Sistemas de carregamento de bateria
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Son estaciones en las que el vehículo (vehículo enchufable), se conecta directamente a la red eléctrica. Si están situados en la calle, suelen estar en plazas de aparcamiento para vehículos del segmento D o familiar. Suele incluir cuadro de acometida, cuadro de mando, con sus protectores correspondientes y línea entre el armario de acometida y los puntos de recarga.
Estos sistemas van superando problemas, como la estandarización de los mismos, ya que será necesario que los sistemas empleados por la industria sean compatibles, compatibilidad que está comenzando a converger en el sistema CCS Combo, el poder recargar con tarjeta (sistema de pago TPV), en vez de tener que usar necesariamente una aplicación (app) y el usar el protocolo abiertos de comunicación OCPI.
Uno de los principales problemas que tiene la recarga de las baterías de los vehículos eléctricos está en la disponibilidad del punto de recarga.
En los países mediterráneos, a diferencia de otros lugares, la mayoría de los vehículos están estacionados en la vía pública (solo hace falta pasear por cualquier calle de ciudad, o pueblo, y ver la dificultad que hay de encontrar aparcamiento que no sea de pago). En España algo más del 70% de los coches duermen en la calle.[4].
Por tanto, una de las soluciones es la utilización del alumbrado público, que durante el día tiene una disponibilidad de potencia, tendido de canalizaciones, acometida y protecciones eléctricas, para colocar puntos de conexión.[5] Existe un diseño basado en esta solución, que permite la instalación de puntos de recarga en cualquier sitio que exista alumbrado público, pudiendo colocarse varios puntos a partir de un cuadro de alumbrado o un punto de recarga a partir de un punto de luz, con una pequeña modificación en el cuadro eléctrico para que el alumbrado no este encendido y exista suministro eléctrico suficiente en el punto de carga.
Los cargadores son de carga lenta, dirigidos a los conductores que no disponen de una plaza de garaje para efectuar la recarga.[6] [7]Además, en España, se aprovecharía el menor precio de la electricidad por la noche, al poderse contemplar por los ayuntamientos el ofrecer puntos búho (es decir, de recarga durante toda el periodo nocturno, desde las 10 de la noche), en las zonas de la ORA y otros lugares de la ciudad.
Asimismo, se debe contemplar que en las calles nuevas o remodeladas, deba haber desde el principio, puntos de recarga para vehículos eléctricos, al mismo tiempo que se abran las calles a la circulación.
Por otro lado, las gasolineras nuevas o la situadas en autopistas y autovías, deberían de contar con la misma cantidad de puntos de recarga que de surtidores.
Edifícios horizontais
Em Espanha, a Lei 49/1960, de 21 de julho, sobre imóveis em condomínio, estabelece no seu artigo décimo sétimo que caso se tente instalar um ponto de carregamento de veículos elétricos de uso privado no parque de estacionamento do edifício, desde que se encontre num lugar de estacionamento individual, apenas será necessária a comunicação prévia à comunidade de proprietários de que a sua instalação será efetuada. O custo da referida instalação será assumido integralmente pela pessoa ou partes diretamente interessadas na mesma.[8].
Nos estacionamentos de construção ou de construção nova em regime de condomínio, deverá ser realizada uma conduta principal através das áreas comunitárias (com utilização de tubos, canais, tabuleiros e no máximo 10 metros), para que seja possível fazer ramais para os postos de carregamento localizados nos lugares de estacionamento, conforme descrito no (ITC) BT 52.
O utilizador tem o direito de utilizar o seu contador doméstico para recarregar de acordo com o esquema 2 do ITC BT 52.
Em outros países também foram criadas leis avançadas, como, por exemplo, uma dessas leis é a Lei número 81, conhecida como “Lei para a Promoção de Veículos Movidos Principalmente por Eletricidade” de Porto Rico, que diz, e citamos literalmente:.
"...A fim de promover a conservação mais eficaz dos recursos naturais, bem como o seu desenvolvimento e utilização para o benefício geral da comunidade, a Comunidade de Porto Rico está determinada a promover o uso e comercialização de veículos movidos principalmente por eletricidade. De acordo com o acima exposto, a Comunidade de Porto Rico promove a eliminação de todos os tipos de obstáculos ao estabelecimento da infraestrutura necessária para a instalação e utilização de estações de carregamento para veículos movidos principalmente por eletricidade."
A mesma lei estabelece no seu Artigo 5.- Estabelecimento de Postos de Carregamento em Condomínios:[9].
“Regra Geral - Será ilegal qualquer cláusula, condição, disposição, acordo ou entendimento que restrinja, limite ou proíba de qualquer forma ao proprietário do apartamento a instalação ou utilização de postos de carregamento para veículos movidos maioritariamente por eletricidade em lugares de estacionamento individuais.
