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Recarga de vehículos eléctricos

Con los vehículos convencionales nos hemos acostumbrado a repostar siempre fuera de casa, salvo que contemos con un surtidor privado. Los vehículos eléctricos cambian ese paradigma porque es posible recargar en el hogar de forma habitual, y de forma esporádica en los puntos de recarga. Es cierto que aumentará el recibo de la factura eléctrica, pero disminuirá mucho más el coste de mover el vehículo. En otras palabras, compensa, puede costar hasta la octava parte usando la tarifa correcta comparando con un vehículo de combustión interna convencional.

Recarga Doméstica

En una toma doméstica la comodidad es máxima, pero el tiempo necesario para ganar autonomía se maximiza. Se puede hacer la recarga en cualquier enchufe utilizando un cargador externo, con un máximo de 10 amperios. La recarga será lenta, pero aún más lo será llegar al 100% de la capacidad de carga. Es posible acelerar el proceso con una mejor instalación, normalmente hasta 32 amperios, si tenemos instalado un punto de carga bajo la supervisión de un técnico especialista.

Tenemos que recordar una fórmula de física para calcular la velocidad de recarga, y es P = I * V, es decir, potencia (W) = intensidad (A) * voltaje (V). Por ejemplo, recargar a 230 voltios (monofásica) y 16 amperios nos da una potencia de 3.680 W o 3,68 kW (dividimos por 1.000 para obtener kilovatios). Pocos electrodomésticos caseros tienen consumos tan elevados. Si no se dimensiona adecuadamente la potencia, puede saltar el límite de potencia si se utilizan a la vez ciertos electrodomésticos mientras se carga un vehículo.

Con los datos anteriores, en teoría se pueden cargar unas baterías vacías de 30 kWh en solo ocho horas y pico, pero nos faltan otros dos conceptos: pérdidas y velocidad de carga controlada. El proceso en el que se transforma la electricidad en corriente alterna (CA) en continua (DC) implica una mínima pérdida, por lo que siempre se recarga un pelín menos de lo calculado inicialmente en un tiempo dado.

Por otro lado, un control electrónico va reduciendo la velocidad de carga según se van llenando las celdas de las baterías y alcanzando su voltaje máximo. En un lenguaje sencillo, cuanto más cargadas están las celdas, más tiempo tardan en llenarse, ya que la intensidad va cayendo. Esto se hace para maximizar la vida útil de las celdas, teniendo en cuenta factores como la temperatura.

Recarga Rápida

Es posible recargar a un ritmo superior, claro, pero dependiendo del caso, este tipo de recarga no es viable para ámbitos domésticos debido a su elevado coste de instalación y de disponibilidad (potencia instalada). Tampoco pueden optar todos los modelos de vehículos eléctricos a estas modalidades de carga rápida. Por ejemplo, los más antiguos o los híbridos enchufables, que tienen baterías de poca capacidad. Estas son las modalidades rápidas:

Recarga semi-rápida (quick-charge): 22 a 25 kilovatios
Recarga rápida (fast-charge): 44 a 50 kilovatios
Recarga super-rápida o ultra-rápida: 90 kilovatios o más

La velocidad de recarga siempre está limitada al elemento más lento: o el punto de recarga, o el cargador del coche o las propias baterías. Además, las recargas rápidas no llenan las baterías del todo, pero sí permiten llegar a niveles del 80% muy rápido, a partir de ahí la ventaja respecto a un enchufe doméstico es mínima. Por eso los fabricantes suelen decir que un modelo que acepta recarga rápida puede cargar hasta el 80% en 15-30 minutos. Estas modalidades permiten los viajes a media distancia con un número de pausas -y su duración- muy razonables.

Tenemos que mentalizarnos que las recargas rápidas no son para uso habitual, ya que son más agresivas con la electrónica y las baterías y contribuyen a su degradación. Son, por tanto, para salir de apuros en poco tiempo o para viajes de media distancia. Por otro lado, pocos modelos actuales soportan recargas a un ritmo superior a 50 kW, y hablamos fundamentalmente de los Tesla, que son de gama alta y con baterías muy grandes. Más adelante llegarán modelos con baterías de capacidades muy grandes, que soportan ritmos de carga muy elevados y facilitan más los viajes.

Recarga Inteligente (Nocturna)

Idealmente, cargaremos nuestro vehículo eléctrico en casa, aprovechando tarifas más reducidas, ya que el sistema eléctrico tiene excedentes de generación nocturnos. De esta forma el precio por kilovatio puede caer a la mitad de lo normal. Si no se respetase esa regla, el sistema eléctrico tendría problemas para atender la demanda de miles de vehículos simultáneos, especialmente en horarios de alta demanda. En cambio, cargando de noche el sistema eléctrico español ya soporta más de un millón de vehículos a ritmos domésticos.

