Estaciones del futuro: un estudio sobre las estaciones de carga de vehículos eléctricos considerando requisitos y expectativas de las personas

Automoción

25 noviembre 2024.

 

Autor/es: Juan F. Giménez, Amparo López-Vicente, Carol Soriano García, Arizona Dylan Vitoria, Ángel Moya *, Alberto Zambrano Galbis *, Raquel Marzo Rosello, José Solaz Sanahuja, Elisa Signes Pérez.

Instituto de Biomecánica (IBV)

USER-CHI (Innovative solutions for USER centric CHarging Infrastructure) es un proyecto europeo que plantea una colaboración activa entre la industria, las ciudades y los ciudadanos con el fin de co-crear y demostrar un conjunto de soluciones y herramientas para fomentar la implementación masiva y la aceptación de los vehículos eléctricos en Europa. Una de las actividades realizadas en este proyecto ha sido la definición de estaciones de carga de vehículos eléctricos y ligeros que tengan en cuenta las necesidades y expectativas de los principales agentes de la movilidad eléctrica. Partiendo de una investigación cualitativa y cuantitativa, siguiendo los principios metodológicos de la experiencia de usuario (UX), se ha generado conocimiento sobre las preferencias y los patrones de carga de quienes conducen vehículos eléctricos. Este conocimiento ha permitido identificar los requisitos básicos y las características que generan valor en el proceso de carga de un vehículo eléctrico, y que deben incluirse en el desarrollo de una estación de carga que satisfaga las expectativas de los usuarios y usuarias finales. Teniendo en cuenta estas características, se han definido cuatro conceptos diferentes de estaciones del futuro: Estación Intermodal, Estación de Autopista, Estación LEV y Estación Urbana. Estos conceptos se integran un en un manual, que incluye un boceto realista del concepto, una presentación de sus principales características organizadas en tres categorías (Tecnologías-Servicios-Ubicación) y modelos de negocio relacionados con el concepto. La generación de los modelos de negocio ha contado con la participación de las cinco ciudades (Área Metropolitana de Barcelona, Berlín, Budapest, Roma y Turku) que forman parte del consorcio USER-CHI, en las cuales se han desarrollado pilotos demostrativos de los resultados del proyecto. Las características más relevantes del modelo de negocio asociado a cada estación se presentan en un nuevo formato reducido, que incluye cuatro categorías: el valor, el negocio, el mercado y el flujo.

INTRODUCCIÓN

El sector del transporte, que es el que más energía consume en Europa [1] y la mayor causa de contaminación del aire en las ciudades [2], necesita afrontar una profunda revolución de descarbonización. Las tecnologías y los modelos de negocio disruptivos también están transformando profundamente la forma en que la ciudadanía europea entiende la movilidad [3]. La creciente conciencia ambiental y los nuevos hábitos de movilidad presentan una oportunidad única para la implementación a gran escala de vehículos eléctricos (VE). La Unión Europea (UE) se ha comprometido a garantizar la cobertura total de la infraestructura de VE en todos sus países miembros [4]. Sin embargo, una red europea densa de infraestructura de carga interoperable y de acceso público está lejos de ser una realidad. De hecho, la falta de infraestructura de carga, la autonomía insuficiente de los vehículos y el largo tiempo necesario para la recarga, se consideran los principales inconvenientes que diferencian a los vehículos eléctricos de los vehículos de combustión interna tradicionales, en lo que respecta a la experiencia de quienes conducen [5] [6].

Por otro lado, los modelos de negocio actuales y los ingresos generados por la infraestructura de carga no son suficientes para garantizar un crecimiento sostenido y robusto del mercado. Esto genera una falta de confianza en el sector de los vehículos eléctricos en su conjunto y hace que los usuarios inseguros duden en comprarlos, lo que desencadena un círculo vicioso de una demanda congelada debido a una oferta insatisfactoria y viceversa.

Uno de los elementos clave para romper estos círculos viciosos es diseñar y desarrollar soluciones de carga enfocadas a resolver y satisfacer las necesidades y deseos de clientes de movilidad eléctrica de diferentes orígenes socioeconómicos y segmentos de mercado.

Uno de los productos relacionados con los objetivos del proyecto es la definición de una guía, con recomendaciones sobre cómo debe ser una estación de carga, para cumplir con los requisitos y expectativas de los principales agentes de la movilidad eléctrica. Al cargar un vehículo eléctrico, quienes conducen exigen un procedimiento para reservar un punto de carga que garantice su disponibilidad en el momento de su llegada      [7][8]. Pero este requisito imprescindible, basado en la disponibilidad de una red densa de puntos de recarga, es sólo el primer paso para            la satisfacción del cliente de la carga eléctrica. El siguiente paso son características que faciliten el proceso de recarga como la estandarización, la interoperabilidad o la detección automática de usuarios, y los requisitos deseables son aquellos que permitan controlar al máximo el proceso de recarga, como la monitorización en tiempo real o los diferentes programas de tarifas.

