Estación de carga

Una estación de carga para vehículos eléctricos, también llamada estación de carga EV, punto de recarga eléctrica, punto de carga, punto de carga, ECS (Estación de carga electrónica) y EVSE (equipo de suministro de vehículos eléctricos), es un elemento en una infraestructura que suministra energía eléctrica para la recarga. de vehículos eléctricos, tales como vehículos eléctricos enchufables, que incluyen vehículos eléctricos, vehículos eléctricos de vecindario e híbridos enchufables. En casa o en el trabajo, algunos vehículos eléctricos tienen convertidores a bordo que se pueden enchufar en una toma de corriente estándar o en una toma de corriente de alta capacidad. Otros requieren o pueden usar una estación de carga que proporciona funciones de conversión eléctrica, monitoreo o seguridad. Estas estaciones también son necesarias cuando viajan, y muchas admiten una carga más rápida a voltajes y corrientes más altas que las que se encuentran disponibles en los EVSE residenciales. Las estaciones de carga públicas suelen ser instalaciones en la calle proporcionadas por empresas de servicios eléctricos o ubicadas en centros comerciales minoristas y operadas por muchas empresas privadas.

Las estaciones de carga proporcionan uno o varios conectores especiales o de servicio pesado que se ajustan a la variedad de estándares de la competencia. Los estándares comunes de carga rápida incluyen el sistema de carga combinada, CHAdeMO y el supercargador Tesla.

En agosto de 2018, había 800,000 vehículos eléctricos y 18,000 estaciones de carga en los Estados Unidos.

Contextos
Las estaciones de carga se dividen en cuatro contextos básicos:

Estaciones de carga residenciales: el propietario de un EV se enchufa cuando regresa a casa y el automóvil se recarga durante la noche. Una estación de carga doméstica por lo general no tiene autenticación de usuario ni medición, y puede requerir el cableado de un circuito dedicado. Algunos cargadores portátiles también pueden montarse en la pared como estaciones de carga.
Cobro mientras está estacionado (incluidas las estaciones de carga públicas): una empresa comercial por una tarifa o gratis, que se ofrece en asociación con los propietarios del estacionamiento. Esta carga puede ser lenta o de alta velocidad y alienta a los propietarios de vehículos eléctricos a recargar sus autos mientras aprovechan las instalaciones cercanas. Puede incluir estaciones de estacionamiento, estacionamiento en centros comerciales, centros pequeños y estaciones de tren (o para los empleados de una empresa).
Carga rápida en estaciones de carga públicas & gt; 40 kW, con un alcance de más de 60 millas (100 km) en 10–30 minutos. Estos cargadores pueden estar en paradas de descanso para permitir viajes de mayor distancia. También pueden ser utilizados regularmente por viajeros en áreas metropolitanas, y para cargar mientras están estacionados por períodos más cortos o más largos.Algunos ejemplos comunes son CHAdeMO (una compañía que diseña y vende cargadores estandarizados), el sistema de carga combinada SAE y los supercargadores Tesla.
La batería cambia o se carga en menos de 15 minutos. Un objetivo específico para los créditos CARB para un vehículo de emisiones cero es agregar 200 millas a su rango en menos de 15 minutos. En 2014, esto no fue posible para cargar vehículos eléctricos, pero se puede lograr con intercambios de batería EV y vehículos con celdas de combustible de hidrógeno. Pretende igualar las expectativas de reabastecimiento de combustible de los conductores regulares.

La capacidad de la batería y la capacidad de manejar una carga más rápida están aumentando, y los métodos de carga han tenido que cambiar y mejorar. También se han introducido nuevas opciones (a pequeña escala, incluidas las estaciones de carga móviles y la carga mediante esteras de carga inductiva). Las diferentes necesidades y soluciones de varios fabricantes han frenado la aparición de métodos de carga estándar y, en 2015, existe un fuerte reconocimiento de la necesidad de la estandarización.

Visión general

Estado internacional
A diciembre de 2012, se desplegaron alrededor de 50,000 puntos de carga no residenciales en los Estados Unidos, Europa, Japón y China. En agosto de 2014, hay 3.869 cargadores rápidos CHAdeMO desplegados en todo el mundo, con 1.978 en Japón, 1.181 en Europa y 686 en los Estados Unidos, 24 en otros países. Desde diciembre de 2013, Estonia es el primer y único país que ha completado el despliegue de una red de carga de vehículos eléctricos con cobertura nacional, con 165 cargadores rápidos disponibles a lo largo de las autopistas a una distancia máxima de 40 a 60 km (25 a 37 millas), y una mayor densidad en zonas urbanas.

