Wprowadzenie do systemów ładowania pojazdów elektrycznych

Selected issues concerning the electric vehicle charging systems
Na zdjęciu: przykład procesu ładowania akumulatorów w samochodach napędzanych na prąd elektryczny z gniazd sieciowych w punkcie ładowania (Salon Sobiesław Zasada Warszawa)
Na zdjęciu: przykład procesu ładowania akumulatorów w samochodach napędzanych na prąd elektryczny z gniazd sieciowych w punkcie ładowania (Salon Sobiesław Zasada Warszawa)
Fot. J. Sawicki

Samochody elektryczne znane są już od ponad 100 lat. Jednak z uwagi na ograniczone możliwości magazynowania energii przez wiele lat silniki elektryczne były stosowane do napędzania pojazdów w ograniczonym zakresie. Dopiero od kilku lat technologia ta jest wdrażana do masowej produkcji obok rozwiązań hybrydowych. Jest bowiem możliwe magazynowanie energii w akumulatorach litowo-jonowych, zapewniające przejechanie nawet 200 kilometrów [1, 2]. Jako zaletę elektrycznego samochodu można podać bardzo duży moment obrotowy silnika elektrycznego, który umożliwi nam zastosowanie tego typu napędu w autobusach miejskich i ciężarówkach wjeżdżających do zabytkowych centrów miast także pod bardzo dużym nachyleniem.

W artykule:

• Rozwój akumulatorów
• Rozwój elektromobilności w Polsce
• Wdrożone standardy
• Ładowanie bezprzewodowe

Rozwój akumulatorów

W kolejnych latach należy oczekiwać zarówno spadku cen, jak i znacznego postępu technologicznego w obszarze akumulatorów do pojazdów elektrycznych (EV) – wynika to z analizy Frost & Sullivan, która podsumowuje najważniejsze trendy na światowym rynku baterii do EV. Baterie litowo-jonowe, mimo wielu zalet, z powodu wysokich kosztów zakupu i stosunkowo ograniczonej wydajności nie są idealnym rozwiązaniem. Według różnych szacunków, baterie odpowiadają dziś za znaczną część ceny przeciętnego samochodu elektrycznego i sprawiają, że EV są zazwyczaj znacznie droższe od swoich spalinowych odpowiedników. Przewiduje się, że do 2020 r. ceny baterii spadną o ponad 40% względem poziomu obecnego. W konsekwencji samochody elektryczne będą stopniowo tanieć i zyskiwać na popularności wśród kierowców [3].

Prawdziwy przełom nastąpi jednak wraz z komercjalizacją baterii ze stałym elektrolitem, który jest bezpieczniejszy i znacznie wydajniejszy niż akumulatory litowo-jonowe. Według zapowiedzi niektórych producentów, baterie tego rodzaju zapewnią 2,5 razy większą gęstość energii i zwiększą zasięg samochodów elektrycznych do nawet 800 km na jednym ładowaniu. Ich produkcja na skalę masową rozpocznie się w ciągu najbliższej dekady. Prace nad bateriami ze stałym elektrolitem prowadzą obecnie zarówno szerzej nieznane start upy, jak i wielkie koncerny motoryzacyjne z BMW i Toyotą na czele [3].

Rozwój elektromobilności w Polsce

Decyzją nr 1 z dnia 30 marca 2017 r. Przewodniczący Komitetu Ekonomicznego Rady Ministrów powołał Zespół zadaniowy do spraw „Programu Rozwoju Elektromobilności”. Do najważniejszych zadań Zespołu należy m.in. przygotowanie i wypracowanie koncepcji rozwoju elektromobilności w Polsce oraz realizacja i koordynacja projektów w ramach Programu E-bus i E-car [4]. Rządowy program rozwoju elektromobilności to liczne wyzwania ekonomiczne wynikające z kosztów projektów i dotacji do pojazdów elektrycznych. Należy również uwzględnić wyzwania techniczne związane z modernizacją i rozbudową sieci energetycznej oraz konieczność pokrycia zwiększonego zapotrzebowania na energię i moc z jednostek wytwórczych [1].

Widok ekranu informującego o przebiegu procesu ładowania samochodu energią elektryczną z dystrybutora na stacji ładowania zasilanej z instalacji fotowoltaicznej (Niemcy); fot. archiwum autora (K. Kuczyński)
Proces ładowania samochodu energią elektryczną z dystrybutora na stacji ładowania zasilanej z instalacji fotowoltaicznej (Niemcy); fot. JT
Parkingowy uliczny dystrybutor ładowania akumulatorów w samochodach napędzanych energią elektryczną (Lwów, ul. Strzelców Siczowych); fot. J. Sawicki) 
Powyżej: widok na parkingową uliczną stację ładowania samochodów elektrycznych.
Poniżej: ładowanie samochodu elektrycznego z parkingowej stacji (Lwów, ul. Strzelców Siczowych); fot. J. Sawicki)

