Almacenamiento de energía para la recarga de vehículos eléctricos: cómo los sistemas BESS reducen la demanda máxima y facilitan la recarga rápida
Las estaciones de recarga de vehículos eléctricos se están convirtiendo en activos comerciales con un elevado consumo eléctrico. Si varios cargadores de alta potencia se ponen en marcha al mismo tiempo, pueden provocar un pico de demanda breve e intenso que supere la capacidad contratada de la instalación, genere recargos por demanda o retrase una mejora de la red eléctrica. Almacenamiento de energía para la recarga de vehículos eléctricos ofrece a los propietarios de las instalaciones otra forma de gestionar esa energía: un sistema de almacenamiento de energía en baterías (BESS) puede cargarse cuando la red eléctrica tiene capacidad sobrante y descargarse cuando los vehículos necesitan una recarga rápida.
En este artículo se explica cómo el almacenamiento en baterías para la recarga de vehículos eléctricos contribuye a la reducción de picos de demanda, al equilibrio de la carga y a la gestión de la demanda. Asimismo, se describe la información del proyecto necesaria para evaluar una solución de almacenamiento de energía para una estación de recarga. Los ejemplos son meramente ilustrativos; un diseño técnico debe basarse en los datos de carga medidos en la instalación, las normas de la empresa de suministro eléctrico, los controles del cargador y los requisitos de seguridad.
Por qué la recarga de vehículos eléctricos genera un perfil de carga comercial complejo
El consumo energético de un cargador de vehículos eléctricos no es la única cuestión que hay que tener en cuenta en su diseño. Cuando El consumo de energía, el número de cargadores que funcionan a la vez y la rapidez con la que los conductores esperan marcharse pueden determinar la infraestructura eléctrica necesaria.
Una estación de recarga puede conectar muchos vehículos durante la noche, mientras que una autopista o un centro de flotas puede registrar una concentración de llegadas durante un intervalo de tiempo reducido. En un establecimiento comercial, un lugar de trabajo, un centro logístico o un establecimiento hotelero, la demanda de recarga se suma a la de refrigeración, climatización, iluminación, producción y otras cargas del edificio. Si varios cargadores de 150 kW o más se ponen en marcha a la vez, la carga coincidente puede ser mucho mayor que la carga base habitual del establecimiento.
La AIE clasifica como «rápidos» los cargadores públicos de más de 22 kW y hasta 150 kW, y como «ultrarrápidos» los de 150 kW o más. Su análisis para 2025 indica que el parque mundial de cargadores rápidos alcanzó unos 2 millones en 2024, mientras que los cargadores ultrarrápidos crecieron en más de 50% ese año.1 Esta ampliación pone de relieve la importancia de planificar la calidad de la energía, la capacidad de conexión y la capacidad de control, y no se limita a instalar más tomas de corriente para cargadores.
La restricción de conexión a la red eléctrica
La conexión a la red eléctrica suele estar limitada por la capacidad disponible de la red, las características nominales de los transformadores y las instalaciones de conmutación, los parámetros de protección, las condiciones urbanísticas locales y las condiciones comerciales de la conexión. Es posible que una instalación tenga suficiente capacidad de consumo eléctrico anual, pero que, aun así, carezca de la potencia instantánea necesaria para realizar recargas rápidas simultáneas.
Una conexión de mayor capacidad puede resolver el cuello de botella eléctrico, pero puede implicar refuerzos, obras de ingeniería civil, largos ciclos de aprobación o una tarifa de capacidad fija más elevada. También puede dar lugar a que la instalación cuente con una conexión sobredimensionada que solo se utilice durante picos de tráfico ocasionales. Un sistema de almacenamiento de energía por baterías (BESS) puede actuar como un amortiguador controlable entre la conexión a la red y los cargadores, siempre que cuente con la aprobación de la empresa eléctrica y se respeten los límites del diseño del sistema.
