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Baterías empleadas en el desarrollo experimental. Fotos: Óscar Andrés Ruiz Guzmán, magíster en Ingeniería Eléctrica - UNAL Sede Manizales.

Esquema del desarrollo experimental y detalle del circuito de medición de la potencia de recarga.

La investigación fue adelantada por el Grupo de investigación en calidad de la energía y electrónica de potencia (Gicep) de la UNAL Sede Manizales.

Para la simulación se conectaron 30 grupos de 100 baterías, es decir 3.000 baterías conectadas.

Óscar Andrés Ruiz Guzmán, magíster en Ingeniería Eléctrica de la UNAL Sede Manizales.

A través de simulaciones desarrolladas en laboratorio, el Grupo de investigación en calidad de la energía y electrónica de potencia (Gicep), de la Universidad Nacional de Colombia (UNAL) Sede Manizales, busca determinar que la corriente que usan estas baterías no es igual a la utilizada en la red de distribución.

“Aunque las redes de distribución se proyectan para proporcionar electricidad en cualquier área, una penetración generalizada de vehículos eléctricos aumentaría en forma significativa la demanda de energía eléctrica para las recargas de sus baterías, lo que ocasionaría un alto impacto técnico en el sistema eléctrico”.

Así lo explica Óscar Andrés Ruiz Guzmán, magíster en Ingeniería Eléctrica de la UNAL Sede Manizales, quien para conocer la afectación y el grado de deterioro de la red eléctrica analizó tanto el rendimiento de los cargadores eléctricos según las características de una batería para vehículos eléctricos como las recomendaciones técnicas de las normas internacionales al respecto.

Para eso hizo una simulación de conexiones en serie o paralelo, conectando 30 grupos de 100 baterías, es decir 3.000 baterías conectadas. Como estrategia de recarga utilizó la corriente constante, debido a que es la más empleada con baterías basadas en iones de litio.

La corriente inicial se fijó en un valor constante de 0,1 C (culombio) –medida de carga eléctrica– hasta que la tensión llegó al 90 % del estado de carga. Después identificó que la corriente decreció exponencialmente con un valor cercano a 0,0015 C hasta que el cargador desconectó la batería, cuando el estado de carga alcanzó el 100 %.

Estos resultados le permitieron definir que el proceso de recarga con este tipo de cargador es más eficiente, en términos de tiempo, con respecto al cargador básico.

“Aunque los cargadores básicos –o más económicos– cumplen el mismo objetivo de recargar la batería, tienen un rendimiento deficiente, con pérdidas cercanas al 40 %”, sostiene el investigador.

En Colombia se prevé que la incursión del vehículo eléctrico se dará en distintos porcentajes hasta llegar a una penetración completa, pero lo que aún no se sabe es si la red colombiana eléctrica estará preparada para esa incursión.

Por eso este estudio se constituye en un aporte para la planeación y operación del sistema eléctrico colombiano a mediano y largo plazo. “La investigación busca generar una metodología de conexión de los vehículos eléctricos, aportar a la formulación de normatividad para Colombia y evaluar el impacto de otras tecnologías como las energías renovables”, agregó el magíster.

Incursión en alza

La incursión de los vehículos eléctricos a Colombia apenas comienza. Según la Asociación Nacional de Movilidad Sostenible (Andemos), hasta ahora solo se han vendido 1.100 unidades, pero con este número las empresas de energía del país ya proyectan cambios.

Según José Fernando Isaza, jefe de la Unidad de Transacciones de EPM, “se debe tener en cuenta que el costo de las baterías ha disminuido cinco veces y que para 2025 los vehículos tanto convencionales como eléctricos podrían tener precios similares”.

En ese sentido, el investigador considera que es importante que empresas como Codensa, Celsia y EPM, que lideran la venta directa de energía eléctrica para este tipo de vehículos, concreten alianzas con la red de estaciones de servicio en el país, para el crecimiento en la infraestructura de electrolineras que no afecten la red eléctrica domiciliaria.

Medellín cuenta hoy con el primer bus articulado equipado con esta tecnología, el cual se carga de energía durante cerca de tres horas y puede recorrer hasta 280 kilómetros con una única carga.