Elektromobilność – o problemach ładowania

Rozwój elektromobilności wpływa na zmianę ukształtowanego przez dziesięciolecia modelu transportu lądowego. Przyjęta w Unii Europejskiej koncepcja zrównoważonego rozwoju prowadzi do tworzenia instrumentów prawnych wymuszających uwzględnianie aspektów środowiskowych w unijnej polityce transportowej. W ustawodawstwie wielu państw zauważalne jest tworzenie systemu wsparcia dla rozwoju nowej technologii.

O założeniach i regulacjach prawnych

Plan Rozwoju Elektromobilności to podstawowy dokument przyjęty 14 wrześniu 2016 r. przez Ministerstwo Energii ukierunkowany na wzrost gospodarczy Polski. Plan zakłada, że do 2025 r. po polskich drogach jeździć będzie milion samochodów elektrycznych. Tym samym uwzględnia elektryfikację transportu publicznego. W 2020 r. w Polsce zarejestrowanych powinno być około 75 tys. pojazdów elektrycznych, z czego 70% w aglomeracjach i obszarach gęsto zaludnionych. W 2025 r. we flocie wykorzystywanej przez administrację publiczną połowę mają stanowić pojazdów elektrycznych.

Planowane rozwiązania mają poprawić bezpieczeństwo energetyczne kraju oraz wpłynąć na zmniejszenie poziomu zanieczyszczeń generowanych przez transport. Realizacja planu wpisuje się w przyjęty przez rząd Plan Odpowiedzialnego Rozwoju. 19 października 2016 r. PGE, Energa, Enea oraz Tauron powołały spółkę ElectroMobility Poland, która ma przyczynić się do realizacji planu. Celem spółki jest stworzenie polskiej marki samochodu elektrycznego.

Rodzaje samochodów elektrycznych

Na rynku samochodów elektrycznych EV (Electric Vehicle) można spotkać modele o różnych oznaczeniach i specyfikacji technicznej. Na pierwszy rzut oka pojazdy specjalnie się od siebie nie różnią, jednak pod maską (albo pod podłogą) mogą mieć ukryte odmienne systemy napędowe. Różnice wynikają głównie z zastosowanych podzespołów, co przekłada się na odmienny charakter pracy całej jednostki napędowej.

BEV (Battery Electric Vehicle) – samochód w pełni elektryczny. Auta o napędzie akumulatorowym pozbawione są silnika spalinowego. Silnik elektryczny jest napędzany energią elektryczną zmagazynowaną w baterii – prądem stałym. Modele BEV nie emitują szkodliwych substancji do atmosfery, są zeroemisyjne. Stosowane akumulatory litowo-jonowe wymagają ładowania z zewnętrznego źródła zasilania. Ich zasięg wynosi 120–200 km. Doskonale sprawdzają się w miastach. Stosowane w modelach: Nissan Leaf, Renault Zoe, Tesla S, VW e-Golf, VW e-UP, BMW i3.

Hybrid albo HEV (Hybrid Electric Vehicle) to tzw. pełna hybryda. Jest to połączenie silnika spalinowego oraz elektrycznego. Samochód z napędem hybrydowym może na krótkich dystansach pracować tylko na napędzie elektrycznym – przez pewien czas silnik spalinowy pozostaje wyłączony, a samochód zachowuje się jak auto elektryczne. Aby to było możliwe, w autach hybrydowych stosowany jest stosunkowo mocny silnik elektryczny oraz baterie o pojemności 1–2 kWh, które ładowane są m.in. podczas hamowania (rekuperacja), dojeżdżania do świateł czy wykorzystując nadmiar mocy silnika spalinowego. Nie ma możliwości jazdy tylko w trybie elektrycznym. Niskie spalanie w mieście, znacznie niższa emisja spalin niż w konwencjonalnych autach. Często silnik elektryczny jest rodzajem turbiny/wspomagacza dla silnika spalinowego przy wyższych prędkościach jazdy lub wyższych przeciążeniach jednostki spalinowej (mild-hybrid). Taką konstrukcję ma większość modeli Toyot i Lexusów, Audi A6 Hybrid, Infiniti Q50S.

PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicle) – zasada działania jest podobna do standardowych hybryd, z tą różnicą, że akumulatory w hybrydzie typu plug-in są doładowywane za pomocą ładowarki lub z gniazdka sieciowego w czasie 2–3 h. Zasięgi i prędkości oferowane przez napęd elektryczny w PHEV są znacznie większe niż w hybrydach, spalanie w mieście w granicach 3–4 l/100 km. Są to pojazdy niskoemisyjne. Na silniku elektrycznym można przejechać do 50 km. Konstrukcja stosowana w modelach Mini Countryman S E Cooper, Porsche Panamera Turbo S Hybrid, Audi Q7 e-tron, Toyota Prius Plug-in Hybrid, Volkswagen Passat GTE, VW Golf GTE, Mitshubishi Outlander PHEV.

EREV (Extended Range Electric Vehicle) – samochód elektryczny o zwiększonym zasięgu 500–600 km. Głównym napędem jest silnik elektryczny jak w PHEV, ale EREV mają dodatkowy zespół napędowy – silnik spalinowy, który działa jak generator do ładowania akumulatora, gdy ten się wyczerpie i wspiera silnik elektryczny. Pojazd niskoemisyjny. EREV oznaczany też jako ER-EV lub REEV (Range Extended Electric Vehicle). Stosowane są w modelach BMW i3, Chevrolet Volt.

Magazyny energii – baterie

Akumulator trakcyjny ma napięcie znamionowe 350–400 V, odpowiadające trójfazowemu prądowi przemiennemu. Do zasilania świateł, wycieraczek, radia, pilota stosowany jest standardowy system elektryczny z akumulatorem 12 V lub 48 V. Ogniwa akumulatora trakcyjnego mają dużo większą pojemność niż baterie powszechnego użytku. Są produkowane w bardzo różnych kształtach i wzorach. Znormalizowane wymiary nie istnieją. Bloki ołowiowych baterii rozrusznika samochodu spalinowego na 12 V lub 24 V mają pojemności rzędu 36–80 Ah, a wózki widłowe komórki o pojemności 100–1000 Ah i napięcie robocze od 24–96 V. W przypadku samochodów elektrycznych napięcia akumulatorów trakcyjnych mogą osiągnać wartość nawet kilkaset woltów.

Żywotność baterii

Baterie stosowane w samochodach elektrycznych muszą charakteryzować się pewnością i niezawodnością działania, niskimi kosztami produkcji i użytkowania, brakiem lub niewielkim obciążeniem dla środowiska naturalnego. Ważną cechą jest długi czas bezawaryjnej pracy bez zauważalnych zmian pogarszających właściwości użytkowe. Wymagana jest jak największa gęstość energii i użytkowa moc dyspozycyjna, które pozwalają przejechać jak najdłuższą odległość na jednym maksymalnie krótkim ładowaniu.

Podstawowym czynnikiem wpływającym na jakość działania ogniw jest temperatura, w jakiej pracują. Część producentów wyposaża baterie w system chłodzenia cieczą z elektryczną pompą obiegową oraz chłodnicą zamontowaną klasycznie z przodu pojazdu, przykładem może być Nissan e-NV200 czy Fiat 500e.

Szybkie ładowanie powoduje przepływ dużych prądów i przyspieszone procesy chemiczne. W wysokiej temperaturze może nastąpić przegrzanie ogniw. By temu zapobiec, podczas szybkiego ładowania, system nadzoru załączy układ chłodzenia baterii trakcyjnej. W przypadku przekroczenia temperatury granicznej prąd ładowania zostanie ograniczony lub proces ładowania zostanie przerwany. Producenci baterii stosują układ zarządzania baterią BMS (Battery Management System), który monitoruje napięcie na ogniwach oraz ich temperaturę, gwarantując nieosiąganie napięć spoza bezpiecznego zakresu, tj. 3,3–4,2 V/ogniwo Li-ion.

