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Introducción Las estaciones de recarga o electrolineras desempeñan un papel fundamental en la transición hacia un transporte más eficiente y amigable con el medio ambiente. Estos sistemas son esenciales para la adopción futura de los vehículos eléctricos y pueden variar en sus implementaciones, desde instalaciones residenciales, hasta estaciones de carga públicas. Las estaciones de recarga se configuran con base en los requerimientos de capacidades y velocidades de carga de los usuarios y a la infraestructura disponible. La infraestructura de carga eléctrica debe estar en constante expansión para satisfacer la creciente demanda de vehículos eléctricos. Regularmente las estaciones de carga pública se ubican en lugares estratégicos, como son los estacionamientos, los centros comerciales y las autopistas, a fin brindar a los conductores de vehículos eléctricos un acceso conveniente para la recarga. Adicionalmente, varias empresas y localidades están invirtiendo en la instalación de cargadores públicos para fomentar el uso de los vehículos eléctricos. Los cargadores de nivel 1 son la gama básica en la clasificación de estos sistemas y son energizados por el suministro eléctrico residencial de 127 volts, siendo ideales para el repostaje en la casa, usualmente durante la noche. Los cargadores de nivel 2, que funcionan con suministros eléctricos bifásico o trifásico de 220 volts, ofrecen oportunidades de recarga más rápida, siendo adecuados para la recarga no solo en el hogar, sino también en estaciones públicas de recarga. Los cargadores de nivel 3, también conocidos como sistemas de carga rápida, pueden proporcionar una recarga significativa en minutos siendo ideales durante los viajes largos; aunque este nivel de cargadores es la opción más deseada, no es recomendada por los fabricantes de baterías, ya que degradan y reducen el tiempo de vida de estas [1]. Finalmente, los cargadores nivel 4 son los denominados Fast Chargers, los cuales permiten hacer transferencias de energía en el orden de cientos de kW con voltaje de corriente directa, para recargas en tiempos menores a 30 minutos [2]. Políticas públicas que fomenten la electromovilidad Para la promoción de la electromovilidad es necesaria la participación de los distintos actores gubernamentales a diferentes niveles. A través de estudios desarrollados por la Asociación Mexicana de la Industria Automotriz [3] y la Organización de las Naciones Unidas [4], se han formulado algunas políticas públicas que podrían ser efectivas para respaldar la transición a la electromovilidad y mismas que abonarían a la infraestructura de recarga necesaria. Distintos actores, tanto públicos como privados, coinciden en que para impulsar la electromovilidad se requerirían políticas efectivas en los siguientes aspectos: Incentivos fiscales y financieros: Establecer créditos fiscales, exenciones de impuestos, subsidios o incentivos financieros para la compra de vehículos eléctricos, así como para la instalación de infraestructura de carga, como estaciones de carga públicas y privadas. Normativas y regulaciones: Imponer estándares de emisiones más estrictos para los vehículos de combustión interna y establecer metas de ventas de vehículos eléctricos para fabricantes de automóviles. También es importante establecer regulaciones que fomenten la construcción y operación de estaciones de carga, así como de los conectores utilizados. Promoción de la investigación y desarrollo: Invertir en investigación y desarrollo para mejorar la tecnología de baterías y reducir sus costos, así como apoyar la innovación en el sector de la electromovilidad, incluyendo la fabricación de vehículos eléctricos en el país. Infraestructura de carga: Desarrollar una red de carga pública accesible y confiable en todo el país. Esto podría implicar la inversión pública en la construcción de estaciones de carga o la conformación de asociaciones público-privadas. Educación y concienciación: Llevar a cabo campañas de concienciación para informar al público sobre los beneficios de los vehículos eléctricos, las ventajas ambientales y los costos operativos más bajos. Esto puede ayudar a superar la resistencia al cambio. Flotas eléctricas: Fomentar la adopción de vehículos eléctricos en flotas gubernamentales, de transporte público y de empresas privadas, lo que puede ayudar a aumentar la visibilidad y la aceptación de esta tecnología. Colaboración internacional: Trabajar con otros países y organismos internacionales para compartir mejores prácticas y estándares relacionados con la electromovilidad y la sostenibilidad. Gestión de la demanda energética: Preparar la infraestructura eléctrica para manejar la carga de vehículos eléctricos y fomentar la recarga inteligente para evitar picos en la demanda de electricidad. Monitoreo y evaluación: Establecer indicadores de rendimiento y un sistema de seguimiento para evaluar el progreso de las políticas y ajustarlas según sea necesario. Estos ejemplos de políticas públicas debiesen ser diseñadas de manera integral y adaptarse a las condiciones específicas de cualquier país, considerando aspectos económicos, sociales y ambientales para impulsar la electromovilidad de manera sostenible y provechosa para el país. Además, es importante involucrar a todos los actores relevantes, como fabricantes de automóviles, empresas de energía, gobiernos locales y la sociedad civil, en la formulación y ejecución de estas políticas.
