Carga inteligente e integración con la red

La carga inteligente coordina cuándo y a qué potencia se cargan los vehículos eléctricos para que puedan considerarse conjuntamente las necesidades del conductor, la capacidad del emplazamiento, los costes de la electricidad y las condiciones de la red. La integración con la red amplía ese control más allá de un cargador al conectar vehículos, equipos de carga, edificios, operadores y agentes del sistema energético mediante límites definidos de datos y control.

Control, no solo conectividad

Un cargador no es inteligente simplemente porque tenga una aplicación, Wi-Fi o un historial de uso. La carga inteligente modifica el programa de carga o el límite de potencia en respuesta a un objetivo, a la vez que mantiene el vehículo preparado para la hora de salida requerida.

El objetivo puede ser local o externo. Un hogar puede retrasar la carga hasta que comience una tarifa de horas valle. Un lugar de trabajo puede repartir un presupuesto eléctrico fijo entre los coches estacionados. Un depósito puede dar prioridad a los vehículos con salidas tempranas. Un controlador del emplazamiento puede reducir la demanda de los VE cuando aumenta la carga del edificio, mientras que un agregador o un programa de la compañía eléctrica puede solicitar cambios en función de las condiciones generales de la red.

Estas funciones requieren distintas cantidades de datos. Un programa sencillo puede necesitar únicamente un reloj y un ajuste del usuario. Un control más avanzado puede utilizar el estado de carga del vehículo, la energía necesaria, la hora de salida, la demanda del emplazamiento, la generación local, los precios de la electricidad o una solicitud de servicio de red. La disponibilidad de esos datos depende del vehículo, el EVSE, la instalación, el sistema de gestión y el mercado.

Carga unidireccional gestionada

La carga unidireccional gestionada, a menudo denominada V1G, mantiene el flujo de electricidad exclusivamente hacia el vehículo mientras controla el momento o la potencia. Entre sus formas habituales se incluyen:

Carga programada, que utiliza horas de inicio y fin o periodos de carga permitidos predeterminados
Optimización de tarifas, que desplaza la energía hacia periodos de menor precio
Carga con excedentes solares, que sigue la generación local dentro de los límites de carga utilizables del vehículo
Equilibrio de carga, que mantiene la demanda conjunta de carga dentro de una capacidad definida
Gestión de carga de flotas, que asigna energía según las rutas, los tiempos de permanencia y las prioridades de salida
Respuesta a la demanda, que modifica la carga en respuesta a una solicitud o un incentivo del sistema energético

Estas modalidades están relacionadas, pero no son intercambiables. Un temporizador no mide la carga del emplazamiento. Un cargador de pared que sigue la generación solar del tejado no participa necesariamente en un programa de la compañía eléctrica. Un sistema de flota puede optimizar la disponibilidad de los vehículos sin recibir ninguna señal de la red en tiempo real.

El controlador también necesita una regla de servicio. Reducir por igual la potencia de todos los vehículos es sencillo, pero puede dejar con poca energía a un coche que salga temprano. Los sistemas más avanzados pueden proteger objetivos mínimos de energía, priorizar vehículos esenciales para la operación o recuperar la carga aplazada una vez finalizada una restricción.

Capacidad del emplazamiento y asignación de carga

La potencia de carga está limitada por más factores que la potencia nominal del EVSE. La acometida del edificio, los circuitos derivados, la disposición de las fases, los cargadores de a bordo de los vehículos, los límites de los conectores y otras cargas eléctricas pueden establecer un límite inferior.

Un sistema de reparto fijo de potencia divide un presupuesto configurado para la carga de VE entre los conectores activos. La gestión dinámica de la carga va más allá: mide o estima la demanda variable del emplazamiento que no corresponde a los VE y ajusta el presupuesto de carga para que el total se mantenga dentro de un límite. La asignación entre vehículos puede ser entonces igualitaria, estar basada en prioridades u optimizarse según los requisitos de energía y salida.

Las instalaciones reales también presentan restricciones de corriente mínima, fases y tiempo de respuesta. Algunos vehículos dejan de cargar por debajo de una corriente utilizable. El cambio entre funcionamiento monofásico y trifásico puede no ser fluido. Los retrasos de medición y control requieren un margen de seguridad, y la pérdida de comunicación necesita un límite de respaldo definido en lugar de un retorno sin control a la potencia máxima.

