El transporte es la mayor fuente de emisiones de gases de efecto invernadero en los Estados Unidos. Reducir esas emisiones requiere un cambio significativo de los motores de combustión interna alimentados con gasolina y diesel a los motores eléctricos impulsados por fuentes renovables.
Ese cambio incluirá camiones de servicio mediano y pesado, caballos de batalla de la economía que mueven mercancías en todo el país. Cuando estén electrificados, requerirán instalaciones de carga diferentes de las que ahora sirven a los automóviles de pasajeros. Para satisfacer las necesidades de las flotas de servicio mediano y pesado, las estaciones de carga de camiones del futuro deben proporcionar una carga rápida a una capacidad estimada de 1 megavatio o más. Esta necesidad se extiende más allá de los vehículos de carretera: las industrias, desde la aviación hasta el transporte marítimo, están considerando opciones para electrificar sus flotas y también buscan un estándar de carga rápida de 15 a 20 minutos.
Los expertos y científicos de la industria de vehículos eléctricos del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) están trabajando en un nuevo estándar de carga de alta potencia para vehículos de servicio mediano y pesado llamado Sistema de carga de megavatios (MCS). MCS facilitará la capacidad de carga de hasta 3,75 megavatios, siete veces más que la actual tecnología de carga rápida para trabajos livianos, que alcanza un máximo de 500 kilovatios.
La evaluación del equipo de carga de vehículos eléctricos ayuda a garantizar que el nuevo estándar sea interoperable, lo que significa que varios fabricantes podrán diseñar y construir piezas que funcionen juntas. La interoperabilidad es fundamental para garantizar un acceso amplio y constante a las estaciones de carga, y permitirá a los fabricantes de vehículos eléctricos tener confianza en la compatibilidad de las estaciones a medida que lleguen al mercado nuevos modelos.
Para respaldar el esfuerzo de MCS, luego de un primer evento de evaluación en septiembre de 2020, NREL ha estado ejecutando una segunda evaluación del conector de carga de vehículos eléctricos de alta potencia en julio y agosto. La evaluación es copatrocinada por Charging Interface Initiative (CharIN) con el apoyo del Departamento de Energía de EE. UU., La Comisión de Energía de California y otros. CharIN es una asociación sin fines de lucro que reúne a expertos de la industria para apoyar el desarrollo de estándares de carga internacionales comunes..
Verificación de un nuevo estándar de carga
Los estándares actuales de carga de vehículos eléctricos se adaptan a una carga más lenta para camiones de servicio mediano y pesado, generalmente durante unas pocas horas. Sin embargo, una carga más rápida en ruta en plazas de viaje o depósitos de flotas exige hasta varios megavatios. El nuevo estándar MCS llena el vacío entre la capacidad actual de la estación de carga y la de las instalaciones orientadas al transporte por carretera.
La potencia de carga máxima de 3,75 megavatios que estas instalaciones proporcionarán para un solo vehículo es equivalente a la potencia media necesaria para 3200 hogares en los EE. UU., O la potencia suficiente para transferir el consumo de energía diario de un hogar típico en unos 28 segundos. La transferencia de tanta energía en un período corto requiere un diseño único en el cableado, el conector y la entrada de carga.
Sobre la base de las lecciones aprendidas anteriormente, el evento de este año se centró en una evaluación ampliada para considerar más casos del mundo real para la seguridad y la durabilidad dentro del estándar, que especifica la compatibilidad con hasta 1250 voltios y 3000 amperios. Los participantes utilizaron el estado de la técnica de NREL Plataforma de evaluación de infraestructura de investigación de vehículos eléctricos (EVRI) dentro de la Facilidad de Integración de Sistemas de Energía (Fondos EIE). Incluyeron representantes de los principales fabricantes de vehículos, fabricantes de equipos de carga y proveedores de componentes.
Foto de un investigador que utiliza una cámara térmica para obtener imágenes del equipo de carga de vehículos eléctricos en un laboratorio
El investigador de NREL Isaac Tolbert captura una imagen térmica de un sistema de carga MCS durante una evaluación. Foto de Dennis Schroeder, NREL
“Estamos brindando la oportunidad para que la industria se una, en una ubicación central, para que incluso los competidores puedan tener conversaciones detalladas sobre el mérito técnico de los diferentes parámetros de los equipos y llegar a un consenso”, dijo Andrew Meintz, quien administra el vehículo eléctrico de NREL. equipo de integración de red.
Durante la reciente ronda de pruebas, EVRI permitió a cuatro fabricantes evaluar diseños para entradas de vehículos y conectores de cargador. Este año, los participantes trajeron prototipos de conectores refinados y moldeados basados en pruebas de concepto impresas en 3D. que fueron evaluados en la primera ronda. Al pasar por el proceso de desarrollo de piezas moldeadas, los participantes pudieron no solo poner a prueba sus diseños, sino también asegurarse de que pudieran fabricarse a escala.
Desarrollando la tecnología de carga del mañana
Al igual que en el evento del año pasado, los participantes comprobaron qué tan bien encajaban los conectores con las entradas de carga y con qué facilidad se podían conectar y desconectar. También evaluaron el rendimiento térmico de los sistemas, una consideración clave en la carga de alta potencia. La evaluación ampliada incluyó la medición de la resistencia de los mecanismos de bloqueo en los conectores; cuantificar la fuerza de inserción del conector entre fabricantes diferentes; y juzgar la durabilidad. Los participantes proporcionaron nuevos componentes y versiones que habían sido envejecidas para simular los efectos de las condiciones ambientales y el uso repetido en las instalaciones de carga.
“NREL ha sido un recurso invaluable en el desarrollo del MCS, proporcionando pruebas de terceros confiables a los miembros del grupo de trabajo CharIN MCS”, dijo Rustam Kocher, quien lidera el grupo de trabajo. “Estoy seguro de que, cuando terminemos, tendremos un conector resistente, seguro y confiable en el que los clientes pueden confiar para proporcionar una carga rápida de sus baterías grandes, ya sea que esas baterías estén en camiones, autobuses, barcos, o aviones “.
El compromiso de la industria a través de CharIN es parte de un esfuerzo NREL más amplio para permitir capacidad de carga de alta potencia. Los investigadores están realizando análisis para determinar cómo las estaciones de carga más grandes y la demanda de electricidad de los camiones afectarán la red eléctrica, así como cómo las tecnologías como la gestión inteligente de la carga y el almacenamiento detrás del medidor pueden mitigar cualquier impacto. También están desarrollando diseños para electrónica de potencia, conectores de carga y control óptimo de carga de la batería, entre otros aspectos. Sobre la base de las capacidades de EVRI, el Investigación avanzada en sistemas integrados de energía (ARIES) La plataforma de investigación continuará ampliando los límites para permitir una carga descarbonizada de alta potencia a escala de servicios públicos.
“El trabajo que se está realizando en la infraestructura de carga de alta potencia hoy en día es crucial, porque impulsará la electrificación más allá de los automóviles de pasajeros y en todo el sector del transporte”, dijo Meintz.
Más información sobre NREL investigación sobre transporte y movilidad y trabajo de integración de red de vehículos eléctricos.
Artículo cortesía de NREL
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