W polskim transporcie publicznym pojawiają się pojazdy o napędzie elektrycznym, to jednak nadal są to ilości znikome. Liderem jest Warszawa z dziesięcioma autobusami, i Kraków – który testuje 4 takie pojazdy, testy odbywają się też w Jaworznie, Lublinie i Rzeszowie. Z jednej strony skala ich produkcji jest mniejsza z drugiej strony ułatwieniem jest to, że pojazdy poruszają się po stosunkowo niewielkim obszarze – najczęściej w granicach jednego miasta. W ten sposób dużo łatwiej rozwiązać problem związany z infrastrukturą do ładowania oraz niezbędną dodatkową mocą pobieraną z sieci elektroenergetycznej [1].

W Polsce według różnych szacunków znajduje się ponad 300 stacji ładowania samochodów elektrycznych. Przykładowo we Wrocławiu powstał Wrocławski System Ładowania Pojazdów Elektrycznych z 10 stacjami ładowania samochodów elektrycznych. Rozwój stacji ładowania stanowi bardzo duże wyzwanie. Koszt budowy powolnego punktu ładowania wynosi od 16 do 70 tys. zł, a w przypadku tzw. szybkiego punktu ładowania jest to już od 60 tys. do 200 tys. zł [1].

W przypadku autobusów komunikacji miejskiej wyróżnia się dwa sposoby ładowania [1]:

  • ładowanie średniej mocy (20–200 kW), typowo w zajezdni z interfejsem ładowania w postaci wtyczki combo 2 lub pantografu,
  • ładowanie dużej mocy (150–450 kW), typowo na pętli autobusowej z interfejsem ładowania w postaci pantografu.

Ładowanie autobusów komunikacji miejskiej przy użyciu pantografu zwykłego lub odwróconego jest najczęściej zautomatyzowane. Ładowanie wtyczką combo 2 wymaga ręcznego podłączenia jej do źródła zasilania. Warto odnotować, że ładowarki miejskie o wysokiej mocy zmniejszają potrzebę na duże baterie w e-autobusie [1]. Wskazane jest ponadto, aby stacje ładowania, zarówno miejskie, jak i zajezdniowe, były wielowyjściowe, co pozwoli ograniczać koszty ich wdrożenia oraz koszty eksploatacyjne. Natomiast z ekonomicznego punktu widzenia – im wyższa moc ładowania, tym niższa cena stacji ładowania przypadająca na 1 kW, ale tym wyższa cena podłączenia do sieci energetycznej.

Ładowanie odbywać się może z wykorzystaniem sieci niskiego napięcia, sieci średniego napięcia z transformatorem SN/nn lub z sieci trakcyjnej np. tramwajowej. Koszt zakupu infrastruktury do ładowania autobusów komunikacji miejskiej szacowany jest na około 1300–1800 zł/1 kW [1]. Przy czym dodatkowy koszt związany z kosztem instalacji infrastruktury (sieć niskiego napięcia) to około 200–500 zł/1 kW oraz 800–1500 zł/1 kW (sieć średniego napięcia). Autobusy 12-metrowe mogą być wyposażone, w zależności od przeznaczenia, w akumulatory o pojemności od 80 do 400 kWh. Autobusy przegubowe 18-metrowe wykorzystują w zależności od przeznaczenia akumulatory o pojemności od 120 do 600 kWh [1].

Czytaj też: Stacje ładowania źródeł energii pojazdów elektrycznych >>>

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!


[elektromobilność, stacja ładowania, pojazd elektryczny, samochód elektryczny, baterie litowo-jonowe, ładowanie bezprzewodowe, samochód elektryczny]

Artykuł pochodzi z: miesięcznika elektro.info 6/2018

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Gdzie znajduje zastosowanie współczesna termowizja!

Termowizja z wizytą w rozdzielnicy Zadbaj o bezpieczeństwo i uniknij awarii. Za pomocą kamery termowizyjnej możliwe jest bezdotykowe sprawdzenie instalacji elektrycznej przy pełnym obciążeniu. Dzięki temu można(...) czytam dalej »


Innowacyjne wnętrzowe stacje transformatorowe ICZ-E?

Jak monitorować i sterować procesami przemysłowymi »

Stacje termotranferowe procesy przemysłowe
Materiały dla Projektantów oraz Wykonawców (...) czytam więcej » DWiększość wyświetlaczy jest zaprojektowana do montażu panelowego, ale niektóre urządzenia mogą być również montowane zarówno w panelu (...) czytam dalej »

Jaka jest funkcja enkodera i czujnika ruchu »

Czujniki ruchu i enkodery Enkodery i czujniki nachylenia umożliwiają dokładny i wydajny pomiar prędkości oraz ustalenie(...) czytam dalej »


Jakie wybrać wsporniki do mocowania przewodów instalacji odgromowej?

