Interacción del vehículo con la red y Máquinas eléctricas más usuales para los vehículos eléctricos

Interacción del vehículo con la red

     La tecnología “vehículo a red” (Vehicle to Grid, V2G en sus siglas en inglés) propone sacar el máximo rendimiento a las baterías de los coches eléctricos para beneficiar tanto a los consumidores como a las empresas eléctricas. Los consumidores podrían vender a la red la electricidad que no necesitaran, y las empresas ganarían así más capacidad para hacer frente a picos de demanda. Las ventajas de este sistema están siendo estudiadas por varias compañías, grupos universitarios, e incluso una isla danesa quiere extenderlo a todos sus habitantes.

     Uno de los problemas clave de la energía es su almacenamiento: la oferta y demanda eléctrica no son homogéneas. Ante este panorama, las baterías de los vehículos eléctricos o híbridos podrían convertirse en suministradores y almacenes energéticos. Los consumidores podrían vender a la red general la electricidad que no necesitaran de sus automóviles: se estima que la mayoría de los coches se encuentran aparcados de media un 95% del tiempo. Por su parte, las compañías eléctricas contarían con depósitos extra en caso de necesidad y podrían asegurar el suministro en momentos de más demanda. El sistema V2G sería por tanto bi-direccional: cuando las baterías de estos vehículos necesitaran ser recargadas, la red podría suministrar la electricidad.

    Los expertos del V2G señalan tres posibilidades de este sistema:

  • Vehículos con pilas de combustible los cuales producirían energía para picos puntuales o para el consumo del hogar del propio usuario.
  • Vehículos que tendría una capacidad extra de batería con la cual su energía eléctrica almacenada sería vendida a las diferentes compañías eléctricas y se abastecería cuando la energía es más barata, por la noche.
  • Vehículos solares los cuales ofrecerían a la red su energía extra cuando estos estuvieran 100% cargados. De esta manera, se convertirían en pequeñas centrales de energía renovable.

     Para un mejor aprovechamiento de la energía, hoy día se estudia el cambiar el concepto de generación de energía y consumo, la generación se estima con respecto a unas curvas de consumo, es decir, ajustar el consumo a la demanda. Por ejemplo, cuando hay un pico de consumo, se necesitaría hacer funcionar una central eléctrica para suplir esa demanda, para evitar esto, aparte de tener en cuenta que los VE suministrarían energía a la red, lo que habría que hacer es cargarlos en las horas valle de consumo y así equilibrar la demanda de energía eléctrica para que sea más o menos la misma independientemente de la hora del día.

Máquinas eléctricas más usuales para VE y VEH

     Se puede decir que son cuatro los motores eléctricos más comunes pasa uso de VE y VEH:

  • Corriente continua
  • Reluctancia variable
  • Imanes permanentes
  • Inducción

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Figura 14 – Motores comunes para VE (“Overview of Permanent-Magnet Brushless Drives for Electric And Hybrid Electric Vehicles”, K.T. Chau, C.C Chan, Chunhua Liu. 2008)

     Tradicionalmente el motor de corriente continua ha sido bien aceptado para VE. Esto es debido a las ventajas que adquiere debido a su simple control. Primeramente se pueden agrupar dos tipos de este tipo de motores:

  • En derivación (Shunt).
  • Serie.

     Otra clasificación sería: motor de corriente continua de imán permanente. Este tipo de motor se caracteriza porque sus polos están constituidos por imanes permanentes. Las principales ventajas son las menores pérdidas en el cobre debido a que se elimina el circuito de campo externo y también se reducen las dimensiones del motor. La principal desventaja es que se puede desmagnetizar.

      El motor de reluctancia variable (Figura 15)  es un tipo de motor paso a paso, cuyo funcionamiento está basado en un rotor dentado el cual provoca esa reluctancia variable. Esos dientes del rotor tienden a alinearse con los polos del estator y esto es lo que provoca el movimiento. Este motor se caracteriza principalmente por su robustez.

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Figura 15 – Motor de reluctancia variable

     Se podría decir que el motor de imanes permanentes es cada vez más atractivo y puede competir cada vez más con el motor de inducción. Su principal característica es su alto rendimiento y su alta fiabilidad. Su gran desventaja es el gran coste adicional del material de los imanes permanentes.

Motor de imanes permanentes

     El motor de inducción o asíncrono tiene una gran aceptación entre los VE. Esto es debido a su bajo costo, alta fiabilidad y su robustez. Sin embargo tradicionalmente este tipo de motor no se ha utilizado asiduamente debido al control tradicional de este tipo de motores: control de variable de voltaje y frecuencia, que no daban el rendimiento deseado. Hoy día este problema se está solucionando así como también el tema de las vibraciones. También se han conseguido una optimización de la eficiencia, logrando una reducción de energía consumida por los VE del 10% y un aumento de la generación (caso de los generadores de inducción) de las energías renovables en un 4%.

Motor de inducción o asíncrono

Modelo VE

Motor VE
Fiat Panda Elettra CC Serie
Mazda Bongo CC Shunt
Suzuki Senior Tricycle CC de imanes permanentes
GM EV1 Inducción
Toyota Prius Imanes permanentes sin escobillas
Chloride Lucas Reluctancia variable