El proyecto de investigación NEFTON, impulsado por un consorcio formado por MAN Truck & Bus, la Universidad Técnica de Múnich (TUM) y Fraunhofer ISE, ha logrado un avance clave para el futuro del transporte pesado eléctrico al alcanzar por primera vez una corriente de carga estable de 3.000 amperios, un hito que abre el camino al desarrollo de sistemas de carga de hasta 3 MW para camiones eléctricos.

La electrificación del transporte de mercancías por carretera es uno de los principales retos de la transición energética en Alemania, donde este sector representa el 7,5 % de las emisiones de gases de efecto invernadero. En este contexto, la disponibilidad de una infraestructura de carga de alta potencia se considera un elemento esencial para facilitar la adopción y el uso cotidiano de vehículos comerciales totalmente eléctricos.

Los resultados del proyecto incluyen el desarrollo de una estación de carga bidireccional de megavatios de alta eficiencia y la validación de componentes capaces de soportar corrientes de hasta 3.000 amperios, un requisito indispensable para alcanzar capacidades de carga superiores al megavatio.

Un paso más allá del estándar actual

Mientras que los turismos suelen utilizar potencias de carga de 11 kW para la carga convencional y entre 120 y 400 kW para la carga rápida, los camiones eléctricos requieren una cantidad de energía considerablemente mayor debido a sus necesidades operativas.

El Megawatt Charging System (MCS) establece un estándar de hasta 1.250 voltios y 3.000 amperios, aunque la tecnología disponible actualmente permite alcanzar alrededor de 1 MW de potencia de carga. El proyecto NEFTON pretende acercar la infraestructura a todo el potencial que contempla este estándar.

Para ello, los investigadores desarrollaron un concepto de vehículo comercial optimizado tanto en costes como en las necesidades de los usuarios, junto con su sistema de propulsión y carga adaptado al estándar MCS. El trabajo incluyó la recopilación de datos para elaborar perfiles de uso y requisitos operativos, que posteriormente se transformaron en modelos de simulación para evaluar diferentes configuraciones desde el punto de vista técnico, económico, energético y de sostenibilidad.

Recargar más de 400 kilómetros en apenas 15 minutos

Uno de los principales hitos del proyecto fue la operación estable de un circuito completo de carga de 3.000 amperios en un banco de pruebas situado cerca del vehículo.

Según explicó Fabian Schweizer, jefe del proyecto en MAN Truck & Bus, este avance permitirá en el futuro recargar la energía suficiente para proporcionar más de 400 kilómetros de autonomía en aproximadamente entre 10 y 15 minutos.

No obstante, el responsable señaló que será necesaria una nueva generación de baterías específicamente diseñadas para soportar potencias de carga tan elevadas. Los resultados obtenidos ya se están incorporando al desarrollo de soluciones de carga de alta corriente preparadas para su futura producción.

Un banco de pruebas para la carga de 3 MW

La Universidad Técnica de Múnich instaló un banco de ensayos de alta corriente destinado a investigar experimentalmente la carga de camiones eléctricos en el rango de los megavatios.

En estas instalaciones se sometieron a pruebas tanto componentes individuales como el circuito completo de carga con corrientes de hasta 3.000 amperios, evaluando especialmente su comportamiento térmico.

Las pruebas confirmaron que los sistemas pueden funcionar de forma fiable incluso bajo elevadas cargas eléctricas y térmicas. Según el profesor Malte Jaensch, la consecución de los 3.000 amperios constituye una base fundamental para preparar la futura carga industrial de 3 MW.

Fraunhofer ISE amplía su laboratorio de megavatios

Las nuevas potencias de carga también exigen infraestructuras de ensayo capaces de trabajar en condiciones mucho más exigentes. En este sentido, Fraunhofer ISE, que dispone de 40 MW de capacidad de conexión eléctrica en sus laboratorios de baja y media tensión, amplió durante el proyecto NEFTON sus instalaciones para poder ensayar sistemas de carga de alta potencia y analizar su comportamiento frente a las condiciones de conexión a la red.

En colaboración con MAN y la Universidad Técnica de Múnich, el centro probó prototipos de contactores de corriente continua con una capacidad de cortocircuito de hasta 12 kA y verificó el funcionamiento de todo el sistema electromecánico, desde los cables y conectores de carga hasta los equipos de distribución y las baterías del vehículo, trabajando con 3.000 amperios y hasta 1.250 voltios.

Debido a las elevadas potencias de cortocircuito, especialmente cuando intervienen sistemas de baterías, estas pruebas requieren estrictas medidas de seguridad frente al riesgo de arcos eléctricos, ondas de choque y proyección de fragmentos. Por ello, los ensayos se realizan de forma remota y en salas especialmente protegidas.

Según explicó Dirk Kranzer, jefe de proyecto en Fraunhofer ISE, los nuevos bancos de pruebas se integran en el laboratorio de megavatios existente, lo que permite ensayar no solo estaciones de carga individuales, sino también sistemas de mayor tamaño. Además, la integración con una instalación capaz de simular breves caídas de tensión facilita comprobar el cumplimiento de los requisitos relacionados con la conexión a la red eléctrica.

Las estaciones de carga evolucionan hacia centrales híbridas

Los investigadores destacan que las futuras estaciones de carga de megavatios desempeñarán un papel cada vez más importante en el apoyo a la red eléctrica.

Al combinar sistemas de carga de alta potencia con almacenamiento estacionario y plantas fotovoltaicas, estas instalaciones pasan a funcionar como centrales eléctricas híbridas, una solución que permite a las empresas de transporte avanzar en la electrificación de sus flotas sin depender completamente de la ampliación de la red.

Fraunhofer ISE también desarrolla estudios para optimizar este tipo de instalaciones desde el punto de vista energético y económico. Según un estudio reciente citado por el instituto, las empresas logísticas que combinan energía fotovoltaica con sistemas estacionarios de almacenamiento mediante baterías pueden reducir sus costes anuales de electricidad hasta en un 62,5 % durante la electrificación de sus flotas.