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Estándares e interoperabilidad en infraestructura de carga escalable para vehículos eléctricos

HYE | 10 de junio de 2019

Estándares e interoperabilidad en infraestructura de carga escalable para vehículos eléctricos.
Estándares e interoperabilidad en infraestructura de carga escalable para vehículos eléctricos.

La importancia de la estandarización y la interoperabilidad en la infraestructura de carga se puede resumir en un contexto de la industria que incluye seguridad, escalabilidad, ahorro, seguridad y simplicidad.

Una curva de crecimiento más pronunciada para los vehículos eléctricos dependerá del desarrollo tecnológico continuo, una mayor comercialización y políticas regulatorias prácticas. Los estándares y la interoperabilidad subrayan todos estos conceptos, a través de los vehículos, los sistemas de carga y las redes de comunicación, siendo una fuerza impulsora clave para la adopción de los coches eléctricos.

La innovación tecnológica es a menudo el principal motor del crecimiento económico en cualquier mercado nuevo, aunque las innovaciones también pueden generar riesgos. Afortunadamente, los riesgos se pueden gestionar a través de la demostración de seguridad, confiabilidad y facilidad de uso de estas nuevas tecnologías. Aquí es donde el desarrollo de estándares es tan crítico para la salud y la proliferación de la industria del coche eléctrico. En última instancia, el desarrollo y la implementación de la infraestructura de carga será más rápido a través del apoyo de la industria y el soporte de estándares abiertos y la interoperabilidad.

¿Qué es la interoperabilidad?

La interoperabilidad, en los términos más universales, es la comunicación abierta y el intercambio de datos entre los dispositivos y/o sistemas de software. La interoperabilidad es un tema clave para muchas industrias, como el desarrollo de software, la automatización del hogar, la atención médica, las telecomunicaciones y la seguridad pública.

El término se usa a menudo para describir múltiples aspectos de la carga del vehículo eléctrico, incluyendo el factor de forma, comunicación y compatibilidad entre cualquiera de las siguientes entidades en un sistema de carga:

  • El vehículo
  • El hardware de la estación de carga
  • El software de conectividad de la estación de carga
  • El pago back-end
  • El operador de red
  • El sistema de gestión energética
  • La fuente de potencia

La importancia de la estandarización y la interoperabilidad se puede resumir en un contexto de la industria que incluye seguridad, escalabilidad, ahorro, seguridad y simplicidad. El cuadro a continuación muestra las muchas formas en que los estándares y la interoperabilidad pueden ofrecer una multitud de beneficios para el crecimiento y la adopción de la infraestructura de carga de los coches eléctricos.

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Del vehículo al cargador

Para que un sistema de carga energice la batería de un vehículo, debe haber un punto de conexión física común y un “apretón de manos” realizado entre el sistema de gestión de baterías (BMS, por sus siglas en inglés) del vehículo y el cargador. Después el BMS comunica los parámetros importantes de la batería al cargador, como el estado de carga, la capacidad de energía, las condiciones ambientales y otros datos que son críticos para la seguridad y la longevidad de la batería.

La conexión y la comunicación entre un vehículo y el cargador se basarán en una entrada-salida común y un idioma que ambos hablan con fluidez, conocido como protocolo. Un protocolo se convierte en un estándar cuando varias partes acuerdan implementarlo y desplegarlo. Los estándares se consideran más abiertos cuando están disponibles públicamente sin acuerdos de licencia ni se cobran tarifas de propiedad continuas para implementarlos.

Una breve historia de los estándares de carga

En los primeros años de producción en serie de vehículos eléctricos, también se estaban desarrollando estándares de carga. La estandarización de los protocolos de carga de CA se estaba consolidando en la mayoría de los coches eléctricos cuando apareció un protocolo compatible con CC conocido como CHAdeMO con una capacidad de carga más rápida. Sin embargo, la incertidumbre surgió cuando se introdujo otro estándar, el CCS, creando un cisma de conectores. Estos crearon incertidumbre y ralentizaron la inversión en infraestructura de carga pública durante un período de tiempo.

