Baterías de red sobre ruedas: la logística complicada de la integración de redes de vehículos

En esencia, el concepto de integración de red de vehículos (VGI), también llamado Vehicle To Grid (V2G), parece simple. En lugar de un cargador unidireccional para vehículos alimentados por batería (BEV), se usaría un cargador bidireccional. Por lo tanto, cuando el BEV está conectado a un cargador de este tipo, la energía podría extraerse de la batería del automóvil para usarla en la red eléctrica local siempre que sea necesario.

Ya se han discutido muchas de las complicaciones con VGI, incluido el mayor desgaste que esto provoca en la batería del BEV, la necesidad de conectar una máquina esencialmente móvil a un cargador y el riesgo de necesitar el propio BEV y encontrar su batería para ser casi agotado. Aquí, el marketing gay de Nissan y el de iniciativas comerciales como Vehicle to Grid Britain hacen que suene como si fuera despreocupado una vez que se pueden resolver esos molestos detalles.

Paralelamente al mundo de los folletos de mercado brillantes, los investigadores han explorado VGI como una posible opción para el almacenamiento de energía a nivel de red. Estos estudios producen una imagen mucho menos optimista que cuestiona todo el concepto de VGI.

El rompecabezas de la oferta y la demanda

En la mayoría de los escenarios de VGI, se supone que hay partes interesadas independientes, con la participación de las empresas de servicios públicos, los proveedores de servicios de VGI, los propietarios de automóviles eléctricos y posiblemente el gobierno. Al estudiar este escenario desde una perspectiva de Corea del Sur, Moon et al. (2021) ha llegado a la conclusión de que es poco probable que la economía de VGI funcione sin subsidios gubernamentales. El problema clave es que con la carga y la logística involucradas, es extremadamente difícil para cualquiera de las partes interesadas obtener una ganancia significativa, si es que lo hace.

Lo fascinante del análisis de Moon et al. es la descripción del mercado de la energía de Corea, que incluye servicios públicos y dos niveles de respuesta a la demanda (DR). El DR tipo I de Corea se aplica principalmente a los usuarios de energía industrial más grandes a quienes se les otorgan incentivos para reducir su carga cuando así lo soliciten. Esta es una respuesta requerida, con multas si el requisito no se reduce cuando se le solicita. Los contratos tipo I DR tienen un número máximo de horas y número de llamadas.

La relación beneficio/costo de las partes interesadas de VGI sin subsidios gubernamentales. (Luna et al., 2021)

Tipo II DR es un programa de licitación del lado de la demanda que involucra a las partes interesadas que presentan una oferta de reducción de carga. Aquí también se aplican sanciones si el requisito solicitado no se reduce como se ofrece. Las partes pueden participar tanto en el Tipo I como en el Tipo II DR, pero el Tipo I tiene prioridad sobre este último. En muchos sentidos, este sistema DR puede considerarse como una especie de seguimiento de carga negativa, así como un sistema de carrera máxima. La principal diferencia es que, en lugar de que las empresas de servicios públicos agreguen más suministro al sistema, la demanda se desplaza o se reduce en el tiempo.

En el análisis de Moon et al., al considerar VGI en el contexto de este sistema, es extremadamente difícil para las partes interesadas hacer una pausa. Una mayor participación en el esquema VGI a través de un proveedor de servicios VGI conjunto está mejorando las cosas, pero una garantía de ganancias es imposible para el proveedor de servicios VGI sin subsidios gubernamentales. Quizás, irónicamente, también hay una mayor posibilidad de obtener ganancias cuando los automóviles involucrados se usan con menos frecuencia como automóviles. Esta noción ha llevado a algunos a considerar VGI alternativos, utilizando los sistemas de baterías intercambiables que ya están en uso en algunos lugares.

Baterías de pastoreo

Si bien es muy cierto que los autos pasan mucho tiempo parados, incluso en el caso de BEV, esto probablemente no siempre estará en un lugar donde estén continuamente enchufados a un cargador, y mucho menos a un cargador bidireccional estilo VGI. . tipo cargador. Mucha gente tendrá su BEV afuera en el camino de entrada o estacionado al lado de la carretera. Pero si saca la batería del automóvil mientras estaciona, termina con algo así como una estación de batería compartida (BSS), que también brinda servicios de almacenamiento a nivel de red, como proponen Zeng et al. (2020).

