Rys. 1. Użycie kabla wysokiej jakości, do ładowania pojazdu elektrycznego, ma kluczowe znaczenie dla bezpieczeństwa porażeniowego i pożarowego ładującego i jego mienia.W pierwszym punkcie preambuły tego dokumentu czytamy:
„Unia jest zaangażowana w działania na rzecz rozwijania zrównoważonego, konkurencyjnego, bezpiecznego i niskoemisyjnego systemu energetycznego. Unia energetyczna i ramy polityki klimatyczno-energetycznej do 2030 r. ustanawiają ambitne zobowiązania Unii do dalszej redukcji emisji gazów cieplarnianych o co najmniej 40 % do 2030 r. w porównaniu z 1990 r., do zwiększenia udziału energii ze źródeł odnawialnych w zużyciu energii, do uzyskania oszczędności energii zgodnie z poziomem ambicji Unii, a także do wzmocnienia bezpieczeństwa energetycznego, konkurencyjności i zrównoważonego rozwoju Europy.”
Tak znaczna redukcja może być wynikiem tylko bardzo konkretnych, szeroko rozumianych działań przy wykorzystaniu najnowszych technologii. Aby było to możliwe należy wprowadzać regulacje prawne oraz środki organizacyjno-ekonomiczne wspierające wszelkie możliwe działania zmierzające do tego celu. Działania te muszą być prowadzone wielotorowo i być ze sobą synchronizowane. Jako podstawę systemu przyjęto wymagania budowlane dla wszystkich budynków i jak najszerszej infrastruktury miejskiej.
Rys. 2. Zewnętrzna, publiczna stacja ładowania łącząca funkcję ładowania z panelem reklamowym (ENSTO).W dalszej części dyrektywy znajdują się też konkretne wskazania dotyczące działań mających na celu dalsze zmniejszenie emisji dwutlenku węgla, co możemy wyczytać z punktu 22. i dalszych:
„(22) Innowacje i nowe technologie umożliwiają również wspieranie przez budynki ogólnej dekarbonizacji gospodarki, w tym sektora transportu. Budynki mogą na przykład być wykorzystywane do pobudzania rozwoju infrastruktury niezbędnej do inteligentnego ładowania pojazdów elektrycznych oraz zapewniać bazę dla państw członkowskich, jeżeli zdecydują się one na wykorzystanie akumulatorów samochodowych jako źródła energii.”
Nie chcąc zanudzać Czytelnika dalszymi cytatami z dyrektywy, wspomnimy tylko, że w sposób bardzo logiczny wskazano na korzystną z ekonomicznego i logicznego punktu widzenia okoliczność, iż dokonując termomodernizacji i modernizacji instalacji elektrycznych istnieje możliwość instalowania po niższych kosztach stacji ładowania pojazdów w ramach nowej infrastruktury budynków (nie tylko użyteczności publicznej, ale i mieszkaniowo-komercyjnych, jak np. hoteli, czy apartamentowców). Jako ciekawy aspekt należy tu też wziąć pod uwagę, że w ramach infrastruktury budynków przewiduje się instalowanie odnawialnych źródeł energii, które mogą być wykorzystane bezpośrednio do ładowania. Oczywiście państwa członkowskie UE, powinny rozwijać mobilność elektryczną poprzez uwzględnienie jej w infrastrukturze miast i komunikacji miedzy miastowej, aby na zasadzie synergii miejsca ładowania były coraz bardziej rozpowszechnione i rozwijały się w harmonii z mikroenergetyką.>1
Do roku 2025 państwa członkowskie powinny ustanowić zmiany w prawie krajowym, aby budynki niemieszkalne posiadające ponad 20 miejsc parkingowych zostały wyposażone w stacje ładowania pojazdów elektrycznych. W planowaniu należy uwzględniać nie tylko pojazdy samochodowe, ale i rowery elektryczne, skuterki, czy pojazdy dla osób z ograniczeniami poruszania się. Rozwój tej infrastruktury powinien być wspierany przez budowę wyposażenia parkingów oraz, co ważne, systemów powiadamiania o lokalizacji i zajętości punktów ładowania oraz taryfikacji za pobór energii.
Ważne i konkretne wytyczne przynosi artykuł 8. Dyrektywy: „Systemy techniczne budynku, elektromobilność oraz wskaźnik gotowości budynków.” Nowo budowane budynki mieszkalne i niemieszkalne powinny być wstępnie przygotowane do instalowania nowej infrastruktury poprzez uwzględnienie przebiegu przyszłych tras kablowych (tzw. struktura kanałowa) – dotyczyć to będzie pozwoleń na budowę przyznawanych po 10 marca 2021 roku. Artykuł ten uszczegóławia i konkretyzuje wiele zagadnień wspomnianych wyżej.
Należy podkreślić, że wymagania dotyczące systemów ładowania dla budynków publicznych są już określone i wdrażane na bieżąco. Zatem jest pewne, że stacji ładowania będzie coraz więcej i będą wkrótce dostępne niemal wszędzie „pod ręką”, czyli z każdym miesiącem znalezienie punktu ładowania będzie łatwiejsze.
Z powodu istnienia wielu rozwiązań odpowiedź na tak postawione pytanie nie jest łatwa. Z technicznego punktu widzenia można bowiem naładować samochód:
Rys. 3. Kabel do podłączenia samochodu do stacji ładowania typ 2.Najprawdopodobniej posiadacze samochodów elektrycznych będą je na co dzień ładować w domu lub w miejscu pracy (w trybie wolnym) oraz na stacjach paliw, czy parkingach w trybie szybkim. Najwolniejszym sposobem ładowania jest wykorzystanie „zwykłego” gniazda domowego, co jest oczywiście bezpieczne i w przypadku korzystania z taryfy nocnej nieco tańsze.
