La potencia media de un sistema de carga rápida para un coche es de 150 kW; para autobuses, furgonetas y camiones pequeños, asciende actualmente a 350 kW. Como la carga eléctrica es más lenta que el repostaje, en el futuro se necesitarán entre 15 y 25 puntos de carga en las gasolineras, en lugar de ocho, para dar servicio al mismo número de vehículos en el mismo tiempo. Con la carga rápida en paralelo, la gasolinera eléctrica consume entre 1,5 y 3,5 MW de potencia. Esto significa que las futuras estaciones de carga rápida ya no podrán abastecerse a través de la red de baja tensión: aunque la estación de carga no se utilice al máximo, la potencia necesaria superaría los 300 kW. La distribución dentro de la gasolinera o el aparcamiento tampoco debería realizarse en la red de baja tensión, ya que los largos recorridos de los cables (100 metros o más para 25 puntos de recarga) y la elevada potencia conllevan altos costes de instalación y grandes pérdidas en los cables.
Por ello, el Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar ISE en Alemania ha desarrollado, junto con sus socios del proyecto «MS-Tankstelle», una tecnología de sistemas de media tensión que permitirá a las futuras estaciones de carga rápida suministrar una potencia de varios megavatios. Según los investigadores, el uso de semiconductores de carburo de silicio y el aumento del nivel de tensión reducen la cantidad de material utilizado y los costes de las estaciones de carga de alto rendimiento. La tecnología puede aplicarse con flexibilidad a estaciones de recarga de distintos tamaños y diferentes tipos de vehículos.
El sistema de electrónica de potencia desarrollado en el proyecto con los socios Sumida Components & Modules, Infineon Technologies y AEG Powersolutions se basa en una red de media tensión que funciona con un rectificador a una tensión de 1500 V. El mayor nivel de tensión permite una mayor potencia con la misma intensidad de corriente sin necesidad de aumentar la sección del cable. Los investigadores eligieron el valor de 1500 V porque es el límite de la baja tensión y por encima de este valor se aplican otras normas. Está previsto aumentar la tensión por encima de este valor en proyectos más adelante.
Un convertidor aislado eléctricamente acopla la red de distribución de corriente continua a la batería del vehículo y controla el proceso de carga rápida. Los convertidores de corriente continua, cada uno con una potencia de 175 kW, están diseñados para que puedan conectarse fácilmente en paralelo en el sistema. Este enfoque modular permite construir tanto estaciones de carga de menor potencia para turismos como estaciones de mayor potencia para camiones.
El concepto desarrollado en el proyecto con un rectificador central y una distribución de 1500 V CC también tiene la ventaja de que los componentes de conexión a la red -transformador y rectificador- pueden dimensionarse y escalarse con mayor independencia de la electrónica de carga. En vista de la gran demanda de electrónica de potencia y componentes como cables y transformadores, los requisitos de material se reducen considerablemente en comparación con las soluciones actuales, según los investigadores de Fraunhofer.
«La topología que hemos desarrollado en el proyecto puede utilizarse no sólo para estaciones de carga, sino potencialmente también en centrales híbridas renovables o para la integración de sistemas estacionarios de almacenamiento en baterías», explica Andreas Hensel, director de grupo de Electrónica de Alta Potencia y Tecnología de Sistemas del Fraunhofer ISE.
Para un proceso de carga sin complicaciones, la estación debe ser totalmente compatible con las normas CCS1 y CCS2 que dominan en Europa, es decir, para corrientes de hasta 500 amperios y una tensión de hasta 1.000 V en los vehículos. Además, el concepto también debería ser compatible con la norma Megawatt Charging System (MCS).
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