POLNJENJE ELEKTRIČNIH IN HIBRIDNIH VOZIL

28.01.2020

Vedno, kadar beseda nanese na električna vozila, je eno od prvih vprašanj povezano s polnjenjem. Vprašanja, kot so: »Kje lahko električni avto napolnimo?«, »Koliko časa traja polnjenje takega avta?«, »Ali bomo zaradi električnih vozil morali postaviti še tri jedrske elektrarne?«, si kar sledijo in kažejo na precej slabo informiranost glede tega. Zmedo pomagajo večati še prodajalci električnih vozil in polnilnih postaj, ki bi radi čim več prodali in nekaj enostavnega čim bolj zavili v meglo velike znanosti.

Polnjenje električnega avta je zelo podobno polnjenju mobilnega telefona ali prenosnega računalnika, le da sta kapaciteta baterije in polnilec večja, tehnologija in kemija baterije pa zelo podobni, v nekaterih primerih celo enaki. Za polnjenje avtomobilske baterije potrebujemo avto z vgrajeno baterijo (električni avto ali vtični hibrid), polnilec in izvor energije (enostavna šuko ali namenska avtomobilska vtičnica, priključena na omrežje).

Polnjenje skoraj povsod, kjer je elektrika

Torej je odgovor na prvo vprašanje »Kje lahko električni avto napolnimo?« zelo enostaven: povsod, kjer imamo dostop do vtičnice. Vse električne avtomobile lahko polnimo preko hišne šuko vtičnice, le da smo pri tem omejeni na največjo moč šuko vtičnice, ki je približno 3,5 kW. Če imamo v avtu baterijo, ki ima 24 kWh (prejšnja generacija npr. ZOE, e-Golf, Leaf) in smo jo skoraj spraznili, bo polnjenje trajalo 24:3,5 kar je približno 7 ur.

S tem smo odgovorili tudi na drugo vprašanje »Kako dolgo se polni električni avto?«. Če imamo avto z večjo baterijo (npr. novi ZOE, e-Golf, Leaf s 40 kWh), se bomo lahko prepeljali dlje, se bo pa na domači šuko vtičnici tudi dalj časa polnil – cca 11-12 ur. Seveda lahko tudi povsem prazno Teslo S napolnimo preko šuko vtičnice, bo pa to trajalo 24 ur.

Zaradi praktičnosti so proizvajalci vozil v avtomobile (ne vse) začeli vgrajevati močnejše polnilce, ki delujejo ali na eni fazi (kar je za Evropo zelo nepraktično, ker nimamo enofaznih vtičnic z več kot 3,5 kW moči) ali pa na treh fazah. Tako ima novi BMW i3 trofazni 11 kW polnilec, ki avto napolni v treh urah, morate pa za to imeti ustrezno vtičnico. Proizvajalci vozil so zaradi varnosti razvili standard polnjenja, ki zahteva določeno komunikacijo med izvorom elektrike (vtičnico) in polnilcem avtomobila. Standard, ki velja v EU, je IEC 61851, v ZDA in na Japonskem pa velja podoben, vendar ne povsem enak standard SAE J1772.

Vtikač in vtičnica Tip 2

Vtikač Tip 2 ima sedem priključkov: 3 faze, neutral linijo, ozemljitev in dva komunikacijska pina CP in CC. Pin CC preko upornosti pove polnilcu in polnilni postaji, kako debel je priključni kabel, da lahko postaja ustrezno zmanjša moč polnjenja. CP pa je pin, po katerem potuje signal PWM +-12V in 1000 HZ, ki determinira moč polnjenja vozila, seveda le do maksimalne moči polnilca, vgrajenega v avto.

Polnilna postaja tako vozilu ves čas sporoča, s kakšno močjo sme polniti, zato lahko s polnilnico vozilo polnimo tudi dinamično – glede na razpoložljivo energijo. Če povemo po domače, polnimo tako, da ne pregori glavna varovalka oz. polnjenje prilagajamo skupni porabi.

Vozilo s polnilno postajo komunicira le v smeri postaja-polnilec, v obratni smeri pa zgolj pove »vozilo je priključeno«, »vozilo se polni« ali pa sporoči napako. Trenutno ima večina vozil enofazne polnilce, se bo pa to s časom spremenilo v prid trofaznim polnilcem, ki so za Evropo bolj primerni.

