ICT-BT 52: Alternativas para el Esquema 2 – Un contador principal común para la vivienda y la estación de recarga

Comunicación presentada al III Congreso Smart Grids:

Autores

• Txetxu Arzuaga Canals, LV Products Unit Manager, ZIV
• Olaia Berinkua García, Application Engineer, ZIV

Resumen

Uno de los aspectos más importantes para el despegue de la movilidad eléctrica ha sido la publicación, en Diciembre de 2014, del Real Decreto 1053/2014 que aprobaba la nueva ITC-BT 52[1]. El esquema 2, que propone una instalación individual con un contador principal común para la vivienda y la estación de recarga goza de una gran popularidad entre los usuarios de los Vehículos Eléctricos. Su correcta aplicación impone una serie de retos técnicos para lograr que la función de control de la potencia que realiza el propio contador principal pueda asegurar su rearme desde la vivienda. En este artículo, se analizan las distintas opciones que existen para lograr que el ICP del contador se rearme automáticamente en el ámbito de este esquema 2.

Palabras clave

ITC-BT 52, Punto de Recarga, Vehículo Eléctrico, Smart Meters, ICP, Rearme, Impedancia

Introducción

En los últimos años, la movilidad eléctrica ha experimentado un gran auge y se espera que dicho avance aumente y se consolide en los próximos años. Según los datos publicados en Electromovilidad, en los primeros meses del año 2016, con respecto al año pasado, la matriculación de vehículos eléctricos (VE) ha experimentado una subida del 170 %. Además, según desveló Víctor Audera, Dirección General de Industria y de la Pequeña y Mediana Empresa, en el III Foro del VE e Industria, se espera que para 2020 haya un total de 150.000 Vehículos Eléctricos en España.

Uno de los elementos más importantes para el despegue de la movilidad eléctrica ha sido la publicación, el 31 de Diciembre de 2014, del Real Decreto 1053/2014 (RD) que, tras cuatro años de espera, aprobaba una nueva Instrucción Técnica Complementaria ITC-BT 52 (MINISTERIO DE INDUSTRIA, ENERGÍA Y TURISMO,2014, BOE-A-2014-13681) [1], la cual detallaba las alternativas existentes para las «Instalaciones con fines especiales. Infraestructura para la recarga de VE». Esta norma impulsaba la evolución del VE dado que define que:

• En aparcamientos o estacionamientos colectivos en edificios de régimen de propiedad horizontal, se deberá ejecutar una conducción principal por zonas comunitarias (mediante, tubos, canales, bandejas, etc.), de modo que se posibilite la realización de derivaciones hasta las estaciones de recarga ubicada en las plazas de aparcamiento, tal y como se describe en el apartado 3.2 de la ITC- BT 52.
• En aparcamientos o estacionamientos de flotas privadas, cooperativas o de empresa, o los de oficinas, para su propio personal o asociados, o depósitos municipales de vehículos, las instalaciones necesarias para suministrar a una estación de recarga por cada 40 plazas.
• En aparcamientos o estacionamientos públicos permanentes, las instalaciones necesarias para suministrar a una estación de recarga por cada 40 plazas.

La ITC-BT 52 a su vez define los «Esquemas de instalación para la recarga de vehículos eléctricos», «Previsión de cargas según el esquema de la instalación», «Requisitos generales de la instalación», «Protección para garantizar la seguridad» y «Condiciones particulares de instalación».

Dentro del apartado 3. Esquemas de instalación para la recarga de vehículos eléctricos, se especifica tanto como realizar las nuevas instalaciones para alimentación de las estaciones de recarga, como la modificación de instalaciones ya existentes, que deben realizarse siguiendo uno de los 4 esquemas de conexión descritos:

• Esquema colectivo o troncal con un contador principal en el origen de la instalación.
• Esquema individual con un contador común para la vivienda y la estación de recarga.
• Esquema individual con un contador para cada estación de recarga.
• Esquema con circuito o circuitos adicionales para la recarga del vehículo eléctrico.

Esquema 2 de la ITC BT-52

Definición del Esquema 2 de la ITC BT-52

El esquema 2, que propone que la estación de recarga cuelgue del mismo contador principal del que cuelga la vivienda goza de una gran popularidad entre los usuarios de los Vehículos Eléctricos (VE). Esto es debido a que los usuarios pueden englobar vivienda y punto de recarga baja un mismo contrato.