En marzo de 2013, existían 5.678 estaciones de carga pública en los Estados Unidos, con 16.256 puntos de carga públicos, de los cuales 3.990 estaban ubicados en California, 1.417 en Texas y 1.141 en Washington. A noviembre de 2012, se habían instalado cerca de 15,000 estaciones de carga en Europa.

A marzo de 2013, Noruega, que posee la mayor propiedad eléctrica per cápita, tenía 4.029 puntos de carga y 127 estaciones de carga rápida. Como parte de su compromiso con la sostenibilidad ambiental, el gobierno holandés inició un plan para establecer más de 200 estaciones de carga rápida (DC) en todo el país para el año 2015. La implementación será llevada a cabo por la empresa de automatización y potencia ABB con sede en Suiza y la startup holandesa Fastned. y apuntará a proporcionar al menos una estación cada 50 kilómetros (31 millas) para los 16 millones de residentes de los Países Bajos. Además de eso, la fundación E-laad instaló aproximadamente 3000 puntos de carga públicos (lentos) desde 2009.

A diciembre de 2012, Japón tenía 1,381 estaciones públicas de carga rápida, el mayor despliegue de cargadores rápidos del mundo, pero solo alrededor de 300 cargadores lentos. A diciembre de 2012, China tenía alrededor de 800 puntos de carga lenta públicos y no tenía estaciones de carga rápida. A diciembre de 2012, el país con la proporción más alta de cargadores rápidos para vehículos eléctricos (EVSE / EV) era Japón, con una proporción de 0.030, y los Países Bajos tenían la mayor proporción de EVSE / EV lento, con más de 0.50, mientras que Los EE. UU. tenían una relación EVSE / EV lenta de 0.20.

A partir de septiembre de 2013, las redes de carga pública más grandes de Australia existen en las ciudades capitales de Perth y Melbourne, con aproximadamente 30 estaciones (7 kW AC) establecidas en ambas ciudades; existen redes más pequeñas en otras ciudades capitales.

En abril de 2017, YPF, la compañía petrolera estatal de Argentina, informó que instalará 220 estaciones de carga rápida para vehículos eléctricos en 110 de sus estaciones de servicio en el territorio nacional.

La seguridad
Si bien los vehículos y equipos eléctricos recargables pueden recargarse desde una toma de corriente doméstica, generalmente se puede acceder a una estación de carga para varios vehículos eléctricos y cuenta con mecanismos adicionales de detección de corriente o conexión para desconectar la energía cuando el EV no se está cargando.

Hay dos tipos principales de sensor de seguridad:

Los sensores de corriente que monitorean la potencia consumida, y mantienen la conexión solo si la demanda está dentro de un rango predeterminado. Los cables de los sensores reaccionan más rápidamente, tienen menos piezas para fallar y posiblemente sean menos costosos de diseñar e implementar. Sin embargo, los sensores de corriente pueden usar conectores estándar y pueden proporcionar fácilmente una opción para que los proveedores monitoreen o cobren por la electricidad realmente consumida.
“Cables sensores” físicos adicionales que brindan una señal de retroalimentación como la especificada por los esquemas SAE J1772 e IEC 62196 que se mencionan a continuación y que requieren accesorios especiales para enchufes de alimentación (múltiples clavijas).

Hasta 2013, hubo un problema en el que los cargadores Blink se sobrecalentaban y causaban daños tanto al cargador como al automóvil. La solución empleada por la empresa fue reducir la corriente máxima.

Normas
SAE, con sede en los EE. UU., Define la carga de nivel 1 como el uso de una toma de corriente estándar de 120 voltios para cargar un vehículo eléctrico. Esto demorará mucho tiempo en cargar completamente el automóvil, pero si solo se usa para viajar o recorrer distancias cortas, no se necesita una carga completa o se puede realizar durante la noche.