La recarga nocturna tiene otras ventajas, como un menor impacto ambiental (aumenta el aprovechamiento de energía renovable) y la contribución en reducir los costes del sistema eléctrico. Cuando sea habitual que decenas de miles de vehículos carguen simultáneamente por la noche, el sistema nacional lo agradecerá considerablemente. Por otra parte, los recorridos habituales no tienen por qué dejar las baterías siempre a un nivel mínimo, no siempre serán 8 horas de espera. Hay que tener en cuenta que utilizar el preacondicionamiento del habitáculo, que es tener el coche climatizado a una hora programada, afecta al ritmo de recarga y lógicamente a la electricidad consumida.

Recarga Inversa (V2G)

Otra de las ventajas que los vehículos eléctricos pueden proporcionar a la sociedad, y no muy conocidas por el público en general, es la posibilidad de utilizar el almacenamiento de energía de las baterías para alimentar el inmueble donde se conectan para su recarga. Dependiendo del modelo y del tipo de instalación, será posible utilizar el funcionamiento de carga a la inversa: el propio vehículo usará su energía para dar electricidad al hogar. Para hacernos una idea, con 24 kWh se puede alimentar a un chalé durante varias horas con el uso de electrodomésticos habitual. Obviamente, si hacemos esto, cuando queramos conducir habrá menos autonomía disponible.

Con las redes de carga inteligentes está previsto que los usuarios de coches eléctricos contribuyan a la estabilidad de todo el sistema energético. En momentos de alta demanda de energía cargarán más despacio o aportarán su propia energía para estabilizar la demanda. A cambio de esto, los usuarios serán gratificados con cantidades pactadas, y siempre por encima de un nivel de baterías mínimo. Siguiendo el mismo razonamiento, el ritmo de carga será máximo cuando la red lo permita, evitando así sobrecargas. La conectividad entre los vehículos y la red eléctrica se denomina vehicle to grid (V2G), o vehículo a red. Esta funcionalidad cuando esté apliamente disponible en los modelos de coches eléctricos del mercado abrirá una serie de posibilidades impensables hasta la fecha.

Durabilidad de la Batería

Según vayan degradándose las celdas de las baterías, se irá perdiendo capacidad útil de carga, por lo que la autonomía irá perdiéndose de forma progresiva. Lo normal es que los fabricantes garanticen en torno al 80% de capacidad durante un periodo de hasta 10 años, considerando un uso normal.

De cara a maximizar la vida útil de las baterías hay que seguir las indicaciones del fabricante, no abusar de las recargas rápidas y utilizar los puntos de carga recomendados para instalación doméstica. Las zonas de clima templado son más adecuadas, ya que las baterías estarán más tiempo funcionando en un rango de temperatura recomendado. Puedes encontrar más detalles de este tema en nuestro capitulo especifico sobre los sistemas de almacenamiento eléctrico.

Tipos de Conectores

Una vez visto esto, vamos a ver los tipos de conectores eléctricos que hay actualmente en el mercado:

Conector convencional (Schuko): recarga lenta (hasta 16 A) sin comunicación con el cargador, disponible en cualquier parte. Es el sistema menos fiable y más lento, pero es el más económico. Sólo recomendable para cuadriciclos y motocicletas eléctricas.
Tipo 1 (SAE J1772 o Yazaki): con cinco bornes y común en modelos japoneses y algunos americanos, soporta comunicación con el cargador y recarga únicamente en monofásico con intensidades de hasta 32 A en corriente alterna:

Tipo 2 (Mennekes): deriva de un enchufe alemán para uso industrial, con siete bornes y comunicación con el cargador. En modo monofásico llega a 32 A de intensidad, en modo trifásico hasta 63 A (43,8 kW). El conector se asemeja a una circunferencia partida en uno de sus extremos:

Combo (CSS): solución estándar europea para carga rápida en corriente continua, con dos subtipos COMBO 1 y COMBO 2 (permite tener una única clavija en el vehículo para tanto carga en alterna como en continua).

CHAdeMO: el preferido por fabricantes japoneses para carga rápida en corriente continua, cuenta con 10 bornes y alcanza intensidades de hasta 200 A. Se distingue por su mayor tamaño y por su forma circular, manguera grande y gatillo de bloqueo. Es necesario tener en el vehículo dos clavijas separadas, una para carga en continua (CHAdeMO) y otra para carga en alterna (tipo 1):

Supercharger (solo Tesla): se parece al Tipo 2 en Europa, pero con potencias de recarga de 135-145 kW. Los primeros miles de clientes de Tesla pueden usarlos cuando quieran, los que vinieron después han de pagar por su uso a partir de cierto nivel de consumo.

Nosotros como usuarios no tenemos que preocuparnos de elegir un conector u otro, ya que eso viene impuesto por el fabricante de nuestro vehículo. Sí debemos, sin embargo, estar atentos a qué tipo de conector soporta nuestro vehículo, ya que los puntos de carga no tienen por qué ser del tipo concreto que utilizamos.

