La potencia de una estación de recarga condiciona en gran medida los permisos aplicables y trámites necesarios para su legalización. Por ejemplo, a partir de 10 [kW] a la intemperie y de 50 [kW] en interior se requiere de proyecto técnico, dirección de obra y de inspección inicial por parte de un Organismo de Control Autorizado.
En esta publicación se explica como calcular correctamente su valor, que en definitiva solo depende de la intensidad del interruptor general de alimentación (IGA) de la estación. También se explican otras maneras de definir la potencia de la instalación.
ÍNDICE DE CONTENIDOS
TIPOS DE POTENCIA
La potencia de una estación de recarga puede evaluarse de cuatro posibles maneras:
- Potencia de recarga total: es la que pueden entregar conjuntamente y de manera simultánea todos los puntos de recarga. Su valor normalmente se limita mediante la programación global de la estación (a veces con un DLM) o restricción individual de los equipos a fin de evitar sanciones por exceso de potencia o la activación de las protecciones. Este dato es importante para los usuarios de la instalación, pero no tiene mucho impacto en los cálculos eléctricos. Es necesario aclarar que esta manipulación de la potencia de recarga realmente se realiza en función de la potencia total de las cargas.
- Potencia total de las cargas: es el sumatorio de todas las cargas que se hayan instalado, incluye la alimentación de los cargadores, la iluminación, los sistemas de comunicación y otros servicios auxiliares como resistencias calefactoras o cámaras de seguridad.
- Cabe advertir que los cargadores a menudo demandan más potencia que la que pueden entregar a los vehículos debido al consumo de los sistemas internos de refrigeración y de comunicación, así como las perdidas energéticas del rectificador (modo 4), esto es importante tenerlo en cuenta para el cálculo de los circuitos que alimentan los equipos y de sus protecciones, aunque existe la posibilidad de caparla si así se requiere por cuestiones técnicas.
- Potencia de acceso o disponible: en el caso de nuevos suministros es la potencia indicada en la Carta de condiciones técnico-económicas (CTE), es la más alta que se podrá contratar y demandar de la red eléctrica sin penalizaciones o cortes de suministro; lo habitual es solicitar a la distribuidora una potencia de acceso menor o igual a la potencia de recarga total. En grandes electrolineras es habitual pedir una capacidad de acceso hasta un 40-50% inferior a la de recarga y programar la limitación de potencia para que la demanda total de la estación no pueda superar potencia de acceso, a funcionalidad se denomina Power Sharing.
- Si se trata de una estación conectada a un suministro existente (e.g. gasolineras, viviendas) se deberá considerar la potencia contratada y habilitar un sistema de gestión dinámica de cargas (Dynamic Power Sharing) mediante la instalación de un vatímetro o DLM que permita restringir la demanda de la estación en función de la potencia disponible en cada momento. Este sistema actúa sobre los cargadores y puede ser innecesario si la potencia de la estación es muy baja en comparación con la contratada.
- Potencia máxima admisible: es la potencia calculada a partir de la intensidad del interruptor general de corte de la estación de recarga (IGA). Su valor se puede regular en la mayoría de interruptores de caja moldeada o bastidor abierto según las necesidades de la instalación; si la regulación es electrónica se puede ajustar prácticamente amperio a amperio. Esta es por lo tanto la máxima potencia que podrá admitir la estación, ya que al superarla actuará el interruptor.
- Se recomienda que sea igual o ligeramente inferior a la potencia de acceso, ya que a veces la distribuidora puede negarse a dar suministro si es superior, sobre todo si se trata de una zona con la red de distribución saturada con poca capacidad disponible para nuevos suministros. Es decir, la potencia de la instalación ejecutada debe ser coherente con la capacidad de acceso concedida.