La AIE señala que el impacto de los vehículos eléctricos depende de las necesidades de potencia y energía, de la red eléctrica utilizada, de la simultaneidad de la recarga, de los segmentos de vehículos, de las preferencias de los usuarios y de los patrones de movilidad locales. Asimismo, recomienda la recarga gestionada frente a la no gestionada, siempre que sea posible.2 Estos principios se aplican directamente a los proyectos de recarga comercial.
Cómo funciona el almacenamiento de energía para la recarga de vehículos eléctricos
Un sistema de almacenamiento de energía para la recarga de vehículos eléctricos (BESS) suele incluir módulos de batería, un sistema de gestión de la batería, equipos de conversión de potencia, un sistema de gestión de la energía, dispositivos de protección y aparatos de conmutación, un sistema de gestión térmica, sistemas de comunicaciones y una carcasa u otra disposición de instalación. La arquitectura exacta depende de las condiciones del emplazamiento y de los modos de funcionamiento requeridos.
En una secuencia básica de reducción de picos, el BESS se recarga durante un periodo de baja demanda o cuando hay generación renovable disponible. El sistema de gestión de energía supervisa la importación de la red en la instalación y la carga combinada de los cargadores. Cuando la carga prevista o medida se aproxima a un límite de importación configurado, el BESS se descarga para satisfacer parte de la demanda de carga. Una vez finalizado el evento, puede recargarse dentro de la franja horaria tarifaria o operativa seleccionada.
La batería no sustituye necesariamente a la red eléctrica. Lo más habitual es que complementos una conexión a la red deliberadamente limitada, de modo que los cargadores puedan proporcionar una potencia de salida más elevada durante breves periodos de tiempo sin que la conexión total de la instalación tenga que adaptarse a la carga máxima teórica de los cargadores. La potencia nominal de la batería determina la cantidad de apoyo instantáneo disponible; la energía utilizable determina cuánto tiempo puede durar ese apoyo. Ambos parámetros deben dimensionarse en función del perfil de carga.
Reducción de picos, equilibrio de carga y gestión de la demanda
Estos términos se solapan, pero describen objetivos de diseño distintos.
| Función | Qué gestiona el controlador | Con fines comerciales | Pregunta típica sobre diseño |
|---|---|---|---|
| Reducción de picos de demanda en la recarga de vehículos eléctricos | La importación máxima a la red de la instalación durante los procesos de recarga | Reducir los costes relacionados con la demanda o mantenerse dentro de un límite de conexión | ¿Qué límite máximo de importación no debe superarse? |
| Equilibrio de carga en los cargadores de vehículos eléctricos | Distribución de la potencia entre los cargadores y los vehículos | Atender a más vehículos evitando al mismo tiempo alcanzar la potencia máxima simultánea | ¿Qué vehículos tienen prioridad y en qué plazo? |
| Gestión de la demanda | Carga de la central, tarifas, horarios y restricciones operativas | Coordinar la tarificación con las señales de precios del edificio y de los servicios públicos | ¿Cuándo debe realizarse la recarga, el funcionamiento con batería o la reducción de la producción? |
| Compatibilidad con la carga rápida | Descarga de la batería de corta duración para aumentar la potencia disponible del cargador | Ofrecer una mejor experiencia de recarga en zonas donde la red eléctrica tiene limitaciones | ¿Durante cuánto tiempo y con qué frecuencia debe el sistema BESS suministrar alta potencia? |
Reducción de picos de demanda
La reducción de picos utiliza un umbral de control. Por ejemplo, si una instalación desea mantener la importación a la red por debajo de un límite acordado, el sistema de almacenamiento de energía en batería (BESS) se descarga cada vez que la carga combinada del edificio y los cargadores superaría dicho límite. El umbral debe tener en cuenta el retraso en la medición, el error de previsión, el estado de carga de la batería, los requisitos de reserva y las características de respuesta de los cargadores y del sistema de conversión de energía.