Para la instalación del lado del consumidor, el dimensionamiento de los circuitos y la planificación energética diaria, consulte Home EV Charging.

Del controlador del emplazamiento a la red

La integración con la red no significa que una compañía eléctrica controle directamente cada coche. Una solicitud puede pasar por un suministrador, un operador de carga, un agregador, una plataforma de flota, un sistema de gestión energética del edificio o un sistema de gestión de estaciones de carga antes de convertirse en un límite o programa en el EVSE.

El objetivo orientado a la red puede ser evitar una restricción de capacidad local, reducir un pico simultáneo, responder a precios variables, utilizar generación renovable o prestar un servicio de flexibilidad contratado. Las reglas de participación, la compensación, la telemetría, las líneas de base y los derechos de anulación varían según el programa. Por tanto, un cargador técnicamente controlable no cumple automáticamente los requisitos para prestar un servicio de red.

La necesidad de transporte del conductor sigue siendo la restricción principal. Un control útil necesita una hora de salida objetivo, una reserva o requisito mínimo de energía y una forma clara de excluirse o solicitar una carga inmediata. Un sistema que minimiza el coste de la electricidad de hoy pero deja el vehículo sin preparar ha incumplido su finalidad básica.

Dónde encajan los protocolos

Ningún protocolo abarca toda la cadena.

ISO 15118 define la comunicación entre el vehículo y un EVSE compatible, incluida la información utilizada para controlar la carga y, en ISO 15118-20, la transferencia bidireccional de energía.
OCPP conecta una estación de carga con un sistema de gestión de estaciones de carga. Las versiones compatibles pueden transportar perfiles de carga, límites, programas y otras funciones operativas.
IEC 63110 define casos de uso y la arquitectura para gestionar la infraestructura de carga y descarga de VE entre los agentes de la movilidad eléctrica y del sistema eléctrico.
Las reglas del mercado, las tarifas, las interfaces de las compañías eléctricas, los requisitos de medición y los reglamentos eléctricos nacionales completan el ámbito operativo.

Las normas permiten mensajes e interfaces comunes, pero no demuestran la interoperabilidad de extremo a extremo. Las funciones opcionales de los protocolos, el acceso a los datos del vehículo, las versiones de software, los sistemas de certificados, las implementaciones del sistema de gestión y las reglas de los programas locales deben seguir siendo compatibles.

Límite con la carga bidireccional

La carga inteligente no requiere exportar energía. V1G puede aportar flexibilidad desplazando o reduciendo la demanda mientras la electricidad continúa fluyendo únicamente hacia la batería.

La carga bidireccional añade la capacidad de invertir el flujo de energía. Esto introduce cuestiones de conversión, interconexión, protección, permisos y casos de uso que no son necesarias para la carga gestionada ordinaria. La alimentación del vehículo a una carga, a una vivienda, a un edificio y a la red se aborda en Bidirectional EV Charging.

Por tanto, un sistema puede ser inteligente pero unidireccional, bidireccional pero limitado al respaldo local, o inteligente e interactivo con la red. Las descripciones de los productos deben indicar la función exacta que admiten, en lugar de utilizar «inteligente», «preparado para V2X» o «preparado para la red» como si garantizaran el sistema completo.

Qué debe verificar un operador o comprador

La especificación útil es la ruta completa de control, no un único logotipo. Compruebe:

¿Qué objetivo se admite: temporizador, tarifa, energía solar, capacidad del emplazamiento, disponibilidad de la flota, respuesta a la demanda o servicio de red?
Dónde se ejecuta el control y si la carga esencial continúa sin la nube del proveedor o conexión a Internet
Qué datos del vehículo están disponibles y si se respetan los objetivos de salida y energía mínima
Si los límites se aplican a una transacción, un EVSE, una estación de carga o todo el emplazamiento
Cómo se gestionan las prioridades, los límites de fase, la corriente mínima y los fallos de comunicación
Qué versiones de protocolos y perfiles opcionales están implementados y certificados
Quién puede cambiar un programa, cómo lo anula el conductor y qué datos se conservan
Si la compañía eléctrica local, la tarifa o el programa de flexibilidad acepta el equipo y la disposición de medición

Para conocer la ruta completa de la energía desde el suministro eléctrico hasta la batería, consulte EV Charging: The Complete System.