La electromovilidad
Electromovilidad se define como una solución de transporte que utiliza como fuente energética a la electricidad. Se basa en el uso de vehículos eléctricos con baterías, siendo entendidos como aquellos que son impulsados por uno o más motores.
En el tiempo que en Enerlink llevamos trabajando con electromovilidad, hay muchas preguntas que surgen comúnmente:
¿Cómo y dónde debiera cargar mi flota eléctrica?
¿Cuál es la real autonomía de un vehículo eléctrico?
¿Es realmente rentable operarlos?
¿Qué tipo de cargador escoger?
Considerando esto, ahondemos ahora en los distintos aspectos de un vehículo eléctrico, sus ventajas, desventajas y cómo resolverlas.
¿Cómo funciona un vehículo eléctrico?
Para entender bien a los vehículos eléctricos debes primero tener una noción general de cómo funcionan, ya que te sorprenderá conocer algunos cambios respecto de sus pares que usan combustibles fósiles.
El motor
Un motor eléctrico funciona a partir de una serie de imanes que reciben su energía de la electricidad almacenada en la batería. En su interacción, estos imanes generan el movimiento del vehículo. Por su naturaleza, son motores que podrían ser descritos como “más limpios” y sujetos a mucho menos fallas que un motor a combustión interna.
El torque superior y velocidad de reacción de estos motores permiten además que aún vehículos pesados tengan curvas de aceleración mucho más pronunciadas que sus equivalentes a combustión.
Caja de cambio
Dadas la versatilidad de los motores eléctricos, los vehículos eléctricos en general no incorporan caja de cambio (salvo algunos de alta gama como el Porsche Taycan). Si bien algunos plantean que debiera incluirse en el futuro, hoy esta ausencia de componente hace del manejo una experiencia mucho más suave y de la mecánica del vehículo algo mucho más simple. Por eso, incorporan solo una caja de engranajes llamada reductor de velocidad y diferencial (como una caja de cambio de una velocidad).
Batería
La mayoría de las baterías de vehículos eléctricos son de ión-litio. En realidad, están compuestas de múltiples baterías internas (celdas), que a través de varias capas de litio, carbono, aluminio, cobre, una membrana permeable y un líquido de transmisión forman un sistema que puede entregar o recibir energía eléctrica cuando se requiera. Estas baterías se degradan lenta pero constantemente con su uso, haciendo muy importante su cuidado ya que son por lejos el componente más costoso del vehículo. Por lo mismo, el sistema de enfriamiento que acompaña a estas baterías es un componente muy importante.
Conector
A diferencia del caso de los combustibles fósiles, en la carga eléctrica hoy conviven distintos conectores, todos con características físicas distintas (por decirlo así, el tipo de enchufe) pero además características eléctricas distintas (tipo de corriente alterna y/o continua, potencia máxima de carga, monofásica o trifásica). En Chile, los más comunes son los de tipo 2 en sus versiones de corriente alterna, y los tipo 2 y CHAdeMO en corriente continua.
Otras partes nuevas
Hay otras partes del funcionamiento de un vehículo eléctrico que no están presentes en los modelos a combustión. Estas son el sistema regulador que maneja los flujos de corriente entre baterías y motor (flujo que va en ambos sentidos), el inversor que transforma la corriente continua de las baterías en alterna para el uso del motor, el rectificador que hace el proceso contrario para la carga del freno regenerativo y un transformador que ajusta la frecuencia del motor y batería para igualarlas.
Carga
Cuando cargas un vehículo eléctrico, la capacidad del cargador hace toda la diferencia en la velocidad con que se lleva a cabo. Lo más común para carga domiciliaria son cargadores de una potencia de 7kW, o directamente conectarse en un enchufe común que típicamente entregará energía a un ratio de 2kW. En el caso de carga pública o de empresas, los cargadores suelen ir desde los 22kW hasta 100kW (y existen algunos aún más potentes). De todas formas, cada vehículo también tiene una potencia máxima de carga.
Los vehículos eléctricos (y los híbridos también) incorporan además sistemas de frenado regenerativo, que aprovechan la energía generada durante el frenado para almacenarla en las baterías, mejorando considerablemente el rendimiento en ciudad.