La carga de 240 voltios de CA se conoce como carga de nivel 2. El nivel 2 de carga es similar a los electrodomésticos, como secadores de ropa. Los cargadores de nivel 2 van desde cargadores instalados en garajes para el consumidor, hasta cargadores públicos relativamente lentos. Pueden cargar una batería de coche eléctrico en 4–6 horas. Los cargadores de nivel 2 a menudo se colocan en destinos para que los conductores puedan cargar su automóvil mientras trabajan o compran. Los cargadores de nivel 2 para el hogar son mejores para los conductores que usan sus vehículos con mayor frecuencia o requieren más flexibilidad. En muchos países fuera de América del Norte y del Sur, este es el voltaje estándar de los hogares.

La carga de nivel 3, también conocida como carga rápida de CC, admite la carga de hasta 500 voltios. La organización CHAdeMO está trabajando para estandarizar los cargadores rápidos. Los cargadores de nivel 3 usan un enchufe de 480 V que proporciona 62.5 kW (la potencia máxima puede ser de hasta 120 kW y varía según la carga. El supercargador Tesla es el más ubicuo en los Estados Unidos. [¿Cuándo?] Para un modelo Tesla S 75 , un supercargador puede agregar aproximadamente 275 km (170 millas) de alcance en unos 30 minutos o una carga completa en unos 75 minutos. A partir de abril de 2018, Tesla informa que tienen 1,210 estaciones de supercarga y está expandiendo continuamente la red.

Otra organización de estándares, la Comisión Electrotécnica Internacional, define la carga en modos (IEC 62196).

Modo 1: carga lenta desde un enchufe eléctrico normal (monofásico o trifásico)
Modo 2: carga lenta desde un zócalo normal pero con alguna disposición de protección específica de EV (por ejemplo, los sistemas Park & ​​amp; Charge o PARVE)
Modo 3: carga lenta o rápida utilizando un zócalo de varios pines EV específico con funciones de control y protección (por ejemplo, SAE J1772 e IEC 62196)
Modo 4: carga rápida con alguna tecnología de cargador especial como CHAdeMO

Hay tres casos de conexión:

El caso A es cualquier cargador conectado a la red eléctrica (el cable de alimentación generalmente está conectado al cargador) generalmente asociado con los modos 1 o 2.
El estuche B es un cargador de vehículo a bordo con un cable de alimentación que se puede desconectar tanto del suministro como del vehículo, generalmente en modo 3.
Case C es una estación de carga dedicada con suministro de CC al vehículo. El cable de alimentación principal puede estar conectado permanentemente a la estación de carga como en el modo 4.

Hay cuatro tipos de enchufes:

Tipo 1 – acoplador monofásico del vehículo – que refleja las especificaciones del enchufe para automóvil SAE J1772 / 2009
Tipo 2 – acoplador monofásico y trifásico del vehículo – que refleja las especificaciones del conector VDE-AR-E 2623-2-2
Tipo 3 – acoplador de vehículo monofásico y trifásico equipado con persianas de seguridad – que refleja la propuesta de EV Plug Alliance
Tipo 4 – acoplador de carga rápida – para sistemas especiales como CHAdeMO

Para la carga de CC del sistema de carga combinada (CCS) que requiere PLC (Powerline Communications), se agregan dos conectores adicionales en la parte inferior de las entradas de los vehículos Tipo 1 o Tipo 2 y enchufes de carga para conectar las estaciones de carga de CC de alto voltaje a la batería del vehículo. Estos son comúnmente conocidos como conectores Combo 1 o Combo 2. La elección de entradas de estilo Combo 1 o Combo 2 normalmente está estandarizada para cada país, por lo que los proveedores de carga pública no necesitan ajustar los cables con ambas variantes. En general, Norteamérica usa entradas de vehículos de estilo Combo 1, la mayoría del resto del mundo usa entradas de vehículos de estilo Combo 2 para CCS.

Recarga residencial

Modo 1: enchufe doméstico y cable de extensión
El vehículo está conectado a la red eléctrica a través de tomacorrientes estándar presentes en las residencias, que según el país por lo general tienen una clasificación de alrededor de 10 A. Para usar el modo 1, la instalación eléctrica debe cumplir con las normas de seguridad y debe tener un sistema de puesta a tierra. , un disyuntor para proteger contra sobrecargas y una protección de fuga a tierra. Las tomas tienen dispositivos de obturación para evitar contactos accidentales.

La primera limitación es la potencia disponible, para evitar riesgos de:

Calentamiento del zócalo y los cables después del uso intensivo durante varias horas a la potencia máxima o cerca de ella (que varía de 8 a 20 A según el país).
Riesgo de incendio o lesiones eléctricas si la instalación eléctrica está obsoleta o si faltan ciertos dispositivos de protección.