En la siguiente ilustración podemos ver el esquema 2 definido en la ITC-BT 52:

Problemática del Esquema 2 de la ITC BT-52

La correcta aplicación del Esquema 2, impone una serie de retos técnicos dado que la función de control de la potencia contratada por el cliente la realizará el propio contador principal, sin necesidad de instalar un ICP independiente, y lo que es más importante, en el caso de actuación de la función de control de potencia, su rearme se deberá realizar desde la vivienda.

Los nuevos contadores de telegestión, también conocidos como Smart Meters, que se están desplegando en los hogares españoles, entre sus muchas funciones, integran una función de control de potencia (ICP integrado).  Estos contadores actúan sobre su ICP interno para cortar el suministro de la vivienda cuando se detectan demandas de potencia superiores a la potencia contratada. Cuando ocurre esta situación, el ICP permanece abierto hasta que el contador detecta que no existe ninguna carga conectada, momento en el que rearma su ICP. Para que esto ocurra el cliente debe abrir el diferencial de su vivienda deslastrando todas las cargas que cuelgan del contador.

El contador detecta la ausencia de cargas realizando una medición de impedancia, que deberá de tender a infinito cuando no existen cargas conectadas. Sin embargo, dicha medida debe presentar cierta tolerancia para albergar las impedancias parásitas que presentan los cables que van desde la vivienda al contador. En ocasiones estas tiradas de cable pueden llegar a ser de varias decenas de metros. Además de la longitud, el tipo y grosor de cable que varía la impedancia presentada, se añaden las siguientes variables:

• Ruido, que afecta al circuito de detección de Impedancia.
• Capacidades parásitas, bien entre conductores activos o entre éstos y tierra.
• Poca concreción de las Especificaciones, con términos genéricos y no medibles como “Alta Impedancia” o “Muy Alta Impedancia”.

En países como Francia se especifica que el contador debe ser capaz de reenganchar cuando se detecten impedancias mayores de 200KΩ a 50 Hz, y en Portugal 500Ω. Sin embargo, en España, ni la normativa ni la especificación de las eléctricas españolas ha definido aún un valor de impedancia límite bajo el cual el contador debe reenganchar. Haciéndose este parámetro configurable en muchas ocasiones dado que el entorno varía en cada instalación. Es por ello que cada fabricante implementa su mecanismo de detección de impedancia, lo que hace que no todos los contadores reenganchen en exactamente las mismas condiciones. Esto hace complicado introducir nuevos elementos en el sistema.

En el caso del esquema 2, cuando el usuario abre el diferencial instalado en el cuadro de baja tensión de su vivienda, el contador seguiría detectando la carga asociada al punto de recarga y por lo tanto nunca podría rearmar el ICP. La ITC-BT 52 define que “En caso de actuación de la función de control de potencia, su rearme se realizará directamente desde la vivienda”. En el siguiente apartado se exponen algunas de las alternativas para cumplir con esta parte del reglamento.

Alternativas técnicas para Esquema 2 de la ITC BT-52

En esta sección se analizan las distintas opciones que existen para lograr que el ICP del contador se rearme automáticamente en el ámbito del esquema 2, esto es, el esquema de instalación individual con un contador principal común para la vivienda y para la estación de recarga.

Como se mencionaba en el apartado anterior, para acogerse a este esquema se debe garantizar que el ICP del contador se puede rearmar sin salir de la vivienda. Este requisito podría cumplirse de diferentes maneras, pero todas ellas pasarían por introducir un elemento de corte antes de la estación de recarga ya que, para permitir el rearme del ICP que integran los contadores, el contador debe ver una impedancia “infinita”, por lo que es necesario abrir tanto el circuito de la vivienda como el circuito de la estación de recarga.

La diferencia entre las posibles soluciones radica en cómo se comanda dicho elemento de corte pudiendo este ser automático o comandado desde la vivienda (implica la instalación de algún circuito de comando para el elemento de corte entre la vivienda y el garaje, lo cual no siempre es factible).

En los siguientes sub-apartados se analizan algunas de estas soluciones y sus ventajas e inconvenientes.

Opción1: Soluciones comandadas desde la vivienda que se limitan a desconectar automáticamente la estación de recarga sin realizar una reconexión de ésta.

Esto implica que el usuario debería realizar una intervención manual en el garaje para reanudar la carga en curso en caso de que la hubiera. Este sistema puede introduce la posibilidad de encontrarse el coche sin cargar tras un disparo del ICP si el usuario no se acuerda de bajar al garaje a reanudar la carga.

