Impacto en la red eléctrica de diferentes estrategias de carga en los vehículos eléctricos

Abstract

Las principales investigaciones para estrategias de carga se basan en principios de optimizar objetivos económicos, ambientales y técnicos. Se deben optimizar las estrategias de carga debido a que en Colombia la red eléctrica esta próxima a llegar al límite de saturación, la incorporación de nuevas tecnologías en la red nacional implica una inversión económica, para desarrollar o fortalecer la infraestructura, aumentado la capacidad de transmisión de la energía eléctrica para los VEs, FNCER y los DERs (generación distribuida). Colombia actualmente cuenta con un poco más de 8300 vehículos eléctricos y ya se tienen complicaciones en la infraestructura del sistema eléctrico, como la poca existencia de estaciones de carga. Esto se debe a que no se ha logrado alcanzar el punto de masa para la viabilidad de inversión en este tipo de tecnologías. A pesar de esto, se está impulsando la compra de más VEs como un objetivo de la NDC por medio de regulaciones y beneficios . Los fines de las estrategias son prolongar la vida útil de la infraestructura eléctrica y reducir los inconvenientes relacionados a la carga, como sucede en otros países con la infraestructura eléctrica , esto se puede lograr con estrategias de carga, así que en esta tesis se hará un estudio de las siguientes: Fast charge: El VE se carga con la potencia de carga máxima, hasta que esté completamente cargado. Esta estrategia que otorga la autonomía para el usuario y minimiza el tiempo de uso de la estación de carga [13]. Mínimo costo de recarga y evitar la degradación del VE: Esta estrategia tiene como objetivo minimizar los costos de recarga y reducir el SoC promedio de la batería del VE. Para baterías de iones de litio, un SoC elevado conduce a un envejecimiento acelerado. Máximo autoabastecimiento: La estrategia carga el VE cuando está presente la energía proveniente de FNCER, como resultado, el VE se carga con la energía generada por el sistema fotovoltaico. Esta estrategia tiene como objetivo aumentar el autoconsumo y el autoabastecimiento . En otras palabras, cuando la potencia generada por el sistema fotovoltaico es mayor que la potencia requerida por el consumo, se produce un excedente de energía conocido como potencia residual, este excedente puede ser utilizado de manera eficiente para alimentar otros dispositivos o sistemas conectados a la red eléctrica. La presencia de una potencia residual positiva indica un equilibrio favorable entre la generación fotovoltaica y la demanda energética, lo que se traduce en un suministro seguro y en una mayor autosuficiencia energética, al aprovechar el excedente de energía, se reducen las necesidades de energía provenientes de otras fuentes y se promueve un uso más eficiente de la energía solar generado Mínimo costo, con V2G: Esta estrategia es una extensión de la estrategia de Mínimo costo de recarga. El VE se descarga con potencia residual negativa, cuando el costo de recarga supera el costo medio de la red eléctrica en la estructura de precios . Esta estrategia tiene como objetivo aumentar la economía del vehículo conectado a la red (V2G). Basado en estudios el análisis técnico del estado de carga tiene en cuenta la correlación de la temperatura con la batería, se muestra que existe un efecto de degradación de la batería respecto a la temperatura, y varían los comportamientos cuando la temperatura es más fría o caliente, se considera como punto de referencia en todos los análisis considerados la T= 25°C. Dentro de los efectos comunes en las baterías se encuentran: el desgaste que se produce cuando la batería se usa y se descarga repetidamente, el envejecimiento que se relaciona al almacenamiento prolongado de tiempo sin uso y la sobrecarga que ocurre cuando se carga la batería con una corriente mayor a la recomendada. Los efectos mencionados reducen la vida útil de la batería y su rendimiento . Las estrategias pueden usar un perfil diferente de corriente de carga, variando la temperatura interna de la batería y obteniendo una degradación en el SoH de la misma, además cada estrategia tiene un rango establecido de 𝑆𝑜𝐶𝑖,𝑘, en la estrategia Fast Charge se varía en un rango de 𝑆𝑜𝐶𝑖,𝑘 entre 0 y 100%, como esta estrategia no se tienen en cuanta el envejecimiento de la batería no existe el 𝑆𝑜𝐶𝑚𝑖𝑛,𝑖, En las otras estrategias el 𝑆𝑜𝐶𝑚𝑖𝑛,𝑖 es un valor alrededor de 20% o superior, depende si la prioridad de la estrategia es mantener una menor degradación al hacer el ciclado de la batería, así se obtiene un impacto económico menor.