El deseo de contrarrestar una mala calidad del aire urbano y aliviar los problemas relacionados con el cambio climático global, ha causado una explosión de la demanda de vehículos eléctricos. Se ha previsto que en 2040 haya 559 millones de vehículos eléctricos en circulación, y que el 55 por ciento de todas las nuevas ventas de vehículos y el 33 por ciento de la flota global sean eléctricos. Además, algunos análisis anticipan que todos los nuevos vehículos de carretera serán completamente eléctricos en 2030.
No es solo en el área del transporte privado donde los vehículos eléctricos están teniendo impacto, las aplicaciones comerciales también están percibiendo los beneficios de los vehículos eléctricos. Además de sus aspectos medioambientales positivos, los vehículos eléctricos también resultan muy adecuados para aplicaciones automatizadas, como por ejemplo las realizadas por los AGV.
Los AGV ofrecen varias ventajas: no necesitan ningún conductor, por lo que el personal se puede reasignar a tareas más productivas, el rendimiento y los costes son predecibles, los AGV no se cansan y raramente se equivocan, por lo que resultan adecuados para el requisito de funcionamiento 24/7. Se mejora la seguridad general ya que los AGV funcionan en un entorno más controlado, y están diseñados para comunicarse adecuadamente dentro del entorno de automatización en el que operan.
Con la gran cantidad de tipos de vehículos eléctricos que tenemos en funcionamiento hoy en día, la urgencia radica en la construcción de estaciones de carga. La instalación de esta infraestructura fundamental representa uno de los importantes pasos que debe adoptar la industria de los vehículos eléctricos, y que debe producirse a un ritmo más rápido que el crecimiento en el número de vehículos eléctricos.
Infraestructura de cargador de vehículo eléctrico de ABB para PSA Singapore
ABB cuenta con varios años de experiencia en el desarrollo, instalación, puesta en servicio y mantenimiento de infraestructuras de carga, incluidas varias redes de carga a nivel nacional. ABB ofrece una amplia cartera de productos, desde módulos compactos de montaje en pared CA para carga doméstica, pasando por carga rápida CC fiable, como por ejemplo estaciones en el borde de la vía, hasta innovadores sistemas bajo demanda de carga de vehículos comerciales pesados y autobuses eléctricos.
La conexión de cargadores mediante ABB Ability™, oferta unificada, intersectorial y digital de ABB que se extiende desde el dispositivo hasta el perímetro del sistema y hasta la nube, permite un servicio rápido global, mantenimiento proactivo, integración del sistema de control y muchos otros beneficios. La experiencia y la cartera de productos integral de ABB posicionan perfectamente a la empresa para desplegar infraestructura de vehículos eléctricos de nueva generación.
Esta experiencia en la infraestructura de carga de vehículos eléctricos respaldó la decisión de PSA a la hora de elegir a ABB como un socio en la importante expansión de sus instalaciones portuarias.
Carga en un puerto
Cuando se complete en 2040, el puerto de Tuas de PSA en Singapur se convertirá en la terminal de contenedores completamente automatizada más grande del mundo. Con una capacidad de manejo anual de 65 millones de TEU (unidad equivalente a veinte pies), esta futura terminal representará un importante hito en el desarrollo de Singapur. El primer atracadero entrará en servicio en 2021 (imagen 1).
La automatización será un elemento fundamental a la hora de lograr realizar una instalación de este tamaño, complejidad y sofisticación.
Se tiene previsto que las operaciones en la terminal se inicien a finales de 2021 cuando una flota de 162 AGV comience a entrar en servicio progresivamente. Estos AGV, que entrarán en servicio por fases durante dos años, manejarán contenedores marítimos de carga pesada.
ABB y la sección Land Systems de ST Engineering trabajaron estrechamente para conseguir el contrato con PSA para la entrega y puesta en marcha de estaciones inteligentes e integradas de carga para esta flota de AGV, que se implementará hacia finales de 2020.
El contrato incluye dieciocho estaciones inteligentes de carga rápida con tolerancia a fallos integrada y funciones de autodiagnóstico. Cada estación se construye en un cuarto eléctrico completamente integrado en una plataforma prefabricada con una aparamenta de media y baja tensión, transformador y cargadores de alta potencia de 450 kW con equipos asociados de control y monitorización. La solución demuestra los beneficios de la combinación de carga de vehículos eléctricos y toda la infraestructura eléctrica de soporte en una solución de movilidad eléctrica completa (imagen 2).
La cartera de productos de ABB de cargadores de vehículos eléctricos comerciales pesados se caracteriza por el conector enchufable y las opciones de conexión automática de pantógrafo arriba o pantógrafo abajo para cargar una amplia gama de autobuses, camiones y vehículos especializados (imagen 3).
En el proyecto Tuas, ya que la carga del pantógrafo se verá obstaculizada por la presencia de un contenedor en el vehículo y los pantógrafos de acceso laterales son difíciles de manejar, se utilizan conectores tipo clavija de acceso lateral, especialmente diseñados y personalizados, de Stäubli (imagen 4). La especificación del conector de clavijas fue propuesta por PSA, que trabaja estrechamente con Stäubli para diseñar la solución de conexión que mejor se ajusta a la aplicación. Para la comunicación entre el vehículo eléctrico y la infraestructura de carga, se aplicó el Sistema de carga combinado (CCS), un protocolo de carga abierto y universal basado en normas internacionales.
Los sistemas de gestión de la flota de PSA monitorizarán de forma centralizada el estado de las estaciones de carga y niveles de la batería de los AGV, y programarán los AGV para su carga. Cuando el AGV llegue a la estación de carga designada, indicará a la estación de carga que inicie la sesión de carga.
