Radio UNAM Podcast:Ingeniería en marcha

Serie: Ingeniería en marcha

Audio: 29 Ingenieria Marcha Baterias Vehiculos M270824

Ficha técnica
Descripción	Divulgación de las actividades académicas, de investigación, culturales y deportivas de la Facultad de Ingeniería
Invitados	Dr. Mario Arrieta Paternina, División de Ingeniería Eléctrica, FI M. en I. Osiris Ricardo Torres, Jefe del Departamento de Ingeniería Automotriz, Unidad de Alta Tecnología
Institución productora	Radio UNAM
Institución coproductora	Facultad de Ingeniería de la UNAM
Género radiofónico	Revista informativa
Resumen	El consumo mundial de energía en el sector transporte aumentará hasta en un 30% para el año 2040, en comparación con 2019. Hoy en día, el 80,1% de la energía utilizada en el transporte es suministrada por combustibles fósiles. Se espera un aumento ostensible en el impacto del sector transporte sobre la contaminación ambiental, considerando el aumento gradual en las tasas de motorización. En este contexto, la movilidad eléctrica se presenta como uno de los cambios tecnológicos más disruptivos de los últimos años, presentando un escenario en el que los sistemas de carga de baterías pueden trabajar en conjunto con otros dispositivos de la red eléctrica para brindar servicios auxiliares, aumentando la eficiencia del transporte y reduciendo la contaminación. Desde el punto de vista tecnológico, las estaciones de carga rápida externos (offboard) son un factor clave para expandir la penetración en el mercado de los vehículos eléctricos, reduciendo el tiempo de carga. Se están investigando dos soluciones principales de carga de vehículos eléctricos (VE): circuitos unidireccionales o bidireccionales. Las soluciones más comunes se basan en la topología unidireccional monofásica. La primera solo puede transferir energía de la red eléctrica a la batería del VE, esto se denomina modo Grid-to-Vehicle (G2V). Por el contrario, las topologías bidireccionales transfieren energía activa en dos direcciones entre la batería y la red, lo que permite el modo Vehicle-to-Grid (V2G). Además, los cargadores bidireccionales pueden inyectar energía reactiva a la red. Al comparar los cargadores bidireccionales y unidireccionales, estos últimos requieren menos hardware y métodos de comunicación más simples. Sin embargo, en un futuro cercano, los cargadores bidireccionales podrán proporcionar servicios auxiliares a la red, aumentando la estabilidad y confiabilidad de las redes eléctricas modernas. Por lo tanto, los cargadores bidireccionales externos pueden convertir el voltaje de la red de CA en los niveles de corriente y voltaje necesarios para cargar la batería de manera segura. Se han propuesto varias topologías de circuitos de cargadores monofásicos bidireccionales en la literatura técnica [4]–[6]. Estos circuitos están compuestos por menos hardware que los cargadores trifásicos. Sin embargo, la potencia máxima que pueden transferir es limitada. Mientras que los cargadores trifásicos aislados pueden suministrar energía hasta 100kW en cargadores de nivel 3, proporcionando aislamiento galvánico entre la red eléctrica y la batería del vehículo, y aumentando la seguridad operativa [3], [7]. Debido a que los vehículos eléctricos tienen la capacidad de ahorrar una cantidad significativa de energía en sus baterías, un gran número de cargadores bidireccionales y baterías trabajando en coordinación por los Operadores de Redes Inteligentes pueden equilibrar la producción y el consumo de energía eléctrica en el sistema eléctrico, considerando que los vehículos privados están estacionados, en promedio, el 93%–96% de su vida útil y pueden usarse para proporcionar servicios auxiliares a la red [8]. Utilizando las topologías de convertidores de potencia y algoritmos de control adecuados, los cargadores de baterías pueden regular los flujos de potencia activa y reactiva hacia la red, contribuyendo a la estabilización del perfil de voltaje y frecuencia del sistema eléctrico [9], [10]. Como referencia, el supercargador V3 de Tesla Motors puede suministrar entre 250 kW y 350 kW [11]. Del mismo modo, el fabricante ABB ofrece cargadores de alta potencia de hasta 350 kW [12]. De acuerdo con lo mencionado anteriormente, los vehículos eléctricos serán una parte fundamental de los futuros sistemas eléctricos de potencia. En este contexto, el paradigma V2G será una de las tecnologías clave en el futuro de las redes inteligentes [8]. Es por ello que el desarrollo de aplicaciones que permitan la integración de vehículos eléctricos en la red es un tema actual de gran relevancia [8], [9], [13]. Considerando este hecho, muchos investigadores han llevado a cabo sus investigaciones científicas en el diseño e implementación de estrategias de control para agregadores y sistemas de redes inteligentes. Hoy en día, la industria de automotriz está sufriendo de manera acelerada una transformación disruptiva. En un mundo con tantas necesidades ambientales, el poder fabricar vehículos confiables, eficientes energéticamente y de fácil acceso se ha vuelto una necesidad urgente. En este sentido, y siendo una alternativa atractiva, los Vehículos Eléctricos (EV) e Híbridos (HEV) son el principal foco que ha incentivado la transformación de la industria automotriz a la industria de la electromovilidad. Esto ha provocado que las empresas busquen estudiar, diseñar y desarrollar cada uno de los sistemas que integran este tipo de vehículos para que sean más eficientes energéticamente y generen confianza en el público. Bajo este contexto es que nació una colaboración entre el Departamento North America. E-Mobility. Electronics Hardware Lead de la empresa ZF Electronics y y el Departamento de Ingeniería Automotriz de la Unidad de Alta Tecnología, con el Mtro. Osiris Ricardo Torres y el Dr. Marcelo López Parra. Esta colaboración busca mediante un esquema de vinculación desarrollar una investigación doctoral en el ámbito de la ingeniería aplicada que impacte en el desarrollo de productos tecnológicos en el área de conversión y aprovechamiento de energía. Siendo estos rubros de mucho interés para la industria de la electromovilidad mexicana y como una herramienta que permita invertir en investigación y crecer en las capacidades propias para innovar.
Producción	Pedro Mateos Pérez
Contenido	comentarios Dr. Mario Arrieta Paternina Cortinilla: Ingeniería en Marcha Pedro Mateos efemerides Pedro Mateos comentarios M. en I. Osiris Ricardo Torres
Conductores	Sandra Corona Loya , Jorge Solano Gálvez
Duración	01:00:15