Existen distintos tipos de vehículos eléctricos enchufables (PEV), como los híbridos enchufables, que también tienen un motor de combustión, y los vehículos totalmente eléctricos. Con una combinación adecuada de fuentes de generación eléctrica, los PEV pueden reducir drásticamente las emisiones de CO2 en comparación con los coches tradicionales con motor de combustión, pero aún representan un porcentaje muy pequeño del total de turismos: menos del 0,1 %. Sin embargo, la proporción de PEV ha aumentado en los últimos años [1]. En Noruega, donde las políticas animan a los consumidores a comprar PEV, los vehículos totalmente eléctricos representaron el 12,5 % del total de vehículos matriculados por primera vez en 2014 [2].
Desde la perspectiva de la red eléctrica, el creciente número de PEV puede plantear un desafío: los hábitos y horarios diarios de las personas probablemente provocarán picos de demanda a determinadas horas del día, lo que podría generar congestión en la red eléctrica o tensiones por debajo de lo normal.
Pero los PEV no representan simplemente una carga adicional: también podrían aportar flexibilidad al sistema. Los vehículos suelen estar aparcados la mayor parte del tiempo (más del 90 % del tiempo, en promedio), y el tiempo necesario para recargar sus baterías suele ser mucho menor que el tiempo que permanecen aparcados. Por lo tanto, la recarga podría trasladarse fácilmente a otro momento sin afectar negativamente al usuario. Además, la energía almacenada en las baterías de los vehículos podría devolverse a la red (lo que se denomina vehículo a red, o V2G), por ejemplo, para cubrir la demanda máxima. La desventaja de V2G es que genera ciclos adicionales de carga y descarga de las baterías, lo que también acelera su degradación; por ello, los usuarios necesitarían algún tipo de compensación por el desgaste resultante de las baterías. Sin embargo, nuevas mejoras en la tecnología de baterías, por ejemplo, el uso de nuevos materiales (véase ETH-News: «Vidrio para electrodos de batería»), harían más atractivo el V2G. Para aprovechar la flexibilidad de carga de los PEV, es importante utilizar soluciones de software y hardware adecuadas que garanticen el respeto por la comodidad y la privacidad de los conductores.
Tendencias en la red eléctrica
A medida que nuestro sistema energético depende cada vez más de las fuentes de energía renovables, también cambian los requisitos de la red eléctrica. La energía solar y eólica suelen ser incontrolables, descentralizadas y fluctuantes. En Suiza, la producción de electricidad a partir de fuentes renovables distintas de la energía hidroeléctrica aumentó un 40 % entre 2011 y 2013 [3, 4]. Dado que la demanda y el suministro de electricidad deben ser iguales en todo momento, este aumento de la electricidad renovable conlleva la necesidad correspondiente de contar con más recursos flexibles para mantener el equilibrio de potencia en la red eléctrica. Los PEV podrían proporcionar almacenamiento a corto plazo para compensar las fluctuaciones diarias, mientras que se necesitan otros tipos de almacenamiento para periodos más largos, por ejemplo, para equilibrar las variaciones estacionales.
Otra tendencia es el mayor uso de tecnologías de comunicación en la red de distribución eléctrica, que antes se utilizaban principalmente en la red de transmisión de alta tensión. Este tipo de redes, con mayores capacidades de comunicación y control, se denominan «redes inteligentes». Las redes inteligentes utilizan tecnologías de comunicación para crear una red eléctrica más sostenible y fiable mediante una mejor integración de recursos descentralizados, como paneles solares, turbinas eólicas y baterías.
Por lo tanto, la interacción entre los PEV y las redes inteligentes crea una interdependencia entre las redes de comunicación, electricidad y transporte. Esto exige un enfoque holístico e interdisciplinario para realizar investigaciones en este ámbito.
Posibles usos de la flexibilidad de carga (y descarga)
La flexibilidad de los PEV puede ayudar a reducir con el tiempo los costes de inversión en la red y, por consiguiente, las facturas de electricidad, al permitir que los operadores de la red pospongan inversiones. Por ejemplo, los operadores podrían esperar antes de sustituir un transformador sometido a una carga elevada. La red debe tener capacidad suficiente para soportar la situación de carga más desfavorable. Los PEV pueden utilizarse para reducir los picos de carga o absorber el exceso de generación de energía solar, mitigando así las situaciones de carga extrema o los problemas de tensión. Nuestro grupo de investigación está estudiando actualmente esta cuestión en el proyecto financiado por la UE PlanGrid EV.
La regulación de la frecuencia de la red también podría aprovechar la flexibilidad que ofrecen los PEV. Este servicio mantiene el equilibrio entre la oferta y la demanda para que la frecuencia del sistema se mantenga lo suficientemente cerca del valor nominal, por ejemplo, 50 Hz en Europa. Según nuestros resultados del proyecto THELMA, que estudia el impacto de la movilidad eléctrica en Suiza, los PEV podrían proporcionar entre el 35 % y el 73 % de las reservas de regulación necesarias para 2035.
Aunque la creciente penetración de los PEV podría plantear desafíos para la red eléctrica, también pueden utilizarse como un recurso valioso para la red, por ejemplo, para proporcionar regulación de frecuencia o posponer inversiones en la red. Sin embargo, los sistemas que diseñemos para aprovechar la flexibilidad de carga (y descarga) de los PEV deben ser aceptables para sus usuarios. Además, necesitamos políticas y normativas adecuadas para fomentar la participación de cargas flexibles, como los PEV, en las redes inteligentes.
Más información
[1] Iniciativa para los Vehículos Eléctricos, Perspectivas mundiales del vehículo eléctrico, 2013.
[2] Federación Noruega de Carreteras (OFV) (enero de 2015). «Bilsalget i 2014» [Ventas de coches en 2014] (en noruego). (Consultado el 14.01.2015)
[3] Oficina Federal de Energía de Suiza, Schweizerische Statistik der erneuerbaren Energien (Estadísticas suizas sobre energías renovables), 2011, edición de 2012. (Pdf, en alemán)
[4] Oficina Federal de Energía de Suiza, Schweizerische Statistik der erneuerbaren Energien (Estadísticas suizas sobre energías renovables), 2013, edición de 2014. (Pdf, en alemán)
Este artículo se publica en colaboración con ETH Zurich. La publicación no implica que el Foro Económico Mundial respalde las opiniones expresadas.
Para mantenerse al día con la Agenda, suscríbase a nuestro boletín semanal.
Autoría: Marina Gonzalez es estudiante de doctorado en el Laboratorio de Sistemas Eléctricos de ETH Zurich.
Imagen: Coches eléctricos Nissan Leaf se cargan antes del inicio de un rally de coches eléctricos de Tallin a Monte-Carlo, en Tallin, Estonia. REUTERS/Ints Kalnins