Technologie ładowania

Wiele organizacji pracuje nad dokumentami standaryzującymi fizyczne, elektryczne i funkcjonalne właściwości systemów ładowania pojazdów typu EV/PHEV, m.in. Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), Society of Automotive Engineers (SAE) czy International Electrotechnical Commision (IEC). Najbardziej popularny standard SAE J1772 definiuje kilka poziomów ładowania, z których najczęściej stosuje się:

• poziom 1 – umożliwia wolne ładowanie w garażach właścicieli pojazdów, najczęściej w nocy; wszystkie samochody EV/PHEV powinny być przystosowane do takiego trybu ładowanie, ponieważ nie wymaga on specjalnego zewnętrznego wyposażenia;
• poziom 2 – stosowany do komercyjnego ładowania pojazdów w zakładach pracy i większych skupiskach samochodów – nazywany trybem pół-szybkim;
• ładowanie szybkie – zapewnia komfort dużego zasięgu pojazdów; stosowany w miejscach publicznych o największych skupiskach pojazdów, jak parkingi i centra handlowe.

Realizacja przedstawionych poziomów mocy ładowania wymaga odpowiednich systemów ładowania. Klasyfikujemy systemy ładowania na ładowarki pokładowe i zewnętrzne, systemy ładowania bezprzewodowego oraz systemy wymiany baterii akumulatorów.

Dodatkowo ładowarki można podzielić́ na ładowarki o jednokierunkowym lub dwukierunkowym przepływie mocy. Ładowarki o jednokierunkowym przetwarzaniu energii pozwalają jedynie na naładowanie baterii akumulatorów, natomiast dwukierunkowe umożliwiają też transfer energii zgromadzonej w akumulatorach do sieci elektroenergetycznej lub do innego pojazdu.

Systemy ładowania

Battery swap

System uzupełnienia zasobników energii w pojazdach EV/PHEV polega na mechanicznej całkowitej wymianie baterii akumulatorów. Koszty związane z utworzeniem stacji wymiany akumulatorów oraz infrastruktury jest duży, ale czas potrzebny na wymianę baterii to około 2 min. Zaletą takiego rozwiązania jest wydłużenie czasu życia baterii dzięki centralnemu zarządzaniu i profesjonalnej obsłudze. Wadą systemu wymiany baterii jest duża przestrzeń potrzebna na wybudowanie stacji, co utrudnia realizację w dużych zatłoczonych miastach.

Systemy ładowania przewodowego

Wśród systemów ładowania przewodowego wyróżniamy ładowarki pokładowe i zewnętrzne. W rozwiązaniu pokładowym dominują ładowarki poziomu 1 o mocy 1,4 kW oraz poziomu 2 o mocy około 3,3 kW. Producenci dążą do tego, aby standardem były ładowarki pokładowe o mocy 6,6–7,0 kW, które umożliwiają̨ ładowanie baterii w znacznie krótszym czasie. Ładowarki zewnętrzne przeznaczone są̨ do szybkiego ładowania pojazdów i dominuje ładowanie napięciem stałym przy mocy wyjściowej 40–60 kW. Firma Tesla oferuje rozwiązania polegające na równoległym połączeniu ładowarek, osiągając nawet 120 kW.

Systemy ładowania bezprzewodowego

Technologia oparta jest na ładowaniu indukcyjnym. System składa się z części zewnętrznej (układu pierwotnego) i części pokładowej (układu wtórnego), sprzężonych magnetycznie za pomocą̨ cewek. Jego działanie polega na przenoszeniu energii elektrycznej między cewkami.

Bezprzewodowe ładowanie może być realizowane na dwa sposoby – statycznie lub dynamicznie. Ładowanie statyczne ma miejsce, gdy samochód korzysta ze stacjonarnej ładowarki indukcyjnej umieszczonej w podłodze garażu lub miejsca parkingowego. Bezprzewodowe ładowanie dynamiczne DEVC (Dynamic Electric Vehicle Charging) jest realizowane dzięki zainstalowanej w powierzchni drogi infrastrukturze, co umożliwia zasilanie samochodu i jednoczesne poruszanie się, nawet z prędkością 110 km/h.

Wszystkie akumulatory, w tym stosowane w pojazdach elektrycznych, do ładowania i rozładowywania wykorzystują prąd stały, natomiast sieć elektryczna dostarcza prąd przemienny. Systemy ładowania mogą być realizowane z wykorzystaniem prądu stałego DC lub prądu przemiennego AC.

Podczas ładowania prądem przemiennym przetwornik AC/DC znajduje się w pojeździe elektrycznym, gdzie prąd przemienny zamieniany jest na prąd stały, potrzebny do naładowania akumulatorów. Przy ładowaniu prądem stałym, konwersja prądu AC/DC następuje w ładowarce, stąd też do pojazdu elektrycznego bezpośrednio podawany jest prąd stały.