La reducción de picos no equivale automáticamente a una reducción del consumo total de energía. Lo que hace es modificar el momento y la fuente de suministro de energía. El valor comercial depende de la estructura tarifaria, el intervalo de cálculo de la demanda, las pérdidas de la batería, los límites de funcionamiento y el coste de los ciclos de carga y descarga. Por lo tanto, un modelo financiero debería comparar el coste operativo total del sistema de almacenamiento de energía en baterías (BESS) con los costes de capacidad, demanda o conexión que se evitan, en lugar de dar por sentado que cada kilovatio-hora descargado es gratuito.
Equilibrio de carga
El equilibrio de carga de los cargadores de vehículos eléctricos es una estrategia de control para distribuir la potencia disponible. En lugar de permitir que cada cargador solicite su potencia máxima, el controlador de la instalación puede asignar la potencia en función del estado de carga del vehículo, la hora de salida, la prioridad de la flota, los niveles mínimos de servicio y el límite de importación de la instalación. Un sistema de almacenamiento de energía en batería (BESS) añade otro recurso controlable: el controlador puede combinar la energía de la red, la energía de la batería, la generación solar (cuando esté disponible) y los valores de consigna de los cargadores.
En el caso de una base de flotas, esto puede garantizar el cumplimiento del horario de salidas. En el caso de una instalación pública, puede reducir la probabilidad de que la sesión de un vehículo provoque la limitación de todas las demás sesiones. El resultado deseado no siempre es la potencia instantánea máxima; a menudo se trata del mayor rendimiento útil dentro de las limitaciones eléctricas y comerciales.
Gestión de la demanda y tarifas
Las tarifas pueden influir en el mejor horario de funcionamiento. Las tarifas por franja horaria pueden fomentar la recarga fuera de las horas punta, mientras que los cargos por demanda pueden basarse en la importación media más alta durante un intervalo definido. Algunas instalaciones también pueden enfrentarse a límites de capacidad contratada, restricciones de exportación o señales dinámicas de la empresa de suministro. El sistema de gestión energética debe reflejar la tarifa real y las normas de liquidación, en lugar de utilizar una suposición genérica de horas punta y horas valle.
La AIE señala que el diseño de las tarifas, los contratos y los mercados de flexibilidad son herramientas que pueden incentivar la carga gestionada, y recomienda valorar la flexibilidad cuando esta aporte beneficios al sistema.2 Para el propietario de un local comercial, esto significa que el análisis de viabilidad debe tener en cuenta tanto el ahorro directo como el valor operativo de mantener los cargadores disponibles durante los periodos de menor disponibilidad.
Perfil ilustrativo de la carga antes y después
La siguiente tabla es una Ejemplo ficticio con fines explicativos; no se trata de datos de medición de un proyecto ni de un resultado de un cliente de DAXIN.. Se parte de la hipótesis de una instalación con un objetivo fijo de importación a la red y un sistema de almacenamiento de energía en batería (BESS) que suministra la diferencia durante el pico de carga. El rendimiento real depende de los controles del cargador, el estado de carga de la batería, las pérdidas de conversión, el tiempo de respuesta y la carga medida de la instalación.
| Intervalo de 30 minutos | Carga del edificio (a título ilustrativo) | Demanda de cargadores antes de la implantación de los sistemas de almacenamiento de energía en baterías (BESS) (a título ilustrativo) | Importación de la red antes del BESS | Asistencia técnica para baterías tras el sistema BESS | Importación a la red tras el BESS |
|---|---|---|---|---|---|
| 08:00–08:30 | 180 kW | 120 kW | 300 kW | 0 kW | 300 kW |
| 08:30–09:00 | 190 kW | 260 kW | 450 kW | 100 kW | 350 kW |
| 09:00–09:30 | 210 kW | 390 kW | 600 kW | 250 kW | 350 kW |
| 09:30–10:00 | 220 kW | 330 kW | 550 kW | 200 kW | 350 kW |
| 10:00–10:30 | 200 kW | 180 kW | 380 kW | 0 kW | 380 kW |
En este perfil ilustrativo, el objetivo de control es limitar la importación de la red a aproximadamente 350 kW durante los intervalos de recarga de mayor intensidad. La tabla no afirma que un sistema real vaya a alcanzar ese resultado. Lo que muestra es la lógica de diseño: la batería permanece inactiva cuando la carga está por debajo del umbral y se descarga cuando la carga combinada lo supera.