La segunda limitación está relacionada con la administración de energía de la instalación.

Dado que el zócalo de carga comparte un alimentador desde el tablero de distribución con otros zócalos (sin circuito dedicado) si la suma de los consumos excede el límite de protección (en general 16 A), el interruptor se disparará y se detendrá la carga.
Modo 2: Toma doméstica y cable con dispositivo de protección.

El vehículo está conectado a la red eléctrica principal a través de enchufes domésticos. La carga se realiza a través de una red monofásica o trifásica y la instalación de un cable de puesta a tierra. Un dispositivo de protección está integrado en el cable. Esta solución es más cara que el Modo 1 debido a la especificidad del cable.

Modo 3: zócalo específico en un circuito dedicado
El vehículo está conectado directamente a la red eléctrica a través de una toma y enchufe específicos y un circuito dedicado. Una función de control y protección también se instala permanentemente en la instalación. Este es el único modo de carga que cumple con las normas aplicables que regulan las instalaciones eléctricas. También permite la eliminación de la carga, de modo que los aparatos electrodomésticos pueden funcionar durante la carga del vehículo o, por el contrario, optimizar el tiempo de carga del vehículo eléctrico.

Modo 4: conexión de corriente continua (CC) para una recarga rápida
El vehículo eléctrico está conectado a la red eléctrica principal a través de un cargador externo. Las funciones de control y protección y el cable de carga del vehículo se instalan permanentemente en la instalación.

Infraestructura
Las estaciones de carga para vehículos eléctricos pueden no necesitar mucha infraestructura nueva en los países desarrollados, menos que entregar un nuevo combustible alternativo a través de una nueva red. Las estaciones pueden aprovechar la red eléctrica ubicua existente y la recarga doméstica es una opción. Por ejemplo, las encuestas han demostrado que más de la mitad de los propietarios de viviendas en los Estados Unidos tienen acceso a un enchufe para cargar sus automóviles. Además, la mayor parte de la conducción es local en distancias cortas, lo que reduce la necesidad de cargar a mitad del viaje. En los Estados Unidos, por ejemplo, el 78% de los viajes diarios son menos de 40 millas (64 km) de ida y vuelta. Sin embargo, los recorridos más largos entre ciudades y pueblos requieren una red de estaciones de carga públicas u otro método para ampliar la gama de vehículos eléctricos más allá del viaje diario normal. Un desafío en dicha infraestructura es el nivel de demanda: una estación aislada a lo largo de una carretera transitada puede ver cientos de clientes por hora si cada vehículo eléctrico que pasa tiene que detenerse allí para completar el viaje. En la primera mitad del siglo XX, los vehículos de combustión interna enfrentaron un problema de infraestructura similar.

Tiempo de carga

BYD e6 taxi en Shenzhen, China. Recarga en 15 minutos a 80 por ciento

Solaris Urbino 12 eléctrico, bus eléctrico de batería, estación de carga inductiva
El tiempo de carga depende de la capacidad de la batería y la potencia de carga. En términos simples, la tasa de tiempo de carga depende del nivel de carga utilizado y el nivel de carga depende del manejo de voltaje de las baterías y la electrónica del cargador en el automóvil. El SAE con base en los EE. UU. Define el Nivel 1 (hogar 120 VCA) como el más lento, el Nivel 2 (hogar mejorado 240 VCA) en el medio y el Nivel 3 (súper carga, 480 VCC o superior) como el más rápido. El tiempo de carga del nivel 3 puede ser tan rápido como 30 minutos para una carga del 80%, aunque ha habido una competencia seria en la industria acerca de qué estándar se debe adoptar ampliamente. El tiempo de carga se puede calcular mediante la fórmula: Tiempo de carga = Capacidad de la batería / Potencia de carga

La capacidad de la batería de un vehículo eléctrico completamente cargado de los fabricantes de vehículos eléctricos (como Nissan) es de aproximadamente 20 kWh, lo que le otorga una autonomía eléctrica de aproximadamente 100 millas. Tesla lanzó inicialmente su Modelo S con una capacidad de batería de 40 kWh, 60 kWh y 85 kWh, y este último tiene un alcance estimado de aproximadamente 480 km; A partir de enero de 2018 tienen dos modelos, 75 kWh y 100 kWh. Los vehículos híbridos enchufables tienen una capacidad de aproximadamente 3 a 5 kWh, para una autonomía eléctrica de 20 a 40 kilómetros, pero el motor de gasolina garantiza la plena autonomía de un vehículo convencional.