Systemy ładowania prądem przemiennym

Złącze TYPE 1 (AC) – do ładowania samochodów elektrycznych prądem jednofazowym – nie większym niż 16 A i napięciem nie większym niż 250 V przy prądzie jednofazowym oraz 480 V przy prądzie trójfazowym. Stosowany w Stanach Zjednoczonych i Japonii. Złącze ma trzy styki: dwa fazowe L1 i L2 oraz PE. Maksymalna moc ładowania to 7,68 kW, a w przypadku prądu jednofazowego 3,84 kW.

Złącze TYPE 2 (AC) – do ładowania samochodów elektrycznych prądem jednofazowym oraz trójfazowym. Złącze rozpowszechnione w Europie, które określa norma IEC 62196-2. Zgodnie z normą IEC 61851 to ładowanie prądem nie większym niż 32 A i napięciem nie większym niż 250 V przy prądzie jednofazowym oraz 480 V przy prądzie trójfazowym. Maksymalna moc ładowania prądem jednofazowym wynosi 7,36 kW, co odpowiada napięciu 230 V oraz natężaniu 32 A. Moc ładowania prądem trójfazowy wynosi 22 kW, co odpowiada napięciu 3 × 230 V oraz natężaniu 32 A. Złącze TYPE 2 (AC) zawiera pięć styków L1, L2, L3, N i PE oraz dwa styki sterujące do komunikacji między punktem ładowania a pojazdem elektrycznym.

Systemy ładowania prądem stałym

TYPE 1 (DC) w wersji Combo 1 – do ładowanie samochodów elektrycznych prądem stałym. Jest podobne do złącza TYPE 1 (AC), ale w dolnej części zawiera dodatkowy moduł z dwoma spolaryzowanymi stykami stałoprądowymi „+” i „–”. Podczas ładowania użyte są styki stałoprądowe, styk PE oraz złącza komunikacyjne. Umożliwia korzystanie z ładowarek o mocy do 125 kW, napięcie wynosi 600 V, a natężenie do 200 A.

TYPE 2 (DC) w wersji Combo 2 – do ładowania samochodów elektrycznych prądem stałym. W odróżnieniu od złącza TYPE 2 (AC) zawiera dodatkowy dolny moduł podający prąd stały z polaryzacją „+” „–”. Podczas ładowania używane są styki stałoprądowe, styk PE oraz złącza komunikacyjne. Ładuje z mocą do 350 kW, napięcie wynosi do 1000 V, a natężenie do 500 A.

CHAdeMO – stosowany w Japonii standard ładowania pojazdów elektrycznych prądem stałym, ujęty w normach Międzynarodowej Komisji Elektrotechnicznej – IEC 61851-23 i IEC 61851-24. Stosowany przez producentów marek: Kia, Mazda, Nissan, Honda, Subaru, a także Citroen i Peugeot. Złącze umożliwia przepływ energii w dwóch kierunkach między pojazdem elektrycznym i ładowarką, realizując standard V2H (dwukierunkowy przepływ energii dom – pojazd) i V2G (dwukierunkowy przepływ energii pojazd – sieć elektroenergetyczna). Ładowanie z mocą do 62,5 kW, napięcie wynosi 500 V, a natężenie 120 A.

GB/T DC – stosowany w Japonii standard szybkiego ładowania pojazdów elektrycznych prądem stałym. System stosowany przez chińskich producentów samochodów Bjev, BYD, ZT. Podobnie jak CHAdeMO, umożliwia przepływ energii w dwóch kierunkach między pojazdem elektrycznym i ładowarką.

Tesla Charging Connector – złącze stosowane w samochodach Tesli. Moc ładowania do 48 kW, napięcie wynosi 480 V, natomiast natężenie to 100 A.

Infrastruktura ładowania

Wśród systemów ładowania samochodów elektrycznych można wyróżnić trzy różne kategorie, różniące się architekturą oraz wzornictwem.

Stacje ładowania naścienne – stosowane w miejscach, gdzie przestrzeń jest ograniczona, np. parkingi podziemne. Można je zmieścić na małej powierzchni i jedno urządzenie może zapewnić energię dla kilku samochodów elektrycznych.