Szybszym sposobem jest wykorzystanie ładowarki na prąd zmienny 230 V lub 3x400 V. Bez specjalnych zabezpieczeń można tym sposobem ładować pojazdy o mocy od 2 do 13 kW, a w przypadku zastosowania modułów specjalistycznych (EVSE) moc wzrasta nawet do 22 kW. Czas takiej operacji wynosi na poziomie 2-5 godzin, a więc jest akceptowalny w czasie planowanego dłuższego postoju.
Specjalizowaną ładowarkę można oczywiście zastosować w warunkach domowych – ładowanie będzie wówczas nie tylko szybsze, lecz istnieje również możliwość wykorzystywania baterii samochodowych jako systemu podtrzymania zasilania dla wybranych urządzeń (układ dwukierunkowy).
Najszybszym sposobem ładowania jest wykorzystanie prądu stałego i specjalizowanych stacji ładowania. Wówczas nie tylko zwiększa się potencjalna moc pojazdu nawet do około 150 kW, ale i jego czas. Dla mocy powyżej 100 kW należy stosować kable chłodzone cieczą.
Oczywiście przy dużych mocach warto zwrócić szczególną uwagę na strategię kosztową ładowania.
Ładowarka może posiadać wymienne wtyki, dzięki czemu można ją podłączyć do zwykłego gniazda 1-fazowego 230 V AC lub 3-fazowego 3x400 V AC (czyli tzw. „siły”).
W zależności od typu gniazda ładowarka może ładować pojazd następującymi wartościami prądu uzyskując przy tym odpowiednią moc:
Ładowarka posiada wyświetlacz, który wskazuje:
| Typ 1 | Typ 2 | Tesla | CCS2 | CHAdeMO | |
|---|---|---|---|---|---|
 |
 |
 |
 |
 |
|
| 1-faza | 3-fazy | DC | DC | DC | |
| Maksymalna moc | 7,4 kW | 43 kW | 120 kW | 350 kW | 150 kW |
| Kabel ładowania | Tryb 3 | Tryb 3 | zainstalowany przy stacji Tryb 4 | zainstalowany przy stacji Tryb 4 | zainstalowany przy stacji Tryb 4 |
| Obszar użytkowania | standard amerykański, powszechny na rynku azjatyckim | standard europejski | zmodyfikowany Typ 2 | standard europejski | powszechny w Japonii |
| Gniazdo przyłączeniowe | Superładowarki Tesli | Podobne do Typu 2 + 2 piny DC (możliwe ładowanie przy użyciu Typu 2) |
Prąd ładowania wybiera się za pomocą dwóch dołączonych do niej kart zbliżeniowych RFID. Ładowarka może być wykorzystana do każdego samochodu posiadającego standard IEC62196 typ 2. Jest to przykład bardzo uniwersalnego rozwiązania dla osób, które chcą urządzenie ładujące mieć zawsze ze sobą, licząc na dostęp do zwykłych gniazd sieciowych.
Na rysunku 2 pokazano stację ładowania o mocy 2x22 kW (możliwość jednoczesnego ładowania dwóch samochodów z gniazd typu 3. i 2.). Stacja wykrywa upływ prądu 6 mA i jest wyposażona w wyłączniki różnicowo- prądowe typu A. Posiada też pełną ochronę przepięciową, kontrolę temperatury oraz w wypadku zaniku zasilania automatycznie zwalnia blokadę gniazdka. Stacje ładowania zapewniają również możliwość zakupu energii i informacji o jej wykorzystaniu. Do korzystania z tej stacji konieczne jest posiadanie własnego kabla.
Przewód do ładowania samochodów elektrycznych jest przeznaczony do stosowania równie dobrze w publicznych stacjach ładowania takich jak parkingi w pobliżu autostrad, urzędów czy galerii handlowych, jak i w garażach z gniazdek domowych (występuje w wersjach trójfazowych i jednofazowych). Odporność na promieniowanie UV i olej zapewnia niezawodny proces ładowania w pomieszczeniach i na zewnątrz. Dzięki zewnętrznej powłoce z tworzywa TPE-U wytrzymuje nawet trudne warunki pracy (ocierania) na betonie. Powłoka może być standardowo czarna lub czerwona oraz w innych kolorach na zamówienie.
Rys. 5. Kabel HELUPOWER® Charge 750 AC z oferty HELUKABEL.
Rys. 6. Kabel HELUPOWER® Charge 1200 DC z oferty HELUKABEL.Kabel HELUPOWER® Charge 1200 DC posiada podobne właściwości użytkowe i również jest dostępny w kolorze czarnym i czerwonym. Ze względu na możliwą dużą moc ładowania kabel ten występuje w opcji budowy przystosowanej do chłodzenia cieczą.
Obydwa pokazane na powyższych rysunkach kable posiadają następujące cechy wspólne:
Użycie kabla wysokiej jakości ma kluczowe znaczenie dla bezpieczeństwa porażeniowego i pożarowego ładującego i jego mienia oraz dla niezawodności i/lub dostępności systemu.
Marek Trajdos
Konsultant ds. Technicznych
HELUKABEL Polska Sp. z o.o.
1 Ideałem byłoby naładowanie swojego samochodu energią z własnej instalacji fotowoltaicznej!
2 Co niekiedy pozostaje w silnym związku z powyższymi.