Todos los días, los estadounidenses ven más vehículos eléctricos de batería (BEV) en la carretera. Según Fortune Business Insights, se espera que el mercado de vehículos eléctricos en los EE. UU. crezca de $28,240 millones en 2021 a $137,430 millones en 2028. Las razones para el cambio de vehículos con motor de combustión interna a BEV son convincentes: los EV son más limpios para el medio ambiente, más baratos de operar y ofrecen la oportunidad de pasar rápidamente por las estaciones de servicio que actualmente venden combustible a $5 por galón a nivel nacional.
Sin embargo, un inconveniente ha hecho que algunos consumidores desconfíen de comprar un BEV: rango limitado. A diferencia de esas abundantes estaciones de servicio, las estaciones de carga para vehículos eléctricos aún pueden ser pocas y distantes entre sí, y recargar la batería de iones de litio de un BEV puede llevar horas, lo que hace que los vehículos eléctricos no sean prácticos para algunos viajes por carretera de largo alcance. Ahora, un investigador de la Escuela de Ingeniería de la Universidad de Kansas (KU) ha coescrito un estudio en Scientific Reports que propone un sistema peer-to-peer para que los BEV compartan la carga entre sí mientras conducen por la carretera al ser emparejados con un sistema de control basado en la nube.
“Cuando hay varios vehículos eléctricos en ruta, en realidad pueden compartir la carga entre ellos mientras corren, no tienen que detenerse para hacer esto”, dijo Tamzidul Hoque, profesor asistente de ingeniería eléctrica y ciencias de la computación en la KU. “Un automóvil puede tener una carga abundante, y es posible que no necesite ir demasiado lejos, y puede vender su carga a otro automóvil, por lo que hay un incentivo económico. El otro automóvil, que viaja un largo camino, no tiene mucho y no tener que parar para recargar acortaría su viaje en varias horas”.
Un sistema basado en la nube coincidiría con los dos BEV en la misma vecindad, probablemente a lo largo de las principales carreteras interestatales. Al igual que los ciclistas en un pelotón, los dos autos emparejados podrían viajar juntos, compartiendo la carga en el camino sin necesidad de detenerse durante horas en una estación de carga. Los automóviles conducirían a la misma velocidad bloqueada mientras que los cables de carga conectarían los vehículos automáticamente.
“Tendríamos un marco completo basado en la nube que analiza el estado de carga de todos los vehículos participantes en la red y, en base a eso, la nube le dice: ‘Oye, en realidad puedes vincularte con este automóvil que está cerca y compartir la carga'”, dijo Hoque. “Todo esto tiene que ser controlado por la infraestructura de la nube, que tiene algoritmos para cargar de manera eficiente todos los diferentes BEV”.
Los coautores del estudio de Hoque son Prabuddha Chakraborty, Robert Parker, Jonathan Cruz, Lili Du, Shuo Wang y Swarup Bhunia de la Universidad de Florida. Según los investigadores, los vehículos vendrían equipados con dos baterías diferentes para el plan de carga de BEV peer-to-peer: una batería principal de iones de litio como las comunes en los BEV actuales, y una segunda batería de carga rápida que se usa cargar la carga en la vía. La batería rápida, una vez cargada, recargaría la batería principal del vehículo.
“No deseas que los automóviles permanezcan conectados durante mucho tiempo porque otro automóvil podría tener que cambiar su ruta e ir a otro lugar, y es posible que no tenga suficiente tiempo para cargar”, dijo Hoque. “Es por eso que hemos desarrollado el concepto de batería multinivel para reducir el tiempo de carga.
“Al igual que en tu computadora, tienes una memoria caché rápida, pero es costosa, por lo que tiene otro tipo de memorias de alta capacidad que son más lentas”, dijo. “Del mismo modo, para nuestras baterías, hemos incorporado este concepto. Tendrás pequeñas baterías de carga rápida, que se usarán para la carga peer-to-peer, y una vez que esa pequeña batería esté cargada, desconectarás y esa batería de carga pequeña envía la carga a la batería más grande y más lenta”.
En áreas de alta densidad, el equipo de investigación propone desplegar estaciones de carga móviles (enormes baterías montadas en camiones) que pueden recargar varios vehículos a la vez, algo similar a cómo los pequeños aviones militares pueden ser reabastecidos en el aire por un avión cisterna.
“Estas estaciones de carga móviles probablemente viajarían por las principales autopistas donde constantemente van y vienen”, dijo el investigador de la KU. “Habría varios de estos, por lo que en un momento dado, una estación de carga móvil está viajando mientras que otra está en la estación preparándose para el juego. Estas estaciones de carga móviles pueden recargar combustible o recargar las baterías de varios vehículos simultáneamente”.
El resultado final del sistema peer-to-peer propuesto por Hoque y sus colegas daría como resultado una mayor comodidad y menos “ansiedad de rango” para los propietarios de BEV y también un medio ambiente más limpio. Hoque y sus coautores utilizaron un sofisticado software de modelado por computadora para medir los requisitos de recarga de los BEV, así como los cambios en el impacto ambiental de los automóviles en un sistema simulado de igual a igual.
“Usamos un simulador llamado SUMO que básicamente te permite crear escenarios en los que varios vehículos eléctricos diferentes circulan por una carretera determinada, y luego presentamos este concepto de carga móvil o carga entre pares y también presentamos el concepto de estaciones de carga móviles en la simulación y vimos qué tan lejos habría llegado cada uno de los autos sin recargar en comparación con la carga entre pares”, dijo Hoque. “Vimos una reducción sustancial de los requisitos de reabastecimiento de combustible entre los vehículos eléctricos, lo que es prometedor. También hicimos un análisis asumiendo que estas estaciones de carga móviles, que son los camiones grandes, se recargan con energía renovable y vimos una gran reducción en la emisión de carbono, por lo que eso también es muy prometedor”.
Hoque dijo que la configuración inicial de una infraestructura de carga entre pares probablemente requiera el apoyo de un importante fabricante de BEV, pero luego podría expandirse orgánicamente.
“Las personas que tienen vehículos eléctricos tendrán este incentivo de vender y ganar dinero extra, estas dos cosas funcionarán en paralelo para hacer crecer esta idea”, dijo.
Fuente: Tech Xplore.