Stacje ładowania wolnostojące – to świetny sposób na podniesienie wizerunku marki i komunikowanie dbałości o aspekty środowiskowe. Stacje wolnostojące mogą ładować większą liczbę samochodów elektrycznych w odróżnieniu od stacji naściennych – zazwyczaj o małym dostępie. To doskonałe rozwiązanie dla przestrzeni publicznych, jak większe parkingi i wszelkie parkingi zewnętrzne, także hotelowe, gdzie niezbędna jest trwałość, szybkość i wygoda.

Stacje ładowania multimedialne to stylowe i niepowtarzalne rozwiązanie łączące ładowanie samochodów elektrycznych z zewnętrzną reklamą. Pozwala to na wyświetlanie marki firmy w bardziej eksponowanym miejscu, a w dalszych działaniach nawet sprzedaż powierzchni reklamowej w celu uzyskania dodatkowych przychodów. Taka stacja ładowania EV powstała z myślą o przestrzeni publicznej: parkingach, urzędach, centrach handlowych, parkach czy biurowcach.

Ładowanie EV – przykłady

Popularnym już rozwiązaniem są systemy ładowania ABB usytuowane na parkingach supermarketów. Są to rozwiązania przyjazne dla środowiska dzięki wykorzystaniu energii słonecznej przetwarzanej (za pomocą zamontowanych na dachach marketów paneli słonecznych) na energię elektryczną. Stacje ładowania umożliwiają stosowanie różnych standardów (DC, CCS oraz CHAdeMO).

Combined Charging System (CCS) to szybka metoda ładowania akumulatorów pojazdów elektrycznych dostarczających prąd stały wysokiego napięcia za pośrednictwem specjalnego złącza elektrycznego będącego połączeniem złącz Combo 1 i Combo 2. W tym standardzie zasilane są samochody Volkswagen, General Motors, BMW, Daimler, Ford, FCA, Tesla i Hyundai.

Nazwa standardu CHAdeMO jest akronimem od „CHArge de MOve”, co jest równoważne z „move using charge” lub „move by charge”. Nazwa wywodzi się od japońskiego zwrotu „O cha demo ikaga desuka”, co oznacza „Co powiesz na filiżankę herbaty?” – to odniesienie do czasu potrzebnego na naładowanie samochodu i zachęca do ładowania e-samochodów podczas zakupów.

Oferta ABB obejmuje liczne rozwiązania do ładowania pojazdów elektrycznych, w tym wielostandardowe uniwersalne szybkie ładowarki prądem stałym Terra, ładowarki naścienne Terra AC wallbox oraz kompaktowe ładowarki DC – przyszłościowe rozwiązanie przygotowane do obsługi następnej generacji pojazdów elektrycznych z napięciem wyjściowym do 920V DC. ABB dba o użytkowników samochodów elektrycznych, którzy pokonują dłuższe trasy, stosując wysokowydajny system ładowania Terra HP – modułowy system ładowania, który umożliwia ładowanie 175–350 kW. System idealnie sprawdza się na przystankach postojowych na autostradzie i na stacjach benzynowych, a wyjątkowo wysoki prąd Terra HP umożliwia szybkie ładowanie samochodów na napięcie 400–800 V.

Firma oferuje też produkty ABB HVC do nocnego ładowania pojazdów elektrycznych – inteligentne i efektywne kosztowo rozwiązanie do ładowania dużych flot elektrycznych autobusów i samochodów ciężarowych w nocy. Umożliwiają tym samym zeroemisyjny transport w dzień.

Jednym z europejskich liderów w branży elektromobilności jest Ekoenergetyka-Polska. Firma oferuje kilka modeli stacji ładowania wysokiej mocy do samochodów i autobusów elektrycznych. Dzięki budowie modułowej są łatwe do serwisowania. Na uwagę zasługuje system ładowania pantografowego – spotykane głównie w autobusach. Ładowanie odbywa się przez automatyczne połączenie instalacji na dachu pojazdu ze stacją ładowania za pomocą wysuwanego pantografu. Stacje ładowania są kompatybilne z ISO 15118, OCPP 1.6, IEC 61851-23/ 24, DIN 70121 oraz innymi, międzynarodowymi standardami ładowania.