La introducción de sistemas de carga de estándares múltiples por parte de los fabricantes de estaciones de carga ayudó a resolver parte del debate. ABB fue parte de ese esfuerzo, incorporando todos los estándares abiertos dentro de una sola estación de carga y desplegándolos en todo el mundo. Esta solución ofrecía un enfoque común para que la industria avanzara, y resultó rápidamente en un aumento de la inversión en infraestructura de carga.

Estos estándares de carga rápida ahora se han formalizado en la mayoría de las plataformas de productos de carga y vehículos en Norteamérica y Europa.

A prueba de futuro

Ahora, con algunos años de perspectiva, hemos visto cómo la estandarización de los vehículos ha madurado y mejorado, no solo a potencias superiores, sino con más soluciones que podrán adaptarse al desarrollo de los coches eléctricos de próxima generación. Con baterías más grandes, más tipos de vehículos y una mayor demanda, el desarrollo continúa ocurriendo dentro y alrededor de estos estándares.

Lo que es clave dentro de esta evolución continua es la versatilidad que los estándares pueden ofrecer: una total compatibilidad, asegurando que los vehículos de hoy y del mañana puedan aprovechar los mismos puntos de carga, independientemente de la capacidad de entrega de energía o los nuevos conjuntos de funciones dentro del vehículo, el cargador o la red.

Los protocolos propietarios no son estándares abiertos

El ejemplo más conocido de un protocolo de carga propietario sería los Supercargadores de Tesla. Sin embargo, un protocolo propietario no es un estándar abierto y, por lo tanto, permanece bajo la propiedad, el control y las posibles licencias de su dueño. Esto hace que el protocolo sea extremadamente difícil de implementar para cualquier otro fabricante de coches u operador de carga.

Seguridad, fiabilidad y usabilidad

Lo más importante, los estándares ofrecen el avance inherente de la seguridad. Los estándares son colaborativos, revisables e incorporan diseños óptimos y mejores prácticas. Los estándares son desarrollados generalmente por equipos interdisciplinarios con una amplia red de talento y conocimiento colectivo, en lugar de la solución patentada aislada que conlleva las complicaciones de las patentes, los impuestos de licencia y los problemas legales que frenan los mercados en lugar de impulsarlos.

En un campo como la tecnología eléctrica, donde se estima la estandarización, las soluciones propietarias siempre serán difíciles de impulsar y proliferar. Los estándares son el lenguaje de los ingenieros, fabricantes, electricistas, empresas de servicios públicos y reguladores. Ellos son los encargados de la implementación de la infraestructura y deben tener la seguridad de que todos los aspectos de los sistemas de carga, no solo el punto de conexión a la red, sino también el vehículo, se han estudiado, desarrollado e implementado de forma segura.

Reducir el coste mientras se construye la confianza

A medida que más empresas invierten en el desarrollo de innovaciones de baterías, nuevos vehículos y aplicaciones, los estándares de carga ayudan a reducir los costes de I+D en toda la industria. Cuando los equipos de I+D no tienen que resolver el mismo problema una y otra vez, pueden aportar su energía, talento e inversión al próximo desafío mientras fabrican productos mejores y de menor coste para los consumidores.

Los estándares también crean compatibilidad, lo que genera confianza y, por lo tanto, adopción, impulsando el mercado. Los consumidores quieren estar seguros de que cuando compren un coche, los sistemas de carga en los que confían hoy también funcionarán mañana. Cuando la infraestructura de carga se nutre de distintas modalidades y se combina con la implementación más segura posible, quienes invierten en ella pueden sentirse más seguros de que sus soluciones de carga satisfarán las necesidades de todos los conductores de coches eléctricos, creando un modelo de negocio más saludable para todos.