Como la autonomía solo para electricidad es aún limitada, el vehículo debe cargarse cada dos o tres días en promedio. En la práctica, los conductores conectan sus vehículos cada noche, comenzando así cada día con una carga completa.

Para una carga normal (hasta 7,4 kW), los fabricantes de automóviles han incorporado un cargador de batería en el automóvil. Se usa un cable de carga para conectarlo a la red eléctrica para suministrar corriente alterna de 230 voltios. Para una carga más rápida (22 kW, incluso 43 kW y más), los fabricantes han elegido dos soluciones:

Utilice el cargador incorporado del vehículo, diseñado para cargar de 3 a 43 kW a 230 V monofásico o 400 V trifásico.
Utilice un cargador externo, que convierte la corriente alterna en corriente continua y carga el vehículo a 50 kW (p. Ej., Nissan Leaf) o más (p. Ej., 120-135 kW Tesla Modelo S).

Tiempo de carga por 100 km de rango BEV. Fuente de alimentación Poder voltaje Max.corriente
6-8 horas Fase única 3.3 kW 230 V CA 16 A
3–4 horas Fase única 7,4 kW 230 V CA 32 A
2-3 horas Tres fases 11 kW 400 V CA 16 A
1-2 horas Tres fases 22 kW 400 V CA 32 A
20-30 minutos Tres fases 43 kW 400 V CA 63 A
20-30 minutos Corriente continua 50 kW 400–500 V DC 100–125 A
10 minutos Corriente continua 120 kW 300–500 V DC 300–350 A

El usuario encuentra que cargar un vehículo eléctrico es tan simple como conectar un aparato eléctrico normal; sin embargo, para garantizar que esta operación se realice con total seguridad, el sistema de carga debe realizar varias funciones de seguridad y dialogar con el vehículo durante la conexión y la carga.

Los costos
Actualmente, Tesla otorga a los propietarios de sus modelos Model S y Model X un crédito de sobrealimentación que otorga 400 kWh de forma gratuita. Después de que se usa ese crédito, los conductores que usan los Superchargers de Tesla tienen que pagar por kWh. El precio varía entre $ 0.06 y $ 0.26 por kWh en los Estados Unidos. El beneficio de los supercargadores Tesla es que solo pueden ser utilizados por los vehículos Tesla. Otras redes de carga están disponibles para vehículos que no sean de Tesla. La red de cargadores Blink tiene cargadores rápidos de nivel 2 y de CC y cobra tarifas separadas para miembros y no miembros. Sus precios van desde $ 0,39 a $ 0,69 por kWh para miembros y de $ 0,49 a $ 0,79 por kWh para no miembros, según la ubicación. La red ChargePoint tiene cargadores gratuitos y pagados que los conductores activan con una tarjeta de membresía gratuita. Los precios de las estaciones de carga pagada se basan en las tarifas locales (de manera similar a Blink). Otras redes utilizan métodos de pago similares a los de las estaciones de servicio típicas, en las que se paga con efectivo o con una tarjeta de crédito por kWh de electricidad.

Despliegue de estaciones públicas de carga.
Actualmente, las autoridades públicas, las empresas comerciales y algunos de los principales empleadores están instalando estaciones de carga para estimular el mercado de vehículos que utilizan combustibles alternativos a la gasolina y los combustibles diesel. Por esta razón, la mayoría de las estaciones de carga se proporcionan actualmente de forma gratuita o accesibles a los miembros de ciertos grupos sin cargo significativo (por ejemplo, activadas por una “tarjeta de membresía” gratuita o por un “código de día” digital).

Ubicaciones
Se pueden encontrar estaciones de carga y se necesitarán donde haya estacionamiento en la calle, paradas de taxis, estacionamientos (en lugares de empleo, hoteles, aeropuertos, centros comerciales, tiendas de conveniencia, restaurantes de comida rápida, cafeterías, etc.), como así como en los lugares de trabajo, en los caminos de acceso y garajes en el hogar. Las estaciones de servicio existentes también pueden incorporar estaciones de carga. A partir de 2017, las estaciones de carga han sido criticadas por ser inaccesibles, difíciles de encontrar, fuera de servicio y lentas;reduciendo así la expansión de EV. Al mismo tiempo, más estaciones de servicio agregan estaciones de carga EV para satisfacer la creciente demanda entre los conductores EV.

