Tendencias en las capacidades de carga de vehículos eléctricos

El crecimiento del mercado de vehículos eléctricos parece inevitable: la prioridad dada a la reducción de las emisiones de CO2, el clima político actual, la inversión gubernamental y de la industria automotriz, y la constante búsqueda de una sociedad totalmente eléctrica, apuntan a un auge en este sector. Sin embargo, hasta ahora, la adopción generalizada de vehículos eléctricos por parte de los consumidores se ha visto obstaculizada por los largos tiempos de carga y la falta de infraestructura de recarga. Los avances en la tecnología de recarga de vehículos eléctricos están solucionando estos problemas, permitiendo una recarga segura y rápida tanto en casa como en la carretera. Los componentes y la infraestructura de recarga están evolucionando para satisfacer las necesidades del mercado de vehículos eléctricos, que crece a pasos agigantados, allanando el camino para un crecimiento exponencial del transporte eléctrico.

FUERZAS IMPULSORAS DEL MERCADO DE VEHÍCULOS ELÉCTRICOS

La inversión en vehículos eléctricos lleva varios años en aumento, pero el creciente interés y la demanda se han visto impulsados ​​por diversos sectores de la sociedad. La creciente atención a las soluciones climáticas ha puesto de relieve la importancia de los vehículos eléctricos: la capacidad de reducir las emisiones de carbono de los motores de combustión interna e invertir en transporte de energía limpia se ha convertido en un objetivo común tanto para el gobierno como para la industria. Este enfoque en el crecimiento sostenible y la conservación de los recursos naturales también impulsa la tecnología hacia una sociedad totalmente eléctrica: un mundo con energía ilimitada basada en recursos renovables y sin emisiones contaminantes.
Estos factores ambientales y tecnológicos se reflejan en las prioridades de la regulación e inversión federales, especialmente a la luz de la Ley de Inversión en Infraestructura y Empleos de 2021, que destinó 7500 millones de dólares a la infraestructura para vehículos eléctricos a nivel federal, 2500 millones de dólares a subvenciones para infraestructura de carga y recarga de vehículos eléctricos y 5000 millones de dólares al Programa Nacional de Carga de Vehículos Eléctricos. El gobierno de Biden también se ha propuesto construir e instalar 500 000 estaciones de carga de CC en todo el país.

Esta tendencia también se observa a nivel estatal. Estados como California, Massachusetts y Nueva Jersey están impulsando legislación para promover los vehículos totalmente eléctricos. Los créditos fiscales, el movimiento Electrify America, los incentivos y las normativas también influyen en consumidores y fabricantes para que se sumen a la tendencia de los vehículos eléctricos.

Los fabricantes de automóviles también se están sumando a la tendencia de los vehículos eléctricos. Los principales fabricantes tradicionales, como GM, Ford, Volkswagen, BMW y Audi, presentan constantemente nuevos modelos eléctricos. Se espera que para finales de 2022 haya más de 80 modelos eléctricos e híbridos enchufables disponibles en el mercado. Además, cada vez son más los nuevos fabricantes de vehículos eléctricos que se incorporan al mercado, entre ellos Tesla, Lucid, Nikola y Rivian.

Las compañías de servicios públicos también se están preparando para una sociedad totalmente eléctrica. Es fundamental que se mantengan a la vanguardia en materia de electrificación para poder satisfacer la creciente demanda, y se necesitará infraestructura crítica, incluidas microrredes, a lo largo de las autopistas interestatales para instalar estaciones de carga. La comunicación vehículo-red también está ganando terreno en las autopistas.

OBSTÁCULOS PARA EL CRECIMIENTO

Si bien la adopción generalizada de vehículos eléctricos está cobrando impulso, se prevén desafíos que frenen su crecimiento. Aunque los incentivos animarán a los consumidores o flotas a pasarse a los vehículos eléctricos, podrían tener una trampa: podría surgir la necesidad de que los vehículos eléctricos se comuniquen con la infraestructura para registrar el kilometraje, lo que requeriría innovaciones tecnológicas e infraestructura de comunicaciones exteriores.

Uno de los mayores obstáculos para la adopción de vehículos eléctricos por parte del consumidor es la infraestructura de carga fiable y eficiente. Se estima que para 2030 se necesitarán 9,6 millones de puntos de carga para dar cabida al crecimiento previsto del mercado de vehículos eléctricos. Casi el 80 % de estos puntos serán cargadores domésticos y alrededor del 20 % serán cargadores públicos o en el lugar de trabajo. Actualmente, los consumidores dudan en comprar un vehículo eléctrico debido a la ansiedad por la autonomía: la preocupación de que su coche no pueda realizar un viaje largo sin tener que recargarlo y de que las estaciones de carga no estén disponibles o no sean eficientes cuando se necesiten.

Los cargadores públicos o compartidos, en particular, deben ofrecer una capacidad de carga rápida y casi constante las 24 horas. Un conductor que se detiene en una estación de carga en la autopista probablemente necesite una carga rápida y potente; los sistemas de carga de alta potencia podrán recargar casi por completo la batería del vehículo en tan solo unos minutos.

Los cargadores de alta velocidad requieren consideraciones de diseño específicas para funcionar de forma fiable. La refrigeración líquida es necesaria para mantener los pines de carga a una temperatura óptima y prolongar el tiempo de carga con corrientes elevadas. En zonas de carga con alta densidad de vehículos, mantener refrigerados los pines de contacto garantiza una carga de alta potencia eficiente, constante y fiable para satisfacer la demanda continua de los usuarios.

CONSIDERACIONES DE DISEÑO DE CARGADORES DE ALTA POTENCIA

Los cargadores para vehículos eléctricos se fabrican cada vez más con un enfoque en optimizar la robustez y la capacidad de carga de alta potencia para satisfacer las necesidades de los conductores y mitigar la ansiedad por la autonomía. Un cargador de alta potencia de 500 amperios es posible gracias al sistema de refrigeración líquida y monitorización: el soporte de contactos del conector de carga posee conductividad térmica y actúa como disipador de calor, ya que el refrigerante disipa el calor a través de conductos de refrigeración integrados. Estos cargadores incorporan diversos sensores, incluyendo sensores de fugas de refrigerante y un sistema de monitorización precisa de la temperatura en cada contacto de alimentación para garantizar que los pines no superen los 90 grados Celsius. Si se alcanza este umbral, el controlador de carga de la estación reduce la potencia de salida para mantener una temperatura adecuada.

Los cargadores para vehículos eléctricos también deben ser resistentes al desgaste y fáciles de mantener. Los conectores de carga están diseñados para soportar el uso intensivo, por lo que el desgaste por manipulación con el tiempo es inevitable. Cada vez más, los cargadores se diseñan con componentes modulares, lo que permite reemplazar fácilmente el conector.
La gestión del cableado en las estaciones de carga es fundamental para su durabilidad y fiabilidad. Los cables de carga de alta potencia contienen conductores de cobre, conductos de refrigeración líquida y cables de alimentación, y aun así deben resistir tirones o el paso de vehículos. Otras consideraciones incluyen cierres con llave, que permiten al conductor dejar su vehículo cargando en una estación pública sin preocuparse de que alguien desconecte el cable.