Optimización de la eficiencia y la sostenibilidad: cargador bidireccional para VE controlado por RNA con integración de energía solar fotovoltaica

Coches que pueden alimentar tu hogar

Imagina que tu coche eléctrico no solo consuma la energía solar limpia de tu tejado, sino que además actúe como batería de respaldo para tu vivienda cuando se va la luz. Este estudio explora cómo hacer esa visión práctica y eficiente combinando energía solar en tejado, electrónica inteligente y un programa informático que aprende para mantener el flujo eléctrico en ambas direcciones.

Por qué importa una carga más inteligente

Los vehículos eléctricos se están extendiendo rápidamente, y lo mismo ocurre con los paneles solares. Sin embargo, la mayoría de los cargadores actuales solo mueven la energía en un sentido, desde la red al coche, y emplean métodos de control simples que tienen dificultades cuando cambian la radiación solar y las condiciones de la red. Los autores sostienen que, para aprovechar al máximo la energía limpia, necesitamos sistemas de carga que puedan compartir potencia entre la red, el coche y la vivienda, reaccionando de forma inteligente a nubes, variaciones en la demanda doméstica y al estado de carga de la batería del vehículo.

Un puente de energía bidireccional

Los investigadores diseñan una configuración de carga que conecta tres actores: un conjunto de paneles solares, la red pública y la batería de un vehículo eléctrico. En su núcleo hay un convertidor de potencia especial que puede elevar o reducir la tensión y, lo que es crucial, enviar energía en ambos sentidos. En modo “de la red al vehículo” canaliza electricidad procedente de los paneles solares y, si es necesario, de la red hacia la batería. En modo “del vehículo a la vivienda” invierte el camino para que el coche pueda alimentar los electrodomésticos. El mismo hardware gestiona desde baterías pequeñas usadas en vehículos de dos ruedas hasta packs más grandes en turismos familiares, demostrando que un único diseño puede servir a distintos tipos de vehículos.

Un cargador que aprende mientras funciona

En lugar de apoyarse en un controlador tradicional basado en reglas, el equipo utiliza una red neuronal artificial, un modelo informático inspirado en cómo el cerebro aprende a partir de ejemplos. En simulaciones por ordenador, esta red observa cuánto corriente entra o sale de la batería y cuánto debería fluir. A continuación ajusta los pequeños pulsos de encendido y apagado que manejan los interruptores electrónicos dentro del convertidor. Como ha sido entrenada con muchos escenarios distintos, puede reaccionar con rapidez cuando cae la potencia solar, la tensión de la red fluctúa o cambia el modo de funcionamiento entre cargar el coche y alimentar la vivienda. En comparación con controladores proporcionales–integrales estándar, alcanza la estabilidad más rápido y mantiene la corriente más cerca del valor deseado.

Aprovechar al máximo la radiación solar

El sistema está diseñado para favorecer la energía solar siempre que esté disponible. Durante periodos soleados, la mayor parte de la potencia de carga proviene de los paneles, reduciendo el consumo de la red y las emisiones indirectas. Cuando llegan nubes o cae la noche, el controlador incrementa de forma fluida el apoyo de la red para que el conductor siga recibiendo una carga fiable. En modo de suministro doméstico, la batería del coche puede alimentar una carga doméstica mientras el sistema de control mantiene una salida constante, incluso cuando la demanda varía. En una amplia gama de casos de prueba y tanto para baterías de baja como de alta tensión, el cargador simulado alcanza eficiencias por encima del 90 % y mantiene tensiones y corrientes dentro de límites seguros.

Lo que esto significa para los usuarios cotidianos

Para conductores y propietarios, el trabajo apunta hacia cargadores que son algo más que simples enchufes. Un coche conectado a través de este tipo de sistema inteligente, consciente de la energía solar y bidireccional, podría cargarse rápida y eficientemente en días soleados, depender menos de la red en horas punta y convertirse en una fuente de energía silenciosa de respaldo durante cortes. Aunque los resultados hasta ahora provienen de modelos informáticos detallados más que de prototipos físicos, sugieren que combinar paneles solares, un convertidor bidireccional y un controlador basado en aprendizaje puede convertir a los vehículos eléctricos en socios energéticos flexibles para hogares más limpios y resilientes.

Cita: Poojary, R., Perumal, R. & Sachidananda, H.K. Optimizing efficiency and sustainability: ANN-controlled bi-directional EV battery charger with solar PV integration. Sci Rep 16, 15094 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-46047-2

Palabras clave: carga de vehículos eléctricos, fotovoltaica, cargador bidireccional, control por red neuronal, vehículo a hogar