A medida que los estados individuales en los EE. UU. Trabajan hacia objetivos cada vez más ambiciosos de cero emisiones netas, la logística de cómo se pueden lograr estos objetivos y dónde se deben realizar las inversiones está a la vanguardia de las mentes de los tomadores de decisiones. Hasta la fecha, se han realizado esfuerzos considerables para buscar soluciones que implementen más energías renovables y energía limpia en un sistema eléctrico moderno y sostenible, y los vehículos eléctricos (EV) tienen un papel importante que desempeñar.
La adopción de vehículos eléctricos se ha acelerado en los Estados Unidos: para 2030, se estima que 18,7 millones de vehículos eléctricos estarán en las carreteras de EE. UU., Frente a los 2 millones en 2020. Una parte cada vez mayor de vehículos eléctricos estará compuesta por vehículos eléctricos de batería completa (BEV), lo que llevará a importantes aumentos en el consumo de electricidad: se estima que crecerá de 6 a 53 mil millones de kilovatios-hora (kWh) por año para 2030. Al mismo tiempo, la infraestructura de carga de vehículos eléctricos sigue siendo limitada, con un estimado de 9,6 millones de estaciones de carga de vehículos eléctricos necesarias para satisfacer la creciente demanda.
El lento despliegue de la infraestructura de carga de vehículos eléctricos se puede atribuir a una combinación de certeza de inversión, finanzas e incentivos, pero también a los límites del sistema físico alrededor de la infraestructura de red actual y a la falta de tecnologías interoperables para comprender y administrar la carga. La red eléctrica actual tiene una capacidad limitada para satisfacer una demanda de carga de vehículos eléctricos nueva y significativa sin requerir grandes actualizaciones de equipos, como transformadores de potencia y circuitos.
Paradójicamente, la infraestructura de red existente experimenta tasas de utilización bajas, o factor de carga, debido a la carga de vehículos eléctricos debido a patrones de uso de corta duración y alta demanda. Para los desarrolladores de equipos de suministro de vehículos eléctricos (EVSE), los consumidores de vehículos eléctricos y los clientes de servicios públicos, la sobreconstrucción potencial y la subutilización de los activos de la red pueden generar altos costos que impiden o retrasan la expansión de la infraestructura de carga.
La carga de vehículos eléctricos administrada podría abordar ambos problemas.
Se necesitan tres elementos esenciales para permitir el rápido desarrollo de la infraestructura de carga de vehículos eléctricos:
- Conectividad con cargadores de vehículos eléctricos: la infraestructura de carga de vehículos eléctricos actual tiene poca o ninguna conectividad para la recopilación de datos y la gestión de carga. La carga pública está dominada por los operadores de redes de carga (CNO) que trabajan en redes privadas cerradas, mientras que los cargadores en el lugar de trabajo y en el hogar son en gran parte instalaciones independientes, desconectadas de cualquier red. Los operadores de los mercados de energía, las redes de transmisión y las redes de distribución requerirán vías para comunicarse y administrar los EVSE para maximizar el valor para los clientes de vehículos eléctricos, proporcionando disponibilidad y asequibilidad, mientras se mantiene la seguridad y la confiabilidad. Hay una serie de tecnologías de conectividad y control que se pueden implementar de manera efectiva para enfrentar este desafío.
- Conciencia y coordinación de la red en tiempo real : a medida que aumenta la carga de los vehículos eléctricos, la infraestructura de la red existente se verá cada vez más limitada. Los operadores de red requerirán una mayor visibilidad de los flujos de energía de la red y conocimiento de la actividad EVSE para garantizar la seguridad y confiabilidad del sistema. A altos niveles de penetración, la demanda de carga de vehículos eléctricos deberá gestionarse en tiempo real frente a las limitaciones de la red; por ejemplo, niveles de voltaje o sobrecarga térmica.
- Métodos de carga inteligentes : los métodos nuevos e inteligentes de carga de vehículos eléctricos pueden brindar amplios beneficios a los consumidores. Los consumidores con necesidades de carga flexibles pueden reducir los costos de carga aprovechando tiempos con baja demanda de energía o exceso de producción de energía; por ejemplo, cargando por la noche o cuando la producción de energía solar o eólica es alta. Al mismo tiempo, el despliegue de la infraestructura de carga de vehículos eléctricos puede acelerarse si la carga se puede gestionar y coordinar junto con las operaciones de la red, lo que permite una interconexión y permisos más rápidos. Las soluciones técnicas y comerciales requeridas ahora solo están comenzando a probarse e implementarse.
Haciendo frente al desafío
El software del sistema de gestión de recursos energéticos distribuidos (DERMS) puede ayudar a acelerar el desarrollo de la infraestructura de carga de vehículos eléctricos, al habilitar soluciones de carga administradas.