Por otro lado, siempre lograremos mayores ritmos de carga con un punto de carga específico que utilizando enchufes convencionales. Y si queremos salir de casa con las baterías completamente llenas, también es imperativo tener un punto de carga instalado en nuestra plaza de garaje.

La electricidad se introduce directamente en corriente continua (DC) a las baterías, a través del propio cargador que se encuentra situado en el interior del vehículo. La mayoría de modelos dispone de un cable externo para “emergencias”, se enchufa en tomas Schuko. Para todo lo demás, lo deseable es utilizar el cable correspondiente del punto de recarga a los bornes del vehículo.

Consideraciones de la Recarga Eléctrica

En caso de que la instalación eléctrica tenga el menor problema, el vehículo lo sabrá diagnosticar impidiendo el proceso de carga, por lo que habrá que contactar con un electricista para solucionarlo. Análogamente, es el electricista, el que se encarga de instalar el punto de carga, teniendo en cuenta todas las protecciones necesarias, como una buena toma de tierra. Al tratarse de una instalación eléctrica específica, es muy recomendable contratar electricistas especializados y con experiencia previa en instalaciones de puntos de recarga.

Si la instalación del punto de carga está realizada correctamente por un profesional, aunque esté lloviendo, puede llevarse a cabo la recarga, basta con seguir unas elementales precauciones.

En el caso de disponer de un garaje cerrado, el proceso de carga es más eficiente que realizarlo en la calle, las temperaturas pueden estar más cerca de las ideales (20-25 ºC). Algunos modelos requieren un precalentamiento de las baterías en el exterior, por lo que durante unos minutos la carga no progresa.

Esquemas de Instalación de Puntos de Recarga

La reglamentación que regula los puntos de carga en España se basa en el Real Decreto 1053/2014, que aprueba la Instrucción Técnica (ITC) BT 52 del Reglamento Electrotécnico para Baja Tensión (REBT). Esta normativa regula los puntos de carga en zonas privadas y públicas y define los diferentes esquemas de conexión autorizados:

Esquema 1: Esquema colectivo o troncal con un contador principal en el origen de la instalación. Es el adecuado para gestores de cargas o comunidades de vecinos que repartan los costes, siempre y cuando que se pongan de acuerdo. Dentro de este esquema se define un contador principal y tres subesquemas en función de los contadores secundarios. Esta solución permite aprovechar mejor los recursos comunitarios. Varios vecinos y/o la comunidad pueden repartirse el coste de la infraestructura de puntos de recarga. Es por tanto a priori la solución más racional de implementar tanto en costes como en aprovechamiento de la infraestructura eléctrica existente. Sin embargo, el usuario depende del acuerdo en junta de vecinos para poder instalar el punto de recarga según este esquema.

Esquema 2: Instalación individual con un contador principal común para la vivienda y para el punto de recarga. En otras palabras, la vivienda y el vehículo tienen el mismo contrato, y es opcional instalar un contador secundario para controlar el consumo específico del punto de recarga del vehículo eléctrico. Tras la reforma de la Ley de Propiedad Horizontal, este esquema permite al usuario instalar su punto de recarga sin tener que pedir permiso a la comunidad. Únicamente está obligado a informar a la comunidad que va a proceder a la instalación de un punto de recarga en su plaza de garaje y hacerse cargo de los costes que eso conlleva. Dependiendo del estado de la instalación eléctrica de la finca y el porcentaje de utilización actual el coste de instalación puede ser muy distinto.

Esquema 3: Un contador principal para cada estación de recarga, que puede hacerse mediante centralización de contadores existentes o con una nueva. Este esquema se utiliza cuando el garaje y la vivienda no se encuentran en el mismo edificio y permite al dueño de la plaza de garaje poder realizar la instalación de su punto de recarga de manera individual sin tener que obtener la aprobación de la comunidad. Como contrapartida, este tipo de instalaciones suele suponer un coste más elevado para el usuario ya que significa realizar un nuevo contrato de suministro con la compañía eléctrica.

Esquema 4: Instalación con circuito o circuitos adicionales para la recarga de vehículos en viviendas unifamiliares, con un subesquema pensado para viviendas unifamiliares (A) y otro para garajes situados en naves comerciales o edificios individuales (B) que puede utilizarse también para instalación en garajes comunitarios. Respecto al subesquema 4A, la ventaja principal es que la instalación desde el cuadro hasta el aparcamiento es menos compleja, aunque requiere un circuito exclusivo. El subesquema 4B aprovecha los suministros generales del garaje de la comunidad, no hace falta un contrato nuevo, pero hace falta un contador secundario para repercutir los costes y acordarlo con los otros vecinos de la comunidad.

Quedarían al margen de esta reglamentación las instalaciones que se alimentan de forma alternativa a la red principal, como con energía de origen ferroviario (p.e. metrolineras) o con generadores de energía renovable conectados a baterías.