MARCO NORMATIVO – BAJA TENSIÓN
A diferencia de las instalaciones de autoconsumo, a las estaciones de recarga no se les aplican normas particulares para determinar su potencia a efectos legales. Por lo tanto su cálculo se realiza como en el resto de instalaciones eléctricas, es decir, en base a la intensidad nominal o regulada del interruptor general de corte (IGA), que antes se ha denominado como potencia máxima admisible. Este criterio se puede observar en las Tablas 1/2 de la ITC-BT-52, en las que se determina la potencia instalada en base al calibre de la protección:
Instalaciones monofásicas → PMONOFÁSICA = UN · IIGA donde UN suele ser de 230 [V]
Instalaciones trifásicas → PTRIFÁSICA = √3 · UN · IIGA donde UN normalmente es de 400 [V]
En definitiva esta es la potencia que debe indicarse en el certificado de instalación eléctrica (CIEBT, boletín) y resto de documentación necesaria para el registro de la estación en industria. En los campos de observaciones (si los hay) se debe especificar el esquema de conexionado (M1/2/3/4), los modos de recarga (1/2/3/4), el ámbito de la instalación (interior/exterior), su accesibilidad (privada/pública), la potencia de cada modelo de cargador ([kW]) y el número de equipos instalados de cada modelo.
- Ejemplo: «Estación de recarga en exterior y pública, con esquema 3b y modos de recarga 3&4. Equipada con 4 cargadores de 44 [kW] y 1 cargador de 150 [kW].«
Aunque en baja tensión no es lo más habitual, es posible que la empresa distribuidora solicite al promotor asumir la ejecución de la extensión de la red de distribución hasta la parcela donde se vaya a ejecutar la estación, en concreto hasta el armario de acometida (CPM / CPM+CGP / CM+CGP+CS, según el caso).
En estos casos se elabora un segundo proyecto con su correspondiente dirección de obras para esta línea, denominado «de extensión de red», cuya potencia legal se considera la menor entre la máxima admisible del cable y la potencia asignada de la caja de seccionamiento (CS) si esta contase con entrada/salida a la red.
Esto es así debido a que habitualmente el alcance de la extensión de red no abarca las protecciones de línea del centro de transformación (CT) de la compañía, las cuales ya están instaladas de tratarse de una red existente cuya longitud se está ampliando o en su defecto las pondrá la distribuidora si trata de un nuevo circuito.
La única excepción a esto es si se acuerda con la compañía distribuidora ejecutar un nuevo CT -además de la extensión de red- para cederle su titularidad, en cuyo caso el cálculo de la potencia del proyecto de extensión si que se haría en base a la intensidad nominal de la protección de línea que se decida instalar. En estas obras el CT tendría un proyecto y tramitación independientes, su potencia sería la del transformador que equipe.
MARCO NORMATIVO – ALTA TENSIÓN
En estaciones de recarga con potencias considerables (> 150 [kW]) la distribuidora suele dar suministro en alta tensión, es decir, se requiere de al menos un centro de transformación para la reducción del voltaje a 400 [V], que es el valor normalizado más común en España en instalaciones trifásicas.
Lo correcto en estos casos es realizar dos proyectos y trámites independientes, uno para el centro de transformación y la línea de alta tensión que transcurra dentro de la propiedad, y otro para la estación de recarga; el límite entre ambos proyectos se suele establecer en el puente de baja del transformador o en el interruptor de cabecera, esto depende del criterio del técnico.
Por lo tanto la potencia de la estación seguiría calculándose según el criterio expuesto en el anterior apartado, pero la de la parte de alta tensión dependería únicamente de la potencia del transformador instalado y no de las protecciones o celdas que equipe, la cual debe siempre ser mayor o igual a la de acceso de la CTE.
Sobre esta cuestión cabe destacar que las obras de estaciones de recarga de alta tensión pueden llegar a requerir hasta un total de cuatro proyectos, direcciones de obra y legalizaciones diferenciados dependiendo de los trabajos que exija la empresa distribuidora o que el promotor desee realizar por su cuenta para acelerar la puesta en marcha de la estación:
- Obras a ceder a la distribuidora (de compañía):
- Proyecto de extensión de la red eléctrica de alta tensión hasta la parcela.
- Proyecto del centro de seccionamiento (CS) en el límite de la parcela.
- NOTA: a veces estos dos documentos se unifican si la extensión de red es corta.
- Obras propiedad del promotor (de abonado):
- Proyecto de la línea de alta tensión en propiedad y del centro de transformación (CT).
- Proyecto de la estación de recarga en baja tensión y obra civil asociada.