Proyectos de vehículos y estaciones de carga y joint ventures.
Los fabricantes de automóviles eléctricos, los proveedores de infraestructura de carga y los gobiernos regionales han celebrado numerosos acuerdos y empresas para promover y proporcionar redes de vehículos eléctricos de estaciones de carga públicas.

EV Plug Alliance es una asociación de 21 fabricantes europeos que propone una solución de conexión alternativa. El proyecto consiste en imponer una norma IEC y adoptar una norma europea para la solución de conexión con enchufes y enchufes para la infraestructura de carga de vehículos eléctricos. Los miembros (Schneider Electric, Legrand, Scame, Nexans, etc.) argumentan que el sistema es más seguro porque usan persianas. El consenso general es que la IEC 62196 y la IEC 61851-1 ya se han ocupado de la seguridad al hacer que las partes no estén activas cuando se pueden tocar.

Cambio de batería
Una estación de intercambio (o conmutación) de baterías es un lugar en el que la batería descargada o el paquete de baterías de un vehículo pueden intercambiarse inmediatamente por uno completamente cargado, eliminando la demora que implica esperar a que se cargue la batería del vehículo.

El intercambio de baterías es común en los almacenes que utilizan carretillas elevadoras eléctricas.El concepto de un servicio de baterías intercambiables se propuso por primera vez a partir de 1896, con el fin de superar el limitado rango operativo de automóviles y camiones eléctricos. Fue puesta en práctica por primera vez entre 1910 y 1924, por Hartford Electric Light Company, a través del servicio de baterías GeVeCo, y estuvo inicialmente disponible para camiones eléctricos. El propietario del vehículo compró el vehículo, sin batería, de General Vehicle Company (GeVeCo), de propiedad parcial de General Electric, y la electricidad se compró a Hartford Electric mediante el uso de una batería intercambiable. Tanto los vehículos como las baterías fueron modificados para facilitar un intercambio rápido de baterías. El propietario pagó un cargo variable por milla y una tarifa de servicio mensual para cubrir el mantenimiento y el almacenamiento del camión. Durante el período del servicio, los vehículos cubrieron más de 6 millones de millas.

A partir de 1917, se operó un servicio similar en Chicago para los propietarios de automóviles Milburn Electric, que también podían comprar el vehículo sin baterías. Se implementó un sistema de reemplazo rápido de la batería para mantener funcionando 50 autobuses eléctricos en los Juegos Olímpicos de Verano 2008.

En los últimos años, Better Place, Tesla y Mitsubishi Heavy Industries han estado involucrados en la integración de la tecnología de conmutación de batería con sus vehículos eléctricos para ampliar el rango de manejo. En una estación de cambio de batería, el conductor no necesita salir del automóvil mientras se cambia la batería. El cambio de batería requiere un automóvil eléctrico diseñado para el “intercambio fácil” de baterías. Sin embargo, los fabricantes de vehículos eléctricos que trabajan en la tecnología de cambio de batería no han estandarizado el acceso, el accesorio, la dimensión, la ubicación o el tipo de batería.

En 2013, Tesla anunció un servicio patentado de estación de carga para apoyar a los propietarios de vehículos Tesla. Se suponía que una red de estaciones Tesla Supercharger era compatible con los intercambios de paquetes de baterías para el Model S, junto con la capacidad de carga rápida más generalizada para el Model S y el Tesla Roadster. Sin embargo, Tesla ha abandonado sus iniciativas de cambio de batería en favor de la rápida expansión de las estaciones de carga rápida. Esta decisión ha llevado a Tesla a ser un líder de mercado en estaciones de carga rápida, con un total de 1.210 estaciones en todo el mundo, a partir de abril de 2018.

