Autor: Mathieu Beguin, Global Product Manager de LEM
El contador DCBM 400/600 certificado en EE.UU. lleva la carga rápida de VE a otro nivel
El transporte representó más del 20% de las emisiones globales de CO2 en 2020 y el 17% de todas las emisiones de gases de efecto invernadero (según Statista), por lo que la descarbonización es esencial en este sector. No obstante, el enorme reto que afrontan quienes trabajan en el mercado del transporte, y en concreto los suministradores, consiste en facilitar un mayor uso de los vehículos eléctricos (VE) y ofrecer a los usuarios finales una experiencia similar a la de una gasolinera. Su adopción solo aumentará en línea con los planes globales si el cambio hacia los VE se realiza de una manera tan gradual y sencilla como sea posible.
Deloitte prevé que en 2030 se venderán más de 30 millones de VE en todo el mundo y EE.UU. representará el 14% del mercado mundial de VE (Europa 27% y China 49%). Sin embargo, aunque se siguen produciendo avances en la tecnología de la batería dentro de este sector, existe un factor importante que frena su expansión: la disponibilidad de una potente infraestructura de carga. Las estaciones de carga no solo han de ser fácilmente accesibles sino que también deben ser capaces de cargar los vehículos en el menor tiempo posible y permitir que los VE recorran la máxima distancia entre “repostajes”.
Otro aspecto es cómo pueden asegurar a quienes desarrollan la infraestructura de carga que se cobra a los usuarios de forma justa y exacta. Dicho de otro modo, las estaciones de carga han de ser numerosas, rápidas, fiables, seguras, económicas e inteligentes.
Contadores de energía de alta tecnología
LEM está trabajando para hacer que todo esto sea posible y para ello ha estado suministrando componentes destinados a estaciones de carga de vehículos eléctricos (ECVE) de toda Europa desde 2020. La compañía apoya activamente en la actualidad a los actores clave en el sector del transporte eléctrico de EE.UU. suministrándoles contadores de energía de alta tecnología que permitirán ampliar la infraestructura de carga de VE en Norteamérica y cubrir la demanda.
Existen dos métodos principales para alimentar un VE: cargadores de corriente alterna (CA) y cargadores de corriente continua (CC). Los cargadores de CA, también denominados de Modo 3 (nivel 2), son la solución de carga más común en el mercado y permiten cargar un vehículo directamente a través de una toma de corriente doméstica de tipo convencional o de una unidad de carga basada en la comunidad. Entre las ventajas de la tecnología de carga CA se encuentran su precio asequible (debido a que su arquitectura eléctrica es menos compleja), pequeño tamaño y portabilidad. No obstante, también tiene inconvenientes como sus limitaciones en la potencia entregada ya que los cargadores de CA solo pueden proporcionar entre 3,7kW y 44kW, y la potencia de carga se ve limitada por la potencia de la conversión que tiene lugar en el cargador a bordo
(on-board charger, OBC) del VE. Dado que las baterías del VE se han de cargar con una corriente CC es preciso instalar un inversor CA/CC en todos los vehículos para efectuar la conversión necesaria y esto puede significar que los tiempos de carga del VE sean de 2 a 12 horas.
Esto no ocurre con los cargadores de CC, también denominados de Modo 4 (nivel 3) o los dispositivos de carga rápida de CC (direct current fast charging, DCFC). Los cargadores de CC, que suministran 600V con una corriente máxima de 400A, ofrecen la ventaja de convertir la CA de la red en CC antes de entregarla al VE, lo cual significa que la batería se puede cargar directamente, se evita el OBC y el inversor deja de ser necesario. El DCFC funciona con potencias desde 25kW hasta más de 350kW, por lo que la sesión de carga de un VE se puede llegar a reducir hasta tan solo 15 minutos. No obstante, si bien este método puede aumentar la potencia de carga hasta 400kW, la etapa de conversión genera pérdidas de potencia que no son pagadas por el usuario final.
Facturación precisa y justa de la energía
¿Cómo pueden garantizar los proveedores de EVCS que la facturación de los cargadores de CC se ha llevado a cabo con la exactitud adecuada? La respuesta consiste en usar un contador eléctrico tras la etapa de conversión que monitorizará cantidad exacta de energía que es transferida al VE y que permitirá la facturación correcta de CC.
La solución desarrollada por LEM, compañía especializada en medidas de energía desde hace 50 años y pionera en contadores avanzados para infraestructuras de carga es el contactor inteligente y compacto DCBM (Direct Current Billing Meter), una solución plug-and-play en cuyo diseño se han tenido en cuenta la seguridad de los datos, la electromovilidad, la digitalización y la flexibilidad.
