Infra-estruturas e metodologias de carga

Com o ressurgimento dos veículos eléctricos e do interesse das marcas em não perder a corrida, surgem diferentes metodologias de carga. Por forma a impor alguma organização foi criada a norma internacional IEC 62196 que regula o tipo de ligações eléctricas e os modos de carregamento para veículos eléctricos. Actualmente existem vários sistemas, entre eles: CHAdeMO no Japão (para carregamento DC), Mennekes na Europa, SAE J1772 na América do Norte. Mais recentemente a Renault patenteou um carregador que se adapta a vários níveis de potência apelidado de Camaleão.

Infra-estruturas

Em Portugal foi criado o programa MOBI.E, cujo objectivo é implementar uma rede de abastecimento para veículos eléctricos no território nacional, com o objectivo de facilitar a transição para a mobilidade eléctrica.

Esta rede disponibiliza dois modos de carregamento, o normal em que o carregamento é feito entre 6 a 8 horas e o rápido onde o carregamento é feito entre 20 a 30 minutos (Figura 1).

Figura1: Postos de abastecimento MOBI.E [1].

Metodologias de carga

Nos sistemas de carga dos veículos eléctricos são considerados dois factores, a rapidez de operação e o instante em que é realizada. No que diz respeito a rapidez de operação consideram-se três modos: carga lenta, carga semi-rápida e carga rápida. Relativamente ao instante, consideram-se também três alternativas: carga cega (dumb charge), carga inteligente (smart charge) e V2G (Vehicle to Grid) [2].

Rapidez da operação

Carga lenta (em AC)

Os sistemas de carga lenta consistem na carga do veículo eléctrico numa vulgar tomada de 230 V, 50 Hz e 16 A. Para suportar este modo, os VE´s integram a bordo um carregador que converte a tensão alternada (AC) da rede no nível de tensão das suas baterias utilizando um Sistema de Gestão da Carga da Bateria (BMS).

Carga semi-rápida (em AC)

Os sistemas de carga semi-rápida permitem efectuar o abastecimento do VE num período de uma a duas horas. Os VE´s para suportarem este tipo de carga, têm que possuir um carregador trifásico que faz a conversão da tensão alternada trifásica da rede para o valor de tensão DC das baterias [2].

Carga rápida (em DC)

Entende-se por carga rápida um modo que permite realizar a carga de 80% da bateria entre 20 a 30 minutos, ou ainda menos. Para transferir a energia em causa (energia = potência x tempo) em pouco tempo é necessário um sistema que debite elevada potencia.

Com esta alternativa a solução passa por colocar electrónica de potência estacionária no posto de abastecimento, sendo a energia transferida sob a forma de corrente contínua (DC).

Estes sistemas exigem uma rede robusta e não disponível em muitos locais, integram electrónica de potência dispendiosa, possuem cabos de elevada secção e, por tudo isto, não podem ser baratos.

Instante da operação

Carga Cega (dumb charge)

O modo de carga cega é o modo de carga mais simples em que o proprietário liga o seu veículo eléctrico à rede quando quiser sem ter qualquer preocupação com o estado da rede, se esta estiver sobrecarregada as protecções actuam. Este modo de carga se usado em larga escala pode causar problemas a rede e às instalações a ela ligada [3].

Carga inteligente (smart charge)

O modo de carga inteligente contrariamente a carga cega utiliza um sistema de gestão de carga escalonada, que só vai permitir a recarga do veículo eléctrico em horas de menor subcarga da rede. O sistema de gestão pode receber informação em tempo real do estado da rede e gerir a recarga do veículo. Os utilizadores que utilizarem este tipo de carga serão beneficiados com tarifas mais baixas, por isso para além de se diminuir o impacto na rede este modo de carregamento representa uma poupança em termos de tarifas para o utilizador [3].

V2G (Vehicle to Grid)

O V2G representa um sistema em que a energia armazenada no veículo pode ser vendida à rede eléctrica, quando o veículo não está a ser usado e se encontra ligado a esta.

Os futuros veículos eléctricos (desde que com capacidade V2G) poderão participar, como um serviço auxiliar de produção no qual o V2G faz a adaptação da carga à capacidade de geração de energia, ao invés dos sistemas atuais que ajustam a produção de energia à carga. Se pensarmos num futuro onde a maior parte dos veículos poderão ser V2Gs, poderemos ter milhares de V2Gs a contribuir com uma pequena quantidade de potência.

Sistema de carga indutivo

A primeira transmissão de energia sem fios foi feita por Nicola Tesla por volta de 1891.

O princípio de funcionamento deste sistema é o electromagnetismo.

Para uma eficiente transferência de energia é necessária uma alta frequência de ressonância preferencialmente da ordem dos 100 kHz. A alta frequência resulta numa quantidade substancial de perdas nos circuitos de electrónica de potência, de forma a minimizar estas perdas deve ser usada a comutação suave (soft switching). Na comutação suave, a ressonância é usada para atingir altas frequências de saída diminuindo assim as altas perdas de comutação.

Referências

[1] «O mundo fantástico da Mobi.E», 2011. Disponível em: https://luzligada.blogspot.pt/2011/08/o-mundo-fantastico-do-mobie.html. Acedido: 03-Fev-2012.

[2]  J. Delgado, «Abastecimento de veículos elétricos, Sistemas de recarga lenta e recarga rápida», Energia e futuro, Jul 2011.

[3]  Mobilidade Eléctrica - 1^aedição 2011/2012, 1^aedição ed. IPV-ESTV-Departamento de Engenharia Electrotécnica.