Para definir instalaciones que cubran estos requisitos, la tecnología juega un papel importante, pero también deben tenerse en cuenta otros factores, como la planificación urbana o la movilidad intermodal, ya que la electromovilidad debe cubrir no sólo los viajes de larga distancia, sino también el transporte urbano y periurbano.

En este artículo se presentan los resultados obtenidos en el proceso de definición de las estaciones de recarga, basados en los requisitos generados en la investigación social realizada en el contexto del proyecto USER-CHI.

DESARROLLO: DEFINICIÓN DE LAS ESTACIONES DEL FUTURO

El proceso de co-creación

La recopilación de los requisitos de los principales agentes de la movilidad eléctrica generada en la investigación cualitativa y cuantitativa [8] se empleó como información de entrada de un proceso de co-creación, en el que participaron todos los socios del consorcio USER-CHI, incluyendo desarrolladores de tecnología, investigadores, consultores empresariales y agentes de movilidad urbana. La primera reunión del proceso de co-creación generó dos soluciones conceptuales: una para una estación intermodal y otra para una estación LEV (vehículo eléctrico ligero). Ambos conceptos se convirtieron en bocetos digitales. En la Figura 1 se muestra el que representa la estación intermodal.

A continuación, se realizó la evaluación de los bocetos, obteniéndose como resultado que el concepto de estación intermodal no era adecuado para un centro de ciudad, donde el espacio es escaso y, en consecuencia, caro. Además, el concepto no incluía instalaciones para operaciones logísticas, ni un punto de venta de billetes intermodales. Por otro lado, también se recopilaron      algunas mejoras para la estación de carga LEV, como la necesidad de que la solución fuera modular y escalable, que tuviera un diseño más atractivo o la inclusión de soluciones de intercambio de baterías.

 

Figura 1: Boceto digital del dieño conceptual de estación intermodal

En la Tabla 1 se presentan las principales características de los cuatro conceptos que, finalmente, se definieron, en base a tres categorías. La categoría “Tecnologías” se refiere a las principales soluciones tecnológicas que se incluirán en las instalaciones, “Servicios/Demandas de los usuarios” incluye los servicios que los usuarios finales esperan encontrar para cubrir sus principales demandas, y “Ubicación” presenta características de los espacios físicos que pueden albergar cada una de las estaciones.

Tabla 1: Principales características de los conceptos de estación

Los modelos de negocio

El alcance del proyecto USER-CHI ha incluido el análisis y la definición de modelos de negocio [9], considerando diferentes escenarios y los múltiples actores que integran el ecosistema empresarial, especificando para cada ciudad piloto participante, los siguientes elementos: las características del mercado, las tendencias del mercado, los límites y restricciones del mercado, los clientes objetivo y su perfil, el tamaño del mercado y las oportunidades de negocio, considerando la viabilidad, el atractivo y la sostenibilidad económica. Como resultado de este proceso, se definieron siete modelos de negocio: centros logísticos, estaciones de movilidad eléctrica para ciudadanos, centro de la ciudad (estacionamiento y carga), camiones eléctricos, parada de taxis eléctricos, eventos excepcionales y estaciones de carga móvil.

Las estaciones conceptuales descritas en la Tabla 1 no están representadas completamente por ninguno de los modelos de negocio definidos, pero sí por una combinación de ellos. De este modo, relacionando los diferentes modelos de negocio con los conceptos de estaciones del futuro obtuvimos que:

• La Estación Intermodal es un centro logístico, una estación de movilidad eléctrica para ciudadanos, un centro urbano (estacionamiento y carga), y una parada de taxis eléctricos.
• La Estación Urbana es un centro logístico, un centro urbano (estacionamiento y carga), y una parada de taxis eléctricos.
• La Estación de Autopista es una estación de movilidad eléctrica para ciudadanos, camiones eléctricos, eventos excepcionales y estaciones de carga móvil.
• La Estación LEV es una estación de movilidad eléctrica para ciudadanos, y un centro urbano (estacionamiento y carga).

Las principales características de los modelos de negocio relacionados con cada estación conceptual se fusionaron, empleando el conocido modelo de negocio CANVAS. Las características más relevantes del modelo de negocio relacionado con cada estación conceptual se presentaron en un nuevo formato reducido, incluyendo cuatro categorías: El Negocio, que aúna a Socios Clave–Actividades Clave–Recursos Clave, El Mercado, que agrupa Segmentos de Clientes–Relación con el Cliente–Canales, El Flujo, que reúne Flujos de Ingresos–Estructura de Costos, y El Valor.

RESULTADOS

Se han creado diseños conceptuales presentados en formato de bocetos digitales para mostrar las características principales de las cuatro estaciones definidas en el marco del proyecto (Tabla 1). La Figura 2 presenta una estación enfocada a facilitar la movilidad multimodal, albergando soluciones de transporte colectivo e individual en la misma instalación. Se incluyen diferentes tecnologías de carga para EVs y LEVs, como parte de los servicios de valor creciente que esperan las personas usuarias. Además, el concepto también incluye servicios que están más relacionados con las características deseables demandadas, como áreas de descanso o instalaciones de coworking. Por otro lado, el concepto también considera las necesidades de logística urbana.

