por ejemplo nos podría permitir cargar a 22 kW, empezaríamos a hablar de recargas semi rápidas.
RECARGAS RÁPIDASAhora es tarea fácil imaginar que tenemos acceso a un Supercharger con 135 kW, si hacemos cuentas nos saldrán fácilmente los 30 minutos de recarga tan famosos, eso sí sólo recargando hasta el 80% de la batería. En esta modalidad de recarga (Modo 4, ya hablaré en otra ocasión de qué significa) lo que ocurre es que los Superchargers liberan corriente continua. Y si en la batería sólo se almacena corriente continua y nos conectamos a una fuente que libera este tipo de corriente, como habrás podido imaginar, ya no hace falta que la misma viaje a través del “onboard charger” por lo que la corriente hace un bypass al mismo y entra directamente en la batería. Y me diréis ¿entonces la eficiencia ya es del 100 %? Pues me temo que no, porque hay pérdidas por efecto Joule que va en función de la intensidad, a más intensidad más perdidas. Pero la eficiencia ahora se acerca ya al 100% estando entorno al 96%.
Hasta aquí el ladrillo, sentíos libres de comentar y corregir cuantas cosas creáis oportunas. Si os parece buena idea próximamente hablaré de los modos de recarga y de los tipos de cable y enchufes.
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Segunda entrega de esta guía de recarga
Hola compañeros,
Perdonad por la espera, sin más dilaciones vamos a continuar con esta mini guía de recarga de vehículos eléctricos.
En esta ocasión voy a hablaros de los temas que nos quedan por tocar para completar este “ABC” de la recarga de vehículos eléctricos, esos temas son: los modos de carga, los tipos de conectores y un escueto repaso a los tipos de recarga puesto que ya se ha explicado en la anterior ocasión.
Voy a empezar por enumerar los tipos de recarga un poco a vista de pájaro porque los conceptos importantes han sido expuestos anteriormente.
TIPOS DE RECARGA Se consideran comúnmente 3 tipos de carga según la velocidad de esta, que como ya sabemos, depende de la potencia disponible que suministra el enchufe al que conectemos nuestro VE. La rapidez de la recarga, como ya he expuesto anteriormente, difiere según el tipo de corriente eléctrica (alterna ó continua), obteniendo distintos niveles de amperaje y, en consecuencia, de potencia eléctrica.
• Recarga
lenta, también conocida como recarga convencional o recarga normal. Es la más estandarizada y todos los fabricantes de vehículos eléctricos la aceptan. Se suele realizar con corriente alterna monofásica a una tensión de 230 voltios (V) y una intensidad de hasta 16 amperios (A) y por tanto con potencias de hasta 3,68kW.
• Recarga
semi rápida, se realiza en corriente trifásica con una tensión de 400 voltios (V) a un amperaje de hasta 32 amperios (A) y por tanto con potencias de hasta 22kW.
• Recarga
rápida, realiza con corriente continua con potencias que van desde los 50kW de un CHAdeMO hasta los 120kW de los superchargers.
Una vez enumerados estos tipos de recarga con sus respectivas potencias, es cuestión de poner en práctica los cálculos de la primera entrega de esta mini guía para estimar los tiempos de recarga de nuestro VE según la batería de la que disponga.
Pasemos ahora a adentrarnos en los modos de carga de los vehículos eléctricos.
MODOS DE CARGAEl modo de carga depende del nivel de comunicación entre infraestructura de recarga y vehículo eléctrico y el control que se puede tener del proceso de carga, para programarla, ver su estado, pararla, reanudarla y lo más importante, proteger el coche de accidentes eléctricos.
Existen 4 modos de carga según la norma UNE-EN 61851 (sistema conductivo de carga para vehículos eléctricos). Los modos con numeración más alta corresponden, en términos generales, a infraestructuras con un nivel de protocolos de comunicación más elevados.
El protocolo de comunicación impacta en el nivel de control del proceso de carga entre infraestructura de recarga y vehículo eléctrico.
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MODO 1: Sin comunicación con la red. Sería el que se aplica a una toma de corriente convencional con conector schuko y sin ningún dispositivo de control entre el VE y la toma de corriente. La conexión del VE a la red es de corriente alterna con una intensidad máxima permitida de hasta 16 A. Se considera un modo de carga a nivel privado; aunque en algunos países, como EE.UU, está prohibido.