Te polnilnice so AC-polnilnice, ki polnijo vozilo preko polnilca, vgrajenega v vozilo; moč polnjenja tako določata maksimalna moč polnilca in maksimalna moč priključka. Poleg AC-polnilnic obstajajo tudi DC-polnilnice, kjer je polnilec v polnilnici in polni direktno baterijo z istosmernim tokom. Te polnilnice imajo veliko priključno moč, so drage in redke – ponavadi so ob avtocestah, ker omogočajo »hitro polnjenje« in so primerne za potovanja. Na kratko: AC-polnilnica je navadno eno- ali trofazna namenska vtičnica z nekaj elektronike za komunikacijo, DC-polnilnica pa je postaja z vgrajenimi polnilci velike moči.

Poleg klasičnih AC-polnilnih postaj ima vsako vozilo tudi prenosno polnilno postajo, preko katere je možno vozilo polniti direktno iz šuko vtičnice. Vozniki to pogosto pomotoma imenujejo polnilni kabel in so zato nemalo presenečeni, ko morajo za tak »kabel« odšteti 500 in več evrov. V tej prenosni polnilni postaji je vsa elektronika enaka kot v stacionarnih postajah, žal pa je to tudi najbolj občutljiv del električnega vozila, ki zelo rad odpove že v garancijskem obdobju.

Kako najti ustrezno polnilnico

Pogosto se pojavljajo vprašanja, kako najti ustrezno polnilnico. Najbolj praktične so strani in aplikacije, ki vas usmerijo na polnilne postaje, žal pa nobena od teh strani ni popolna in ne vključuje vseh polnilnih postaj. Nekaj iskalcev polnilnih postaj je navedenih spodaj:

• Plugshare: https://www.plugshare.com/

• GoElectric: https://www.goelectricstations.com/

• E-Tankstellen: https://e-tankstellen-finder.com/at/de/elektrotankstellen

• Slovenija: www.polni.si

• Slovenija: https://www.gremonaelektriko.si/ (Elektro Ljubljana)

Prilagajanje infrastrukture

Če se osredotočimo še na zadnje vprašanje, to je, koliko TE in JE bomo morali postaviti, če se ves promet elektrificira, moramo vedeti, kako se bodo vozila polnila. Če se bodo vsa vozila polnila takrat, ko se ljudje vrnejo iz službe, bo to povzročilo konico v porabi, zaradi česar bi bilo treba dograditi omrežje in postaviti nove elektrarne. Če pa bi bilo polnjenje regulirano tako, da se vozila polnijo takrat, ko so viški električne energije, lahko električna vozila kompenzirajo energijo iz fotovoltaičnih in vetrnih elektrarn, kar pomeni, da ne bi potrebovali novih termo in jedrskih elektrarn. Razvoj teče tudi v smeri, da bi lahko iz vozila oddajali energijo v omrežje (»vehicle to grid« ali V2G); v tem primeru bi lahko s tisoči parkiranih električnih vozil blažili konice porabe. S tem bi lahko ugasnili nesmotrne in drage mazutne in plinske elektrarne, s katerimi sedaj blažimo konice. Za zaključek bi navedel, da so problemi pri polnjenju prvi, s katerimi se bodo spopadli serviserji – v nasprotju s splošnim prepričanjem, ki ima baterije za »šibki člen« električnega avta. Prenosna polnilna postaja (po domače polnilni kabel) je del, ki je v uporabi 4-10 ur dnevno, tudi na dežju, vročini in mrazu. Obenem del tega kabla pri polnjenju nemalokrat leži na mokrih tleh, čezenj se vozi, vanj se zapletemo in ga potegnemo, začeli so jih tudi krasti, zato je jasno, da je to prvi del, zaradi katerega se bo stranka napotila do svojega serviserja. Naslednji zelo obremenjeni del je polnilec, ki je vgrajen v vozilu; le-ta dostikrat odpove zaradi veliko ur obratovanja, včasih ga med polnjenjem pokonča tudi udar strele.