Un poco de electricidad
Nunca viene mal un repaso, y en el tema de electromovilidad es importante entender, al menos de manera simple, el concepto de kW. Se podría decir que es la cantidad de energía eléctrica que se entrega en una unidad de tiempo. Al hablar de cargadores, sería como hablar de cuántos litros de combustible por hora entrega el surtidor de la estación de servicio. Al hablar de la batería, que utilizan la medida kWh, sería como hablar de la capacidad del estanque de un auto.
¿Y las otras partes de un vehículo?
Quizás te sorprenda saber que, al ser un mecanismo más simple, un vehículo eléctrico requiere de muchas menos partes en su mecánica. Tanto radiador, como estanque de aceite, bencina y agua, embrague, piolas, pistones… ya no tienen lugar en el mecanismo. Los componentes asociados a otras funciones aparte del movimiento (como amortiguadores, componentes del aire acondicionado, etc) en general siguen presentes.
Habiendo entendido de manera general el funcionamiento de un vehículo eléctrico, aún así hay muchos mitos y verdades en torno a la electromovilidad, tanto para el lado positivo como para el negativo. Por eso, ahondemos en las verdaderas ventajas y desventajas, y cómo abordarlas.
Ventajas
Costo de operación.
Cuando comparamos el costo por kilómetro recorrido de un vehículo eléctrico con uno de combustión, llegamos a la conclusión de que es mucho menor. Para hacer este análisis, podemos contrastar el rendimiento de un vehículo que esté disponible en versión eléctrica y a combustión, y el costo de la energía en cada caso. Así, llegamos a que el costo por kilómetro recorrido puede ser 3 veces menor en el caso de las versiones eléctricas. Además, en los vehículos eléctricos el rendimiento en ciudad es aún mayor, dadas las tecnologías de freno regenerativo y un consumo menor en velocidades más bajas.
Por ejemplo analizando el vehículo MG ZS, disponible con ambas tecnologías, y tomando el valor por litro de bencina y el valor de un kWh domiciliario, llegamos a un costo promedio aproximado de $77 por kilómetro recorrido vs $27 por kilómetro recorrido.
Costos de mantenimiento.
Siendo la mecánica de un motor eléctrico mucho más sencilla que su par a combustión, el requerimiento de mantenimiento es mucho menor. Así mismo, ciertos parámetros que deben revisarse constantemente en un vehículo a combustión como la calidad de las emisiones de gases y otros por el estilo ya no son necesarias.
Reducción de externalidades negativas (gases, ruido y vibraciones).
Este es uno de los mayores motivantes para la adopción de la electromovilidad. Al pensar en gases emitidos, un vehículo a combustión libera monóxido de carbono, dióxido de azufre, hidrocarburos, compuestos orgánicos volátiles y óxidos de nitrógeno, todos dañinos para la salud de las personas y el medio ambiente en distinta medida. En cambio, por la naturaleza de la mecánica de un vehículo eléctrico, sus emisiones son 0. Ahora bien, hay que aclarar que la generación de la electricidad consumida por un vehículo eléctrico debe provenir de fuentes limpias para que esta mejora sea real, por lo que el cambio va de la mano del esfuerzo de descarbonización de la matriz energética de los países. Otras emisiones como el material levantado por los neumáticos naturalmente sigue generándose en igual medida.
Otro elemento importante que se reduce en la electromovilidad es la contaminación acústica. Si has tenido la experiencia de ver pasar un bus eléctrico, sabrás que el ruido que emite es considerablemente menor que el de su par a combustión. Considerando que en las grandes urbes el ruido generado por vehículos es un gran problema, la electromovilidad trae un cambio muy positivo en este aspecto, quedando principalmente solo el ruido emitido por los neumáticos al andar.
Por último, un punto importante para los conductores profesionales es la reducción de las vibraciones a bordo. En maquinaria y vehículos pesados, las vibraciones a largo plazo pueden tener efectos incluso en la columna vertebral del conductor, y estas vibraciones vienen en su mayoría desde el motor a combustión interna.
Mayor rentabilidad.