Escalado de autobuses, camiones y flotas de vehículos eléctricos

La economía de las operaciones de la flota eléctrica es convincente, especialmente entre los vehículos más usados, incluidos los coches, autobuses, furgonetas de reparto y camiones ​​pertenecientes a flotas. Los costes de energía más bajos, el mantenimiento reducido y la vida útil más larga del tren motriz eléctrico, junto con un menor ruido y emisiones contaminantes, constituyen un caso convincente para la electrificación de todas las flotas.

Todavía están surgiendo muchas aplicaciones en vehículos eléctricos. Afortunadamente, en la industria existen estándares abiertos que están disponibles y se transforman continuamente. Sin embargo, en algunos casos todavía existen soluciones de carga propietaria que podrían limitar la elección y la innovación.

Cuando una agencia de tránsito, un operador de flota o un servicio de movilidad compartido invierten en vehículos eléctricos, deben saber que cuando eligen un vehículo o un sistema de carga, pueden hacer crecer su flota bajo un ecosistema de tecnología flexible. Deben poder elegir entre una lista de proveedores y no estar encerrados en una sola tecnología, producto o solución. El mercado de la movilidad eléctrica se está moviendo demasiado rápido con muchas innovaciones para no tener opciones y un crecimiento a prueba de futuro en la planificación a largo plazo.

No es ningún secreto que la utilización es una de las formas más importantes en que las inversiones en infraestructura de carga pueden ofrecer valor comercial. Cuando más vehículos pueden usar sistemas de carga comunes, esos puntos tienen un potencial optimizado. Sin embargo, cuando se deben adquirir múltiples sistemas de carga para todas y cada una de las marcas de vehículos, el coste de implementación se hace exponencialmente mayor a la vez que disminuye la utilización.

Vehículos eléctricos para otros usos

La electrificación del transporte está mostrando fuertes señales de tomar nuevos caminos, ya sea sobre el agua, en el aire o bajo tierra. Además, hay muchas aplicaciones de vehículos eléctricos para almacenes, fábricas, aeropuertos y centros turísticos. Dado que estas industrias se pueden adaptar a los estándares de carga, ese esfuerzo será un factor importante para convertir las innovaciones de electrificación de vehículos nuevos en un éxito comercial y operativo. Si estas diversas industrias pueden aprovechar los estándares comunes existentes, gran parte de las ventajas de seguridad, calidad y coste se obtendrán mucho más rápidamente para cada vehículo, flota y usuario.

Del cargador a la red

El intercambio abierto de datos entre las estaciones de carga con las redes y los sistemas de pago back-end y los datos operativos de la empresa, es otro aspecto crítico para la infraestructura de carga pública y privada. Los propietarios y operadores deben asegurarse de que sus puntos de carga sirvan a los conductores y vehículos al tiempo que proporcionan datos valiosos e ingresos a los propietarios de las estaciones y los puntos. Sin que estos aspectos operativos funcionen a la perfección, una estación puede tener puntos de carga con un valor y una funcionalidad limitados.

Cualquier inversión en redes de carga para vehículos eléctricos debe favorecer los protocolos de comunicación abiertos e interoperables entre el cargador y el back-end para garantizar que las partes interesadas en la financiación no encuentren restringidas sus opciones de proveedores por un sistema de coste prohibitivo o de bajo rendimiento. Los planes de infraestructura de carga de vehículos eléctricos siempre deben tener una selección completa de proveedores de hardware, así como proveedores de servicios y pagos para la mayor elección. Si alguno de esos proveedores no cumple, el dueño de la estación tiene la opción de encontrar un mejor proveedor sin el costoso dolor de cabeza de reemplazar con un sistema completamente nuevo.

