En este capítulo se desarrolla el cambio de baterías, que es una solución factible para la recarga de las baterías del vehículo eléctrico en algunas flotas urbanas.
Diapositiva 2: Cambio de baterías.
- El cambio de baterías es un sistema totalmente automatizado que consiste en lo siguiente.
El vehículo se aparca sobre una plataforma, y mediante una aplicación móvil, comienza el proceso de intercambio.
- Un brazo mecánico retira la batería original ubicada en la parte inferior del vehículo.
- A continuación instala una nueva batería en menos de cinco minutos.
- La batería sustituida se retira para su recarga.
Para que sea utilizada en otro vehículo.
- Tipos de flotas.
El intercambio de baterías es factible en algunas flotas urbanas, como taxis, carsharing, o autobuses, y en flotas que operan en una determinada área geográfica como minería, puertos, o aeropuertos.
Un vehículo que tenga la autonomía necesaria durante el día para prestar el servicio, y se pueda recargar por la noche con recarga lenta en un punto de recarga no necesita el cambio de batería.
- El intercambio de baterías es una solución mucho más antigua de lo que se cree.
En 1943 había taxis eléctricos en Barcelona con baterías que se sustituían por otra nueva cuando se agotaban.
El cambio de la batería se realizaba manualmente con una grúa plegable.
Diapositiva 3: Ventajas del cambio de baterías.
Las ventajas del cambio de baterías en una flota de vehículos son las siguientes:
- La principal ventaja es que permite ahorrar tiempo de recarga.
El proceso es más rápido en comparación con la carga convencional, se tardan menos de 5 minutos en cambiar la batería.
- No hacen falta puntos de recarga o conectores para alimentar eléctricamente el vehículo.
- La recarga de la batería se puede realizar con recarga lenta.
Siempre se recomienda recargar la batería con la recarga más lenta posible para no degradar la batería.
- Se necesita menos potencia total de recarga.
Por lo que la potencia contratada en nuestras instalaciones y la infraestructura necesaria es mucho menor comparado con la recarga rápida.
- La degradación de la batería es menor.
Al recargar con recarga lenta, la degradación de la batería es mucho menor que con una recarga rápida.
- El coste de la energía es menor.
Por que se puede recargar de noche en la tarifa más económica posible, en comparación con una recarga rápida realizada durante el día.
- El tamaño de la flota es menor.
Los vehículos siempre están disponibles para prestar el servicio, y no hay que esperar a que el vehículo se recargue en un punto de recarga, por lo que se necesitan menos vehículos con el ahorro de costes.
- Los vehículos pueden tener baterías con capacidad y autonomía menor.
No se necesitan vehículos con grandes capacidades de batería y autonomías, por lo que el precio de los vehículos es menor.
- El valor residual de los vehículos es mayor.
El valor residual del vehículo eléctrico depende mucho del estado de la batería, al degradarse menos que con recargas rápidas, el valor residual es mayor.
Diapositiva 4: Desventajas del cambio de baterías.
Las desventajas del cambio de baterías en una flota de vehículos son las siguientes:
- La gran problemática que presenta es la compatibilidad con los vehículos.
A día de hoy, el cambio de baterías no está estandarizado, cada fabricante tiene su batería diseñada para sus vehículos.
Es necesario superar algunos retos tecnológicos. Para que el intercambio de baterías sea viable a nivel global, se necesita una estandarización de las mismas en cuanto a potencia, energía, unidad de control y química. No es inviable, pero sí complicado puesto que los fabricantes deben ponerse de acuerdo.
De momento, son pocos los fabricantes que apuestan por la inclusión de este tipo de baterías intercambiables, siendo la empresa Nio una de las que más fuerte apuesta por ello ofreciendo una alternativa de baterías intercambiables por casi 8.000 euros menos que las recargables.
Se están desarrollando nuevas baterías para el cambio formadas por módulos intercambiables, por lo que solo se cambian los módulos sin energía, y no hay que cambiar la batería entera, es una solución para estandarizar el cambio de baterías.
- Infraestructura necesaria.
