Ładowanie pojazdów elektrycznych – rodzaje ładowarek

Pojazdy elektryczne coraz częściej pojawiają się na polskich i zagranicznych drogach. Ze względu na rosnącą liczbę elektryków pojawia się coraz więcej stacji i punktów ładowania. Jakich typów ładowarek mogę używać do ładowania mojego samochodu? Istnieją różnice w mocy ładowania, rodzaju prądu i aspektach technicznych. Spójrz na siebie.

Rodzaje ładowarek do pojazdów elektrycznych – podział według rodzaju prądu (AC/DC)

1. Ładowarki AC

• Ładowanie z sieci prądu przemiennego.

• Wolniej niż urządzenia zasilane prądem stałym.

• Wykorzystują napięcie 230V (jednofazowe - np. w gniazdku domowym) lub 400V (trójfazowe - tzw. "moc"), maksymalny prąd w dwóch powyższych opcjach to 16A.

• W przypadku korzystania z gniazdka 230V lub 400V moc ładowania wynosi 2-13 kW, dotyczy to ładowania bez specjalnego zabezpieczenia EVSE.

• Jeśli Twoja ładowarka (np. wallBox) ma wbudowany moduł EVSE, pojemność ładowania jest zwiększona.

• Ładowarka z modułem EVSE podłączona do gniazd 230-400V może dać moc 7,4-22kW, moduł zabezpieczający umożliwia ładowanie wyższym prądem 32A.

• Zwykle mają złącze typu 2.

Można powiedzieć, że korzystając z gniazdka i ładowarki z modułem ochronnym, możemy ładować prądem maksymalnym 22 kW. Taka moc pozwala dość sprawnie naładować samochód elektryczny, w zależności od auta jest to od 2 do 5 godzin.

Koszt WallBoxa za 22 kW to około 6-7 tys. zł.

Korzystając z ładowarki ściennej z ochroną, ładowanie w domu jest wygodne, bezpieczne i wystarczająco szybkie. Na rynku dostępne są również inteligentne systemy ładowania i zarządzania energią, które mogą przekazywać energię zmagazynowaną w samochodzie do domowej sieci, np. w celu podgrzania wody w czajniku lub zrobienia prania. Dzięki temu sieć jest stabilna. Z biegiem czasu należy również stworzyć systemy nagradzania kierowców za dostarczanie energii elektrycznej do sieci. Wtedy każdy właściciel samochodu elektrycznego będzie również aktywnym uczestnikiem rynku energii. Opisany powyżej system nosi nazwę V2G (Vehicle-to-Grid).

2. Ładowarki prądu stałego

• Ładowanie prądem stałym.

• Szybsze niż ładowarki AC.

• Używają prądu przemiennego i przekształcają go w prąd stały.

• Praca przy napięciu 400-800V i natężeniu prądu około 300-500A.

• Ładują z mocą 50-350 kW, z czego w Polsce jest maksymalnie 150 kW ładowarek i jest ich dosłownie niewiele.

• Kable są chłodzone cieczą ze względu na ogromną ilość ciepła i energii przy mocy ładowania ponad 100 kW.

• Prądy i napięcia stosowane w ładowarkach DC często wymagają zainstalowania transformatora sieciowego w ładowarce, aby dostarczyć taką ilość energii.

• Ładowarki DC zazwyczaj posiadają specjalne złącza dla różnych modeli pojazdów elektrycznych – CCS Combo, Chademo, Type 2, Tesla Connector.

Ładowarki prądu stałego umożliwiają naprawdę szybkie ładowanie akumulatora w samochodzie, w zależności od auta i urządzenia ładowanie prądem stałym powinno trwać od 15 minut do 2 godzin. Niestety zdarzają się przypadki z naszego kraju, kiedy po instalacji i uruchomieniu Szybka ładowarka DC 150 kW na MOS przy autostradzie, prąd „stracony” w kilku sąsiednich osadach! Przy takich mocach konieczne jest dobre rozplanowanie systemu elektroenergetycznego i najlepiej magazynowanie energii.

Warto zauważyć, że koszt utrzymania szybkiego ładowania powyżej 50 kW nie jest tani i znacznie różni się od ładowarki AC. Ze względu na duże zużycie energii każda ładowarka o mocy powyżej 50 kW jest podłączona w Polsce do sieci średniej intensywności w taryfie C21, za którą operator energetyczny płaci ponad 3000 zł miesięcznie. z jednej ładowarki. To naprawdę duża kwota przy tak małej popularności pojazdów elektrycznych jak w Polsce. Tak wysokie stałe koszty utrzymania ładowarek powodują, że firmy takie jak GreenWay decydują się na ograniczenie przepustowości do najszybszych ładowarek w celu obniżenia taryf. Wraz z rozwojem pojazdów elektrycznych w naszym kraju sytuacja ta powinna się poprawić. Koszt szybkiego ładowania to 40-200 tys. zł.

Rodzaje ładowarek do pojazdów elektrycznych – podział ze względu na moc ładowania (zgodnie z ustawą o pojazdach elektrycznych i paliwach alternatywnych)

Stacja ładowania musi posiadać: ładowarkę konwencjonalną lub dużej mocy, system monitorowania ładowania i gotowości do ładowania, wydzielone miejsce parkingowe.

• Przy mocy do 3,7 kW nie są stacjami ładowania – oznacza to, że jeśli hotel lub restauracja pisze w swojej ofercie, że na jego terenie znajduje się stacja ładowania pojazdów elektrycznych, ale okazuje się, że jest to stała Gniazdko 230V (a tak się dzieje w Polsce) to propozycja niezgodna z prawem.

• Stacje ładowania 3,7-22 kW normalnej mocy.

• Wydajne stacje ładowania o mocy ponad 22 kW.

Dodałbym ładowarki powyżej 50 kW jako najszybsze, a ładowarki z 3,7-22 kW zastąpiłbym tymi o małej mocy, ale to tak dobrze, że powstały podstawy prawne dla elektromobilności w Polsce. Od 1,5 roku wprowadzono już dwie nowelizacje ustawy, a kolejna jest w przygotowaniu.

Omawiając rodzaje ładowarek warto zauważyć, że bez poprawy sieci elektrycznej rozwój infrastruktury będzie bardzo trudny. Wyobraź sobie sytuację, o której wspomniałem wcześniej, z ładowarkami prądu stałego o dużej mocy, które zwykle znajdują się w pobliżu autostrad, gdzie nagle ładujesz kilkaset samochodów i pobierasz megawaty prądu z sieci. W takich momentach ktoś w sąsiednim mieście może mieć przerwę w dostawie prądu, a stojący obok ładowarki McDonald's może mieć problemy z ciągłością pracy. Tego typu opcje awaryjne są coraz częściej dyskutowane w Polsce. Bez magazynowania energii, rozwoju odnawialnych źródeł energii i bilansowania energii elektrycznej w sieci będziemy świadkami ciągłych przeciążeń i niestabilności sieci.

Poniższy wykres przedstawia dobowe zapotrzebowanie na energię elektryczną w Polsce (PSE, 2010) – po dodaniu do tego wykresu procesów ładowania pojazdów elektrycznych wahania mogą być jeszcze większe. Zwłaszcza jeśli ładują się szybko podczas podróży. Z tego powodu należy jak najbardziej promować ładowanie samochodów nocą, zwłaszcza rano. A najlepiej, żeby to ładowanie rozciągnęło się na kilka godzin. Następnie staramy się wygładzić poniższy wykres i poprawić stabilność sieci. Jeśli dodamy do tego odnawialne źródła energii z magazynowaniem energii, będziemy bliscy względnej stabilizacji.