La industria de los vehículos de energía nueva (VEN) en China ha entrado en una fase de expansión orientada al mercado, y el parque de VEN sigue creciendo a un ritmo acelerado. Este aumento no solo refleja el éxito del país en la transición hacia una movilidad sostenible, sino que también pone de relieve la necesidad imperiosa de medidas de seguridad más rigurosas en la infraestructura de carga y cambio de baterías. La seguridad, considerada ampliamente como el alma de la industria, abarca múltiples dimensiones: la seguridad de las propias instalaciones de carga, los conectores de carga, los vehículos y sistemas de baterías, así como la seguridad informática.
La base de un marco de seguridad sólido radica en la orientación política y la normalización. Ya en 2020, las estaciones de cambio de baterías se incluyeron en el ámbito de las nuevas infraestructuras en el informe del Gobierno, con un énfasis adicional en 2021. Ese mismo año, se implementó la norma nacional GB/T 40032-2021 ‘Requisitos de seguridad para el cambio de baterías de vehículos eléctricos’, que se convirtió en la primera norma nacional básica y de aplicación general en la industria automotriz china para el sector del intercambio de baterías. Esta norma mejoró significativamente los niveles de seguridad de los vehículos eléctricos que utilizan tecnología de cambio en términos de resistencia mecánica, seguridad eléctrica y adaptabilidad ambiental.
En 2023, el Consejo de Estado publicó las Orientaciones sobre la construcción de un sistema de infraestructura de carga de alta calidad, que clarificaron las responsabilidades principales y los sistemas de gestión de seguridad para la carga. Paralelamente, la compilación anual de la Guía de seguridad para vehículos eléctricos por parte de la Asociación China de Fabricantes de Automóviles, la Alianza China de Carga de Vehículos Eléctricos y la Alianza de Baterías, desde 2019, ha proporcionado referencias y orientaciones valiosas para desarrolladores, profesionales y personal de servicio de VEN en materia de seguridad.
La seguridad de las baterías, conocida como el «corazón» de los VEN, es fundamental para el rendimiento de seguridad global de los vehículos. En los últimos años, una serie de incidentes de seguridad en baterías han servido de alerta para la industria. Datos de la Alianza de Innovación de la Industria de Baterías de Vehículos Eléctricos de China indican que la capacidad instalada acumulada de baterías de tracción domésticas alcanzó los 203,3 GWh en el primer semestre de este año, un aumento interanual del 33,7%. Este crecimiento acelerado en el uso de baterías incrementa la urgencia de abordar los retos de seguridad.
Desde un punto de vista técnico, la estrategia básica de la industria para controlar la seguridad de las baterías se basa en cuatro pasos: control de límites de seguridad, alerta anticipada, evaluación de riesgos en curso y estrategias de control posterior a incidentes. Los expertos clasifican los problemas de seguridad en tres tipos: abuso térmico, abuso eléctrico y abuso mecánico. El abuso térmico ocurre cuando entornos externos de alta temperatura afectan la batería; el abuso eléctrico incluye situaciones como la carga excesivamente rápida, que puede hacer que los dentritos de litio rompan la membrana durante la transferencia de energía; y el abuso mecánico se refiere a colisiones o compresiones de la batería. Estos problemas pueden superponerse: por ejemplo, la carga rápida puede desencadenar tanto abuso eléctrico como térmico, ya que el aumento de la resistencia interna durante la carga genera más calor y eleva la temperatura.
La búsqueda de una carga más rápida, impulsada por la necesidad de mejorar la conveniencia del usuario y reducir costos operativos sociales, es una tendencia inevitable. Sin embargo, equilibrar velocidad y seguridad es crucial. Los expertos sugieren que los fabricantes primero deberían estabilizar la carga 3C (en la que las baterías se cargan completamente en 20 minutos) antes de implementar la 4C (15 minutos), avanzando luego hacia tecnologías de carga más eficientes. Este enfoque escalonado garantiza que la seguridad no se convierta en una víctima de la conveniencia.
La infraestructura de carga ha evolucionado más allá de instalaciones aisladas para convertirse en un componente clave de una red más amplia. Estas instalaciones actúan como nodos que conectan vehículos eléctricos con sistemas eléctricos avanzados, integrando redes de vehículos, redes de carga y redes eléctricas. Por ello, requieren requisitos de seguridad más estrictos y medidas de protección integral.
A pesar de los avances, la atención a la seguridad de la infraestructura de carga sigue siendo insuficiente, lo que lleva a incidentes recurrentes: descontrol térmico durante la carga, cortocircuitos y fugas de corriente en estaciones de carga que ponen en riesgo la seguridad personal, o intrusiones en plataformas de operación que causan interrupciones en los servicios. Para abordar esto, expertos proponen un enfoque multifacético que cubra seguridad personal, vehicular, de equipos, de almacenamiento de energía y de datos.
Componentes críticos como las pistolas de carga, piezas vulnerables de las estaciones, enfrentan altas demandas por sus características: alta capacidad de transporte de corriente requiere seguridad elevada; conexiones frecuentes exigen durabilidad; y la interacción directa con el usuario demanda facilidad de uso. Estas características requieren estabilidad de calidad a largo plazo. Innovaciones como algoritmos impulsados por inteligencia artificial para monitorear y predecir la vida útil restante de las pistolas permiten un mantenimiento predictivo, ayudando a los operadores a prevenir riesgos proactivamente.