Debido a los 3 factores mencionados anteriormente, un vehículo eléctrico hoy puede ser más rentable que uno a combustión. Normalmente, para que esto sea así se requiere sobrepasar un número de kilómetros recorridos ya que el ahorro se da en su operación, y así compensa el mayor costo de inversión inicial. Este punto en particular será cada vez más atractivo, en la medida que los vehículos eléctricos han ido disminuyendo su costo de compra considerablemente.
Responsabilidad Social Empresarial.
Por último, las empresas tienen un llamado a jugar un papel más importante en la mejora de la sociedad en todo tipo de aspectos, normalmente denominado RSE. En ese sentido, el adoptar flotas eléctricas les permite tomar una acción concreta y visible en la lucha contra el cambio climático y la contaminación en ciudades. Por ejemplo, en Enerlink hemos medido más de 1.000 toneladas de CO2 que han dejado de emitirse por el uso de flotas eléctricas entre nuestros clientes.
Desventajas
A pesar de estas grandes ventajas, las desventajas también pueden ser importantes y deben ser consideradas y abordadas para sacar el máximo provecho a la electromovilidad y no morir en el intento. Ahora bien, no debes olvidar que esta es una tecnología en pleno desarrollo: los avances en los últimos años han sido sustanciales y prometen continuar.
Autonomía.
Sin duda alguna, uno de los puntos negativos más comentados de los vehículos eléctricos es su autonomía. En parte, esta idea es alimentada por los primeros modelos lanzados hace años, cuando la tecnología de baterías tenía menos desarrollo y el rango de los vehículos rondaba los 100 kilómetros contra los 500 o más que típicamente tiene un vehículo a combustión. Hoy en día, la realidad es que los vehículos suelen ofrecer 250 a 400 kilómetros de autonomía, lo que es suficiente para cubrir la mayoría de los usos de un conductor. Además, con los avances de la tecnología se espera que este número siga creciendo.
De todas formas, es necesario notar que a diferencia de los vehículos a combustión, un vehículo eléctrico rinde mejor en situaciones de ciudad, donde se usa más el freno y la velocidad máxima es menor, por lo que el uso en carretera para viajes interurbanos todavía es un problema para la electromovilidad.
Aquí, el punto esencial en los casos más exigentes es comenzar el día con un nivel de carga suficiente para cubrir los recorridos y contar con cargadores en ruta de ser necesarios.
Tiempo de carga.
Si bien las baterías de los vehículos varían ampliamente en capacidad tomemos un promedio, digamos 50kWh. Si partimos de esa capacidad, considerando que la típica red domiciliaria puede entregar 2-3kW sin complicarse (como un hervidor), esto significaría potencialmente 25 horas para una carga completa (de manera simplificada).
Es decir, la carga es considerablemente más lenta que el llenado de un estanque a combustible. Aún con un cargador rápido, el tiempo de carga de 0 a 100 puede tomar más de 3 horas, y además debes considerar que los vehículos tienen un límite de potencia máxima de carga, que si es sobrepasada puede generar fallas en los equipos. Y en muchos casos, la red de cargadores públicos es muy deficiente y por tanto, es necesario planificar de antemano dónde y cuándo se cargará.
Ahora bien, la realidad es muy distinta cuando gestionas la carga. Por ejemplo, con el mismo cargador rápido, puedes cargar desde 20% a 80% en tan solo 30 minutos (por la naturaleza de las baterías, cargar desde 0, y cargar hasta el 100%, consume mucho más energía y tiempo), y éstos son cada vez más accesibles y suele ser el tipo de cargador instalado en puntos de carga públicos. Así mismo, la tecnología de carga ha mejorado con creces y lo sigue haciendo, por lo que se espera que con el tiempo esto deje de ser un problema.
A la hora de considerar una flota el problema puede ser más grande, pero puedes evitarlo si gestionas bien los momentos y tiempos de carga. Por ejemplo, en muchas industrias, la mayoría de los vehículos pasan estacionados toda la noche y algunos momentos del día, y por tanto, si logras automatizar parte de la operación de carga podrías aprovechar mejor esos espacios.
Costo de energía variable.