Una plataforma DERMS actúa como la entidad coordinadora central que gestiona, automatiza y optimiza la carga de vehículos eléctricos en la red. Para empezar, DERMS permite la conectividad de extremo a extremo entre el operador y los EVSE mediante la comunicación con operadores de redes de carga privadas, así como con instalaciones EVSE independientes y dispares. DERMS no solo debe tener la flexibilidad de interactuar a través de varias vías de telecomunicaciones, como redes de banda ancha, celulares o privadas e interfaces de comunicaciones estándar o patentadas, sino que también debe administrar muchas señales de monitoreo y control diferentes para agregar EVSE en posibles recursos de reducción de la demanda.
Una vez que los EVSE están vinculados, DERMS se puede utilizar para implementar una variedad de programas de carga inteligente en toda la flota conectada. Estos incluyen programas básicos como la carga programada (p. Ej., Carga objetivo de 12 a. M. A 6 a. M.), Carga compartida (p. Ej., Demanda compartida entre múltiples estaciones de carga) y carga coordinada (p. Ej., Carga durante períodos de exceso de producción solar en el sitio). Pero también implican programas más sofisticados que emplean elementos de previsión y optimización, como la gestión en tiempo real frente a las limitaciones de la red o las señales de precios.
Una estrategia de carga de vehículos eléctricos gestionada que utilice DERMS puede aportar importantes beneficios para la infraestructura de la red. DERMS se puede integrar con sistemas operativos como los sistemas de gestión de energía (EMS), los sistemas de gestión de distribución (DMS) y el SCADA de servicios públicos para obtener telemetría de red en tiempo real, identificar posibles limitaciones de la red y tomar medidas para gestionar los niveles de carga de los vehículos eléctricos. Un sistema DERMS correctamente implementado debería poder monitorear la demanda de carga de vehículos eléctricos, calcular el potencial de reducción de la demanda y coordinar la reducción de acuerdo con los límites físicos de la red.
Al mismo tiempo, DERMS también puede gestionar las complejidades de coordinar y despachar una gran cantidad de EVSE con diferentes puntos de control; esto puede implicar solicitar la reducción de la demanda de una flota de EVSE a un operador de red de carga, controlando directamente los EVSE individuales o una combinación de los dos. Los operadores de red en los niveles de distribución y transmisión con mayor visibilidad y control de la carga de vehículos eléctricos permitirán ampliar la capacidad de alojamiento de la red para nuevas estaciones de carga, una mayor utilización de la infraestructura de red existente y minimizar los costos de actualización de la red, todo mientras se mantiene la seguridad y confiabilidad del sistema. Esto crea beneficios para los desarrolladores de EVSE en una mayor capacidad de alojamiento de la red e interconexiones más rápidas, a un costo menor.
Para el sistema de energía más amplio, DERMS se puede integrar para gestionar la reducción de la demanda y utilizar las señales de precios del mercado para coordinar los tiempos óptimos de carga de los vehículos eléctricos. Los beneficios incluyen la alineación de la oferta y la demanda, los requisitos de recursos reducidos y los precios de la energía más bajos. A medida que el sistema incorpora más generación renovable, DERMS también puede incorporar pronósticos meteorológicos que anticipen tiempos de alta disponibilidad de energías renovables en coordinación con las necesidades de carga de vehículos eléctricos, proporcionando beneficios de costos de carga más bajos y maximizando el uso de electricidad baja en carbono.
Una estrategia de carga de vehículos eléctricos bien coordinada en última instancia beneficia a los consumidores de vehículos eléctricos a través de menores costos de carga, implementación acelerada de estaciones de carga de vehículos eléctricos y mayores beneficios ambientales gracias a la tecnología DERMS.
Hacer que los vehículos eléctricos sean la corriente principal
Si los gobiernos quieren lograr objetivos netos cero, la inversión en vehículos eléctricos es fundamental. Si bien se ha avanzado para fomentar la adopción de vehículos eléctricos, aún se puede hacer más.
Para crear una infraestructura de carga de vehículos eléctricos sostenible, se deben implementar sistemas operativos cada vez más inteligentes, como DERMS, que sean flexibles y adaptables a las necesidades de los operadores de flotas, operadores de redes y usuarios de vehículos eléctricos. Al implementar soluciones de carga administrada, los operadores de EVSE no solo podrán recopilar datos valiosos para informar soluciones futuras, sino que al combinar esto con las energías renovables, pueden crear nuevas tarifas flexibles e implementar una variedad de nuevos incentivos. A su vez, esto impulsará el mercado y hará que los vehículos eléctricos y la infraestructura de carga inteligente necesaria sean una inversión más atractiva.