Redes abiertas: la competencia es buena para todos

Las industrias nuevas y emergentes casi siempre pasarán por un flujo y reflujo de participantes del mercado, tecnologías en competencia y desarrollo de productos de próxima generación. La competencia bien promovida es ideal para la salud del mercado y la elección del consumidor. Las redes cerradas o propietarias inhiben esa evolución positiva al limitar la capacidad de integración y crecimiento con las últimas tecnologías y los proveedores más confiables. Las redes abiertas permiten la elección más amplia, la implementación más flexible y, lo que es más importante, el espacio para mejorar con los últimos desarrollos de productos en un mercado innovador y en rápido movimiento.

El Open Charge Point Protocol (OCPP) es un protocolo abierto de punto de carga ampliamente implementado que permite la comunicación entre una estación de carga a través de la conectividad y cualquier operación de red o back-end. OCPP no se inició, desarrolló ni se afilió específicamente con ninguna compañía de infraestructura privada. Funciona como una solución sin licencia, escalable y fácil de usar, que se encuentra bajo el paraguas de estándares abiertos en términos de desarrollo colaborativo de la industria y uso gratuito.

¿Qué es una red propietaria?

Una red propietaria opera en un sistema cerrado, uniendo el hardware con el pago back-end y la gestión de datos. Estos modelos rara vez permiten a los dueños de las estaciones ni a los inversores de la infraestructura la posibilidad de elegir su propio hardware o reemplazar el hardware defectuoso con su elección de tecnología. Además, estos modelos también pueden limitar el acceso a los datos de la estación.

Estos modelos a menudo se presentan como “llave en mano” o “simples de implementar” para aquellos interesados ​​en instalar la infraestructura de carga, pero conllevan un riesgo mucho mayor si el hardware, el software o el operador no funcionan.

Algunas redes propietarias dirán que usan protocolos abiertos para permitir las comunicaciones con una selección de hardware determinada; pero para la organización que financia o aloja las estaciones, permanecen bloqueadas en una red cerrada. Esto deja a los propietarios sin opciones para instalar una tecnología más avanzada, nuevas funciones y planes de pago de su elección.

Carga rápida en CC e interoperabilidad

El problema de la interoperabilidad de la red se magnifica para los sistemas de infraestructura de carga rápida de CC. No son equipos desechables que pueden reemplazarse fácilmente en caso de problemas de rendimiento. La tecnología de carga rápida es especializada y requiere atención a la calidad, confiabilidad y rendimiento a largo plazo. Cuando los proveedores implementan soluciones de bajo coste, el riesgo de puntos defectuosos y pérdida de inversión es aún mayor.

Además, los paradigmas de suministro de energía de CC y el desarrollo de vehículos relacionados continuarán evolucionando a medida que más conductores de coches eléctricos salgan a la carretera. Tanto los inversores en infraestructura como los dueños de las estaciones exigirán la flexibilidad que viene con las redes abiertas para garantizar que estos sistemas sean adecuados, competitivos y redundantes para que los conductores que confían en ellos regresen a casa con seguridad todos los días.

Resumen

A medida que madura la industria del vehículo eléctrico, la interoperabilidad seguirá siendo importante para el desarrollo de las comunicaciones del vehículo con el cargador y la red. Podemos esperar ver más avances en los sistemas de comunicación entre los vehículos eléctricos y los puntos conectados a la red. La fuente de alimentación inteligente es una oportunidad comercial y técnica emergente que conlleva muchos beneficios en el panorama de la electrificación del vehículo y, sin duda, exigirá estándares de comunicación abiertos y armonizados.

Si bien la infraestructura de vehículos eléctricos sigue siendo un espacio relativamente nuevo  que evoluciona rápidamente, independientemente de qué vehículos e innovaciones de carga capturarán e impulsarán el mercado, la estandarización abierta siempre será el enfoque óptimo para implementar la infraestructura de carga más confiable y segura para el futuro. La estrategia de interoperabilidad puede ofrecer el mayor rendimiento para aquellos que financiarán, implementarán, operarán y utilizarán estos puntos de carga en los próximos años, para el transporte más conveniente, confiable y limpio.

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