El aspecto práctico de un sistema basado en el intercambio de este tipo es que cada BSS puede almacenar un juego de baterías, utilizando la mayoría de estas baterías por completo para el equilibrio de la red, manteniendo algunas baterías completamente cargadas listas para insertarlas en EV. La batería en su mayor parte descargada de este EV se agrega a la piscina.

Flujo de trabajo de la estación de intercambio de baterías. (Zeng et al., 2020)

Evitando los problemas con los patrones de uso de BEV, incluida su conexión y desconexión esencialmente aleatoria de la red, el problema obvio con el sistema central BSS es que muy pocos vehículos eléctricos tienen una batería intercambiable. Hasta la fecha, es una característica que se ve más comúnmente con, p. taxis en países como Japón y China.

Esencialmente una idea tonta

Que VGI siga recibiendo tanta atención es bastante sorprendente debido a los mensajes de los expertos, como lo hizo JB Straubel en 2016, cuando se desempeñó como CTO de Tesla. Tal como lo cubrió entonces CleanTechnica, JB explica que solo la carga dinámica "inteligente", es decir, la carga principalmente cuando la demanda disminuye, tiene sentido. JB también se apartó de la noción de que las baterías antiguas de BEV se pueden reciclar para el almacenamiento a nivel de red, señalando los requisitos de ciclo de carga/descarga muy diferentes para la batería de BEV en comparación con el almacenamiento a nivel de red.

La carga dinámica debería ser más fácil de registrar para los propietarios de BEV. La velocidad de carga es más importante cuando se viaja y se detiene para recargar. Durante la carga nocturna, el único problema importante es si la batería está llena al ingresar al automóvil a la mañana siguiente.

Todo esto parece apuntar a lo mismo: el conflicto entre tratar de usar la misma batería para dos casos de uso diametralmente opuestos. El propietario de un BEV, cuando se lo deja solo, no tiene interés en devolver la energía a la red, excepto posiblemente a su propia casa en caso de un corte de energía. Esto deja al incentivo financiero como la única razón para que el propietario de un BEV participe en un esquema V2G.

Sin embargo, la forma más lucrativa de aprovechar un esquema V2G es dejar tu auto conectado a un cargador las 24 horas del día, los 7 días de la semana y no usarlo como un auto. En ese momento, sin embargo, solo estás comprando las baterías. Todo esto sirve para subrayar las razones por las que V2G tiene tantos problemas para presentar un caso comercial sólido y, en cambio, continúa yendo de juicio en juicio.

UPS de carga inteligente sobre ruedas

Dada la evidencia disponible, es fácil argumentar que para los proveedores de servicios y redes, los aspectos de "carga inteligente" y la respuesta a las preguntas son atractivos y fácilmente justificables. Al igual que con los esquemas de DR a gran escala en Corea del Sur, los consumidores podrían verse tentados a dejar que la empresa de servicios públicos regule la velocidad de carga de su BEV, especialmente a cambio de alguna compensación. Para los servicios públicos, esto podría ayudar a aliviar la saciedad de la demanda que ocurriría cuando las personas llegan a casa después del trabajo, encienden su cargador BEV y encienden el aire acondicionado por completo.

Para los propietarios de BEV, el cargador bidireccional tiene sentido cuando significa que, en caso de un corte de energía, el BEV inactivo en el garaje podría suministrar con seguridad la energía de sus baterías a la rejilla de la casa. Esta es una función que se está utilizando cada vez más en los anuncios de nuevos BEV. Contrariamente a la perspectiva incierta de vender ciclos de carga y descarga de BEV a la empresa de servicios públicos local, usar el propio BEV como una alternativa inteligente a un generador de energía de emergencia tiene sentido intuitivo.

Es posible que VGI simplemente no sea la panacea para el almacenamiento a nivel de red que algunos han ideado. Aunque los BEV pueden realizar tareas más simples, como la estabilización de la frecuencia de la red, relativamente bien porque estas tareas requieren una batería relativamente pequeña, se podría argumentar que instalar una batería dedicada en la red es más económico que esperar que suficientes personas conecten sus BEV en los momentos adecuados. … para evitar que la red se desmorone y sumerja a parte de la nación en la oscuridad, no muy diferente de lo que sucedió con el apagón del noreste de 2003.

Para empezar, con lo complicada que es una red nacional, es mejor que no busquemos integrar de alguna manera algo con una batería, especialmente cuando esa batería puede agotarse literalmente en cualquier momento.

Manuel Gómez
Manuel Gómez

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