CASO PRÁCTICO
Se desea determinar la potencia legal de una estación de recarga de vehículos eléctricos para 10 plazas. El promotor pide el montaje de cuatro equipos Circutor Urban T22 y un cargador Circutor Raption 150 Compact, adicionalmente será necesaria una salida auxiliar para un módem (30 [W]) que permita monitorizar la estación y otra más para alimentar los tres puntos de luz (3×100 [W]). La empresa distribuidora de la zona a través de su Carta de condiciones técnico-económicas otorga una potencia de acceso de 250 [kW] en alta tensión.
PASO 1 – Características de los equipos (potencia de recarga).
El equipo Circutor Urban T22 tiene una capacidad de carga total máxima de 44 [kW] y el modelo Circutor Raption 150 Compact de 150 [kW], por lo tanto la potencia de recarga global es de 326 [kW] (4×44 + 1×150). Cabe aclarar que el equipo de mayor potencia puede entregar hasta 150 [kW] en cada terminal, aunque esta se reparta entre los dos cuando hay dos vehículos cargando, en cambio el cargador pequeño solo puede dar 22 [kW] por conector, por lo que desaprovecha la mitad de su capacidad cuando solo hay un vehículo conectado.
PASO 2 – Máxima demanda prevista por circuitos (potencia de las cargas).
A continuación se expone el desglose de todos los consumos de las cargas eléctricas presentes en la estación, estos valores son los que se deberían considerar para calcular sus circuitos. El sumatorio de todas las cargas (366,14 [kW]) es mayor a la capacidad de acceso (250 [kW]), por lo tanto se deberá instalar un sistema de gestión de cargas que la limite actuando sobre los cargadores cuando sea preciso.
| Elemento | Unidades ([u]) | Potencia unitaria ([kW/u]) | Potencia total ([kW]) |
|---|---|---|---|
| Raption 150 Compact (Consume 260 [A]) | 1 [u] | 180,13 | 180,13 |
| Circutor Urban T22 (Consume 67 [A]) | 4 [u] | 46,42 | 185,68 |
| Punto de iluminación | 3 [u] | 0,10 | 0,30 |
| Módem | 1 [u] | 0,03 | 0,03 |
| – | – | SUMATORIO | 366,14 |
PASO 3 – Cálculo del interruptor general de corte (IGA) y de la potencia instalada a efectos legales.
La intensidad de acceso de la instalación es de 360,84 [A], el valor normalizado inmediatamente superior es 400 [A], que es aconsejable regular a 360 [A] (0,9 x 400) para que ambas sean similares. De este modo se obtiene una potencia máxima admisible de 249,42 [kW], que será el valor considerado a efectos legales en el certificado de instalación eléctrica de baja tensión (CIEBT) y en el registro de industria.
1) IACCESO = PACCESO / (√3 · 400) = 250000 / (√3 · 400) = 360,84 [A]
2) Intensidades normalizadas: 10 [A], 16 [A], … , 250 [A], 320 [A], 400 [A], 500 [A], … , 6300 [A]
3) Coeficientes típicos de regulación: 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0 [-]
4) PIGA = √3 · 400 · IIGA = √3 · 400 · (0,9 · 400) = 249,42 [W]
Por otro lado, en el segundo proyecto técnico a realizar para la ejecución del centro de transformación -ya que se trata de un suministro en alta tensión- la potencia legal sería la del transformador, que se recomienda que sea la normalizada inmediatamente superior a la de acceso (250 [kW]), es decir, 315 [kVA] atendiendo a los valores estandarizados recogidos en la ITC-RAT 07 sobre Transformadores y autotransformadores de potencia.
PASO 4 – Programación de la instalación.
Dado que todos los cargadores son del mismo fabricante y se trata de un nuevo suministro, no es necesaria la instalación de un vatímetro o DLM para activar la gestión de las cargas. Solo se deberán enlazar entre sí los cargadores con cable de red y programar la limitación a 250 [kW] a través del cargador maestro (que es normalmente uno de los más potente).
Algunos modelos pueden hacer esto de manera inalámbrica vía 2G/3G/4G/LTE, lo cual permite prescindir de los cables de comunicaciones, no obstante, se recomienda siempre dejar instalada una canalización entre cada cargador y el cuadro de protecciones para que siempre sea posible la conexión en estrella mediante cable de red en el caso de problemas de cobertura u otras circunstancias.