El plan del presidente Joe Biden para que los vehículos eléctricos (EV) comprendan aproximadamente la mitad de las ventas de EE. UU. Para 2030 es una clara indicación de que EE. UU. Está avanzando en la descarbonización de sus sistemas de transporte, que actualmente representan casi la mitad de las emisiones totales de EE. UU.
Si bien este tipo de apoyo federal es fundamental para acelerar la adopción masiva de vehículos eléctricos, debemos enfrentar la inminente necesidad de rehabilitar la debilitada infraestructura eléctrica de Estados Unidos de la que millones de personas dependen actualmente, es decir, las capacidades de la red eléctrica.
A medida que la sociedad se convierte a un futuro totalmente eléctrico y aumenta la demanda de vehículos eléctricos, un desafío que enfrentará nuestro mundo moderno es cómo cargar la creciente cantidad de vehículos sin sobrecargar la red más allá de su capacidad. Si bien algunos predicen que los vehículos eléctricos sobrecargarán la red eléctrica, otros han encontrado métodos que respaldan nuestra infraestructura energética, incluidas soluciones como la carga inalámbrica, la integración del vehículo a la red (V2G) o métodos más eficientes para utilizar fuentes de energía renovables, por nombrar algunos. .
En medio de preocupaciones justificadas sobre la inestabilidad de la red, existe una necesidad urgente de encontrar soluciones que puedan reforzar esta infraestructura crítica para evitar llevar la red al límite.
Los retos actuales a los que se enfrenta la red
Según el reciente informe del IPCC sobre el cambio climático, ahora se espera que las olas de calor extremo que antes solo golpeaban una vez cada 50 años ocurran una vez por década o con mayor frecuencia debido al calentamiento global y las emisiones antropogénicas. Si bien esto ya se ha visto en el último año a través de olas de calor récord e incendios extremos en el noroeste del Pacífico, las empresas de servicios públicos, los operadores y los expertos de la industria continúan expresando su preocupación sobre si los sistemas de energía actuales podrán soportar el aumento de las temperaturas debido al cambio climático.
Y no es solo calor: en febrero, una ola de frío en Texas paralizó la infraestructura energética y dejó a millones sin electricidad. Estos números solo seguirán aumentando a medida que aumenten las temperaturas y la red funcione en exceso para satisfacer las necesidades de electricidad.
Además de las temperaturas fluctuantes que impactan en la red, muchos también están preocupados por su capacidad para soportar el creciente número de vehículos eléctricos que se espera lleguen al mercado en los próximos años. Con informes que indican que la electrificación del transporte probablemente requerirá duplicar la capacidad de generación de EE. UU. Para 2050, existe la necesidad de opciones de carga de vehículos eléctricos flexibles que puedan aumentar la flexibilidad y los tiempos de carga durante las horas pico de carga. Sin embargo, tal como está actualmente, la red eléctrica de EE. UU. Solo es capaz de soportar 24 millones de vehículos eléctricos hasta 2028, muy por debajo del número requerido de vehículos eléctricos necesarios para frenar con éxito las emisiones del transporte por carretera.
A pesar de estos desafíos, una cosa que los expertos de la industria han señalado es que los vehículos eléctricos tienen el potencial de desempeñar un papel masivo en la gestión de la demanda, así como ayudar a estabilizar la red cuando sea necesario. Sin embargo, dado que los vehículos eléctricos se adoptan más ampliamente en los EE. UU., Las empresas de servicios públicos deben hacerse preguntas críticas, como cuándo es probable que las personas carguen sus vehículos, cuántos usuarios están cargando sus vehículos y cuándo, qué tipos de cargadores están en uso y qué tipos. de los vehículos se están cargando (como los vehículos de pasajeros o las flotas de servicio mediano a pesado) para determinar la demanda adicional de electricidad y cómo deben actualizar sus redes.
Las soluciones de carga de vehículos eléctricos se convertirán en un activo, no un pasivo
Con largos tiempos de espera para las actualizaciones de la infraestructura de la red junto con un número creciente de personas y empresas que buscan electrificar sus vehículos, los municipios de los EE. UU. Están buscando desesperadamente métodos para implementar la infraestructura de carga necesaria para mantenerse a la vanguardia de la creciente marea de vehículos eléctricos y al mismo tiempo garantizar estabilidad de la red. Sin embargo, un análisis reciente del ICCT estima que con el número actual de cargadores de vehículos eléctricos en EE. UU. En 216,000, el país necesitará 2.4 millones de cargadores públicos y en el lugar de trabajo para 2030 si quiere cumplir con sus objetivos.
Para abordar esta preocupante falta de infraestructura de carga, las ciudades han comenzado a explorar opciones de carga fuera de la estación estacionaria tradicional para no solo acelerar la adopción de la infraestructura de carga necesaria, sino también para proteger la red. Una de estas opciones es la carga dinámica, también conocida como carga inalámbrica o en movimiento.