Es un hecho que la electricidad no funciona como los combustibles: los precios son menos variables en el tiempo (se fijan por ley, o se negocian cada 4 años en algunas empresas), pero es más difícil de entender en sus cobros y además, sí puede variar dentro de un mismo día con el cobro por consumo en horario punta (de 6pm a 10pm).
Así mismo, la diferencia entre el costo de cargar en un punto público y cargar en un punto propio puede ser incluso de 4 veces, haciendo mucho más conveniente cargar en tus instalaciones. Sumando a esto que variaciones muy grandes en la potencia consumida pueden generar “penalizaciones”, es esencial llevar un mejor control de las cargas con reglas automatizadas que limiten el consumo en horarios que generarían un gran sobrecosto.
Costo de adquisición.
Cualquiera que haya cotizado un vehículo eléctrico sabe también que estos son más costosos. Un vehículo eléctrico liviano puede costar más del doble que su equivalente en combustión, y un bus eléctrico puede así mismo tener un precio un 30% mayor. Esto es principalmente por el costo de la batería, que puede ser más del 35% del costo del vehículo.
Algunos países han implementado incentivos monetarios para apoyar esa inversión inicial. Así mismo, para el caso de empresas, en ciertos casos pueden acceder a créditos especiales con tasas preferenciales dado el perfil ecológico de la inversión, lo que disminuye en parte el peso de ésta. Sin embargo, el avance más importante en este aspecto es la expectativa de que con la mejora de la tecnología, el costo de las baterías por unidad de enegía seguirá disminuyendo y, por tanto, el costo total de un vehículo eléctrico también.
La operación de vehículos eléctricos requiere infraestructura adicional
Dados los desafíos de carga, cuando operas una flota eléctrica probablemente necesitarás cargadores rápidos en distintos puntos si tienes esa posibilidad. Sin embargo, la instalación es de alta complejidad ya que son equipos de alto consumo eléctrico que incluso podrían requerir cambiar tu instalación eléctrica, y en el caso de los cargadores más rápidos son además costosos.
Lo anterior resalta la importancia de contar con una completa asesoría que genere un diseño de electroterminales que considere todas las variables: necesidades de la operación, capacidad de la flota, costos de infraestructura, y más.
Los cargadores no están estandarizados (aún)
Uno de los grandes dolores de los usuarios de vehículos eléctricos hoy es la falta de un estándar único de conectores de carga (como ya explicamos al comienzo de esta guía). Esto puede generar problemas como que, habiendo un cargador disponible, no tenga el conector que tu vehículo necesita. Sin embargo, en el mundo ya se está avanzando a subsanar este asunto, por lo que esperaríamos que en unos años más sí exista un estándar.
Las baterías deben ser cuidadas para no perder garantías ni vida útil.
Cuidar la batería de un vehículo eléctrico es hoy lo más importante a la hora de evaluar su depreciación y vida útil ya que es la parte más costosa. Considerando esto es importante seguir las indicaciones del fabricante para su mejor cuidado, pero la realidad es que cada marca tiene sus propias normas y, en ocasiones, requieren de acciones difíciles de operar manualmente.
La solución: uso de un software de gestión inteligente de carga
Considerando todas estas desventajas, la mejor forma de abordarlas es con inteligencia. Un software de gestión inteligente de carga te ayudará a resolver estos problemas y lograr que tu operación de vehículos eléctricos sea el paraíso que se ha prometido. Veamos punto por punto cómo los resuelve:
Autonomía y disponibilidad de carga.
Un software de gestión inteligente de carga permite automatizar tareas y reglas que no serían posibles de aplicar manualmente. Por ejemplo, puede habilitar cargas nocturnas aún sin operadores en planta, y también permite revisar el “State of Charge” de los vehículos (Estado de Carga, SoC por sus siglas en inglés) en tiempo real y los cargadores disponibles en los alrededores por medio de geolocalización, para así cargar los vehículos que lo necesiten.
Infraestructura
Sumado a esto, un software de gestión de carga te ayudará a controlar la potencia de carga, la disponibilidad de los equipos y sus horarios de funcionamiento. Todo esto permite reducir los costos de infraestructura considerablemente, evitando instalaciones eléctricas innecesarias y hasta reduciendo el número de cargadores requeridos.