Si bien el cambio de baterías ofrece la ventaja de una recarga rápida, comparable a repostar combustible, su seguridad se ha convertido en un foco de atención a medida que las instalaciones se despliegan a gran escala. En el sector de camiones pesados, por ejemplo, las ventas acumuladas de camiones eléctricos con cambio de baterías superaron las 10.000 unidades en el primer semestre de 2024, un aumento del 82% respecto a las 5.729 unidades del mismo período del año anterior. Este crecimiento refuerza la importancia de la seguridad en el cambio para garantizar el desarrollo sostenible, el cumplimiento legal, la reputación de marca y la capacidad de respuesta a emergencias.
La seguridad en el cambio de baterías implica consideraciones críticas en diseño, selección de ubicación, construcción y operación. En particular, la operación incluye gestión de equipos, trabajo y baterías, con especial atención a su transporte y almacenamiento seguros. Los expertos resumen los principios clave como «no desencadenar, detectar anticipadamente, retirar rápidamente».
La norma GB 38031-2020 Requisitos de seguridad para baterías de tracción de vehículos eléctricos prohíbe el descontrol térmico (thermal runaway), estableciendo una capa de protección para garantizar que no se desencadene. «Nuestro monitoreo en las estaciones incluye medidas de protección secundarias en tiempo real; mediante análisis de big data en plataformas en la nube, combinados con datos históricos de la batería, evaluamos si el estado durante la carga se aproxima a riesgos y detectamos cambios abruptos. Los datos acumulados permiten identificar tendencias de deterioro en el rendimiento, logrando así ‘detectar anticipadamente'», explican los expertos. «Retirar rápidamente» es una ventaja de las estaciones de cambio: en caso de problema, las baterías pueden separarse rápidamente de la bodega de carga, cortar la energía externa y trasladarse a zonas seguras.
Además, los protocolos operativos estándar refuerzan la seguridad: capacitación periódica del personal durante horas de baja demanda, sistemas de monitoreo continuo (24/7) y mecanismos de acción coordinada contra incendios.
La normalización juega un papel fundamental en la mitigación de riesgos. Dado que la transmisión de alta tensión en carga y descarga conlleva riesgos como descargas eléctricas, sobrecalentamiento y fallos funcionales, se requieren normas estrictas. El sistema chino de normas para vehículos eléctricos abarca cuatro áreas: seguridad de vehículos, seguridad de baterías, seguridad de carga y seguridad de cambio.
Normas de seguridad de vehículos como GB 18384-2020 Requisitos de seguridad para vehículos eléctricos, GB 38032-2020 Requisitos de seguridad para autobuses eléctricos y GB/T 31498-2021 Requisitos de seguridad después de colisiones cubren seguridad funcional, operativa, protección contra descargas y fuegos, y medidas post-colisión. La seguridad de baterías está regida por GB 38031-2020, que incluye uso normal, abusos, adaptabilidad ambiental y difusión térmica en inmersión.
Normas de seguridad de carga incluyen GB/T 43332-2023 Requisitos de seguridad para carga y descarga conductiva de vehículos eléctricos, que especifica requisitos para protección contra descargas, sobrecalentamiento, seguridad funcional y adaptabilidad ambiental en estados de no carga, carga y post-carga. Además, GB/T 41578-2022 y GB/T 39752-2021 refinan protocolos de seguridad.
La publicación de GB/T 43332-2023 en noviembre de 2023 marcó un paso significativo, proporcionando principios básicos para diseñar funciones de carga y descarga que prevengan riesgos como descargas y fuegos. Un hito clave llegó en julio de este año con la publicación de GB 44263-2024 Requisitos de seguridad para sistemas de carga conductiva de vehículos eléctricos, la primera norma nacional obligatoria para sistemas de carga, que entrará en vigor el 1 de agosto de 2025. Esta norma mejorará aún más el sistema de normas de seguridad.
La seguridad de la industria de carga y cambio es un foco crucial en el desarrollo de infraestructura en los próximos años y una base para la adopción masiva de VEN. Las recientes Opiniones sobre acelerar la transformación verde integral del desarrollo económico y social, emitidas por el Comité Central del Partido Comunista de China y el Consejo de Estado, destacan la construcción de infraestructura de transporte verde, la mejora de redes de estaciones de carga (cambio), hidrógeno (alcohol) y energía costera, y el desarrollo de sistemas inteligentes de gestión urbana.
Con esfuerzos sostenidos de gobierno, actores de la industria e innovadores tecnológicos, la seguridad de carga y cambio de baterías en China está lista para entrar en una nueva fase, impulsando el crecimiento de calidad de la industria de vehículos de energía nueva. Este progreso protegerá a usuarios y bienes, consolidará la posición de China como líder global en movilidad verde y establecerá referentes de seguridad y sostenibilidad en el panorama mundial de VEN.
Autor: Li Bin
Revista: An Tian Xia (Mundo de la Seguridad)