Cómo dimensionar un sistema de almacenamiento de energía en batería (BESS) de carga rápida
Un diseño práctico parte de un estudio de la carga, en lugar de basarse en un tamaño de batería concreto. Los siguientes datos son especialmente importantes.
| Entrada | Por qué influye en el diseño |
|---|---|
| Tráfico del sitio web | Los volúmenes de llegada, los patrones de las colas, la estacionalidad y la concentración en las horas punta determinan la probabilidad de que se produzcan recargas simultáneas. |
| Parámetros de los cargadores y concurrencia | La potencia nominal no es lo mismo que la potencia coincidente real; el número de conectores, la lógica de uso compartido y el comportamiento de las sesiones son factores importantes. |
| Tiempo de permanencia y compromiso de servicio | Los tiempos de estancia cortos requieren una mayor potencia o más energía disponible por vehículo; las estancias más largas permiten una recarga controlada. |
| Tarifas y normas de demanda | Los cargos por capacidad, los intervalos de demanda, las tarifas según la hora de consumo y las normas de exportación determinan el valor operativo. |
| Capacidad de la red eléctrica | El límite de importación permitido establece la potencia que debe suministrar la red, gestionarse en los cargadores o complementarse mediante sistemas de almacenamiento. |
| Reserva operativa | Una política de reserva garantiza la disponibilidad para las llegadas posteriores y reduce el riesgo de que se agote la batería durante las horas de mayor actividad. |
| Plan de expansión | Los futuros cargadores, la energía solar, la electrificación de flotas o las cargas de los edificios podrían modificar la potencia necesaria y el perfil energético. |
Un primer cálculo útil tiene carácter meramente ilustrativo: si los cargadores solicitan 600 kW mientras que la importación permitida de la instalación es de 350 kW, la necesidad de apoyo instantáneo es de aproximadamente 250 kW, sin tener en cuenta las reservas ni las pérdidas. Si ese apoyo fuera necesario durante una hora, la necesidad energética nominal sería de aproximadamente 250 kWh; en un diseño real, esta cifra se incrementaría o se ajustaría en función de la autonomía útil según el estado de carga, la eficiencia, la degradación, la reserva y la duración prevista del evento. Si el evento dura 15 minutos, la necesidad de energía es menor, pero la potencia nominal de conversión puede seguir siendo decisiva.
Un sistema de almacenamiento de energía en batería (BESS) no debe seleccionarse basándose únicamente en la potencia. Un sistema de alta potencia y corta duración puede ser adecuado para una parada en autopista con picos de tráfico breves, mientras que una estación de servicio puede necesitar un suministro continuo durante el periodo de salida de los vehículos. El diseño también puede combinar el reparto de potencia por parte del cargador con el almacenamiento, lo que permite que un BESS más pequeño preste el servicio necesario con una menor intensidad de ciclos.
Diferencia: reducción de picos con BESS frente a la gestión de la carga únicamente mediante el cargador
La gestión de los cargadores y el almacenamiento en baterías son conceptos complementarios, no intercambiables.
| Enfoque | Fuerza | Limitación |
|---|---|---|
| Gestión exclusiva del cargador | No necesita pilas y puede reducir la demanda simultánea mediante la programación o el reparto de potencia | Puede reducir la velocidad de carga o el rendimiento cuando se alcanza el límite de la red eléctrica. |
| BESS con gestión del cargador | Permite mantener una potencia de carga más elevada durante periodos cortos, al tiempo que se aplica un límite a la inyección a la red | Incluye los costes de inversión, las pérdidas por conversión, el mantenimiento, la integración de los sistemas de control y los requisitos de seguridad |
| Conexión a la red de mayor potencia | Aumenta la capacidad de importación de la empresa | Puede requerir refuerzos, mayores costes de conexión y un proceso de desarrollo más largo. |
| Enfoque híbrido | Coordina la capacidad de conexión, los controles del cargador, el almacenamiento y, posiblemente, la energía solar | Requiere un diseño integrado, unas prioridades de control claras y una puesta en marcha sólida |
La opción más adecuada depende de la economía del tráfico, los compromisos de servicio, las condiciones de la red, el espacio disponible y el coste de las alternativas. Las soluciones y la experiencia en proyectos de DAXIN ENERGY pueden consultarse a través de la Página de soluciones de DAXIN ENERGY y página de proyectos; la idoneidad para un proyecto concreto sigue requiriendo una evaluación técnica.