Skandynawska firma Ensto tworzy stacje ładowania samochodów elektrycznych Ensto Chago z myślą o pracy w surowym klimacie. Oferowane ładowarki (naścienne, wolnostojące, multimedialne) zapewniają bezawaryjną pracę w każdym miejscu i w każdych warunkach. Stacje umożliwiają ładowanie aut elektrycznych prądem zmiennym oraz stałym, w opcji wolnej (1-fazowe 16 A), szybkiej (3-fazowe 3 × 32 A) oraz ultraszybkiej (prądem stałym 125 A). Urządzenia AC dostępne są jako pojedyncze i podwójne (ładowanie jednego lub dwóch aut) oraz w opcji montażu gruntowego i ściennego. Urządzenia DC pozwalają na jednoczesne ładowanie do czterech pojazdów. Każda ładowarka nadaje się do zastosowań wewnętrznych jak i zewnętrznych, mogą być używane w domu, centrum handlowym, biurze, wolnostojącym parkingu, hotelu czy stacji benzynowej.

Stacje ładowania samochodów elektrycznych wpisują się w koncepcję „smart city”, coraz częściej dbają o estetykę infrastruktury miejskiej oraz lepsze jej wykorzystanie. Przykładem jest zaproponowane przez spółkę Alumast rozwiązanie Smartpole Charger – konstrukcja integrująca stacje ładowania w kompozytowym słupie lampy oświetleniowej.

Firma KUKA jest liderem transformacji w zakresie innowacyjnych technologii napędu dla samochodów elektrycznych: HEV, PHEV, BEV oraz REEV. Oferuje rozwiązania, które zapewniają zautomatyzowany i nieskomplikowany proces ładowania pojazdów elektrycznych. Od czułych, mobilnych asystentów ładowania do użytku przemysłowego, po stacjonarne, przyjazne dla użytkownika odpowiedniki dla przydomowych garaży o wydajnej kinematyce pod kątem ładowania indukcyjnego. Rozwiązania w zakresie ładowania firmy KUKA można konfigurować z myślą o konkretnym modelu pojazdu. Asystent CARA jest wyposażony w funkcję rozpoznawania położenia wtyczki ładowania w pojeździe i zaprojektowany do obsługi urządzeń peryferyjnych typu AC i DC. Możliwa jest wygodna obsługa za pośrednictwem aplikacji mobilnej, a w przypadku odpowiednio wyposażonych pojazdów proces parkowania może się odbywać automatycznie lub nawet w połączeniu z autonomicznym parkowaniem.

Akcesoria do ładowania samochodów oferuje również HARTING Automotive. Przewody do ładowania samochodów dostępne są w odpowiednich wersjach do wszystkich interfejsów AC. Pasują do trzech wersji systemów plug-in stosowanych na świecie. Są dostępne w wersji standardowej o długości 4 m lub 7,5 m, lub w innej wybranej wielkości. Ofertę produktów uzupełniają rozwiązania zindywidualizowane, np. systemy plug-in do aparatury kontrolnej i zabezpieczającej w kablu (IC-CPD).

HARTING od lat współpracuje ze szwajcarską firmą Rinspeed, opracowując kolejne wersje autonomicznego samochodu elektrycznego SNAP.

HARTING, innogy oraz Infotecs są kompetentnymi partnerami w ekosystemie infrastruktury elektrycznej. HARTING tworzy superszybkie systemy ładowania, Infotecs szyfruje system komunikacji stacji ładowania, zabezpieczając go przed hakerami, a innogy dostarcza stacje ładowania z dużą zawartością sprzętu HARTING wewnątrz. W tym samym czasie można bezpiecznie i wygodnie ładować dwa samochody do 22 kW. Efekt współpracy zaprezentowano na targach Energetab w 2019 r.

Również Phoenix Contact ma bogate doświadczenie w branży elektromobilności. Od kilku lat produkuje wciąż udoskonalane gniazda wlotowe CCS do ładowania akumulatorów. Równolegle prowadzi prace nad elementami do infrastruktury ładowania pojazdów elektrycznych. Kable do szybkiego ładowania prądem stałym gwarantują moc ładowania 250 kW. Wersje do HPC pozwalają uzyskać moc ładowania do 500 kW. High Power Charging to technologia, skracająca czas ładowania do kilku minut. W ten sposób ładowanie staje się porównywalne z tankowaniem zwyczajnego samochodu z silnikiem spalinowym. Uzyskuje się to dzięki aktywnemu chłodzeniu zarówno samego kabla jak i elementów stykowych przyłącza ładowania.