Hay que tener una estación de cambio de baterías por cada fabricante de vehículo, o por batería que utilicen varios modelos de vehículos.
Se recomienda que el intercambio de la batería se realice en nuestras instalaciones, asegurándonos que siempre tenemos la batería disponible.
Si el intercambio se realiza en instalaciones de terceros o públicos puede ser que no haya disponibilidad de baterías, no funcionen etc. y no se pueda utilizar el vehículo.
En una flota se suelen tener varias marcas de vehículos, por lo que lo más probable es que tengamos una parte de la flota que utilicen el cambio de baterías, y otra parte utilicen puntos de recarga.
- La estación de almacenaje/recarga tiene un límite de almacenamiento de baterías.
Las estaciones que tienen integrado el cambio, almacenaje y recarga tienen un límite máximo de baterías que se pueden utilizar.
En las estaciones que solo cambian la batería, hay que retirar la batería manualmente, y almacenarla en un armario especial para el almacenaje y recarga de la batería.
- Tamaño mínimo.
Hay que tener un tamaño de flota mínimo para que el cambio de baterías sea viable económicamente.
- Adquisición del vehículo.
Hay marcas de vehículos que están preparadas o que los vehículos se pueden adaptar al cambio de baterías, pero otras no.
Diapositiva 5: El caso Nio.
- Nio es un fabricante Chino de vehículos eléctricos que ha desarrollado sus propias estaciones de intercambio de baterías de forma automatizada.
Que permite repostar los vehículos eléctricos en tiempo récord.
Acaba de presentar el modelo 4.0, que de momento se ha estrenado en China pero que pronto irá llegando a otros países extranjeros, también a Europa.
Estas estaciones de intercambio no sólo se han actualizado de cara a la compatibilidad con los modelos de coches eléctricos de Nio, sino que también con la nueva marca Onvo, y con la puerta abierta para que los vehículos fruto de alianzas estratégicas también puedan utilizarlo.
- Se puede completar un cambio de batería en menos de dos minutos y medio.
La zona de almacenamiento de los paquetes también ha crecido, y ahora se pueden albergar un total de 23 baterías, lo que hace que, sobre el papel, sea posible realizar un total de 480 intercambios diarios.
Junto a la instalación automatizada, también se ha añadido un cargador con una potencia máxima de 640 kW, que trabaja a 765 A y ofrece un voltaje de 1.000 voltios.
El cable de carga que equipa cuenta con refrigeración líquida y su peso se ha reducido a 2,4 kilos, para que sea más cómodo de manipular.
Nio ya tiene 2.432 estaciones en marcha, y 22.633 puntos de recarga, sólo contando las de China,
La marca ha empezado a construir estaciones de intercambio de baterías en Europa, con 45 estaciones abiertas a día de hoy, la mayoría de las cuales, 17 se encuentran en Alemania.
- Entre el 1 y el 30 de junio, Nio realizó 2.066.358 servicios de intercambio de baterías, con un promedio 68.876 intercambios de batería diarios.
Desde su fundación y hasta el 1 de julio de 2024, Nio lleva vendidos 537.020 vehículos, todos ellos eléctricos. Casi 70.000 intercambios al día todos los días del mes, según datos recopilados por la propia aplicación de Nio.
Según señala la propia empresa, esos números implican que, aproximadamente, en junio se hicieron 48 cambios de batería simultáneamente cada minuto a lo largo y ancho de China. Y esto, que habla por sí solo del enorme tamaño del mercado chino, es solamente para los coches de la marca Nio.
- De media, cada cliente de Nio utilizó seis veces al mes el servicio de intercambio de baterías.
La duración media ronda los tres minutos, menos que llenar completamente un depósito de combustible en un coche con motor de combustión. Según datos de la marca, el 79,9% de los propietarios tienen una estación de intercambio de baterías a menos de 3 kilómetros de su domicilio u oficina.
Diapositiva 6: El caso Geely.
- El fabricante chino Geely también apuesta por un sistema de intercambio de baterías similar a la de Nio pero para camiones.