Lista de comprobación de datos del proyecto para una evaluación del almacenamiento de energía en estaciones de recarga de vehículos eléctricos
Antes de solicitar un anteproyecto, recopila la siguiente información:
- La dirección de la instalación, la finalidad, el nivel de tensión, el esquema unifilar, los datos técnicos del transformador, la información sobre protecciones y los límites actuales de importación y exportación.
- Datos del contador de intervalos correspondientes al menos a varias semanas, que abarquen preferiblemente días laborables, fines de semana, condiciones meteorológicas y picos estacionales representativos.
- Marca y modelo del cargador, potencia nominal, número de conectores, comportamiento de reparto de potencia, protocolo de comunicaciones, ampliación prevista y registros reales de sesiones, si están disponibles.
- Previsiones de tráfico, distribuciones de llegadas y salidas, clases de vehículos, tiempos de permanencia, tolerancia a las colas y el servicio mínimo de tarificación que el operador desea garantizar.
- Categorías de carga de los edificios, horarios de funcionamiento, generación in situ, sistemas de respaldo y otras cargas flexibles que puedan interactuar con el sistema de recarga.
- Facturas de electricidad, tarifas, definiciones de los cargos por demanda, condiciones de la capacidad contratada, sanciones y cualquier oportunidad de respuesta a la demanda o de flexibilidad.
- Espacio, acceso, condiciones ambientales, requisitos de seguridad contra incendios, límites de ruido, drenaje, trazado de cables y restricciones en materia de construcción o mantenimiento.
- Prioridades comerciales, entre las que se incluyen evitar la modernización de la red eléctrica, la capacidad de recarga, la resiliencia, la integración de energías renovables, la reducción de los costes operativos o la futura ampliación de las instalaciones.
Estos datos permiten realizar una comparación más fiable de la potencia de almacenamiento, la energía útil, los sistemas de control, la estrategia de conexión y la rentabilidad a lo largo del ciclo de vida. Además, reducen el riesgo de dimensionar una batería en función de un pico teórico de carga que rara vez se produce, o de subdimensionarla teniendo en cuenta un patrón de tráfico recurrente.
Conclusión: hacer que la capacidad de recarga sea más flexible
El almacenamiento de energía para la recarga de vehículos eléctricos puede ayudar a las instalaciones comerciales a gestionar la diferencia entre las elevadas potencias nominales de los cargadores y la capacidad limitada de la red eléctrica. Mediante la reducción de picos de demanda, el equilibrio de cargas y la gestión de la demanda en función de las tarifas, un sistema de almacenamiento de energía por batería (BESS) puede facilitar la recarga rápida, al tiempo que mantiene la importación de energía de la red dentro de unos límites operativos definidos. Los diseños más sólidos parten de datos medidos sobre la carga y el tráfico, y a continuación coordinan la batería, los cargadores, la conexión a la red eléctrica y las cargas del emplazamiento mediante una estrategia de control clara.
DAXIN ENERGY puede considerarse parte de ese diálogo técnico inicial. Para analizar el perfil operativo de un proyecto y la información necesaria sin comprometerse prematuramente con una tecnología o especificación concreta, utilice el Página de contacto de DAXIN ENERGY.
Referencias
Nota sobre el artículo: Los cálculos ilustrativos y los perfiles de carga que aparecen en este artículo son meros ejemplos explicativos. No se trata de resultados medidos de proyectos, presupuestos, especificaciones de productos, certificaciones, precios, plazos de entrega ni garantías.