El DCBM 400/600 es el modelo más nuevo y ha sido creado para ayudar a los responsables del funcionamiento y la modernización de estaciones de carga de VE a aprovechar las ventajas de la carga rápida de CC, ofrece un rango de medida de potencia de 25kW a 600kW y una pantalla LCD que muestra medidas en tiempo real, energía, alarmas y datos legales. Dado que cumple todas las normas aplicables a los contadores y que utiliza protocolos de datos estandarizados, el contador garantiza la seguridad de las comunicaciones, la facturación auténtica, una fácil conectividad a servicios en la nube y un proceso más rápido de certificación en conformidad con las normativas sobre metrología.
La certificación UL para el nuevo DCBM lo convierte en un componente acreditado como UL para Canadá y Estados Unidos (la certificación es en la categoría FTRZ para aplicaciones en VE). Al igual que todos los sensores vendidos por LEM en el mercado estadounidense, para obtener esta certificación el DCBM tuvo que superar una rigurosa inspección centrada en la seguridad eléctrica y demostrar su funcionamiento a una temperatura ambiente de hasta 70°C (158°F). El DCBM es exacto y correcto en un rango de temperatura de -40°C a +85°C (-40°F a +185°F).
La certificación UL es una garantía para los fabricantes de ECVE
Más concretamente, el contador fue sometido a una serie de evaluaciones y pruebas relacionadas con las conocidas normas UL 61010 y UL 810, incluidas pruebas de aislamiento reforzado, ensayos de temperatura de todos sus componentes y subconjuntos, comprobación de la protección frente a descargas eléctricas, durabilidad de las pruebas de marcado, pruebas de límites de temperatura de los equipos y pruebas de resistencia frente al riesgo de calor/incendio.
Para los fabricantes de ECVE en el mercado norteamericano, la certificación UL les reafirma la viabilidad del DCBM y simplifica el proceso de homologación de su propia estación de carga de acuerdo con la certificación UL, acelerando así el plazo de comercialización de sus equipos. Para mayor tranquilidad, se somete al contador a una nueva inspección con carácter trimestral.
Una característica importante del DCBM es su construcción de excelente calidad. Aunque ya se han instalado miles de contadores en el mercado europeo de ECVE durante los últimos años, donde el producto tiene la certificación de Módulo B y D, no se ha notificado ningún problema. De hecho, los clientes han indicado que la arquitectura en dos piezas del dispositivo facilita y agiliza la instalación, incluso al modernizar estaciones de carga de vehículos eléctricos ya existentes. La integración resulta más sencilla, afirman, gracias al auténtico diseño plug-and-play del dispositivo.
Fácil de desplegar e integrar
El DCBM 400/600 es desde luego un producto para el siglo XXI, con una conectividad avanzada gracias a su capacidad de comunicación por Ethernet. Su compatibilidad con el protocolo HTTP/REST y la sincronización NTP (Network Time Protocol) simplifican el despliegue y la integración del dispositivo en estaciones de carga de muy diverso tipo. También se puede utilizar en aplicaciones a largo plazo ya que el DCBM 400/600 es bidireccional, lo cual asegura su compatibilidad con V2G (vehicle-to-grid) y V2X (vehicle-to-everything) de acuerdo con la norma ISO 15118.
Además de ofrecer una total transparencia de los datos de facturación a los usuarios, el contador de LEM para ECVE integra conjuntos de datos de facturación firmados según el protocolo OCMF (Open Charge Metering Format). El OCMF permite manejar los datos de facturación con un nivel extremadamente alto de seguridad y una interoperabilidad total para operadores de servicios en la nube que utilicen el formato OCPP (Open Charge Point Protocol). Si bien no ha sido adoptado de manera generalizada en EE.UU., OCPP es un importante protocolo de aplicación para comunicaciones entre una ECVE y un sistema de gestión central.
Otras características del DCBM 400/600 son un cable para transmisión de datos disponible entre 30cm y 3,5m, con un rango de funcionamiento de 150V CC a 1000V CC, terminales de corriente anchos y robustos compatibles con barras colectoras, un rango de la alimentación auxiliar de +12V CC a +48V CC, carril DIN de 35mm y montaje atornillado, así como una carcasa con protección IP20.
Aunque es una buena noticia que productos como el DCBM 400/600 de LEM recorran un largo camino hasta incrementar la adopción de los vehículos eléctricos mejorando el acceso a dispositivos de carga rápida, el mercado necesita destinar esfuerzos sustanciales para asegurar que el crecimiento en este sector no desfallezca tras siete años de expansión. Deloitte señala en su análisis del mercado de VE: “Más allá de 2030, uno de los principales factores para que el crecimiento sea sostenido será la implementación de la infraestructura de carga adecuada”. LEM es consciente de ello y colabora estrechamente con los fabricantes de ECVE para seguir pisando el acelerador cuando más se necesite avanzar.
