Ładowanie samochodów elektrycznych – rodzaje ładowarek

Pojazdy elektryczne coraz częściej pojawiają się na polskich i zagranicznych drogach. W związku z rosnącą liczbą elektryków pojawia się coraz więcej stacji i punktów ładowania. Jakie są typy ładowarek, jakimi można naładować swój samochód? Różnice występują w zakresie mocy ładowania, rodzaju prądu oraz aspektach technicznych. Zobaczcie sami.

Rodzaje ładowarek dla samochodów elektrycznych – podział ze względu na rodzaj prądu (AC/DC)

1. Ładowarki AC

• Ładujące prądem zmiennym.

• Wolniejsze od tych zasilanych prądem stałym.

• Wykorzystują napięcie 230V (jednofazowe – takie jak w gniazdku domowym) lub napięcie 400V (trójfazowe – tzw. „siła”), maksymalne natężenie prądu w powyższych dwóch wariantach wynosi 16A.

• Przy wykorzystaniu gniazda 230V lub 400V moc ładowania wynosi 2-13 kW, dotyczy to ładowania bez specjalnego zabezpieczenia EVSE.

• Jeżeli posiadana ładowarka (np. naścienny WallBox) ma wbudowany moduł EVSE, moc ładowania zwiększa się.

• Ładowarka z modułem EVSE podłączona do gniazd 230-400V może oddawać moc 7,4-22kW, moduł zabezpieczający pozwala na ładowanie większym natężeniem 32A.

• Zazwyczaj posiadają złącze Type 2.

Można powiedzieć, że przy wykorzystaniu gniazda siłowego oraz ładowarki z modułem zabezpieczającym możemy ładować prądem max 22 kW. Taka moc pozwala na całkiem sprawne ładowanie pojazdu elektrycznego, zależnie od samochodu jest to między 2-5 godziny.

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

Przy wykorzystaniu ładowarki naściennej z zabezpieczeniem ładowanie we własnym domu jest wygodne, bezpiecznie i całkiem szybkie. Na rynku pojawiają się także inteligentne systemy ładowania i zarządzania energią, które energię skumulowaną w samochodzie mogą oddać do sieci domowej np. aby nagrzać wodę w czajniku albo zrobić pranie. To pozwala na utrzymanie stabilności sieci. Z czasem mają powstać też systemy premiowania kierowców za oddawanie prądu do sieci. Wtedy każdy posiadacz pojazdu elektrycznego będzie również aktywnym uczestnikiem rynku energetycznego. Opisany wyżej system nosi nazwę V2G (Vehicle-to-Grid).

2. Ładowarki DC

• Ładujące prądem stałym.

• Szybsze od ładowarek AC.

• Wykorzystują one prąd zmienny i przemieniają go na prąd stały.

• Pracują na napięciu 400-800V i natężeniu około 300-500A.

• Ładują mocą 50-350 kW, z czego w Polsce maksymalnie występują ładowarki 150 kW i jest ich dosłownie kilka sztuk.

• Przy mocach ładowania powyżej 100 kW ze względu na bardzo dużą ilość ciepła i energii kable są chłodzone cieczą.

• Natężenia i napięcia wykorzystywane przy ładowarkach DC wymagają często instalacji transformatora sieciowego przy ładowarce, który pozwala na dostarczenie takiej ilości energii.

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

Ładowarki DC umożliwiają naprawdę szybkie ładowanie baterii w samochodzie, w zależności od pojazdu i urządzenia ładowanie z DC powinno zająć od 15 minut do 2 godzin. Niestety, znane są przypadki z naszego kraju, gdzie po zainstalowaniu i uruchomieniu szybkiej ładowarki DC 150 kW na MOPie przy autostradzie, prąd „wysiadał” w kilku sąsiednich miasteczkach! Przy takich mocach potrzebne są już dobre rozplanowania energetyczne sieci oraz najlepiej magazyny energii.

Warto zaznaczyć, że koszt utrzymania szybkiej ładowarki powyżej 50 kW nie należy do tanich i znacznie różni się od ładowarki AC. Ze względu na duże pobory prądu każda ładowarka powyżej 50 kW podłączana jest w Polsce do sieci średniego natężenia na taryfie C21, za co płaci się operatorowi energetycznemu ponad 3000 zł/mies. od jednej ładowarki. To naprawdę duża kwota przy tak niskiej popularności elektromobilności jak w Polsce. Tak wysokie koszty stałe utrzymania ładowarki powodują, że koncerny takie jak GreenWay, decydują się na ograniczenie swoich mocy przy najszybszych ładowarkach do taryf niższych. Wraz z rozwojem e-mobility w naszym kraju ta sytuacja powinna się poprawiać. Koszt szybkiej ładowarki to 40-200 tys. zł.

Rodzaje ładowarek do samochodów elektrycznych – podział ze względu na moc ładowania (wg ustawy o elektromobilności i paliwach alternatywnych)

Stacja ładowania musi mieć: ładowarkę o mocy normalnej bądź dużej, system monitorujący ładowanie i przygotowany do pobierania opłat, wydzielone miejsce parkingowe.

• O mocy do 3,7 kW nie są stacjami ładowania – to znaczy, że jeżeli jakiś hotel albo restauracja pisze w swojej ofercie, że na swoim terenie ma stację ładowania do pojazdów elektrycznych, a na miejscu okazuje się, że jest to zwykłe gniazdko 230V (a tak w Polsce się zdarza), to jest to oferta mijająca się z prawem.

• O mocy 3,7—22 kW stacje ładowania o normalnej mocy.

• O mocy powyżej 22 kW stacje ładowania o dużej mocy.

Dodałbym jeszcze ładowarki powyżej 50 kW jako te najszybsze, a ładowarki 3,7-22 kW zamienił na niskiej mocy, ale i tak dobrze, że powstały ramy prawne elektromobilności w Polsce. Od 1,5 roku ustawa przeszła już 2 nowelizacje i szykowana jest kolejna.

Warto zaznaczyć, przy okazji omawiania typów ładowarek, że bez usprawnienia sieci elektroenergetycznej rozwój infrastruktury będzie bardzo utrudniony. Proszę sobie wyobrazić sytuację wspomnianą przeze mnie wcześniej, a propos ładowarek o dużej mocy DC, które są zazwyczaj ustawiane przy autostradach, gdzie nagle ładuje się kilkaset aut i pobiera megawaty prądu z sieci. W takich momentach komuś w sąsiedniej miejscowości może zabraknąć prądu, a stojący obok ładowarki McDonald może mieć problemy z ciągłością pracy. Tego typu warianty awaryjne omawiane są coraz częściej w Polsce. Bez magazynów energii, rozwoju odnawialnych źródeł energii i bilansowania prądu w sieci będziemy świadkami ciągłych przeciążeń i niestabilności sieciowych.

Poniżej wykres zapotrzebowanie dobowe na energię elektryczną w Polsce (PSE, 2010 rok) – po dodaniu do tego wykresu procesów ładowania samochodów elektrycznych, wahania mogą być jeszcze większe. W szczególności, jeżeli będą to szybkie ładowania w czasie podróży. Z tego powodu jak najmocniej propagowane powinno być ładowanie auta w nocy, w szczególności nad ranem. I najlepiej, żeby to ładowanie było rozłożone na kilka godzin. Dążymy wtedy do wypłaszczenia poniższego wykresu i większej stabilności w sieci. Jeżeli do tego dołożymy odnawialne źródła energii z magazynami energii, to będziemy blisko względnej stabilności.