Com o aumento da frota de veículos elétricos tanto os donos dos postos de abastecimento como as concessionárias de energia terão um desafio pela frente para adequar sua infraestrutura.
Vamos dar uma olhada rápida no tipo de serviço elétrico que uma estação de carregamento de VE (Veículo Elétrico) teria que ter para fornecer funcionalidade semelhante a um posto de gasolina. Para começar, vamos listar algumas considerações:
Baterias de VE estão atualmente com capacidade entre 45 kWhr a 100 kWhr, Um Nissan Leaf por exemplo tem capacidade de 62 kWh
Partindo do ponto que você tem um Nissan Leaf e que percorreu uma longa distância em uma viagem, de modo que descarregou sua bateria para cerca de 20% de carga. Então decide procurar uma posto de VE para uma carga rápida.
Suponha que o você irá carregar seu VE até 90% de carga.
O processo de carga tem uma eficiência de 80%.
No posto de carregamento haverão 16 posições de carregador, que seriam 4 ilhas com conexões para 4 veículos por ilha.
Você deseja carregar seu EV em 15 minutos.
Agora vamos fazer uma conta de padaria. Se quisermos carregar a bateria partindo de 20% até chegar a 90% de carga, precisamos colocar 70% da energia na bateria, ou seja, 43,4 kW de energia. Para fazer isso em 15 minutos, serão necessários 173,6 kW de potência para serem aplicados. Com uma eficiência de 80%, precisaríamos começar com 217 kW. Para se ter uma idéia no eletroposto experimental da Copel no Paraná a potência disponibilizada é cerca quatro vezes menor ao que necessitamos nesse caso.
Vamos imaginar que é sexta feira Santa, estamos na via Dutra em SP, parados num posto com mais 16 veículos para "abastecer" porque é véspera de feriado e todos estão a caminho da casa da sogra para aquela bacalhoada. Com 16 veículo carregando ao mesmo tempo, precisamos de 3,5 MW para operar todos os carregadores! Imagine que um posto de gasolina hoje em dia, muitas vezes, tem um padrão de entrada de no máximo 75 kW, ou seja vai precisar de uma potência 47 vezes maior!
Que tipo de padrão de entrada seria necessário para abastecer os 16 veículos elétricos?
Para fornecer energia de pico de 3,5 MW, precisaríamos de cerca de 5.300A a 380V. Agora, esse é uma entrada de serviço enorme e normalmente, as distribuidoras de energia não fornecem serviços com essa capacidade. Então, vamos olhar para um serviço de média tensão de 13,8 kV. Nesse nível de tensão, precisaríamos de cerca de 150A. Também precisaríamos de alguns transformadores para reduzir os 13,8 kV para os 380V que os carregadores de nível 3 usariam, além de um transformador menor para fornecer 220 / 127V para a loja de conveniência, iluminação e o forninho de pão de queijo. Tudo isso seria provido em uma subestação de média tensão no local, com toda a proteção, medição e outros sistemas que a concessionária exigiria. Também teria que haver a capacidade da distribuidora de energia de disponibilizar a conexão a rede deste posto de VE, pois esse nível de potência não está disponível em todos os lugares, o que limitaria a localização de um posto de EV em áreas com grande infraestrutura elétrica.
A partir daí, vemos que as estações de carregamento terão uma carga de pico significativa no sistema elétrico e não é algo que possa ser instalado em todos os lugares. Pequenas mudanças nos tempos de carregamento também terão grandes mudanças no pico de demanda elétrica. Passar de uma carga de 15 minutos para 10 minutos aumentaria o pico de demanda elétrica em 33%. A demanda provavelmente colocará um limite no tamanho das estações, o que, juntamente com os tempos de carga mais longos, resultará em filas de abastecimento para ter seu veículo carregado durante os horários de pico. Ser o terceiro carro da fila será um grande problema quando isso significa uma espera de 30 minutos até que seja a sua vez para a sua carga de 15 minutos. Alguns desafios para o carregamento de VE estão enraizados na física e simplesmente não podem ser evitados.