Intercambio de baterías para camiones de 40 toneladas: el proyecto eHaul abre una alternativa a las estaciones de carga convencionales

Desde octubre de 2020, el Proyecto eHaul se ha centrado en el desarrollo de un sistema automatizado de intercambio de baterías para camiones pesados. Durante los tres primeros años, el consorcio del proyecto, dirigido por TU Berlín, diseñó y construyó la estación y adaptó los camiones de prueba. A continuación, el equipo llevó a cabo una prueba de campo de dos años. A día de hoy, la instalación de Lübbenau se considera la "primera estación automatizada de intercambio de baterías para camiones eléctricos de Europa", según afirmó la TU de Berlín en su anuncio de conclusión del proyecto.

Como idea clave del proyecto, los socios del consorcio confirmaron que, junto a las estaciones de carga rápida, las estaciones de intercambio de baterías estandarizadas para camiones eléctricos pueden servir como componente adicional para acelerar la adopción de vehículos pesados eléctricos. Estas estaciones deberían estar situadas estratégicamente en autopistas y centros logísticos. Un requisito previo para este enfoque es, por supuesto, disponer de baterías y sistemas de intercambio estandarizados. El proyecto de seguimiento UniSwapHD, ya en marcha, aborda precisamente este punto y, según los implicados, ha puesto en marcha una norma DIN.

Cinco años en lugar de tres: se amplía la duración del proyecto

En un principio, estaba previsto que eHaul durara sólo tres años y hubiera concluido en otoño de 2023. Sin embargo, los retrasos causados por la pandemia COVID-19, los problemas de la cadena de suministro y la crisis energética obligaron a prorrogarlo un año. Posteriormente, los participantes decidieron ampliar la fase de pruebas prácticas de uno a dos años. Como ya se ha mencionado, la TU de Berlín actuó como líder del consorcio, concretamente el Departamento de Observación del Comportamiento del Conductor para la Optimización Energética y la Prevención de Accidentes (FVB). Otros socios del proyecto ya finalizado fueron Fraunhofer IVI, las empresas IBAR Systemtechnik, Reinert Logistics, Bosch, Unitax Pharmalogistik y Urban Energy, así como otros departamentos de la TU Berlín. Entre los socios asociados se encontraban adesso SE, la Agencia de Electromovilidad de Berlín, E.DIS Netz GmbH y Wirtschaftsförderung Brandenburg.

"Lo que hicimos no es una práctica habitual en la industria. Normalmente, un prototipo se somete primero a pruebas de resistencia en un laboratorio para evaluar su idoneidad práctica. Nosotros pasamos directamente al funcionamiento en el mundo real", explica la Prof. Dra. Stefanie Marker, profesora universitaria de Almacenamiento de Energía Móvil en el Departamento de Tecnología de Almacenamiento de Energía Eléctrica de la Universidad Técnica de Berlín. Como resultado, los resultados son especialmente significativos. Lo más importante desde la perspectiva de Marker es: "El intercambio totalmente automatizado de baterías en vehículos comerciales eléctricos pesados homologados para su uso en Europa es posible en pocos minutos en condiciones reales. Esto hace que el intercambio de baterías sea un complemento relevante de la carga rápida, que lleva mucho más tiempo en el caso de los camiones y requiere capacidades de carga muy elevadas. Además, la expansión de la red se está retrasando, lo que significa que la potencia necesaria para la carga rápida no está disponible en todas partes."

Las operaciones prácticas comenzaron a finales de noviembre de 2023. En la estación de intercambio -aproximadamente del tamaño de un garaje grande- dos camiones eléctricos retroadaptados de Designwerk intercambiaron sus baterías agotadas por otras completamente cargadas durante los viajes entre Berlín y Dresde. El proceso de intercambio dura unos diez minutos y procede de la siguiente manera: El camión eléctrico entra en la estación y el conductor activa el proceso de intercambio pulsando un botón. Todo lo demás funciona automáticamente: El vehículo se coloca con precisión y un robot de intercambio se acerca por la izquierda y la derecha, levanta los paquetes de baterías, los retira y los coloca en una estantería situada detrás. Antes de retirarlas, se sueltan las conexiones del lado del vehículo, lo que permite acceder libremente a las baterías. Los robots pueden visualizarse, en términos simplificados, como carretillas elevadoras. A continuación, recuperan las baterías completamente cargadas y las introducen de nuevo en el vehículo con precisión. Las conexiones se vuelven a activar y el proceso de intercambio queda completado.