Por un lado, algunos argumentan que la carga inalámbrica de vehículos eléctricos supondrá una tensión adicional en la infraestructura de la red existente al aumentar la variabilidad de la demanda debido a la duración de carga fragmentada causada por los diseños de los carriles de carga y el tráfico. Por otro lado, muchos argumentan que la carga inalámbrica en realidad disminuye la demanda en la red eléctrica debido al hecho de que la demanda de energía se distribuye en el tiempo y el espacio a lo largo del día, en lugar de limitarse al período de carga de los cargadores estacionarios entre las 2 p.m. y las 7 p.m. pm, lo que permite reducir las conexiones y actualizaciones necesarias a la red.
Además, la carga inalámbrica se puede implementar en lugares donde las soluciones de carga por conducción (enchufables) no pueden, como carreteras, directamente debajo de los muelles de carga de instalaciones comerciales, en los puntos de salida y entrada a las instalaciones, debajo de las colas de taxis, en las estaciones y terminales de autobuses, etc. ., lo que significa que la tecnología inalámbrica puede cargar vehículos eléctricos a intervalos regulares a lo largo del día con una carga de “recarga”.
Este método también permite una utilización más eficiente de la energía solar renovable, producida y utilizada predominantemente durante las horas del día, lo que significa que se requieren dispositivos de almacenamiento de energía adicionales limitados, a diferencia de las estaciones de carga de vehículos eléctricos conductores, que normalmente solo se pueden usar en las horas de la tarde y la noche y requieren energía. almacenamiento.
Estos beneficios indican que las ciudades y las empresas de servicios públicos pueden capitalizar estrategias de uso eficiente de la energía, como la carga inalámbrica, para distribuir la demanda de energía en el tiempo y el espacio, lo que agrega flexibilidad y protección adicionales a la red. Si bien este método puede y debe aplicarse a los vehículos eléctricos de pasajeros, su uso para impulsar vehículos de flotas de servicio mediano a pesado permitirá una transición mucho más rápida a la electricidad en estos segmentos de flotas que desafían a electrificar.
¿Puede la carga inalámbrica ayudar a la red a respaldar la adopción generalizada de vehículos eléctricos?
Si bien los vehículos eléctricos de pasajeros representan sus propios desafíos para la red, la carga de la flota a gran escala será una tarea monumental si las empresas de servicios públicos no se adelantan a la transición. La carga inalámbrica ofrece una solución rentable para los operadores que buscan hacer la transición para cumplir con los objetivos de reducción de carbono, con un número proyectado de flotas eléctricas comerciales y de pasajeros que representan entre el 10% y el 15% de todos los vehículos de la flota para 2030. Echemos un vistazo más de cerca a un ejemplo. comparación entre enchufar vehículos grandes versus carga inalámbrica y el impacto que ambos tienen en la red:
- Conductivo (enchufable): 100 e-buses con baterías de 240 kWh que utilizan carga conductiva durante la noche en una estación de autobuses requieren una conexión a la red mínima de 6 megavatios (MW) porque toda la flota se carga al final de las operaciones diarias, generalmente de manera simultánea.
- Inductivo (inalámbrico): 100 e-buses que utilizan tecnología de carga fija de carga inalámbrica en terminales de autobuses, garajes y estaciones ubicadas dentro del centro de las ciudades permiten que los autobuses se “recarguen” a lo largo del día en los descansos naturales de sus operaciones. Esta estrategia de carga permite una reducción masiva de la capacidad de la batería (la cantidad exacta depende de los requisitos de energía de la flota y del vehículo) y, debido a que la carga de la flota de autobuses se distribuye a lo largo del día, las conexiones a la red requeridas se pueden reducir en un 66% a solo 2 MW.
Las carreteras eléctricas inalámbricas acompañadas de vallas de paneles solares adyacentes a la carretera pueden ser la solución definitiva para descentralizar la generación de energía y eliminar el estrés en la red. Según los cálculos de la industria, aproximadamente 0,6 millas de esta solución de cerca eléctrica podrían proporcionar entre 1,3 y 3,3 MW de potencia. Esta combinación de generación solar junto con una infraestructura de carga inalámbrica integrada en la carretera puede soportar entre 1300 y 3300 autobuses por día, independientemente del suministro de la red eléctrica (asumiendo una velocidad promedio de 50 mph y teniendo en cuenta las variaciones estacionales de la radiación solar).
Además, debido a que las carreteras eléctricas inalámbricas son una plataforma compartida para todos los vehículos eléctricos, esta misma carretera también cargaría camiones, camionetas y vehículos de pasajeros sin ejercer presiones adicionales en la red.
Los métodos de carga innovadores desempeñarán un papel fundamental en la modernización y adaptación de nuestra red eléctrica.
Aunque la carga inalámbrica es todavía relativamente nueva en el mercado, los beneficios comienzan a ser evidentes por sí mismos. En medio de las crecientes preocupaciones sobre la infraestructura de la red obsoleta frente a los esfuerzos generalizados de electrificación del transporte, el aumento de las temperaturas y las condiciones climáticas extremas, los métodos de carga innovadores pueden proporcionar una solución óptima.
Desde distribuir la carga de vehículos eléctricos a lo largo del día para evitar sobrecargas hasta poder satisfacer las necesidades de capacidad energética tanto de los vehículos de pasajeros como de las grandes flotas simultáneamente, tecnologías como la carga inalámbrica se convertirán en recursos críticos para adaptarse a un futuro descarbonizado totalmente eléctrico.
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