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MODO 2: Grado bajo de comunicación con la red. El cable cuenta con un dispositivo intermedio de control piloto que sirve para verificar la correcta conexión del vehículo a la red de recarga. Como ejemplo de este modo 2 sería conectar un TESLA con el UMC (Universal Mobile Connector), que como sabéis es un cable con un dispositivo de control que permite recargas de hasta 11kW. No únicamente existe en TESLA, cualquier CRO (cable de recarga ocasional) entra en este modo.
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MODO 3: Grado elevado de comunicación con la red. Los dispositivos de control y protecciones se encuentran dentro del propio punto de recarga SAVE (Sistema de Alimentación para Vehículos Eléctricos) y el cable incluye hilo de comunicación integrado. Se permite una intensidad máxima de 63 A. Conectar un VE a un Wallbox o a un punto de carga en un centro comercial mediante un cable SAE J1772 (Tipo 1), Mennekes (Tipo 2) o Scame son ejemplos de conexión en modo 3.
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MODO 4: Grado elevado de comunicación con la red. Es una conexión en corriente continua y por tanto dentro de la estación de recarga hay conversores de corriente alterna a corriente continua y sólo se aplica a recarga rápida. Conectar el coche a un supercharger o CHAdeMO son ejemplos de recarga en modo 4.
Nota: Los modos 1,2 y 3 son conexiones en corriente alterna.
TIPOS DE CONECTORESLos tipos de conectores todavía no están estandarizados a nivel mundial. Así que hay varios enchufes, con diferente tamaño y propiedades. Ha habido un intento de unión entre los fabricantes alemanes y los norteamericanos con el sistema combinado. Las diferentes normativas europeas parece que tirarán por fin por el sendero del conector Combo.
Pasemos a describir los diferentes tipos de conectores comúnmente usados de los que disponemos:
• Conector doméstico tipo
schuko, responde al estándar CEE 7/4 Tipo F y es compatible con las tomas de corriente europeas. Tiene dos bornes y toma de tierra y soporta corrientes de hasta 16 A, solo para recarga lenta y sin comunicación integrada. Lo podemos encontrar en múltiples electrodomésticos.
• Conector
Cetac . Son conectores de tipo industrial. Existen Cetac monofásicos (azul) y trifásicos (rojo). El azul tiene 3 bornes, un neutro, una fase y un borne de tierra que si miramos el conector como un reloj está en posición de las 6h. El rojo puede tener 4 o 5 bornes, la variante de 5 bornes está compuesta por 3 fases un neutro y un borne de tierra. La variante de 4 bornes prescinde del neutro. Como ejemplo Tesla entrega como accesorio para el UMC un adaptador Cetac monofásico de 32 A y un adaptador Cetac trifásico de 16 A.
• Conector
SAE J1772, a veces conocido también como Yazaki o Tipo 1. Es un estándar norteamericano, y es específico para vehículos eléctricos. Mide 43 mm de diámetro. Tiene cinco bornes, los dos de corriente (neutro y fase), el de tierra, y dos complementarios, de detección de proximidad (el coche no se puede mover mientras esté enchufado) y de control (comunicación con la red). No es apto para recargas en trifásica.
• Conector
Mennekes o Tipo 2, es un conector alemán de tipo industrial, VDE-AR-E 2623-2-2, a priori no específico para vehículos eléctricos. Mide 55 mm de diámetro. Tiene siete bornes, los cuatro para corriente (trifásica), el de tierra y dos para comunicaciones.
• Conector
Combo, se ha propuesto por norteamericanos y alemanes como solución estándar. Tiene cinco bornes, para corriente, protección a tierra y comunicación con la red. Admite recarga tanto lenta como rápida.
• Conector
Scame, también conocido como EV Plug-in Alliance, principalmente apoyado por los fabricantes franceses. Tiene cinco o siete bornes, ya sea para corriente monofásica o trifásica, tierra y comunicación con la red. Admite hasta 32 A (para recarga semirápida).
• Conector
CHAdeMO, es el estándar de los fabricantes japoneses (Mitsubishi, Nissan, Toyota y Fuji, de quien depende Subaru). Está pensado específicamente para recarga rápida en corriente continua. Tiene diez bornes, toma de tierra y comunicación con la red. Admite hasta 200 A de intensidad de corriente (para recargas ultra-rápidas). Es el de mayor diámetro, tanto el conector como el cable. Es un conector que está destinado a desaparecer por su poco margen de mejora en términos de potencia. Fabricantes asiáticos están dejando de incorporarlo en sus vehículos en favor de los Combo.
Espero que os haya resultado útil esta pequeña guía.
Un saludo!