Dzięki posrebrzanym stykom mocy i stykom sygnałowym, bardzo precyzyjnemu monitorowaniu temperatury oraz wbudowanej blokadzie, kable ładowania i gniazda ładowania są bezpieczne i niezawodne podczas pracy. Ich estetyczny wygląd i ergonomiczna konstrukcja zapewniają łatwą i komfortową obsługę.

Poza kablami z wtykami pasującymi do gniazd CCS (w każdym światowym standardzie) Phoenix Contact oferuje sterowniki do stacji ładowania oraz inne niezbędne podzespoły i akcesoria. Sterowniki do stacji ładowania zapewniają bezpieczny proces uzupełniana energii w pojeździe – zarówno w przypadku prostych ładowarek naściennych (wallbox) jak i rozbudowanych sieci instalowanych m.in. na parkingu, a nawet obszarze całego miasta. Oferta obejmuje też gniazda wylotowe (montowane na ładowarkach), dekielki do tych gniazd, urządzenia do monitoringu prądów upływu, moduły do pomiaru prądów, zasilacze, ochronę przeciwprzepięciową i inne.

Elektromobilność w Polsce – stan aktualny

Według Licznika Elektromobilności, uruchomionego przez Polskie Stowarzyszenie Paliw Alternatywnych oraz Polski Związek Przemysłu Motoryzacyjnego, pod koniec kwietnia 2020 r. po polskich drogach jeździły 11 132 elektryczne samochody osobowe: 6267 samochodów typu BEH (56%), 4865 samochodów typu PHEV, czyli hybryd typu plug-in, które można ładować z zewnętrznego źródła.

Park elektrycznych samochodów ciężarowych i dostawczych na koniec kwietnia 2020 r. zwiększył się do 585, natomiast autobusów elektrycznych do 232. W dalszym ciągu rośnie też flota elektrycznych motorowerów i motocykli, która na koniec kwietnia osiągnęła liczbę 6740 sztuk.

Wraz ze wzrostem liczby pojazdów, rozwija się również ogólnodostępna infrastruktura ładowania. Pod koniec kwietnia 2020 r. w Polsce funkcjonowało 1131 stacji ładowania pojazdów elektrycznych (2106 punktów). 32% z nich stanowiły szybkie stacje ładowania prądem stałym DC, a 68% wolne ładowarki prądu przemiennego AC o mocy mniejszej lub równej 22 kW.

Elektromobilność w Polsce – perspektywy

Elektromobilność rozwija się w Polsce dwutorowo. Sprzyjają temu akty prawne i programy dofinansowania. Przykładem jest Strategia Rozwoju Elektromobilności, która powinna umożliwić zaplanowanie działań w Jednostkach Samorządu Terytorialnego. Dotacja jest celowa i określona w opisie programu priorytetowego, a kwota przyznana miastu zależy od liczby mieszkańców. Nadrzędnym aktem prawnym jest ustawa z 11 stycznia 2018 r. o elektromobilności i paliwach alternatywnych (Dz.U. 2018 poz. 317), która nakłada na rynek samochodów elektrycznych szereg obowiązków, zwłaszcza na samorządy. W Polsce z roku na rok przybywa samochodów elektrycznych, co wymaga zabezpieczenia/zbudowania odpowiedniej infrastruktury. Coraz więcej firm myśli o podniesieniu atrakcyjności swojego biznesu przez inwestycję w stacje lub w punkty ładowania samochodów elektrycznych. Znamy też prace związane z produkcją polskiego samochodu elektrycznego.

