Esta charla comenzará con una introducción a las tecnologías actuales de vehículos eléctricos: tipologías, clasificación de baterías, etc. A continuación se realizará un análisis de los retos a los que se enfrenta el sistema eléctrico debido a la integración de nuevos agentes, tales como la generación renovable y los vehículos eléctricos. Se desarrollarán dos partes, la primera dedicada a los aspectos de conexión e impacto del vehículo eléctrico en la red, y la segunda parte ahondará en mecanismos de gestión de la demanda.

1. El vehículo eléctrico y su interacción con la red eléctrica Webinar – Leonardo Energy 8-4-2010 Eduard Valsera (CITCEA-UPC) eduard.valsera@citcea.upc.edu Miguel Cruz (IREC) [email_address] http://www.leonardo-energy.org/espanol/?p=181

3. PARTE 1 ANÁLISIS DEL IMPACTO DEL VEHÍCULO ELÉCTRICO EN LA RED Eduard Valsera (CITCEA-UPC) eduard.valsera@citcea.upc.edu http://www.leonardo-energy.org/espanol/?p=181

5. Introducción: Clasificación de baterías http://www.leonardo-energy.org/espanol/?p=181 Lead - Acid Ni - Cd Ni - MH Li ion Cost Low Medium High Very High Specific Energy (Wh·kg -1 ) 30 -50 50 -80 40 -100 160 Voltage per cell 2 1.25 1.25 3.6 Charge current Low Very Low Moderate High Cycle number (charge/discharge) 200 - 500 1000 1000 1200 Autodischarge per month (% of total) Low (5%) Moderate-High (20%) High (30%) Low (10%) Minimum time for charge (h) 8 - 16 1 – 1.5 2 - 4 2 - 4 Activity requirement 180 days 30 days 90 days None Environmental warning High High Low High

9. Aspectos de movilidad: Autonomías de los vehículos eléctricos del mercado Marca Modelo País Concepto Almacenamiento eléctrico Motorización Distancia media [km] Venturi Venturi Fetish Austria Electric Car Lithium ion battery Electric Motor, 180 kW 250 Toyota RAV4 Japan Electric Car Nickel metal hydride battery Electric Motor, 50 kW 210 Intuga Intuga Germany Electric car Lead, lithium ion battery Electric motor, 7.5 kW 205 Treffpunkt Zukunft Hotzenblitz Austria Electric car Lead gel, lithium ion battery Electric motor, 12 and 16 kW 205 Subaru R1e Japan Electric Car Manganese lithium battery Electric Motor, 60 kW 200 Think Think City Norway Electric Car Lithium ion, opt. Zebra battery Electric Motor, 100 kW 200 Daimler-Benz A-Class Germany Electric Car Zebra battery Electric Motor, 50 kW 200 Twike Lion-Twike Germany Electric Car Lithium ion battery, up to 20 A Asynchronous motor, 3 kW 200 Aptera Aptera Typ-1e USA Electric Car Lithium ion battery, 10 kWh Electric Motor, 18 kW 190 Smith Electric Vehicles Ampere UK Electric car Lithium ion, lead phosphate, 24 kWh Electric motor, 50 kW 160 Phoenix Motorcars Phoenix SUT USA Electric Car Lithium titanium battery, 35 kWh Electric Motor, 200 kW 160 Duracar Quicc! France Electric Car Lithium ion phosphate battery Electric Motor 150 Lumeneo Smera France Electric Car Lithium ion battery, 10 kWh 2 electric motors, 2 x 15 kW 150 Mitsubishi i-EV Japan Electric car with battery, 16 kWh / 20 kWh Lithium ion battery, 16 kWh / 20 kWh Electric motor, 47 kW 145 Huoyun HY-B22120 China Electric Car Lithium ion battery, 200 A / 400 A Electric Motor, 8.5 kW 140 Mes-Dea SA Panda Elettica Switzerland Electric car Zebra battery, 253 V, 19.2 kWh Electric motor, 30 kW 120 Smart Smart ed Germany Electric Car Zebra, lithium ion battery by 2010 Electric Motor, 30 kW 110 Nice Cars Ze-0 UK Electric Car AGM, lithium ion battery, 18 kWh Electric Motor, 15 kW 100 Mindset AG Mindset Switzerland Electric Car with combustion motor Lithium ion battery Electric Motor 100 CityEL FactFour Germany Electric Car Lead, nickel cadmium, lithium polymer Electric Motor, 4 kW 90 Reva Greeny AC 1 India Electric Car Lead acid battery, 48 V, 200 A 3-phase asynchronous motor, 13.1 kW 80 Fisker Karma USA Electric Car with combustion motor Lithium battery Electric Motor 80 Chevrolet Volt USA Electric Car with combustion motor Lithium ion battery, 16 kWh Electric Motor, 55 kW 64 Volkswagen Golf TwinDrive Germany Electric Car with combustion motor Lithium ion battery, 12 kWh Electric Motor, 50 Toyota Prius Japan Electric Car with combustion motor Lithium ion battery > 13 A Electric Motor 30