Batería y cuidado
Un software de gestión inteligente de carga te permitirá configurar su potencia según lo que requiere el fabricante, o establecer límites en el nivel máximo al que lleva a la batería, entre otros. Así, podrás cumplir con las exigencias de los fabricantes.
Nuevos modelos de negocio
Un punto adicional muy interesante que trae la electromovilidad de la mano de un software de gestión inteligente de carga es la posibilidad de nuevos modelos de negocios. Exploraremos aquí tres ejemplos de esto.
Estaciones de carga en edificios y centros comerciales
Al considerar la carga de un vehículo eléctrico, lo único que se necesita (simplificando el asunto) es una conexión a la red eléctrica. Por tanto, esto habilita a que los puntos de carga se instalen en prácticamente cualquier espacio urbano. Considerando los patrones de tiempos de carga y uso de los vehículos, un centro comercial podría instalar cargadores en los estacionamientos que ya posee, y cobrar por la carga en esos puntos generando así rentabilidad extra por un espacio que normalmente es solo utilitario.
Incluso, en edificios residenciales, donde muchos residentes salen durante el día con sus vehículos, pueden utilizarse los cargadores que de todas formas deberán instalar como cargadores públicos para empresas que requieren usarlos en horario laboral y así generar ingresos extra para los dueños del activo o compensar algunos gastos para los residentes.
Para todas estas aplicaciones, requieres tener un software de gestión inteligente de carga que pueda captar los datos del cargador y luego cobrar por la energía consumida, además de agrupar la información para generar reportes y consolidaciones.
Reinyección de energía al sistema eléctrico
Con el auge de las energías renovables no convencionales, la generación de electricidad ha tomado patrones que antes no eran un problema. Por ejemplo, la energía solar tiene su mayor capacidad durante el día, así como la eólica cuando hay más viento. Sin embargo, esto no calza necesariamente con los patrones de consumo de la población, que suele ser más alto en la noche. De hecho, el 2021 la energía generada que no se usó fue de un total de .
Para solucionar este problema, uno de los caminos es el uso de baterías, que almacenen la energía generada y la reinyecten al sistema eléctrico cuando éste tenga mayor necesidad. Con medidores eléctricos inteligentes y un software de gestión de carga, puedes dejar tu vehículo eléctrico cargando durante el día, y si no lo usarás, entregar energía en el momento de mayor consumo. Esto te permitirá comprar energía a un precio menor, y venderla luego con un gran sobreprecio dadas las características del mercado eléctrico, rentabilizando así la inversión de tu vehículo.
Reutilización de las baterías
La batería de un vehículo eléctrico, aún cuando sea desechada por su degradación, sigue siendo un poderoso elemento de almacenamiento. Por tanto, hay empresas hoy que compran estas baterías para usarlas como sistemas de almacenamiento de energía, o tú mismo podrías instalarla en tu casa para acompañar un sistema de paneles solares o negociar la reinyección de energía al sistema eléctrico.
En este caso, un software de gestión de carga te acompañará toda la vida de la batería en tus vehículos eléctricos para minimizar su degradación, y así, cuando llegue el momento de la reutilización, la batería tendrá una mayor capacidad y, por tanto, entregará un mayor valor.
Conclusión: la electromovilidad llegó para quedarse
La electromovilidad ya no es algo lejano de proyectos que se implementan para aparecer en los medios: es una realidad que se hace cada vez más presente en nuestras vidas y en las operaciones de las empresas. Esperamos que con esta Guía de Introducción a la Electromovilidad que hicimos para ti hayas entendido los elementos básicos de esta nueva tecnología y te sientas más confiado de adoptarla, considerando los buenos resultados que podrás obtener al hacerlo de la mano de un software de gestión inteligente de carga.
Si tienes más dudas sobre electromovilidad, quieres explorar un proyecto de implementación o conocer nuestro software EVX de gestión inteligente de carga, no dudes en escribirnos a contacto@enerlink.com.
¡Desde Enerlink, te deseamos un buen viaje!