Jednym z pionierów motoryzacji elektrycznej jest Fabryka Samochodów Osobowych SYRENA w Kutnie, gdzie 29 marca 2020 r. zaprezentowano jeżdżący prototyp pojazdu elektrycznego Vosco S106EV bazujący na wcześniejszej wersji spalinowej S106. Projekt jest realizowany w ramach dofinansowania z funduszy europejskich programu INNOMOTO. Samochód jest w fazie testów drogowych, a w fabryce rozpoczęła się budowa kolejnych pięciu pojazdów elektrycznych S106EV. Pojazd Vosco S106EV w wersji prototypowej wyposażony jest w akumulator o napięciu 700 V i pojemności 31,5 kWh, co przekłada się na około 210 km realnego zasięgu na jednym ładowaniu. Moc silnika samochodu wynosi 115 kW (ok. 156 KM) z możliwością włączenia trybu sport – wtedy w piku można otrzymać nawet 175 kW (niemal 240 KM). Obecnie prace koncentrują się nad optymalnym wykorzystaniem baterii – celem jest zwiększenie zasięgu do 250 km w cyklu mieszanym do końca 2020 r. Samochody z Kutna są wyposażone w trzy tryby rekuperacji. Celem jest zwiększenie zasięgu nawet o 10–15%.

Auta są wyposażone w złącze Combo2 i mogą być ładowane prądem stałym. Standardowa ładowarka o mocy w granicach 30 kW pozwala uzupełnić akumulator w ciągu godziny. Dodatkowo każdy z pojazdów wyposażony jest w ładowarkę pokładową o mocy 3,3 kW, co umożliwia naładowanie samochodu z gniazdka sieciowego w domu w około 10–11 godzin.

Również Fabryka Samochodów Elektrycznych w Bielsku-Białej rozpoczęła produkcję, której wielkość ma osiągnąć nawet 1000 aut z napędem elektrycznym rocznie. Samochód jest napędzany silnikiem elektrycznym o mocy 45 KM, produkowany w Sosnowcu. Płyta podłogowa oraz nadwozie auta powstaje na linii produkcyjnej Fiata 500 w Tychach, zaś finalny montaż modelu FSE-01 odbywa się w Bielsku-Białej. Auto ma umożliwić pokonanie dystansu około 100 km na jednym ładowaniu, natomiast prędkość maksymalna ma wynosić 135 km/h. Naładowanie pojazdu ze zwykłego garażowego gniazdka potrwa około 6 godzin.

Nad konstrukcją autobusu z tylnym, zewnętrznym, elektrycznym układem pracują inżynierowie Sieci Badawczej Łukasiewicz – PIMOT oraz AUTOSAN sp. z o.o. Projekt jest dofinansowany ze środków Programu Operacyjnego Inteligentny Rozwój na lata 2014–2020 przez Narodowe Centrum Badań i Rozwoju.

Nowy pakiet wsparcia zamiast podsumowania

W pierwszych dniach czerwca 2020 r. Ministerstwo Klimatu przygotowało obszerny pakiet programów, które obejmują m.in. dofinansowanie elektromobilności:

• dotacje dla osób fizycznych na zakup samochodu elektrycznego – 2 tys. samochodów, 37,5 mln zł;
• dotacje dla przedsiębiorców/samorządów na zakup elektrycznych samochodów osobowych do prowadzenia działalności gospodarczej lub statutowej – 3,6 tys. samochodów, 90 mln zł;
• dotacje dla mkro- i MŚP przedsiębiorców w inwestycje w e-vany – 1 tys. elektrycznych systemów dostawczych do 3,5 t, 70 mln zł;
• dotacje dla przedsiębiorców na zakup ekotaksówek i naściennych stacji ładowania typu wallbox – 1 tys. ekotaksówek, 1 tys. ładowarek wallbox, 40 mln zł;
• programy wsparcia dla przedsiębiorców/samorządów na rozbudowę infrastruktury ładowania EV – co najmniej 5 tys. punktów ładowania, w tym huby i ładowarki dla transportu publicznego, 165 mln zł;
• dotacje dla przedsiębiorców na wsparcie produkcji pojazdów, w tym podzespołów, usług towarzyszących oraz infrastruktury – 300 przedsiębiorstw wprowadzających tzw. „nowy produkt”, 70 mln zł;

Zdaniem Ministra Klimatu, planowany system wsparcia pozwoli wygenerować inwestycje o łącznej wartości przekraczającej 20 mld zł. Więcej informacji na stronie Polskiego Stowarzyszenia Paliw Alternatywnych https://pspa.com.pl/.

źródło: Automatyka 5-6/2020