Opción2: Soluciones que permiten no sólo desconectar la estación de recarga, sino también reconectarla una vez el ICP del contador se ha rearmado.

Estas soluciones que permiten tanto rearmar el ICP como reanudar el suministro para el VE, todo ello sin salir de la vivienda, son las más cómodas para el usuario y las más recomendables pues no varían la forma en que el usuario interactúa con su contador permitiendo que todas las particularidades del esquema 2 de la ITC-BT 52 sean completamente transparentes para él.

• Opción2a: Tirada de cable desde el diferencial de la vivienda hasta punto de recarga. De este modo el deslastre y reenganche de ambas instalaciones, vivienda y punto de recarga, se realizará desde el mismo punto manualmente. El usuario al abrir el diferencial de su vivienda estará deslastrando tanto las cargas de la vivienda como la del punto de recarga. El inconveniente de esta alternativa es que es necesaria una tirada de cable adicional desde la vivienda al garaje lo que encarece la instalación y la dificulta haciéndose inviable en algunos de los edificios con instalación eléctrica antigua.
• Opción2b: Temporizador con batería más contactor.  En el mercado existen algunos temporizadores de consumo ‘ultra bajo’ que podrían instalarse en este entorno junto con un contactor. Una vez que el contador abriera el ICP, el contactor quedaría abierto deslastrando así la impedancia presentada por el punto de recarga. En este momento saltaría el temporizador que volvería a alimentar el sistema de recarga tras el tiempo configurado. El inconveniente de este sistema es que el usuario puede tardar un tiempo mayor al establecido en el temporizador en abrir el diferencial lo que provocaría que el sistema de reconexión no funcionara correctamente.
• Opción2c: Incorporar segundo circuito de rearme automático que presente impedancia “infinita” para el contador. Dicho elemento deberá de gestionar automáticamente:
  • El deslastre del punto de recarga cuando se detecte la apertura del ICP del contador, abriendo un contactor colocado entre el elemento reconectador y la alimentación del PR. Una vez deslastrado el punto de recarga, el contador, debido a la alta impedancia presentada por el elemento de reenganche, no será capaz de distinguir la impedancia presentada por este equipo o la de la tirada de cable habitual.
  • El rearme de la alimentación del punto de recarga cuando se detecte que el ICP del contador vuelve a estar cerrado.

ZIV apuesta por esta opción diseñando un equipo con estas características, el RVE. Este equipo presenta un consumo casi nulo durante la mayor parte del tiempo. Como se indicaba en el apartado ‘Problemática del Esquema 2 de la ITC BT-52’, cada fabricante de contador inteligente implementa su propio mecanismo de rearme. Por ello y para garantizar el correcto funcionamiento de la solución 2c, se realizaron los siguientes ensayos de control y funcionales con contadores de diferentes fabricantes utilizados por las eléctricas españolas:

• Ensayos de control: se comprueba, para diferentes distancias de cable hasta la vivienda, que el contador es capaz de rearmar el ICP tras la apertura del IGA.

Ensayos funcionales con RVE: se comprueba, para diferentes longitudes del cable de derivación mostrado y del cable que va a la vivienda (mostrados en naranja y verde respectivamente en la anterior ilustración), que el contador es capaz de rearmar el ICP tras la apertura del IGA y que el RVE reanuda el suministro para el VE tras el rearme del ICP del contador.

Tras dichas pruebas se demuestra que el RVE no interfiere en el funcionamiento normal de cada contador en cuanto a la funcionalidad de rearme de ICP.

Conclusiones

Muchos usuarios tienen preferencia por el Esquema de Conexión 2 publicado en la ITC-BT 52 dado que no necesitan dar de alta un segundo contrato para en punto de recarga. Este esquema presenta algunos retos tecnológicos debido al sistema de control de potencia (ICP) que incorporan los nuevos contadores inteligentes.

De las alternativas presentadas en este documento se presenta la siguiente tabla con una comparativa en cuanto a 3 criterios: facilidad de instalación, experiencia usuario y coste:

La opción 2c, empleando un elemento reconectador autónomo que permita la reconexión directa desde la vivienda, es la solución más óptima que permite la implementación del esquema tipo 2 con una óptima comodidad para el usuario y asegurando la compatibilidad con todos los contadores inteligentes desplegados en las redes eléctricas españolas.

Referencias

Ministerio de Industria, Energía y Turismo, 2014, BOE-A-2014-13681