12. Vehículo Eléctrico: Curva de carga Para analizar el impacto de los VEs en la red es necesario un modelo de la curva de carga . http://www.leonardo-energy.org/espanol/?p=181 Batería Mitsubishi I-MIEV Autonomía de 145 km 50 Ah 330 V ( 16 kWh ) Tecnología Li-ión Capacidad inicial del 20 %

13. Vehículo Eléctrico: Modalidades de carga La forma de recargar los VEs influye notablemente en el impacto que se causa en los niveles de tensión y en la saturación de las líneas http://www.leonardo-energy.org/espanol/?p=181 Modalidades de recarga Recarga no controlada : El vehículo se empieza a cargar inmediatamente después de ser conectado a la red Recarga controlada : El vehículo solamente se carga en determinados periodos del día (horas valle).

15. Vehículo Eléctrico: Modelo de carga simultánea Es necesario un modelo que contemple el hecho de las cargas simultáneas en las simulaciones en régimen estacionario. Parámetros PH i Potencia total requerida para la recarga de VE para la hora i R es la penetración de VE Pev es la potencia máxima a la que puede cargar el coche i es el contador asociado a la hora actual j es el contador asociado a la hora anterior 𝛥 va k,k-1 es el aumento de VE entre la hora i y la hora j Cev k es el estado de la carga del VE

16. Demanda Eléctrica: Curvas de demanda VE Aplicando el modelo anterior a la curva de movimiento de los vehículos se obtienen las curvas de demanda para ambas modalidades de carga. (a) Carga no controlada (b) Carga controlada http://www.leonardo-energy.org/espanol/?p=181

17. Demanda Eléctrica: Curvas de consumo Para realizar el estudio se escoge el caso más crítico, es decir, el que tiene una demanda más elevada, que corresponde a la curva de invierno (laborables). http://www.leonardo-energy.org/espanol/?p=181

18. Análisis Determinístico: Perfiles de tensión para la carga no controlada Niveles de tensión para el nodo SE para diferentes penetraciones de VEs en el caso de carga no controlada. Niveles de tensión para el nodo extremo de la red para diferentes penetraciones de VEs en el caso de carga no controlada. http://www.leonardo-energy.org/espanol/?p=181

19. Análisis Determinístico: Perfiles de tensión para la carga controlada Niveles de tensión para el nodo SE para diferentes penetraciones de VEs en el caso de carga controlada. Niveles de tensión para el nodo extremo para diferentes penetraciones de VEs en el caso de carga controlada. http://www.leonardo-energy.org/espanol/?p=181

20. Análisis Probabilístico: Perfiles de tensión para la carga no controlada Niveles de tensión para el nodo SE para diferentes penetraciones de VEs en el caso de carga no controlada. Niveles de tensión para el nodo extremo para diferentes penetraciones de VEs en el caso de carga no controlada. http://www.leonardo-energy.org/espanol/?p=181

21. Análisis probabilístico: Perfiles de tensión para la carga controlada Niveles de tensión para el nodo SE para diferentes penetraciones de VEs en el caso de carga controlada. Niveles de tensión para el nodo extremo para diferentes penetraciones de VEs en el caso de carga controlada. http://www.leonardo-energy.org/espanol/?p=181