Los equipos de ABB se comunican con el controlador lógico programable (PLC) del cliente, aunque excepcionalmente no exista ninguna conexión con los servicios de la nube. A petición de PSA, el sistema debía aislarse, lo que representaba el desafío adicional de la definición de una solución local para actualizaciones de software y monitorización. Los datos se transmiten al PLC, que a continuación emite órdenes a la infraestructura de carga de ABB (inicio de carga, parada de carga, restablecimiento de fallos, etc.) y envía consultas de estado. El PLC se comunica con el sistema de gestión de la flota para el control y la gestión en tiempo real de las operaciones de carga. Los datos operativos y de diagnóstico se registran en el Sistema de diagnóstico de fallos remoto y pueden utilizarse para análisis adicional y para conocer las tendencias de los datos.
Cada estación de carga incluye tres armarios de conversión de alimentación AC-CC de 150 kW. Esto proporciona un elemento de redundancia ya que en caso de que se deje fuera de servicio algún armario (por ejemplo, para mantenimiento o debido a un fallo), se seguirá disponiendo de 300 kW de carga de alta potencia; disponer temporalmente de menos capacidad de carga es preferible a no disponer de capacidad de carga temporalmente. La carga completa de la batería de un AGV (de terceros, 450–750 V) tarda aproximadamente 20 minutos. Como equipos independientes, los cargadores tienen una clasificación de protección IP54 estándar, aunque cuando se instalan en el cuarto eléctrico, se mejora aún más la protección frente a las condiciones adversas junto al mar.
Se han previsto dieciocho estaciones de 450 kW, además de un armario para cargador de 150 kW independiente para el taller del cliente. ABB es responsable del diseño, ingeniería, construcción y puesta en servicio de todo el cuarto eléctrico, incluyendo la infraestructura de carga y la integración con los AGV. La implementación en contenedores simplifica todo el trabajo: el contenedor se sitúa en el sitio donde ST Engineering se conectará a la alimentación principal y donde ABB realizará la puesta en servicio.
Soluciones estandarizadas para la conexión a la red eléctrica
Para dar respuesta a la creciente demanda de vehículos eléctricos y a la carga de alta potencia, también debe considerarse la forma de entregar la electricidad desde la red eléctrica a los cargadores. Con frecuencia, deben hacerse inversiones para aumentar la capacidad del sistema de distribución eléctrica, aunque con la combinación correcta de soluciones inteligentes, como por ejemplo almacenamiento de la batería junto con un sistema de gestión energética, los costes pueden controlarse.
ABB dispone de más de 100 años de experiencia en distribución eléctrica y es líder en soluciones prediseñadas y escalables que facilitan el crecimiento dinámico de la movilidad eléctrica sostenible. La cartera de productos de ABB incluye una amplia gama de módulos de conexión de la red eléctrica.
Estos módulos se diseñaron para hacer realidad diferentes funcionalidades y cumplir numerosas normas, incluyendo IEC y ANSI (imagen 5). En el proyecto del megapuerto de Tuas, se utiliza aparamenta de media tensión con aislamiento de gas SF6 SafePlus para satisfacer los requisitos de red. Además, la solución del cuarto eléctrico permite la instalación de los cargadores y los restantes equipos de distribución eléctrica dentro del mismo conjunto para minimizar los trabajos en el emplazamiento y conseguir que la instalación resulte más eficiente. La cartera de productos de cuartos eléctricos de ABB proporciona una solución "plug-and-play" modular para el rápido despliegue de aplicaciones de movilidad eléctrica. Todos los equipos se prueban previamente para que funcionen juntos perfectamente, reduciendo las dificultades in situ asociadas con la integración de nuevas tecnologías, como por ejemplo carga de vehículos eléctricos. Además, la naturaleza modular del diseño permite a PSA reubicar las estaciones de carga en diferentes áreas del puerto terminal como sea necesario.
Liderando la carga
El proyecto PSA Singapore une dos de las tendencias más importantes que afectan a la industria de la movilidad: el aumento de vehículos de guiado automático y la adopción de vehículos eléctricos. La tecnología de ABB permitirá la carga rápida de los AGV, lo que resulta fundamental para lograr un movimiento eficiente de contenedores y aumentar la capacidad del puerto. El proyecto pionero de PSA y ST Engineering representa la primera ocasión en la que los cargadores de ABB se van a utilizar para alimentar una flota de vehículos automatizados para operaciones comerciales. Este último proyecto acelerará aún más la transición de Singapur hacia un futuro ecosistema de movilidad que sea más seguro, limpio y accesible.
En un contexto más amplio, el rápido crecimiento del mercado de los vehículos eléctricos está impulsando una forma de pensar ágil e innovadora. ABB es líder en el desarrollo de la movilidad sostenible gracias a sus nuevas tecnologías digitales, y ha participado en numerosos proyectos en todo el mundo. Gracias a su rentabilidad y atractivas credenciales medioambientales, los AGV eléctricos se caracterizarán por un número cada vez mayor de operaciones comerciales. El proyecto de Singapur ofrece un modelo ideal para estas aplicaciones.
Referencias
[1] Z. Shahan, Clean Technica, “Electric Vehicle Sales Up 130% In 2018, 210% In Q4 2018 — US Electric Car Sales Report.” Disponible: https://cleantechnica.com/2019/01/03/100-electric-vehicle-sales-up-130-in-2018-210-in-q4-2018-us-electric-car-sales-report/
