Energia dla aut

INVESTMENT & CONSTRUCTION

Punkty ładowania samochodów elektrycznych klasyfikowane są według ich elektrycznej mocy znamionowej na stacje ładowania oraz ładowarki.

Zgodnie z ustawą o elektromobilności i paliwach alternatywnych stację ładowania stanowi obiekt budowlany z co najmniej jednym punktem poboru energii elektrycznej do ładowania baterii akumulatorów samochodów elektrycznych i hybrydowych wraz z miejscem postojowym i oprogramowaniem, umożliwiającym świadczenie usługi ładowania. Do stacji ładowania zalicza się instalację elektryczną od przyłącza sieci dystrybucyjnej energii elektrycznej do punktu ładowania. Stacje ładowania posiadające moc znamionową do 22 kW klasyfikuje się, jako punkty ładowania o normalnej mocy, natomiast powyżej 22 kW, jako punkty ładowania o dużej mocy.
Ładowarki, stanowiące punkty ładowania samochodów w miejscach nieogólnodostępnych (np. w gospodarstwach domowych), charakteryzują się zazwyczaj mocami mniejszymi niż 3,7 kW. Posiadają one możliwość skokowej lub płynnej regulacji prądu ładowania akumulatora. Mogą być zasilane z jednofazowego gniazda domowej instalacji elektrycznej 230 V lub z gniazda trójfazowego 400 V. Ze względu na brak konieczności rozliczeń ładowarki mogą mieć uproszczony lub pominięty układ pomiaru zużycia energii elektrycznej. Pod względem czasu ładowania najwolniejsze są oczywiście ładowarki o najmniejszej mocy. Ośmiogodzinny cykl pracy ładowarki o mocy 3,7 kW zwiększa zasięg przeciętnego samochodu elektrycznego o około 150 km, co w większości przypadków wystarcza do codziennej jazdy. W obiektach nieogólnodostępnych mogą znajdować się również punkty ładowania o mocy większej niż 3,7 kW, np. z zakresu 7,4 ÷ 22 kW, w których ładowanie aut odbywa się z gniazda trójfazowego 400 V. 

Ze względu na ideę działania i wynikającą z niej budowę wewnętrzną punkty ładowania mogą stanowić stacje prądu przemiennego (AC) lub prądu stałego (DC). Punkty ładowania typu AC charakteryzują się prostszą budową, są również tańsze w produkcji i dlatego są częściej stosowane. Przy ładowaniu prądem AC przetwornik AC/DC, znajdujący się w samochodzie elektrycznym, zamienia go na prąd DC, który jest bezpośrednio wykorzystywany do ładowania akumulatorów. Obie metody ładowania mają swoje wady i zalety, a to jaką ładowarkę opłaca się zastosować zależy od jej przeznaczenia oraz warunków eksploatacji. Wadą ładowarek AC jest znacznie dłuższy czas ładowania w stosunku do ładowarek DC podobnej mocy oraz straty powodowane przy konwersji prądu AC na DC. Zaletą natomiast jest niższa cena samego urządzenia, prostsza budowa, mniejsze gabaryty oraz możliwość podłączenia jej do domowego gniazda 230 V. Wadą ładowarek DC jest wysoka cena oraz duże gabaryty urządzenia, co wynika z bardziej skomplikowanej budowy, dlatego też są mniej powszechne od ładowarek AC. Główną ich zaletą jest znacznie krótszy czas ładowania w stosunku do ładowarek AC.
 


Za szybkie punkty ładowania uznaje się punkty posiadając moc wyższą niż 22  kW. W większości przypadków punkty takie są zasilane trójfazowym prądem AC, poprzez dostosowane do ładowania samochodów złącza. Do komunikacji z ładowanym pojazdem używa się magistrali CAN (Controller Area Network). Jest to urządzenie umożliwiające dwukierunkową komunikację między modułami elektronicznymi, do którego podłączony jest komputer z czujnikami. Jako interface dla kierowców służy ekran dotykowy, natomiast do identyfikacji użytkownika służą karty RFID lub bankomatowe. Punkty szybkiego ładowania prądu DC instalowane są głównie przy autostradach i drogach szybkiego ruchu. Dostarczają moc w przedziale wartości od 50 kW do 350 kW i mają różne typy złączy do podłączania pojazdów. Komunikacja z pojazdem oraz identyfikacja klienta przebiega tak samo jak w przypadku ładowarek prądu AC. Ładowarki DC są szybsze od ładowarek AC ponieważ mogą ładować większą mocą, a prąd DC trafia bezpośrednio do akumulatora, gdyż nie ma potrzeby konwertowania, jak w przypadku ładowania prądem AC. 

Ważnym elementem punktów ładowania jest samo złącze (wtyczka oraz gniazdo) do ładowania samochodów. Występuje kilka podstawowych, znormalizowanych rodzajów takich złącz. CCS Combo 1/Type 1 – (CCS-Combined Charging System) to złącze używane w Ameryce Północnej. Umożliwia ono, w zależności od wersji, ładowanie pojazdów zarówno prądem DC, jak i AC (jedno lub dwufazowo). Wtyczka Type 1 umożliwia ładowanie z mocą: 
1,92 kW, 7,2 kW, 7,68 kW lub 19,2 kW. W wersji zmodyfikowanej, przy podwyższonym napięciu zasilania, Type 1 może dostarczać moc o wartości 36 kW (Level 1) lub 90 kW (Level 2). Wersja CCS Combo 1 to zmodyfikowana wersja Type 1, która posiada możliwość ładowania prądem DC. Wtyczka umożliwia więc ładowanie prądem DC lub AC, w zależności od stacji ładowania. W przypadku ładowania prądem DC wartość natężenia wynosi 200 A, przy maksymalnej mocy 125 kW. CCS Combo 2/Type 2 to europejski odpowiednik CCS Combo 1/Type 1. Combo 2, w przeciwieństwie do Combo 1, posiada złącze do ładowania prądem AC zarówno jedno, jak i trójfazowym. W Polsce oraz całej Unii Europejskiej wszystkie publiczne szybkie punkty ładowania muszą być wyposażone w złącze Combo 2. Maksymalna dopuszczalna moc, z jaką można ładować auto z wykorzystaniem wtyczki Combo 2 to 350 kW. Wtyczka typu CHAdeMO (Charge de Move – ładowanie dla ruchu) umożliwia ładowanie wyłącznie prądem DC.

Umożliwia ono przepływ prądu do 400 A przy napięciu 1000 V, co daje wydajność mocy do 400 kW. Większość europejskich ładowarek posiada złącza CHAdeMO obok CCS Combo 2. Wtyczka Tesla Charging Conector umożliwia ładowanie prądem DC oraz AC. Możliwe ona przepływ prądów o natężeniach: 12 A/80 A/100 A, przy napięciach 110 V(AC)/250 V(AC)/480 V(DC), co daje osiągalne moce 1,32 kW/19,26 kW/48 kW.

Przedstawione powyżej informacje odnoszą się do samych punktów ładowania samochodów elektrycznych, jednak pomijają one kwestię możliwości dostarczenia mocy przez krajowy system elektroenergetyczny, oddziaływania na ten system oraz na jakość energii elektrycznej w systemie. Należy zdawać sobie sprawę, że wprowadzenie w masowej skali na rynek samochodów z napędem elektrycznym wymusza rewolucję również na rynku energii elektrycznej.

Przypisy