Figura 2: La Estación Intermodal del futuro

 

La Figura 3 presenta un concepto de estación de carga a ubicar en el área del centro de la ciudad, minimizando el impacto en una zona con un alto potencial de saturación. El concepto propone una solución de carga enfocada al estacionamiento y la carga, donde se requiere el control de acceso. Al igual que en el caso de la estación intermodal, la logística está incluida en esta propuesta de estación de carga.

Figura 3: La Estación Urbana del futuro

 

El boceto de la Estación de Autopista del futuro (Figura 4) presenta una instalación que no se aleja mucho de las estaciones que tenemos hoy en día en las autopistas europeas, pero el concepto profundiza en los servicios adicionales que las personas usuarias van a emplear mientras cargan un vehículo eléctrico en un viaje de larga distancia. Los cargadores rápidos son imprescindibles en esta estación, pero el concepto pretende cubrir necesidades adicionales, como soluciones de carga para camiones eléctricos o estaciones de carga móviles para ayudar a los conductores y conductoras con problemas causados por la autonomía de los vehículos eléctricos o fenómenos meteorológicos extremos.

Figura 4: La Estación de Autopista del futuro

Los cargadores LEV del futuro son estaciones multimodales para áreas urbanas, donde los vehículos eléctricos ligeros se combinan con el transporte público, para promover la movilidad activa y el transporte intermodal (Figura 5). El concepto presentado pretende tener un bajo impacto en la ciudad, adaptándose al mobiliario urbano y empleando tecnologías de carga sostenibles como las basadas en paneles fotovoltaicos.

Figura 5: La Estación LEV del futuro

CONCLUSIONES

Este artículo presenta cuatro conceptos de estaciones de carga para vehículos eléctricos y vehículos eléctricos ligeros, que aspiran a cubrir no sólo las demandadas de quienes conducen vehículos eléctricos sino también de los principales agentes del sector de la movilidad.  Los bocetos tienen como objetivo presentar soluciones factibles, pero no definir estándares o soluciones cerradas; de hecho, el objetivo de los autores es señalar la necesidad de generar nuevas infraestructuras de carga para la nueva electromovilidad.

AGRADECIMIENTOS

Los autores desean agradecer a todos los miembros del consorcio USER-CHI por su participación activa en la generación de los resultados presentados en este artículo (disponibles en el sitio web del proyecto [10]), especialmente al coordinador del proyecto, ETRA I+D. Este proyecto ha recibido financiación del programa de investigación e innovación Horizonte 2020 de la Unión Europea en virtud del acuerdo de subvención n.º [875187].

BIBLIOGRAFÍA

1. Eurostat, Consumption of energy, https://ec.europa.eu/eurostat/statistics-explained/index.php?title=Archive:Consumption_of_energy.
2. World Health Organization, Background information on urban outdoor air pollution, https://www.who.int/phe/health_topics/outdoorair/databases/background_information/en/.
3. SmartCitiesWorld, 2019: The year of the micro-mobility revolution, https://www.smartcitiesworld.net/opinions/opinions/2019-the-year-of-the-micro-mobility-revolution.
4. European Parliament and Council, Directive 2014/94/EU on the deployment of alternative fuels infrastructure, 2014.
5. Lebeau, K., Van Mierlo, J., Lebeau, P., Mairesse, O., Macharis, C., Consumer attitudes towards battery electric vehicles: A large-scale survey, International Journal of Electric and Hybrid Vehicles, 2013, Vol. 5, No. 1, 2013, https://doi.org/10.1504/IJEHV.2013.053466.
6. InsideEVs, Poll Suggests Lack Of Charging Stations Is Biggest EV Buying Deterrent, 2018, https://insideevs.com/poll-suggests-lack-of-charging-stations-is-biggest-ev-buying-deterrent/
7. USER-CHI project website, https://www.userchi.eu/
8. Giménez, J.F., López-Vicente, A., Soriano, C., Marzo, R., Solaz, J., Signes, E., USER-CHI: Enhancing electomobility by improving user experience of EV drivers, Proceedings of the FISITA 2021 World Congress, Prague, 13–17 September 2021, https://doi.org/10.46720/F2020-MCF-063
9. D8.8 Business models validation results (I), https://www.userchi.eu/wp-content/uploads/2022/04/D8.8-Business-model-validation-resultsI.pdf
10. Stations of the Future Handbook, https://www.userchi.eu/products/station-of-the-future/

AFILIACIÓN DE LOS AUTORES

Instituto de Biomecánica de Valencia
Universitat Politècnica de València
Edificio 9C. Camino de Vera s/n
(46022) Valencia. Spain

* ETRA I+D