Geely, uno de los grupos de automoción más importantes de China y que actualmente es dueña de Volvo Cars y Polestar.
- En pocos minutos, el sistema desprende la batería del camión, que se sitúa detrás de la cabina y reemplaza otra batería totalmente cargada.
Este sistema es algo diferente a la de Nio, ya que no levanta el vehículo para extraer la batería del suelo del coche, sino que la batería está en un lugar más sencillo para su extracción.
- El sistema es capaz de sustituir baterías de un tamaño suficiente para almacenar 280 kWh de energía.
Lo que ofrece a estos camiones una autonomía en torno a 190 kilómetros.
- Geely ha indicado que este proceso requiere tan solo de 5 minutos.
Un tiempo comparable con el repostar en una gasolinera.
Diapositiva 7: El caso Silence.
- El NanoCar Silence S04 es un vehículo biplaza ligero y 100% eléctrico que se fabrica íntegramente en España.
- Sus dos baterías, diseñadas para extraerse como si fueran un carro.
Todos los vehículos eléctricos de la marca Silence comparten el mismo sistema de baterías extraíbles e intercambiables.
Es el mismo sistema que utilizan los scooters eléctricos.
- Permite intercambiar las baterías por otras cargadas en menos de 30 segundos.
- Pueden cargarse en cualquier enchufe doméstico.
O reemplazarse en una de las 120 battery stations con 1.200 puntos de intercambio que la marca tiene en las principales ciudades españolas.
Antes de finales de año, la compañía contará con 160 estaciones y 1.600 puntos de intercambio de baterías en España.
- No es necesario ninguna estación de cambio.
Ni ningún punto de recarga si se utiliza la red de estaciones pública.
- El S04 puede adquirirse en dos modalidades: suscripción al servicio de baterías o adquisición de las baterías en propiedad.
La modalidad de suscripción reduce hasta un 35% del coste inicial del vehículo, con una cuota mensual desde 19,99€ por tres ciclos de carga incluidos.
Diapositiva 8: El caso Honda.
- Los vehículos eléctricos cada vez tienen más protagonismo en el reparto de última milla, especialmente en zonas urbanas.
Las pequeñas furgonetas eléctricas son perfectas para el denominado reparto de última milla, es decir, el transporte que se hace de los paquetes que pedimos desde el último almacén logístico por el que pasan hasta nuestra casa o negocio.
- El inconveniente de este tipo de vehículos es que necesitan estar parados un tiempo para recargar su batería.
Y eso, en un negocio en el que cada minuto cuenta, y no deja de buscar formas para optimizarse, puede ser un problema para la empresa de reparto.
Honda pretende resolverlo con una solución que ya tiene cierto recorrido en el mundo de las motocicletas y por la que también apuestan algunos fabricantes con sus coches, el intercambio de baterías.
- Honda propone solucionarlo con una furgoneta con baterías intercambiables: la Honda MEV-Van.
La particularidad del MEV-Van es que no utiliza una batería convencional como el N-Van e, sino que recurre a baterías de intercambio para acabar de un plumazo con los tiempos de recarga.
Los módulos de la batería intercambiable están ubicados bajo el piso de la cabina y se accede a ellos a través de varias trampillas. Cuando quede poca autonomía, basta con quitar los módulos descargados y poner otros a plena carga en las estaciones de intercambio de baterías.
- Honda no ha desvelado datos técnicos de esta pequeña furgoneta de reparto.
La N-Van e en la que está basada ofrece 210 kilómetros de autonomía. En ambos casos, se trata de vehículos de pequeño tamaño enfocados al uso urbano y, como mucho, interurbano.
La empresa de reparto Yamato Transport, la más grande de Japón, probará el Honda MEV-Van para comprobar la viabilidad de este tipo de vehículos en condiciones de uso reales. De inicio, se pondrá en marcha un solo Honda MEV-Van la prefectura de Gunma, en Japón.
Diapositiva 9: Almacén de baterías.
- Las baterías hay que almacenarlas en un armario para baterías.
Si la estación de cambio/recarga de las baterías no tiene un almacén de baterías, hay que tener un armario para almacenarlas y recargarlas.