23. PARTE 2 VEHÍCULO ELÉCTRICO Y GESTIÓN DE LA DEMANDA Miguel Cruz (IREC) [email_address] http://www.leonardo-energy.org/espanol/?p=181

27. Introducción Punto de partida proyecto REVE: La incorporación de puntos de recarga de vehículos eléctricos a la red se puede aprovechar para hacerla más sostenible y más segura. Una de las principales barreras para la implantación de más generación eólica es la dificultad, en determinados momentos, de evacuar toda la energía generada. Colaboración realizada por IREC: En este contexto el IREC ha colaborado en el análisis de los mecanismos de gestión de la demanda que se pueden utilizar con tal de fomentar que los vehículos eléctricos se integren en la red de la forma más segura, más eficiente desde el punto de vista económico y más sostenible. Existe un elevado consenso a nivel internacional acerca del papel jugado por la gestión de la recarga en el desarrollo de los vehículos eléctricos. En el caso concreto de España, se podrían llegar a introducir 6 millones de VE sin necesidad de nueva infraestructura en caso de que se hiciese de forma óptima [REE, 2009]. Fuente: REE, 2009.

30. Gestión de la demanda Mecanismos INDIRECTOS de GdD INDIVIDUAL: tarifas Una forma de implementar la GdD individual es a través de tarifas (TOU, CPP y RTP), las cuales basan sus incentivos en la diferenciación de precios en función del periodo horario .

31. Gestión de la demanda Otra forma de implementar la GdD individual es a través de los denominados Demand Reduction Programs (DRPs) , los cuales, a diferencia de las anteriores, consisten en el establecimiento de un precio que cobrará el consumidor por reducir su demanda una cierta potencia . Mecanismos INDIRECTOS de GdD INDIVIDUAL: DRPs http://www.leonardo-energy.org/espanol/?p=181

33. Gestión de la demanda Mecanismos de GdD a través de un agregador Introducción de la participación activa de la demanda de los vehículos eléctricos a través de un agregador, el cual será responsable de gestionar la integración un cierto número de VEs (p.e. 1000 VEs) en los diferentes mercados que se celebran para la operación del sistema. http://www.leonardo-energy.org/espanol/?p=181

34. Gestión de la demanda Con tal de garantizar la efectividad de estos mecanismos, es necesaria la correcta comunicación entre el gestor de la red y los clientes (dispositivos, sistemas informáticos y/o las organizaciones propietarias de ellos). Es necesario analizar con profundidad la viabilidad del cumplimiento de cada uno de los requisitos. http://www.leonardo-energy.org/espanol/?p=181 ESTÁNDARES POTENCIALMENTE INVOLUCRADOS ORGANIZACIONES POTENCIALMENTE INVOLUCRADAS IEC 61850; ANSI C12.19; BACnet; OpenADR; ANSI C12.22 ; DLMS/COSEM ; Smart Energy Profile ; SAE IEC TC57 WG17 ; ZigBee/HomePlug Alliance ; NEMA ; BACnet ; SAE Requerimientos para la participación de los agregadores de VEs en el sistema Cumplir con los requisitos de observabilidad y controlabilidad por el OS establecidos en la normativa para las instalaciones de más de 10 MW. Acreditar que sus previsiones de producción puedan considerarse programas de producción a efectos de la operación del sistema. Disponer de capacidad para almacenar la energía correspondiente al funcionamiento durante 4 horas a plena potencia. Cumplir con los requisitos establecidos en los procedimientos de operación en lo que se refiere a respuesta ante perturbaciones de tensión y variaciones de frecuencia del sistema.

35. Contexto regulatorio Precio Total = (Término de Potencia+ Término de Energía) x IE x IVA Precio libre/ Regulado Los precios que puedan ofrecer las comercializadoras dependerán de la tarifa de acceso contratada: para poder facturar la energía es necesario poder medirla. http://www.leonardo-energy.org/espanol/?p=181

39. Gracias por su atención. Eduard Valsera (CITCEA-UPC) eduard.valsera@citcea.upc.edu Miguel Cruz (IREC) [email_address] http://www.leonardo-energy.org/espanol/?p=181