Estaciones de recarga en el mundo Actualmente, varios países han establecido una extensa red de recarga para vehículos eléctricos, destacando su compromiso con la movilidad sostenible y la inversión en infraestructura. El país que encabeza la lista mundial de estaciones de recarga para vehículos eléctricos es China, principalmente por su enorme mercado, siendo además el más grande del mundo y sistemáticamente creciendo más. La visión de su gobierno en la implementación de políticas de apoyo como subsidios y exenciones fiscales [5], para estimular la producción y compra de vehículos eléctricos, han hecho que crezca la demanda de manera importante. China es además la sede de algunas de las principales empresas de fabricación de automóviles eléctricos como Tesla y Nio, albergando también a diversas empresas líderes en manufactura de paquetes (packs) de baterías. Debido a ello, China se ha logrado posicionar como líder en la revolución de la electromovilidad, teniendo poco más de 1.15 millones de estaciones públicas de recarga [6] y siendo el país con mayor infraestructura de recarga en el mundo. El segundo puesto está conformado por los países de la Unión Europea (UE), motivado principalmente por la colaboración estrecha entre cada uno de sus miembros. La infraestructura de recarga en la UE es compartida y ha experimentado un rápido avance en la incorporación de los vehículos eléctricos en su día a día, respaldando la creciente adopción de la electromovilidad en esta región. Los países de este bloque han creado incentivos gubernamentales para promover la electrificación de los vehículos, entre los que destaca la inversión en equipos de recarga pública y gratuita. Actualmente los puntos de recarga con los que cuenta la UE supera los 481 mil, siendo Países Bajos quien encabeza la lista con 113 mil estaciones de recarga, seguido de Alemania con 83,560 y Francia con 83,317 [7]. El tercer lugar lo ocupa los Estados Unidos de Norteamérica (EUA), quien cuenta con estaciones de recarga ubicadas estratégicamente en todo su territorio, ofreciendo múltiples niveles de recarga y opciones de pago desde tarjetas bancarias hasta el uso de aplicaciones móviles. Proporcionan una flexibilidad al ubicarse en lugares que permiten a los usuarios la comodidad de realizar sus actividades como compras, viajes de placer, laborales o en ruta hacia sus hogares [8]. Esta inclusión de las estaciones de recarga en la vida de los estadounidenses ha aportado una componente social en la movilidad sostenible, generando una conciencia en su manera de desplazarse y buscando reducir su huella de carbono en el transporte de personas. El número actual de electrolineras presentes en EUA supera los 100 mil [9], sin embargo, con el plan propuesto por la Administración Federal actual, se espera que para el año 2027 se alcance una meta de más de 500 mil puntos de recarga, localizadas a una distancia no mayor de 80.5 km entre unas y otras. La Figura 1 muestra una comparativa de los países con más estaciones de recarga para vehículos eléctricos apreciándose la gran ventaja que tiene actualmente China.
Fig. 1. Países con más estaciones de recarga en el mundo, elaboración propia partir de [6].
Por otro lado, México cuenta con aproximadamente 3,200 puntos de recarga a lo largo del país haciendo un total de 1,340 estaciones [3], dentro de las cuales existe una estación única en el mundo identificada como la estación de recarga más rápida cuya capacidad ofrece un tiempo de recarga de 7 a 25 minutos, dependiendo de las características de recarga del vehículo y de sus baterías. Dicha estación de recarga ofrece una potencia de 1 MW, permitiendo cargar la batería de un vehículo 20 veces más rápido que un cargador convencional [2]. La estación de recarga se encuentra en el parque industrial FINSA, San Lorenzo Almecatla en Puebla y lleva por nombre QiOn - XC Power. Operación de estaciones de recarga Las estaciones de recarga operan actualmente por medio del suministro de la red eléctrica pública, transforma la corriente alterna (CA) de esta red por medio de convertidores de potencia a corriente directa (CD), la cual es regulada para poder suministrar la recarga hacia el vehículo, como se ilustra en la Figura 2. El suministro de recarga se realiza por medio de un protocolo de comunicación, principalmente para los niveles de carga 2 a la 4, que puede ser privado o de desarrollo libre como el OCPP (Open Charging Point Protocol) o OICO (Open InterCharge Protocol), esto permite generar una referencia de suministro para el vehículo y permite hacer el cobro final al usuario, así como la diferente interoperabilidad entre los diversos operadores de estaciones de carga. Otro elemento que interviene en las estaciones de recarga es el conector de recarga que puede ser un conector SAE J1772, un NACS, impulsado por Tesla o el CHAdeMO para los vehículos asiáticos. Los cargadores nivel 4 identificados como Fast Chargers permiten hacer transferencias de energía en el orden de MW en voltaje de corriente directa ofreciendo tiempos de recarga menores de 30 minutos [2], por lo que la implementación de los protocolos antes mencionados y el tipo de elección de conector, son críticos para la correcta operación, y sobre todo mantener la seguridad del usuario.