Jaki jest najlepszy hermetyk na rynku »

Wsporniki ochrony odgromowej Ebook
W obudowie wykonanej z wysokiej jakości polietylenu kryje się betonowy rdzeń. Szczelnie zamknięta konstrukcja chroni go przed niekorzystnym wpływem czynników pogodowych i(...) zobacz więcej » Dzięki wprowadzonym rozwiązaniom konstrukcyjnym oprawa charakteryzuje się szczelnością oprawy IP66. Podstawa i klosz wykonany z poliwęglanu zapewnia oprawie wysoki stopień odporności na uderzenia IK09.
(...)
czytam dalej »

System zarządzania energią EMS CX3 »

System zarządzania energią EMS CX3 składa się z urządzeń o niezwykle kompaktowej budowie modułowej, które w łatwy sposób można zainstalować zarówno w nowopowstających instalacjach jak i już istniejących, w jednym rzędzie rozdzielnicy elektrycznej z innymi aparatami (...) czytam dalej »


Może Cię to zainteresuje ▼

Ile miedzi zużywa się w domowych instalacjach?

Przewody elektryczne i kable spełniające normy CPR »

Elektryka prąd nie tyka Kable przeowdy lapp
W opracowaniu prezentujemy obliczenia konwencjonalnej instalacji elektrycznej. Składają się one z obwodów z gniazdami i obwodów z przełącznikami... czytam więcej » Nieposiadanie Deklaracji Własności Użytkowych na kabel lub przewód jako wyrób budowlany oznacza brak możliwości wprowadzenia go na rynek Unii Europejskiej jako wyrób budowlany, a w konsekwencji niemożliwość (...) czytam dalej »


Kable średniego i niskiego napięcia - wymagania standardów międzynarodowych»

Gdzie znajduje zastosowanie współczesna termowizja! »

PRzewody i kable standardy Termografia
Szeroki asortyment przewodów i kabli produkowanych zgodnie z wymaganiami restrykcyjnych standardów międzynarodowych(...) czytam dalej » Zadbaj o bezpieczeństwo i uniknij awarii. Za pomocą kamery termowizyjnej możliwe jest bezdotykowe sprawdzenie instalacji elektrycznej przy pełnym obciążeniu. Dzięki temu można(...) czytam dalej »

Stacje ładowania pojazdów od Kolejowych Zakładów Łączności ?

UPS zasilacze Stacja umożliwia szybkie ładowanie prądem zmiennym o mocy do 22 kW (opcjonalnie 44 kW). Wyposażona jest w dwa gniazda osobno opomiarowane (...) czytam dalej »


Jak komunikować urządzenia w środowisku przemysłowym ??

Projektowanie skomplikowanych etykiet w terenie przy pomocy smartfona »

Switche zarządzalne Drukowanie etykiet ze smartfona
Switche niezarządzalne są to urządzenia, które mają za zadanie przekazywanie danych między urządzeniami w wymagającym środowisku przemysłowym. Ich zadaniem jest zapewnienie przede wszystkim stabilnej, jak również wydajnej komunikacji.(...) czytam dalej » Dzięki zainstalowaniu na dowolnym smartfonie naszej aplikacji Etykiety ekspresowe możesz projektować nawet najbardziej skomplikowane etykiety z kodami 1D, 2D i kodami kreskowymi czy etykiety seryjne korzystając (...) czytam dalej »

Nowe rozwiązania w dziedzinie zasilania gwarantowanego »

Jaką rozdzielnicę nn wybrać do projektu?

Zasilanie gwarantowane Co sie stało z kablami
Samochody elektryczne stają się coraz bardziej popularne. Jednak ich żywot jest uzależniony od stacji ładowania. Stacja ładowania to urządzenie elektryczne, które(...) czytam dalej » Wszelkie błędy popełnione na etapie projektowania, wykonawstwa i eksploatacji nawarstwiają się latami, stopniowo pro­wadząc do wydłużenia czasu poświęcanego na administrację systemu, zmniejszając pewność jego działania i tym samym (...) czytam dalej »

Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »
3/2019

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 3/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Zastosowanie algorytmów ewolucyjnych do wielokryterialnej optymalizacji rozwoju sieci dystrybucyjnej SN
  • - Uproszczony projekt automatyki SZR z wydzieloną rozdzielnicą zasilania awaryjnego
Zobacz szczegóły
System zarządzania energią EMS CX 3

System zarządzania energią EMS CX3

Firma Legrand wprowadziła do sprzedaży nową, innowacyjną ofertę urządzeń do pomiaru, stałej kontroli i sterowania instalacją elektryczną w budynku, zarówno lokalnie w...
Cantoni Motor S.A. Cantoni Motor S.A.
Grupa Cantoni została pionierem w produkcji silników elektrycznych już w XIX wieku i od tego czasu kontynuuje misję wdrażania...
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa, w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl