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Introducción La transición hacia la electromovilidad representa uno de los cambios más significativos en el sector del transporte a nivel global y especialmente en México. Como parte de su compromiso con la reducción de emisiones y la modernización de su infraestructura de transporte, en México se están dando pasos importantes para el desarrollo de una red de recarga robusta y accesible, por ejemplo (1). En este contexto, los sistemas de recarga para vehículos eléctricos (VE) juegan un papel crucial en la adopción y expansión de esta tecnología. La electromovilidad está ganando terreno en México como una alternativa más sustentable que el transporte basado en combustibles fósiles. El creciente interés por los VE responde a la necesidad de reducir las emisiones de gases de efecto invernadero (GEI) y mejorar la calidad del aire en las ciudades. Sin embargo, para que los VE puedan masificarse, es fundamental contar con una infraestructura de recarga adecuada, suficiente y accesible. La importancia de este tema radica en varios factores (2): · Impacto ambiental: La electrificación del transporte es fundamental para reducir los GEI y mejorar la calidad del aire en las ciudades mexicanas. · Desarrollo económico: La expansión de la infraestructura de recarga puede impulsar la creación de empleos y el desarrollo de nuevas industrias en el país. · Innovación tecnológica: Los sistemas de recarga están en constante evolución, lo que fomenta la innovación y la adaptación de nuevas tecnologías en México. · Planificación urbana: La integración de estaciones de recarga en el entorno urbano requiere de una planificación cuidadosa y puede influir en el diseño de las ciudades del futuro. En el presente artículo se muestra un panorama general de los sistemas de recarga de VE existentes en el país, abordando aspectos como los tipos de conectores, los sistemas de alimentación, los protocolos de carga y la normatividad aplicable. Además, se presentan los posibles retos y las perspectivas futuras, con el objetivo de proporcionar una visión integral del estado actual de la infraestructura de recarga en el país.
Tipos de conectores En México, la diversidad de conectores para la recarga de VE refleja los diferentes estándares internacionales y las estrategias de los fabricantes automotrices. Los principales tipos de conectores utilizados son: Conector NACS (North-American Charging Standard) Desarrollado por Tesla, tiene la capacidad de manejar potencias de carga bastante altas. Para la carga de corriente alterna (AC), el estándar puede manejar hasta 19.2 kW, que es común para estaciones de carga domésticas o de nivel 2. En el caso de la carga de corriente continua (DC), el NACS puede soportar hasta 250 kW o más, lo que permite una carga rápida y eficiente en estaciones de carga de alta velocidad. Este rango de potencia hace que el NACS sea adecuado tanto para cargas residenciales como para estaciones de carga rápida en carretera (3). Conector Tipo 1 (SAE J1772). Este conector, también conocido como J-Plug, es de origen estadounidense y uno de los más comunes en México. Cuenta con 5 pines y permite la carga en corriente alterna monofásica de hasta 7.4 kW. Es compatible con la mayoría de los VE e híbridos enchufables vendidos en el país, especialmente los de marcas estadounidenses y algunos modelos asiáticos (4). Conector Tipo 2 (Mennekes). De origen europeo, este conector de 7 pines permite la carga tanto en corriente alterna monofásica y como trifásica de hasta 43 kW. Aunque menos común que el Tipo 1, su uso va en aumento en México, especialmente en vehículos de marcas europeas y en estaciones de carga públicas más modernas (5). Conector CHAdeMO . Este conector de origen japonés se utiliza para carga rápida en corriente continua hasta 50 kW aunque existen versiones con capacidad de carga de hasta 400 kW. Es compatible con varios modelos de VE asiáticos vendidos en México, como Nissan y Mitsubishi. Su nombre es un acrónimo de "CHAdeMO", que significa CHArge de MOve una interpretación cultural que en japonés suena similar a "O cha demo ikaga desuka", que significa "¿Tomamos un té?", aludiendo a la rapidez de la carga. (6) Conector CCS Combo 1. El Sistema de Carga Combinado (CCS por sus siglas en inglés) es un estándar que permite carga tanto en corriente alterna (AC) como en corriente directa (DC). En México se utiliza principalmente la versión Combo 1, compatible con el conector Tipo 1 y que permite carga rápida hasta 350 kW. Este conector está ganando popularidad debido a su versatilidad y es adoptado por muchos fabricantes europeos y americanos (7). Conector GB/T. Aunque menos común en México, es importante mencionar el conector GB/T, desarrollado en China. Este conector tiene versiones para carga en AC (GB/T 20234.2) y para carga en DC (GB/T 20234.3) (8). Con el creciente número de VE chinos entrando al mercado mexicano, es probable que veamos un aumento en la presencia de este tipo de conector en el futuro. La diversidad de conectores presenta desafíos para la estandarización, pero también ofrece flexibilidad para adaptarse a diferentes modelos de VE. Muchas estaciones de carga en México están optando por incluir múltiples tipos de conectores para atender a una gama más amplia de usuarios. Algunos de los tipos de conectores mencionados anteriormente se muestran en la Figura 1.
Figura 1. Conectores implementados en estaciones de recarga en México Fuente: adaptado de https://recargados.net/como-seleccionar-el-cargador-correcto-para-cargar-el-vehiculo-electrico-en-casa/
Sistemas de alimentación (9) Los sistemas de alimentación para la recarga de VE se clasifican en tres niveles principales, cada uno adaptado para diferentes necesidades y condiciones de carga, ver Figura 2:
Figura 2. Ejemplos de sistemas de recarga de izquierda a derecha; Nivel 1, Nivel2 y Nivel 3. Fuente: https://www.weg.net/catalog/weg/ES/es/Drives/Infraestructura-de-Movilidad-El%C3%A9ctrica/c/GLOBAL_WDC_CP_INFRAESTRUTURA_MOB_ELET
Carga lenta (Nivel 1) Este sistema utiliza corriente alterna monofásica a 120V CA y hasta 16A de intensidad de corriente, proporcionando una potencia máxima de alrededor de 1.9 kW. Es el sistema más simple y económico, adecuado para carga doméstica nocturna. Aunque es el más lento, resulta conveniente para quienes pueden dejar cargando su vehículo durante varias horas, por ejemplo, durante la noche en casa o durante la jornada laboral en el estacionamiento del trabajo. Carga semi-rápida (Nivel 2) Este nivel emplea corriente alterna monofásica o trifásica entre 208V CA y 240V CA, con picos de corriente de superiores de 80A. Puede proporcionar potencias entre 3.7 kW y 22 kW. Es el sistema más común en estaciones públicas y centros comerciales en México. Ofrece un buen equilibrio entre velocidad de carga y costo de implementación, permitiendo recargar la mayoría de los VE en pocas horas. Carga rápida (Nivel 3) Este sistema utiliza corriente continua con potencias superiores a 50 kW, pudiendo llegar hasta 350 kW en los sistemas más avanzados. Permite recargas en tiempos muy cortos, algunas de menos de 30 minutos para una recarga significativa. Sin embargo, requiere equipamiento especializado y una infraestructura eléctrica robusta. En México, estos sistemas se están implementando principalmente en corredores entre ciudades y en algunas estaciones estratégicas en zonas urbanas. La elección del sistema de alimentación depende de varios factores, incluyendo el tipo de vehículo, el tiempo disponible para la recarga, la ubicación de la estación y la infraestructura eléctrica disponible. A medida que la tecnología avanza, se espera que los sistemas de carga rápida se vuelvan más comunes, reduciendo uno de los principales obstáculos para la adopción masiva de VE: el tiempo de recarga. Es importante destacar que la velocidad de carga no solo depende de la estación de carga, sino también de la capacidad del vehículo para aceptar diferentes niveles de potencia. No todos los VE pueden utilizar todos los sistemas de carga, especialmente los de mayor potencia eléctrica, se debe de considerar el protocolo de carga y el nivel del cargador. En México, se está observando una tendencia hacia la instalación de más estaciones de carga rápida y ultra-rápida, especialmente en corredores interurbanos y en las principales ciudades (10). Sin embargo, la carga de Nivel 2 sigue siendo la más común en áreas residenciales y lugares de trabajo debido a su menor costo de instalación y mantenimiento. Protocolos de carga
Los protocolos de carga son esenciales para garantizar una comunicación efectiva y segura entre el VE y la estación de carga. En México, se utilizan varios protocolos, alineados con los estándares internacionales: Protocolo de carga en AC (IEC 61851-1). Este protocolo, definido en la norma IEC 61851-1, establece la comunicación básica entre el vehículo y la estación de carga para la carga en AC. Permite controlar parámetros como la corriente máxima de carga y detectar la conexión/desconexión del vehículo. Este es el protocolo más común para la carga lenta y semi-rápida en México. Protocolo CHAdeMO. Utilizado con el conector del mismo nombre para carga rápida en DC, este protocolo permite una comunicación bidireccional entre el vehículo y el cargador. Permite un control preciso del proceso de carga, incluyendo la posibilidad de carga bidireccional (V2G - Vehicle to Grid) en algunos modelos. Protocolo CCS (ISO/IEC 15118). El protocolo CCS, basado en el estándar ISO/IEC 15118, se utiliza con el conector CCS Combo para carga rápida en DC. Ofrece una comunicación avanzada entre el vehículo y la infraestructura de carga, permitiendo funciones como la autenticación automática y el pago integrado. Protocolo GB/T. Aunque menos común en México, el protocolo GB/T, desarrollado en China, está ganando presencia. Este protocolo, que utiliza conectores GB/T, ofrece capacidades similares a los protocolos CCS y CHAdeMO para la carga rápida en DC (8). La implementación de estos protocolos en México asegura que los sistemas de carga sean interoperables y seguros. Sin embargo, la diversidad de protocolos también presenta desafíos para la estandarización y puede causar confusión entre los usuarios. A medida que el mercado de VE evolucione en México, es posible que veamos una convergencia hacia uno o dos protocolos dominantes.
Normatividad
El marco normativo que regula los sistemas de recarga de VE en México es fundamental para garantizar la seguridad, eficiencia y estandarización de esta infraestructura. Las principales normas aplicables son (11): - NOM-001-SEDE-2012: Esta Norma Oficial Mexicana establece los requisitos de seguridad para las instalaciones eléctricas de utilización, incluyendo las destinadas a la recarga de VE. En su Artículo 625, "Equipos para carga de vehículos eléctricos", se detallan las disposiciones específicas para estos sistemas (12). - NMX-J-677-ANCE-2020: Esta Norma Mexicana especifica los requisitos para los equipos de alimentación de vehículos eléctricos. Cubre aspectos como las especificaciones técnicas, métodos de prueba y requisitos de seguridad para los cargadores. - NMX-J-678-ANCE-2020: Define los requisitos para clavijas, receptáculos y acopladores para vehículos eléctricos. Esta norma es crucial para asegurar la compatibilidad y seguridad de las conexiones entre los vehículos y las estaciones de carga. - NMX-J-683-1-ANCE-2020: Establece los requisitos generales para clavijas, receptáculos y conectores de VE. - NMX-J-683-2-ANCE-2020: Establece la compatibilidad dimensional y requisitos de intercambiabilidad para los accesorios de espigas y tubos de contacto en corriente alterna para VE. - NMX-J-683-3-ANCE-2020: Establece los requisitos de compatibilidad e intercambiabilidad dimensional para accesorios de espiga y tubo de contacto para carga de corriente continua o carga combinada de corriente alterna/corriente continua para VE. - NMX-J-684/1-ANCE-2021: Establece los requisitos generales para sistemas para carga no inductiva de VE. - NMX-J-684-21-1-ANCE-2021: Establece los requisitos del VE para conexión no inductiva a una red de alimentación en corriente alterna/corriente continua. - NMX-J-684/22-ANCE-2014: Establece los requisitos de seguridad de los sistemas de carga no inductiva en corriente alterna para VE con tensiones de alimentación en corriente alterna menores o iguales que 690 V. - NMX-J-738-ANCE-2020: Establece las especificaciones para los cables de alimentación de vehículos eléctricos. Esta norma más reciente refleja los avances en la tecnología de cables y conectores. Estas normas se basan en gran medida en estándares internacionales, lo que pudiera abonar para la compatibilidad con VE y equipos importados. Sin embargo, también consideran las condiciones específicas de México, como las características de la red eléctrica nacional. Es importante destacar que el marco normativo está en constante evolución para adaptarse a los rápidos avances tecnológicos en el campo de la electromovilidad. Por ejemplo, se están desarrollando nuevas normas para abordar aspectos como la carga bidireccional (V2G) y los sistemas de carga.
Retos y perspectivas
A pesar del progreso en la implementación de sistemas de recarga, México enfrenta varios retos para masificar la adopción de VE:
· Cobertura geográfica: Existe una necesidad urgente de ampliar la red de puntos de recarga, especialmente en poblaciones aledañas lo largo de las principales carreteras. Esto es crucial para reducir la "ansiedad de autonomía" que es el miedo de los conductores a no llegar a su destino por no encontrar una estación para recargar su vehículo eléctrico. · Potencia de carga: Aumentar la disponibilidad de cargadores rápidos clave para la adopción generalizada de VE, además de reducir los tiempos de recarga y hacer los viajes de larga distancia más viables en VE. · Estandarización: La diversidad de conectores y protocolos puede causar confusión. Se necesita una mayor estandarización o, al menos, asegurar la interoperabilidad entre diferentes sistemas. · Fortalecimiento de la red eléctrica: El aumento en la demanda de electricidad debido a la carga de VE requerirá inversiones significativas en la infraestructura de la red eléctrica. · Modelos de negocio: Es necesario desarrollar modelos de negocio sostenibles para la operación de estaciones de carga siendo viables económicamente a largo plazo, especialmente en áreas de baja demanda inicial. · Educación y concientización: Muchos consumidores aún desconocen los beneficios de los VE o tienen conceptos erróneos sobre su funcionamiento y recarga.
A pesar de estos desafíos, las perspectivas para el desarrollo de los sistemas de recarga en México son prometedoras. El gobierno federal y varios gobiernos estatales han anunciado planes para promover la electromovilidad, incluyendo incentivos para la instalación de infraestructura de recarga (13). Además, la creciente oferta de VE en el mercado mexicano está impulsando la demanda de puntos de recarga. Se espera que esto genere un círculo virtuoso, donde más infraestructura de recarga fomente la adopción de VE, y viceversa. La colaboración entre el sector público y privado será crucial para superar estos retos. Iniciativas como las alianzas entre fabricantes de automóviles, operadores de redes de carga y empresas de energía están surgiendo y prometen acelerar el desarrollo de la infraestructura de recarga.
Conclusiones
Los sistemas de recarga de VE en México han experimentado un crecimiento significativo en los últimos años, reflejando el creciente interés en la electromovilidad. La diversidad de conectores y protocolos de carga disponibles ofrece flexibilidad, pero también presenta desafíos de estandarización. El marco normativo existente proporciona una base sólida para el desarrollo seguro y eficiente de la infraestructura de recarga. Sin embargo, será necesario actualizarlo continuamente para mantenerse al día con los avances tecnológicos. Los retos que enfrenta México en la expansión de su red de recarga son considerables, pero no insuperables. Con una planificación adecuada, inversión continua y colaboración entre los sectores público y privado, el país tiene el potencial de desarrollar una robusta infraestructura de recarga que apoye la transición hacia una movilidad más limpia y sostenible. A medida que avanza la tecnología y aumenta la adopción de VE, es probable que veamos una evolución en los sistemas de recarga hacia soluciones más rápidas, inteligentes e integradas con la red eléctrica. Esto no solo facilitará la vida de los usuarios de VE, sino que también contribuirá significativamente a los objetivos de reducción de emisiones y mejora de la calidad del aire en las ciudades mexicanas. El futuro de la movilidad eléctrica en México dependerá en gran medida de la capacidad del país para superar estos desafíos y aprovechar las oportunidades que presenta la revolución de la electromovilidad. Con el compromiso adecuado y una visión a largo plazo, México tiene el potencial de posicionarse como un líder regional en infraestructura de recarga para VE.
Referencias
1. Comisión Reguladora de Energía. Diario Oficial de la Federación. Acuerdo Núm. A/108/2024 por el que la Comisión Reguladora de Energía expide las disposiciones administrativas de carácter general en materia de electromovilidad para la integración de infraestructura de carga de vehículos eléctricos y vehículos eléctricos. [En línea] Secretaría de Gobernación, 2024. https://sidofqa.segob.gob.mx/notas/5738646. 2. World Resources Institute. Memorias del taller "Dialogos hacia la implementación de infraestructura de recarga de vehículos eléctricos en México". Ciudad de México : s.n., 2023. 3. Tesla. TESLA. [En línea] 2024. https://www.tesla.com/blog/opening-north-american-charging-standard. 4. SAE International. SAE Electric Vehicle and Plug in Hybrid Electric Vehicle Conductive Charge Coupler. [En línea] SAE, 13 de 10 de 2017. https://www.sae.org/standards/content/j1772_201710/. 5. MENNEKES. MENNEKES Automotive. [En línea] MENNEKES Stecker GmbH & Co. KG. https://www.mennekes.es/empresa/sobre-nosotros/mennekes-automotive/. 6. CHAdeMO. CHAdeMO. [En línea] https://www.chademo.com/. 7. Normalizacion Española. UNE-EN IEC 62196-2:2023. s.l. : International Standard, 2023. 8. Zheng, Wayne. GB/T 20234.3-2023 "Connection Set for Conductive Charging of Electric Vehicles - Part 3. DC Charging Coupler". s.l. : NATIONAL STANDARD OF THE PEOPLE’S REPUBLIC OF CHINA, 2023. 9. Sathiyan, Paul. Electric Vehicle Charging Technology: Recent Developments. Singapore : Springer, 2022. 10. Comision Federal de Eléctricidad . Registro Nacional de Electrolineras. [En línea] 2023. https://docs.google.com/spreadsheets/d/1WxFvwUU-VCxWnA0blJ7U6PFQCQkxzYjNIi7-mQoDD3k/edit?gid=971021849#gid=971021849. 11. Centeno, Oscar Flores. REVISIÓN DOCUMENTAL DE LA NORMATIVA INTERNACIONAL EXISTENTE APLICABLE A VEHÍCULOS HÍBRIDOS Y ELÉCTRICOS . Querétaro : Publiaciones IMT, 2023. 12. Secretaría de Energía. NORMA Oficial Mexicana NOM-001-SEDE-2012, Instalaciones Eléctricas. [En línea] 2012. https://www.gob.mx/cms/uploads/attachment/file/512096/NOM-001-SEDE-2012.pdf. 13. Comisión Ambiental de la Megalopolis. Incentivos vigentes para la movilidad eléctrica en la Megalópolis. 2023. 14. Society of Automotive Engineers International. Wireless Power Transfer for Heavy-Duty Electric Vehicles . s.l. : SAE International, 2022. J2954/2_202212 .
HERNÁNDEZ Marco Antonio VÁZQUEZ David 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” |