Se reclaman los siguientes beneficios para el intercambio de baterías:

Rápido cambio de batería en menos de cinco minutos.
Rango de conducción ilimitado donde hay estaciones de cambio de batería disponibles.
El conductor no tiene que salir del automóvil mientras se cambia la batería.
El conductor no posee la batería en el automóvil, transfiriendo los costos sobre la batería, la vida útil de la batería, el mantenimiento, el costo de capital, la calidad, la tecnología y la garantía a la compañía de estaciones de cambio de batería.
El contrato con la compañía de interruptores de batería podría subsidiar el vehículo eléctrico a un precio inferior al de los automóviles de gasolina equivalentes.
Las baterías de repuesto en las estaciones de intercambio podrían participar en el almacenamiento del vehículo a la red.

Mejor lugar
La red Better Place fue la primera implementación comercial moderna del modelo de conmutación de batería. El Renault Fluence ZE fue el primer automóvil eléctrico habilitado con tecnología de batería conmutable disponible para la red Better Place en funcionamiento en Israel y Dinamarca.Better Place usó la misma tecnología para cambiar las baterías que usan los aviones de combate F-16 para cargar sus bombas. Better Place lanzó su primera estación de intercambio de baterías en Israel, en Kiryat Ekron, cerca de Rehovot, en marzo de 2011. El proceso de intercambio de baterías duró cinco minutos. A diciembre de 2012, se habían vendido alrededor de 600 Fluence ZE en el país. Las ventas durante el primer trimestre de 2013 mejoraron, con 297 autos vendidos, lo que llevó a la flota total en Israel a cerca de 900. Hasta diciembre de 2012, había 17 estaciones de conmutación de baterías completamente operativas en Dinamarca, lo que permitía a los clientes conducir a cualquier parte del país en una coche eléctrico. Las ventas de Fluence ZE totalizaron 198 unidades hasta diciembre de 2012.

Better Place se declaró en bancarrota en Israel en mayo de 2013. Las dificultades financieras de la compañía fueron causadas por la alta inversión requerida para desarrollar la infraestructura de cobro e intercambio, aproximadamente US $ 850 millones en capital privado, y una penetración en el mercado significativamente menor de lo que Shai Agassi predijo originalmente . Se habían desplegado menos de 1,000 autos Fluence ZE en Israel y solo unas 400 unidades en Dinamarca.Bajo el modelo de negocio de Better Place, la compañía era propietaria de las baterías, por lo que el liquidador de la corte tenía que decidir qué hacer con los clientes que no tenían la propiedad de la batería y se arriesgaban a quedarse con un automóvil inútil.

Tesla
Tesla diseñó su Modelo S para permitir un rápido intercambio de baterías. En junio de 2013, Tesla anunció su objetivo de desplegar una estación de intercambio de baterías en cada una de sus estaciones de sobrealimentación. En un evento de demostración, Tesla demostró que una operación de intercambio de batería con el Model S tomó algo más de 90 segundos, aproximadamente la mitad del tiempo que se tarda en recargar un automóvil de gasolina utilizado con fines de comparación durante el evento.

Se planeó que las primeras estaciones se desplegaran a lo largo de la Interestatal 5 en California porque, según Tesla, una gran cantidad de sedanes Model S realizan el viaje de San Francisco a Los Ángeles con regularidad. A esas estaciones les seguirían unas en el corredor de Washington, DC a Boston. Elon Musk dijo que el servicio se ofrecería por el precio de unos 15 galones estadounidenses (57 l; 12 galones imp.) A la tarifa local actual, alrededor de US $ 60 a US $ 80 a precios de junio de 2013. Los propietarios pueden recoger su batería completamente cargada en el viaje de regreso, que se incluyó en la tarifa de intercambio. Tesla también ofrecería la opción de mantener el paquete recibido en el swap y pagar la diferencia de precio si la batería recibida era más nueva, o recibir el paquete original de Tesla por una tarifa de transporte. El precio no había sido determinado.

En junio de 2015, Musk indicó que Tesla probablemente abandonaría sus planes de construir una red de estaciones de intercambio. Le dijo a los accionistas de su compañía que, a pesar de haber invitado a todos los propietarios del Modelo S en el área de California a probar las instalaciones existentes, en Harris Ranch, solo cuatro o cinco personas lo habían hecho. En consecuencia, era poco probable que valiera la pena expandir el concepto.

Red de Energía Gogoro
Gogoro anunció su intención de lanzar Gogoro Energy Network en 2015. La red se basa en la idea de GoStations distribuidas que servirán como ubicaciones de intercambio de batería para los Smartscooters de Gogoro.

BattSwap
BattSwap es una nueva solución europea de cambio de batería. Tiene un prototipo de trabajo cubierto por fondos semilla recibidos de ángeles europeos. La estación de intercambio toma solo 30 segundos para hacer un intercambio completo y es 10 veces más barata que la del supercargador Tesla.

Voltia
Voltia (anteriormente operador de Greenway) diseñó y ejecuta estaciones de intercambio de baterías (BSS) patentadas en Eslovaquia para cambiar las baterías en vehículos comerciales ligeros. Las estaciones han estado en operación comercial exitosa desde 2012.

Los BSS de Voltia son para subir / conducir en una estación, con una casa para cargar varias baterías simultáneamente. La estructura permite a los conductores levantarse y, utilizando un elevador hidráulico, cambiar su batería usada por una nueva completamente cargada en menos de 7 minutos. Un sistema informático notifica a los conductores dónde deben acoplar su batería vieja y cuál nueva tomar. Es ideal para las empresas en las que el tiempo es esencial y el tiempo empleado en recargar es tiempo y dinero.

Las baterías vienen en una variedad de tamaños (40-90kWh), que ofrecen diferentes rangos útiles (160–270 km).

Crítica
Estas soluciones de intercambio de baterías han sido criticadas por ser propietarias. Al crear un monopolio con respecto a la propiedad de las baterías y las tecnologías protegidas por patentes, las compañías dividen el mercado y disminuyen las posibilidades de un uso más amplio del intercambio de baterías.

Tecnologías relacionadas

Comunicación de red inteligente
La recarga de una batería grande presenta una carga alta en la red eléctrica, pero esto puede programarse para períodos de carga reducida o costos de electricidad reducidos. Para programar la recarga, la estación de carga o el vehículo pueden comunicarse con la red inteligente. Algunos vehículos enchufables permiten que el operador del vehículo controle la recarga a través de una interfaz web o una aplicación de teléfono inteligente. Además, en un escenario de vehículo a red, la batería del vehículo puede suministrar energía a la red en períodos de máxima demanda. Esto requiere una comunicación adicional entre la red, la estación de carga y la electrónica del vehículo.SAE International está desarrollando una gama de estándares para la transferencia de energía hacia y desde la red, incluyendo SAE J2847 / 1 “Comunicación entre los vehículos enchufables y la red eléctrica”. ISO e IEC también están desarrollando una serie de estándares similares conocidos como ISO / IEC 15118: “Vehículos de carretera: interfaz de comunicación de vehículo a red”.

Electricidad renovable y estaciones de recarga RE.
Las estaciones de carga generalmente están conectadas a la red eléctrica, lo que a menudo significa que su electricidad proviene de centrales eléctricas de combustibles fósiles o centrales nucleares. La energía solar también es adecuada para vehículos eléctricos. Nidec Industrial Solutions ha diseñado un sistema que puede ser alimentado por la red o por fuentes de energía renovables como la fotovoltaica (50-320 kW). SolarCity está comercializando sus sistemas de energía solar junto con las instalaciones de carga de automóviles eléctricos. La compañía ha anunciado una asociación con Rabobank para que los propietarios de los vehículos de Tesla que viajan en la autopista 101 entre San Francisco y Los Ángeles puedan cargar gratuitamente el vehículo eléctrico. Otros coches que puedan hacer uso de la misma tecnología de carga son bienvenidos.

Estación SPARC
La SPARC (estación de recarga de automóviles con energía solar) utiliza un único panel solar monocristalino fabricado a medida, capaz de producir 2,7 kW de potencia pico para cargar electricidad pura o híbridos enchufables a una capacidad del 80% sin extraer electricidad de la red local. Los planes para el SPARC incluyen un sistema no conectado a la red, así como redundancia para conectarse a la red a través de un plan de energía renovable. Esto apoya su reclamo para la conducción neta-cero de vehículos eléctricos.

Estación de carga E-Move
La estación de carga E-Move está equipada con ocho paneles solares monocristalinos, que pueden suministrar 1.76 kWp de energía solar. Con nuevas mejoras, los diseñadores esperan generar alrededor de 2000 kWh de electricidad a partir de los paneles durante el año.

Estación de carga eólica
En 2012, Urban Green Energy presentó la primera estación de carga de vehículos eléctricos eólica del mundo, la Sanya SkyPump. El diseño incluye una turbina eólica de eje vertical de 4 kW emparejada con una GE WattStation.