Novos edifícios ou estacionamentos
Além do anteriormente indicado relativamente a novos estacionamentos em condomínios, devem ser incluídas instalações elétricas específicas para recarga de veículos elétricos em outros edifícios ou estacionamentos de nova construção:
• - Nos parques de estacionamento ou parques de estacionamento de frotas privadas, cooperativas ou empresariais, ou de escritórios, para funcionários próprios ou associados, ou depósitos de veículos municipais, as instalações necessárias para abastecer um posto de carregamento por cada 40 lugares.
• - Nos parques de estacionamento ou parques de estacionamento públicos permanentes (como supermercados, hipermercados, restaurantes, hotéis...), as instalações necessárias para abastecer um posto de carregamento por cada 40 lugares.
Um edifício ou estacionamento é considerado recém-construído quando o projeto de construção é
apresentar à administração pública competente para processamento, em data posterior a 30 de junho de 2015.
Ferrolínea
As estações de carregamento rápido localizadas em trechos interurbanos e alimentadas pelo sistema elétrico da ferrovia catenária "Catenária (ferrovia)") são chamadas de "ferrolineras".[10].
Desaparecimento dos gerenciadores de carga do sistema
Em Espanha, existia a figura do gestor de carga do sistema, de acordo com o artigo 1.º do Real Decreto 647/2011, de 9 de maio.[11] Foi publicada pela CNE a lista das empresas que comunicaram o início da actividade de gestor de carga do sistema para a prestação de serviços de tarifação de energia.[12] A figura do gestor de carga foi revogada por representar um ônus para implantação de pontos de recarga, como é o caso do termo de energia.
Tempos de recarga
Uma estação de carregamento relativamente simples e lenta com 3,6 quilowatts de potência (equivalente a 230 volts a 16 amperes) requer várias horas para recarregar totalmente um veículo elétrico. Por exemplo, o Nissan Leaf, com bateria de 62 quilowatts-hora, levará aproximadamente 17 horas para recarregar (8 horas a 7,3 quilowatts-hora),[13] o que pode ser feito na garagem do usuário (mesmo usando a tarifa noturna) ou quando o usuário estiver no escritório trabalhando (também chamado de carregamento vinculado).
No entanto, deve-se observar que a maioria dos usuários recarregará todos os dias, portanto raramente precisará recarregar totalmente a bateria. Assim, 3,6 quilowatts de carga podem ser suficientes para recarregar um veículo estacionado em casa ou no trabalho, mas nunca para “reabastecer” a meio de uma viagem.
Além das limitações impostas pelo gerenciamento eletrônico da energia de recarga e da química da bateria, a maior potência de recarga de uma estação pode reduzir significativamente esses tempos. Atualmente empresas ao redor do mundo estão desenvolvendo sistemas baseados na norma internacional IEC 62196, desenvolvida pela Comissão Eletrotécnica Internacional (IEC), que permite a utilização dos seguintes tipos de plugues:[14].
• - Chademo, “Charge de move”, é um padrão de carregamento rápido que pode fornecer até 62,5 kW (500 V DC, 125 A).
• - VDE-AR-E 2623-2-2, desenvolvido na Alemanha pela empresa Mennekes, fornece até 43,5 kW (400V, 63A, trifásico) e grau de vedação IPXXB.[15].
• - O conector SAE J1772-2009, que pode fornecer 16,8 kW (240V, 70A).
• - Série LIBERA, desenvolvida pela empresa SCAME que fornece até 32A trifásico e grau de estanqueidade IPXXD).
Este mais recente sistema de carregamento rápido reduz o tempo de recarga do Nissan Leaf, carregando as baterias para 80% em aproximadamente 30 minutos (percentagem máxima ideal para máxima longevidade das baterias) e para 50% em 15 minutos.
Mas estes sistemas devem continuar a ser desenvolvidos, pois é comummente aceite na indústria que para um utilizador médio aceitar o reabastecimento a meio de uma viagem, este deve ser feito em menos de 10 minutos, são os chamados “sistemas de recarga rápida”.
O Tesla Supercharger, da Tesla Motors, pode fornecer até 120 kW (em comparação com 50 kW da Chademo e 100 kW da SAE International). O da Tesla seria aquele que permite uma recarga mais rápida, reduzindo ainda mais o tempo de recarga, de forma que possa recarregar 80% da bateria em 5 a 10 minutos, atingindo o objetivo mencionado de carregamento rápido.[16].
Aspectos técnicos
Uma consequência direta da implementação de postos de carregamento rápido é a necessidade de uma infraestrutura elétrica capaz de fornecer as potências exigidas, uma vez que o carregamento rápido requer um serviço elétrico de tipo industrial.
O exemplo a seguir ilustra as necessidades de energia para um tipo de veículo elétrico:.
• - Bateria do veículo: 50 kWh.
• - Eficiência do carregador: 100%.
• - Tempo de recarga: 10 min (carga rápida).
• - % recarga: 70% (de 10% a 80%).
Com estes dados, a potência requerida pela rede é (0,7 x 50) / (10/60) = 210 kW.
Para efeito de comparação, estima-se que a potência média contratada por casa em Espanha seja de 4,4 kW, portanto 210 kW equivalem à potência de cerca de 50 casas.[17].
Uma estação de carregamento concebida para o carregamento rápido de vários veículos ao mesmo tempo, semelhante às actuais estações de serviço de hidrocarbonetos, pode exigir uma potência de pico da ordem de vários megawatts, a menos que a estação utilize baterias para armazenar a electricidade que recebe lentamente para transferência rápida para os veículos.
Na prática, é provável que a eficiência energética de uma carga rápida de menos de dez minutos seja significativamente reduzida devido a perdas resistivas ou perdas óhmicas causadas pelas elevadas correntes exigidas no interior do veículo. A energia perdida é convertida diretamente em calor, o que pode prejudicar a própria bateria e os equipamentos eletrônicos do veículo, sendo necessária energia elétrica adicional para resfriar os equipamentos. O mais do que provável aumento futuro da capacidade da bateria exigirá um aumento linear na potência de carregamento, nas perdas de corrente e de calor, pelo que o carregamento rápido exigirá novas inovações à medida que forem desenvolvidos veículos com maior autonomia.
As altas potências exigidas pelos sistemas de carregamento rápido também podem representar um problema para a rede elétrica, causando quedas de tensão ou até mesmo apagões nos horários de pico, caso muitos veículos decidam carregar ao mesmo tempo. Para tentar otimizar a rede, o carregamento dos veículos fora dos horários de pico pode ser incentivado através da redução das tarifas de eletricidade. Outra solução é a utilização de sistemas de armazenamento de energia que reduzam a diferença entre a procura do posto de carregamento e a rede elétrica, embora isso significasse uma redução na eficiência do sistema devido às inevitáveis perdas de carga. Outra possibilidade é a geração in loco, sob demanda, de energia elétrica e painéis solares.
Comunicação veículo-rede (V2G)
A recarga das baterias dos veículos elétricos representa uma grande carga para as redes elétricas, por isso é necessário que, para mitigar essa carga, essas demandas sejam transferidas para os horários fora de pico de consumo. Para poder programar estas recargas, a estação de carregamento ou o veículo devem comunicar com a “rede inteligente”. Esses sistemas, chamados Vehicle-to-grid (V2G), permitirão que os veículos recarreguem fora dos horários de pico e vendam eletricidade à rede durante os horários de pico.
Padronização na Europa
Em 29 de junho de 2010, as organizações europeias de normalização, CEN, CENELEC e ETSI receberam o mandato M-468 da Comissão Europeia para desenvolver um sistema de carregamento comum para veículos elétricos.[18].
Como resultado deste mandato, foi formado um grupo de trabalho com os seguintes objetivos:.
• - Garantir a interoperabilidade entre os carregadores e a rede nos países membros.
• - Garantir a interoperabilidade entre carregadores e veículos.
• - Considerar as possibilidades de carregamento inteligente de veículos elétricos (V2G).
• - Garantir segurança ao usuário e compatibilidade eletromagnética.
Como resultado do mandato, foi publicado um Relatório.[19].
O padrão de carregamento é EN 61851"), "Sistema de carregamento condutivo para veículos elétricos"[20] e ITC BT 52[21] com base na Diretiva Europeia 2014/94/EU.[22].
Com base nesta norma, foram estabelecidos dois tipos de sistemas de carregamento de baterias para veículos elétricos em áreas de acesso público: rápido ou semirrápido. O sistema de carregamento semirrápido é aquele com potência igual ou superior a 15 kW e inferior a 40 kW, e o sistema de carregamento rápido é aquele com potência igual ou superior a 40 kW.[23].
OCPP é um protocolo que permite a interoperabilidade das estações e da rede de gerenciamento.
Em Espanha, os distribuidores de eletricidade estão a investir na melhoria da rede de postos de carregamento ao longo das estradas principais.[24].
A rede pública de infraestruturas de carregamento em Espanha atinge 46.684 pontos de funcionamento nos primeiros cinco meses de 2025.[25].