Fig. 2. Diagrama a bloques de la operabilidad de una estación de recarga
Aunque las principales estaciones de recarga implementan conexión a la red pública, existen otros tipos de estaciones de recarga ecológicas que hacen uso de paneles solares o sistemas eólicos para la generación de la electricidad y de sistemas de almacenamiento como bancos de baterías. Estos sistemas ya se han implementado en España, y en otras partes de Europa, y se ha visto que pueden ser viables y sostenibles, por ejemplo, al usar los paneles solares como techo en estacionamientos [10]. Aunque todavía estos equipos son complejos por el costo del dimensionamiento de los bancos de baterías, es probable que su implementación aumente en los próximos años.
Fig. 3. Estación de recarga con energía sostenible en España [10].
Otros tipos de cargadores Aunque los sistemas de recarga se han homogeneizado, aún está sobre la mesa de discusión otros tipos de recarga adicionales a las convencionales. Estas configuraciones ofrecen flexibilidad a los propietarios de vehículos eléctricos y están diseñadas para satisfacer una variedad de necesidades de carga, desde la carga nocturna en el hogar hasta la carga rápida en viajes largos o en áreas urbanas. Los cargadores inalámbricos son una tecnología alternativa de carga por inducción, eliminando la necesidad de cables, y permitiendo una disrupción en la forma tradicional del repostaje, ya que es posible recargar al vehículo mientras se encuentra en circulación, eliminando la problemática asociada con el tiempo de recarga. Esta tecnología actualmente se ha probado en Italia, en la pista llamada “Arena del Futuro”, ver Figura 4(a), con una longitud de aproximadamente de 1 km y alimentada por una potencia de 1 MW. Fue desarrollada por el grupo Stellantis y Brebemi Spa, siendo el Fiat 500e y un autobús Iveco E-Way los primeros vehículos en ensayarla gracias a un dispositivo llamado DWPT (Dynamic Wireless Power Transfer), ver Figura 4(b), diseñado para este tipo de infraestructura [11].
También existen los sistemas de cargadores de carga bidireccional conocidos como V2G (Vehicle to Grid), estos permiten no solo cargar al vehículo desde la red eléctrica, sino también utilizar la energía almacenada en el sistema de baterías del automóvil para alimentar dispositivos o incluso devolver energía a la red en momentos de demanda pico o de emergencia, uno de los primeros vehículos con este tipo de tecnología es el Toyota SORA, que a pesar de ser un vehículo a hidrógeno, permite la transferencia de energía en caso de emergencias [12]. Conclusiones Las estaciones de recarga para vehículos eléctricos son una parte esencial de la infraestructura para la adopción generalizada de los vehículos eléctricos, estos últimos desempeñando un papel crucial en la reducción de las emisiones de gases de efecto invernadero promoviendo un futuro del transporte de personas más limpio y sostenible. Con la creciente inversión en esta tecnología y el desarrollo de otras tecnologías disruptivas de recarga, es probable la diseminación de centros de recarga y la utilización cada vez mayor del vehículo eléctrico en el mundo, no obstante, también el desarrollo tecnológico de las baterías juega un papel preponderante, el cual tiene que ser respaldado por políticas que permitan abonar el terreno de la electromovilidad y poder tener una adecuada transición e infraestructura en pro de la adopción de los vehículos eléctricos, para ello sería necesario: Promover el crecimiento constante: A medida que aumenta la conciencia sobre la importancia de reducir al transporte de combustión interna por una tecnología menos contaminante, la demanda de estaciones de recarga para VE irá creciendo. Reducir la diversidad de la infraestructura: Es importante unificar el tipo de cargadores disponibles, proponiendo una iniciativa de cargador universal que permita recargar a todo tipo de vehículos en función de sus requerimientos. Desarrollar la infraestructura requerida: A pesar del crecimiento, la disponibilidad de estaciones de recarga sigue siendo un desafío en muchas regiones. Se requiere una expansión continua de la infraestructura para abordar la preocupación de la autonomía limitada de los VE. Promover la colaboración público-privada: Se requiere que los gobiernos y las empresas trabajen juntos para establecer una red de carga eficiente y accesible. Esto pudiese incluir los incentivos fiscales, las subvenciones y asociaciones público-privadas que aceleren la instalación de estaciones de recarga, así como una interoperabilidad entre los diferentes actores para el cobro de la recarga. Fomentar la innovación tecnológica: La tecnología relacionada con la carga de VE sigue avanzando, con desarrollos que incluyen cargadores más rápidos, una mayor capacidad de almacenamiento de energía y la integración con fuentes de energía renovable, por tanto es también importante disponer de un plan de actualización o mantenimiento para las electrolineras instaladas y para aquellas que serán instaladas. Fomentar la adopción de VE en el transporte público y en flotillas: La incorporación de VE tanto en el transporte público como en las flotas vehiculares de empresas o de organismos gubernamentales pueden acelerar la transición hacia la movilidad eléctrica, ya que masifican su utilización. “Las opiniones expresadas en esta publicación son de los autores y no necesariamente reflejan los puntos de vista del Instituto Mexicano del Transporte.”
Referencias
HERNÁNDEZ Marco Antonio FLORES Óscar HERNÁNDEZ José Ricardo “Las opiniones expresadas en esta publicación son de los autores y no necesariamente reflejan los puntos de vista del Instituto Mexicano del Transporte.”
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