El creciente mercado de vehículos eléctricos impacta en costos de electricidad

Estimados Amigos de los vehículos eléctricos, comparto con Uds. un interesante artículo

sobre los desafios de carga debido a la implementación maciva de los Ve´s.

Cordiales saludos

Ing. Ricardo Berizzo

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El creciente mercado de vehículos eléctricos impacta en costos de electricidad

World Energy Trade -  Septiembre 2019

La revolución de los vehículos eléctrico (EV) está en marcha. Según el informe de Bloomberg NEF Electric Vehicle Outlook 2019, las ventas de vehículos eléctricos en EE.UU. crecerán de 2 % en 2019 a casi el 60 % en 2040.

A diferencia de los vehículos convencionales que recargan combustible solo en estaciones de gasolina, los vehículos eléctricos se cargan en muchos lugares diferentes, como en el hogar, en el trabajo o en espacios públicos. Pero, ¿qué significa el crecimiento EV para los propietarios de edificios comerciales?

Los vehículos eléctricos vienen con beneficios ambientales, de salud y económicos, sin embargo, también pueden dar lugar a mayores costos de electricidad para los propietarios de edificios si no se administra adecuadamente.

El análisis realizado por el Instituto Rocky Mountain, centrado en la carga en edificios de oficina, demuestra que los vehículos eléctricos pueden aumentar los costos de energía del 45 al 89 % si la carga no se administra adecuadamente.

Con las estrategias adecuadas, como la instalación de estaciones de carga submedidas o administradas, y la sincronización de las estaciones de carga con el sistema de administración del edificio, los propietarios de edificios pueden hacerse cargo (por así decirlo) de sus costos de energía y continuar brindando la comodidad deseada de las estaciones de carga mientras apoya la aceleración de la adopción de EV y la descarbonización.

Los cargos por demanda dominan los costos de energía y los EV pueden dominar los cargos por demanda

Las facturas de energía de edificios comerciales se basan en dos cargos, (1) Uso de energía en kWh y (2) Cargos por demanda en kW.

Figura 1. Perfil diario de uso de energía (kWh) vs Demanda (kW)

El uso de energía (1) tiene en cuenta el consumo total de energía utilizado durante un período de facturación, representa el área total bajo la curva. Mientras tanto, la demanda (2) puede variar de minuto a minuto y de día a día. Los cargos por demanda se basan en el uso máximo de un edificio de 15 o 30 minutos.

La Figura 2 muestra un desglose de la factura mensual de servicios públicos de un edificio comercial con eficiencia energética, en el que los cargos por demanda dominan los costos de los servicios públicos. Durante algunos meses, los cargos por demanda alcanzan cerca del 80 % de la factura. Aunque las medidas de eficiencia energética mantuvieron el consumo bajo, los aumentos muy cortos producto de los picos de la demanda aumentaron los costos.

Figura 2. Desglose de la facturación mensual para un edificio comercial con eficiencia energética

Es importante tener en cuenta que lo que diferencia a los vehículos eléctricos de la mayoría de los otros usos de la electricidad es su carga de alta demanda y su horario de carga irregular. Por ejemplo, la demanda máxima de un cargador EV es equivalente a la demanda máxima de toda una casa, y esa carga se conecta cada vez que se conecta el EV, lo que presenta riesgos significativos en los costos de energía. Dado que los cargos por demanda influyen en la mayoría de los costos de los servicios públicos, analizamos cómo reducir los cargos por demanda debido a los procesos de carga de los EV.

Desafíos de carga producto de los EV

A menudo, las estaciones de carga para EV en los edificios no se miden por separado debido a la falta de conocimiento y la necesidad de una instalación más compleja. Lo más probable es que las estaciones de carga estén vinculadas a la fuente de alimentación del edificio, por lo que el propietario del edificio generalmente paga el costo total de los cargos por demanda sin transferirlo al conductor. Por lo tanto, el costo para cargar el EV y el valor real de obtenerlo no están alineados.

La carga de EV en el lugar de trabajo a menudo ocurre por la mañana, lo que coincide con el inicio de actividades en el edificio. Esto presenta desafíos adicionales a la red eléctrica ya que se producen más cargas simultáneamente en la mañana. Estas cargas matutinas aumentadas tienen el potencial de cambiar el pico actual del sistema que ocurre en horas vespertinas, o incluso crear un segundo pico. Estos fuertes aumentos en la demanda máxima pueden aumentar la generación de electricidad, la transmisión y la infraestructura de distribución, lo que aumenta el carbono y los costos para todos los usuarios de energía.

Cargos por Demanda y los vehículos eléctricos

Analizando un perfil de carga de un edificio típico de 30.000 metros cuadrados en Denver, Colorado, se determinó que 56 o más vehículos eléctricos que se cargan durante las horas normales de oficina excederían los picos de demanda del edificio. Dado que la carga por EV coincide con el pico de uso del edificio (calefacción, refrigeración, iluminación, cargas en enchufes, etc.), la nueva demanda del edificio, o la demanda total, aumenta en un 44 % a 454 kW, con un costo adicional de US$ 4.600 por año.

Estrategias de administración de cargas debido a vehículos eléctricos

Se proponen tres estrategias clave para evitar el aumento de la curva de demanda de construcción y los cargos de demanda de construcción:

Submedición: Como mínimo, los propietarios de edificios deben submedir las estaciones de carga de EV por separado, para saber cuánto usan los EV y cuánto cuesta la carga. Esta información se puede compartir con los conductores de los EV. El monitoreo de los vehículos eléctricos puede permitir que el uso de la energía y los costos sean más transparentes, creando así una situación ambiental y financiera de beneficio mutuo para el objetivo de la eficiencia energética.

Carga administrada: La carga administrada (capacidad de permitir que una sistema o un tercero controle remotamente la carga del vehículo para subirla, bajarla o incluso apagarla para que se corresponda mejor con las necesidades de la red) puede cambiar el tiempo de uso de la electricidad para minimizar demanda, así como utilizar esquemas de precios más baratos, lo que da como resultado un perfil de carga de energía menor, más flexible, "más plano".

Los propietarios de los edificios deben administrar carga instalando cargadores inteligentes que puedan modular cuando los vehículos eléctricos se cargan según las señales de la red, las señales de carbono o las señales de costo, o en un horario definido según las estructuras de tarifas de servicios públicos. Los cargadores inteligentes pueden pre-programarse o, recibir una señal de la red que les permita evitar una carga coincidente.

Sincronización de estaciones de carga con sistemas de gestión de edificios:

Las estaciones de carga para EV deben sincronizarse con el sistema de administración de edificios para gestionar la demanda pico coincidente del edificio (por ejemplo, verificar que los vehículos eléctricos no se están cargando cuando el enfriamiento del edificio está en su punto máximo). Esto requeriría una comunicación dinámica entre el edificio y las estaciones de carga de EV.

El aumento en el número de vehículos eléctricos es deseable y necesario para un futuro de energía limpia. Sin embargo, se debe aumentar el uso de EV de una manera que no genere estrés adicional en la red eléctrica y costos adicionales en los propietarios de edificios. Afortunadamente, con algunas estrategias simples, podemos administrar la carga en los edificios mientras mantenemos cargados nuestros vehículos eléctricos.