Las baterías no se pueden almacenar y recargar en cualquier lugar.
- Es importante seguir las instrucciones del fabricante para cargar, almacenar y utilizar estas baterías de manera segura.
- Almacenar las baterías de forma adecuada en un almacén para baterías es importante para garantizar su seguridad y longevidad.
A continuación se desarrollan algunas pautas generales que pueden ser útiles:
Almacenar en un lugar fresco y seco, lejos de la humedad y el calor extremo. Las temperaturas extremadamente altas o muy bajas pueden afectar negativamente la capacidad y la duración de la batería.
Es importante almacenar las baterías en un lugar seguro lejos de fuentes de calor y materiales inflamables.
Protección contra cortocircuitos es importante proteger las terminales de la batería para evitar cortocircuitos.
Almacenar las baterías en un armario resistente al fuego durante 120 minutos.
Se recomienda que el armario tenga una ventana de sobrepresión en el techo para evitar la acumulación de vapores potencialmente peligrosos emitidos por las baterías.
Se recomienda que el armario tenga un sistema de irrigación de agua en el interior del contenedor, con una conexión seca en el exterior para mayor seguridad.
Se recomienda que el armario tenga un detector de incendios conectado a una centralita autónoma en el exterior del contenedor, equipado con una sirena acústica y visual.
Diapositiva 10: Recomendaciones para flotas.
- Realizar un estudio previo antes de electrificar la flota.
El cambio de baterías es incipiente en Europa, la mayoría de las flotas instalan puntos de recarga para recargar sus vehículos eléctricos.
Actualmente es una tecnología que se está desarrollando, y es factible en algunas flotas urbanas y en flotas que operan en una área geográfica delimitada como la minería, puertos, aeropuertos, o centros logísticos.
Cada día hay mas vehículos que utilizan el cambio de baterías, e incluso en los vehículos de hidrógeno está en fase de estudio los cartuchos de hidrógeno intercambiables.
Antes de electrificar la flota se recomienda hacer el estudio de la utilización del cambio de las baterías en nuestras instalaciones como que tipo de estaciones hay en el mercado, en que vehículos se puede realizar, en que baterías, las baterías se pueden alquilar etc.
- Realizar un estudio económico.
Hay que realizar el estudio económico para conocer si el cambio de baterías es viable económicamente en comparación con los puntos de recarga.
Hay que incluir el coste de las instalaciones como la estación de cambio, el almacén de las baterías así como el coste de la energía, el coste de la potencia contratada etc.
- Adquisición de los vehículos.
Aunque a día de hoy la mayoría de vehículos eléctricos no están preparados para el cambio de baterías, estos se pueden modificar para que se pueda realizar.
Nos podemos poner en contacto con un fabricante de vehículos para que modifiquen el vehículo para que se pueda realizar el cambio de baterías, aunque se tiene que realizar con un tamaño mínimo de vehículos para que sea viable económicamente para ambas partes.
- Estación de cambio de baterías en propiedad.
Se recomienda realizar el cambio de baterías en nuestras instalaciones porque siempre tendremos la batería disponible.
Si el cambio de batería se realiza en instalaciones de terceros o públicas puede ser que no haya una batería disponible, la estación esté cerrada etc. y no se pueda utilizar el vehículo, es un riesgo que se toma, pero se ahorran todos los costes de la infraestructura.
- Baterías en propiedad o en alquiler.
Hay fabricantes de vehículos que permiten adquirir la batería en propiedad o alquiler en el cambio de baterías.
Se recomienda adquirir la batería en alquiler si es viable económicamente, porque el precio del vehículo es menor, y no se tiene la depreciación económica de la batería producida por la degradación.
Diapositiva 11: Gracias por su atención.
En este capítulo se ha desarrollado el cambio de baterías, que es una solución factible para la recarga de las baterías del vehículo eléctrico en algunas flotas urbanas en comparación con los puntos de recarga, hasta pronto.
Descarga el audio
Escrito por José Miguel Fernández Gómez.