Céntrese ahora en un sistema escalable

La prueba de campo resultó tan satisfactoria que la TU de Berlín, junto con las dos empresas de logística participantes, Unitax Pharmalogistik y Reinert Logistic, decidieron ampliar la prueba un año más tras el periodo inicialmente previsto. "Aprendimos mucho", añadió Marker. "El concepto se siguió desarrollando para la producción en serie en nuestro proyecto de seguimiento 'UniSwapHD', también en colaboración con fabricantes europeos de camiones". En nuestra opinión, seguir explotando la primera estación con financiación pública ya no está justificado. En su lugar, ahora hay que centrarse en comercializar el sistema escalable". No obstante, la estación de intercambio no se desmantelará, sino que partes de ella se trasladarán de su emplazamiento actual en Lübbenau, en el Spreewald, a un terreno perteneciente al Instituto Federal de Investigación y Ensayo de Materiales (BAM) para su uso en una colaboración de investigación.

Los conocimientos adquiridos durante el trabajo del proyecto, la fase de pruebas y el desarrollo posterior se están incorporando ahora a un sistema de intercambio de segunda generación, que será presentado por E-HAUL GmbH -una empresa derivada de la Universidad Técnica de Berlín- en 2026. "En la nueva estación, somos partidarios de intercambiar las baterías desde abajo y no desde el lateral, como se hace actualmente. Esto ofrece ventajas en términos de velocidad, fiabilidad y compatibilidad", revela Marker.

Cambio de batería en menos de cinco minutos factible

Muchas de las mejoras identificadas durante la fase de pruebas se refieren a detalles críticos, como las zonas propensas al desgaste que requieren refuerzo, así como la comunicación entre las baterías y el software de la estación o la carga y descarga mutuas de las baterías almacenadas. Este último proceso es rápido e independiente de la conexión a la red disponible, "por ejemplo, cuando se necesitan inesperadamente baterías adicionales completamente cargadas", explica Marker. Además, gracias a un concepto perfeccionado con una automatización aún mayor, el proceso de intercambio de baterías podría reducirse de diez minutos a menos de cinco, permitiendo al mismo tiempo que los conductores permanezcan sentados. Según los participantes en el proyecto, esto haría que el procedimiento fuera más cómodo que una parada convencional para repostar, lo que permitiría que la estación de intercambio funcionara de forma aún más eficiente y rentable.

El Ministerio Federal de Economía y Acción por el Clima (BMWK) financió el proyecto eHaul con cinco millones de euros. E-HAUL GmbH, dirigida por el Dr.-Ing. Jens Jerratsch, antiguo investigador asociado en los proyectos, busca ahora inversores para realizar una red completa de estaciones de intercambio. "Con un enfoque de tipo abierto, para que una amplia gama de camiones eléctricos puedan utilizar el sistema en el futuro", según ha declarado. La primera ronda de financiación está prevista para 2026. El modelo de negocio ya ha cosechado elogios, como demuestran varios galardones recibidos por la startup, incluido el premio en el festival de electromovilidad "E4testival" en el circuito de Hockenheim. Sin embargo, la viabilidad económica del concepto está por demostrar en los próximos meses y años.

La normalización es clave para la tecnología

Jens Jerratsch también dirige el proyecto UniSwapHD, financiado igualmente por el BMWK y que ha reunido a representantes de las industrias del automóvil y la logística para definir una norma uniforme para el intercambio de baterías de camiones. Se espera que la especificación DIN resultante, "DIN SPEC 91533", precursora de una norma completa, se publique en el primer trimestre de 2026.

"Estos procesos de normalización son cruciales para la industria alemana y europea, sobre todo teniendo en cuenta que los sistemas de intercambio de baterías ya están muy extendidos en China, donde un tercio de todos los camiones eléctricos de nueva matriculación a partir de 2023 los utilizan", subraya Jerratsch. Aunque las condiciones del mercado no son directamente comparables, China demuestra una vez más su innovación y pragmatismo a la hora de escalar la electromovilidad.

Stefanie Marker concluye: "Los camiones pesados son responsables de casi un tercio de las emisiones de gases de efecto invernadero del sector del transporte en Alemania, a pesar de que representan menos del 3% de los vehículos. El intercambio de baterías es el método para introducir rápidamente en las carreteras camiones eléctricos respetuosos con el clima en grandes cantidades. Europa debería ser capaz de dar forma por sí misma a esta tecnología clave".

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