Do poruszania każdego pojazdu niezbędna jest energia. Samochody spalinowe potrzebują paliwa, które w ich silnikach ulega spaleniu i zamianie z energii chemicznej na energię cieplną i ostatecznie na energię mechaniczną. Ta z kolei wykorzystywana jest o napędzania pojazdu. Natomiast samochody elektryczne nie wożą ze sobą niezbyt przyjaznej dla środowiska małej fabryki chemicznej. Korzystają ze zmagazynowanej w akumulatorze trakcyjnym, gotowej do natychmiastowego użycia energii elektrycznej. Jedynym dodatkowym wymaganiem jest po prostu jej regularne uzupełnianie – ładowanie. Dokładnie tak, jak uzupełniamy zapas energii naszych telefonów komórkowych za pomocą ładowarek, do ładowania samochodów służą również specjalne ładowarki. Jak to działa?
Wszystkie akumulatory, zarówno w samochodach, jak i laptopach, czy telefonach komórkowych, ładowane są prądem stałym. Ponieważ w każdej sieci elektrycznej (w gniazdku) dostępny jest tylko prąd zmienny, dowolna ładowarka to przede wszystkim prostownik, albo inaczej mówiąc, konwerter prądu zmiennego na stały. Cała reszta to odpowiednie okablowanie, elementy sterowania przepływem prądu i zabezpieczenia.
Jeśli ładujemy samochód bezpośrednio z gniazdka, zamiany prądu przemiennego na stały dokonuje pokładowy konwerter samochodowy, zwykle o niedużej mocy, co sprawia, że ładowanie z gniazdka trwa długo.
Dla posiadaczy samochodów elektrycznych ważne są dwa podstawowe parametry: zasięg i czas ładowania. Zasięg zależy oczywiście od pojemności baterii i we współczesnych elektrykach wynosi od ok. 100 km (segmenty A, B i C – małe auta miejskie i kompaktowe), poprzez 200-300 km (auta „normalne” – segment D i E), po 450-500 km dla Tesli S.W związku z tym czas ładowania może być bardzo różny.
Czy da się szybko?
Czas ładowania zależy od mocy ładowania. Aby móc przejechać około 280 kilometrów i trzeba zasilić baterię około 50 kWh energii. To naprawdę dużo. Bez specjalnych rozwiązań technicznych nie da się tego zrobić w kilka minut. To dlatego zwykłe domowe ładowanie „do pełna”trwa 8 – 15 godzin! Powodem tego jest niewielka moc, która można uzyskać z domowej sieci o napięciu 230 V. Maksymalny prąd ładowania nie jest więc duży i wynosi nieco ponad 3 kW.
Baterie samochodów elektrycznych ładowane są na 2 sposoby: z gniazdka lub za pomocą ładowarki. Czas ładowania zależy od mocy znamionowej ładowarki. Wśród ładowarek możemy wyróżnić ładowarki wolne i półszybkie oraz szybkie i utlraszybkie.
Ładowarki wolne i półszybkie są bardziej zaawansowane niż proste gniazdka ścienne. Choć do ładowania wykorzystują prąd przemienny, to pozwalają zwiększyć jego moc do 11 – 22 kW, co pozwala kilkakrotnie skrócić czas. Ładowarki szybkie i ultraszybkie są jeszcze bardziej zaawansowane – muszą po pierwsze dokonać zamiany prądu zmiennego na prąd stały, który może ładować baterie ze znacznie większą mocą, a zatem w krótkim czasie. Ładowarki szybkie ładują z mocą 50 kW – 130 kW. Konwerter AC/DC jest częścią ładowarki. Ładowanie DC wymaga odpowiedniej instalacji elektrycznej, która wytrzymałaby duży pobór mocy.
Rzut oka na rzeczywistość
Profesjonalne szybkie ładowarki, z jakich się korzysta w miejscach publicznych zbudowane są tak, by gwarantować nie tylko funkcjonalność, ale także bezpieczeństwo i wygodę użytkowania. W Polsce obowiązuję europejska norma bezpieczeństwa IEC 62196 opisująca wtyki i kontakty używane do kabli zasilających. Profesjonalne ładowarki spełniają wszystkie normy bezpieczeństwa. Korzystanie z nich na co dzień jest na pewno bezpieczne..
Standardowo szybkie ładowarki oferują obecnie moc 50 kW, co umożliwia pełne naładowanie akumulatorowa w czasie jednej godziny. Obniżona do 40 kW moc ładowania wydłuża czas ładowania do około 76 minut (o ok. 10%). Ważne jest, jakiego rodzaju standard ładowania oferuje publiczna szybka ładowarka. Jeśli ktoś korzysta ze standardu CCS, niewielką pociechą dla niego będzie nawet liczna sieć wyposażona jedynie w złącza w standardzie CHAdeMO, jak np. jest w Estonii. Najlepiej, jeśli szybka ładowarka umożliwia ładowanie we wszystkich standardach szybkiego ładowania.
Mające powstać w przyszłym roku w sieci GreenWay ładowarki ultraszybkie ofereować będą moc 350 kW, jednak podkreślić trzeba, że nie każdy pojazd może przyjąć tak dużą moc. Tempo ładowania zależy bowiem od specjalnego systemu zarządzania baterią w samochodzie (BMS) i to on decyduje, ile energii i w jakim czasie może przyjąć bateria. Starsze modele elektryków nie pozwolą zatem na ładowanie z dużą mocą, a w konsekwencji na skrócenie czasu ładowania.
A ile to kosztuje?
Ładowanie prądem zmiennym (ładowarką AC, wolną lub półszybką) trwa dłużej, ale jest tańsze. Różnica w cenie zależy także od ceny ładowarki. Infrastruktura do ładowania, obojętnie jakiego typu, kosztuje bowiem całkiem sporo. Oczywiście im bardziej jest zaawansowana technicznie i im większą moc ładowania oferuje, tym jest droższa. Najwięcej jednak kosztuje utrzymanie takiej infrastruktury na dobrym poziomie technicznym.
Obowiązuje prosta zasada, której w żaden sposób nie można obejść: za przejechanie tych średnich 280 km trzeba zapłacić. Najtaniej jest w domu – tu płacimy za „zwyczajną” infrastrukturę przesyłową energii elektrycznej i za samą energię. Ładowanie z gniazdka wymaga jednak nawet kilkunastu godzin. Można kupić niedużą ładowarkę domową (tzw. wallbox), co pozwoli skrócić czas ładowania, jednak może nas kosztować nawet to 2 tys. euro (plus cena za kWh). Najdroższe zaś zawsze będzie korzystanie z profesjonalnej sieci ładowania, choć szybkie ładowarki oferują relatywnie krótki czas ładowania.
Pamiętać trzeba, że nawet ładowanie na ładowarkach „darmowych” kosztuje – zawsze ktoś płaci zarówno za infrastrukturę, jak i za energię konsumowaną do ładowania. Jeśli właściciel takiej ładowarki decyduje się na oferowanie bezpłatnych usług, zwykle robi to dla korzyści wizerunkowych lub w celach badawczych. Wraz z upowszechnianiem się transportu elektrycznego, takich bezpłatnych punktów będzie zapewne coraz mniej, a zapotrzebowanie na szybkie ładowanie może rosnąć z pojawianiem się na rynku modeli samochodów z większymi bateriami, pozwalającymi przejechać większy dystans.
