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martes, 4 de septiembre de 2012

Walking from EV to Smart Grid

Caminando desde el vehículo eléctrico (EV - Electric Vehicle)  hacia las redes inteligentes ("Smart Grid"), así he querido titular esta entrada a mi blog para comentar la iniciativa V2H ("Vehicle to Home") puesta en marcha por Nissan para su vehículo eléctrico.

Se presenta un cargador doméstico bidireccional pensado para el coche eléctrico Leaf de Nissan, que permite utilizar la propia batería del coche como sistema de almacenamiento de energía, cargando la batería en unos casos o entregando energía a la vivienda (a la red) en otros.

No cabe duda que es un paso interesante hacia la independencia energética y hacia el uso de las energías renovables. Tampoco cabe duda que Japón y sus empresas está poniendo toda la carne en el asador en este empeño.

La figura, cogida de la propia web de Nissan, ilustra la filosofía del asunto. La posibilidad de cargar el coche eléctrico desde fuentes renovables (energía solar y eólica en la figura) y si ello fuera necesario, suministrar energía a la vivienda. La imaginación se abre camino en este punto.

 
Los datos leidos en la web de Nissan indican que la batería del Nissan Leaf puede proporcionar mucho mas de la potencia de los mas o menos 6 kW que se requieren para alimentar una vivienda y es capaz de mantener energéticamente durante dos dias a un hogar japones típico.

El cochecito (Nissan Leaf) es realmente un vehículo interesante y totalmente eléctrico. Tiene una autonomia de 175 km con un motor de 109 CV (80 kW) con un par de 280 Nm como los mejores diesel. Es un coche bonito y muy bien equipado del que puede encontrarse amplia información en la web. No voy a insistir en mas detalles del coche pero dejo una imagen con los principales elementos del mismo (se ve que la Electrónica de Potencia juega un papel estelar).


La batería de este coche es de litio-ion laminada con una energía almacenada de 24 kWh y una tensión nominal del 360 voltios. Es capaz de entregar una potencia de salida de 90 kW y presenta densidades de potencia y de energía de 2.5 kW/Kg y de 140 Wh/Kg que no están nada mal y que sin duda irán mejorando con la evolución de la tecnología.

La batería está constituida por 192 celdas agupadas en 48 módules de 4 celdas (2 en paralelo y dos en serie). El electrodo positivo es de manganato de litio (LiMn2O4 con LiNiO2) y el negativo es de carbón (grafito).

La tensión de cada una de estas celdas es de unos 3.8 voltios y una capacidad de corriente (C) de 100 Ah (el datos del fabricante es: 0.3 C = 33.1 Ah). La batería se fabrica en Estados Unidos, en la planta de Smyrna que Nissan tiene en Tennenssee (200.000 bloques de batería al año, no esta nada mal).

Dejo unas imagenes de la bateria obtenida de la propia web de Nissan.

 
 

También dejo un croquis de uno de los 48 módulos de esta batería (no de muy buena calidad), pero que muestra la complejidad y la tecnología involucrada en este tipo elementos.


En principio la batería del coche viene preparada para tres niveles de carga.

Nivel 1, para uso domestico y enchufar en un una toma normal de 110 Voltios o 220 Voltios de 16 A como las que podemos tener en nuestras viviendas. La carga en esta situación dura una 22 horas.

Nivel 2, utilizando un módulo especial de carga que suba la tensión hasta los 240 voltios de alterna. En este caso la carga del vehículo se realiza en 8 horas.

Nive 3, el coche viene preparado para ser conectado a un cargador especial trifásico que suministre una potencia de 50 kW. Trabaja en continua. En este caso se puede lograr el 80% de la carga en 30 minutos.



Parece ser que con el estado actual de la tecnología, el precio de estas baterías es de unos 20.000 euros y con una duración bastante elevada. Al cabo de 5 años de uso continuo y de ciclos de carga y descarga habrán perdido un 20% de su capacidad, pero serán perfectamente utilizables durante bastante tiempo. Todo esto además en continua mejora.

Es precisamente en este punto donde la empresa Nissan en colaboración con la empresa Nichicon han lanzado al mercado el sistema "Leaf to Home" que permite convertir nuestro vehículo Nissan Leaf en una estación eléctrica móvil.

 
Su tamaño es similar al de un equipo de aire acondicionado, permite cargar las baterías del coche en unas 4 horas y, lo mas interesante, la energía almacenada en el coche, hasta 24kWh, puede utilizarse de forma bidireccional para alimentar la red en caso de fallo del suministro o necesidad.

El asunto abre la puerta a la imaginación: posibilidad de almacenar energía desde fuentes renovables, posibilidad de comercializar energía en horas puntas, almacenar energía para nuestras necesidades internas, convertirnos en pequeños suministradores de energía, posibilidad de independencia energética de la compañía suministradora, ...... la puerta esta abierta y el futuro nos lleva por estos caminos.

 
Parece ser que el precio de estos equipos es de unos 3.000 euros y ya llevan vendidos unas 10.000 unidades (dato a mayo del año 2012).

Para finalizar y reflexionar podemos hacer unos pocos números. Imaginemos que conducimos un promedio de 100 km al día, pongamos un consumo de 7 litros de combustible en estos kilómetros y pongamos un precio de 2 euros por litros (poco nos falta ya para llegar a este valor). Estamos hablando de 5.100 euros al año de gasto de combustible. Cinco años de consumo de combustible a estos ritmos representan 25.000 euros.

No cabe duda que los precios todavía son elevados, pero sin entrar en otras consideraciones de carácter ambiental o ecológico, los precios irán paulatinamente bajando, las prestaciones subiendo, las infraestructuras de carga mejorando, los combustibles fósiles subiendo al igual que el precio de la energía y todas estas incipientes tecnologías están ya aquí para quedarse con nosotros.

No cabe duda que los coches eléctricos serán mucho mas que un medio de transporte. El avance de las redes inteligentes y el autoconsumo será pronto imparable.

 

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