Inteligentne ładowanie samochodów elektrycznych – na czym polega?

Inteligentne ładowanie samochodów elektrycznych czym jest?

Według danych opublikowanych przez Polski Związek Przemysłu Motoryzacyjnego pod koniec stycznia 2023 roku po polskich drogach jeździło 67 097 samochodów elektrycznych, włączając w to pojazdy o napędzie hybrydowym. Jednocześnie ilość ogólnodostępnych punktów ładowania wynosiła w tym samym momencie 5139. Dane dotyczące ilości domowych stacji ładowania nie są niestety dostępne, niemniej jednak choć elektromobilność w Polsce znajduje się w początkowej fazie rozwoju, to jednoczesne ładowanie choćby połowy zarejestrowanych w kraju pojazdów elektrycznych mogłoby stanowić poważne obciążenie dla skądinąd mało elastycznej obecnie infrastruktury sieci elektroenergetycznych. Rozwiązaniem tego problemu zarówno w skali ogólnodostępnych stacji ładowania, jak i prywatnych ładowarek, może być system inteligentnego ładowania.

Specjaliści z branży elektromobilności uważają, że inteligentne zarządzenie ładowaniem samochodów elektrycznych będzie, a właściwie już jest koniecznym elementem na drodze do powszechnej elektryfikacji transportu. Niektórzy rynkowi eksperci jak na przykład Chris Pateman-Jones, dyrektor generalny firmy Connected Kerb zajmującej się rozwiązaniami technologicznymi w zakresie ładowania pojazdów elektrycznych przekonują, że popularyzacja elektromobilności będzie właściwie niemożliwa bez wdrożeń w zakresie inteligentnego ładowania.

Inteligentne ładowanie samochodów elektrycznych – jakie zalety?

Czy minimalizowanie ryzyka awarii sieci elektroenergetycznych i wyłączeń dostaw prądu, to jedyne korzyści wynikające z zastosowania inteligentnego ładowania samochodów elektrycznych? Okazuje się, że nie. Choć redukcja obciążenia sieci w szczytach zapotrzebowania jest główną zaletą wdrożenia tego systemu, to niesie ze sobą wiele innych korzyści, również ekonomicznych. Należą do nich między innymi takie aspekty jak:

• Niższe opłaty miesięczne za zarezerwowaną moc – zsumowanie mocy nominalnej kilku lub kilkunastu stacji ładowania AC lub DC (w szczególności tych drugich) w ramach jednej nieruchomości, osiedla mieszkaniowego, obiektu handlowego itp. może generować zawyżone potrzeby w zakresie planowanej mocy przyłączeniowej oraz pobieranej rezerwowej mocy przyłączeniowej, co wiąże się z wyższymi kosztami. Inteligentne zarządzanie ładowaniem pozwala je zredukować w tym zakresie.
• Redukcja kosztów przyłączeniowych stacji ładowania – inteligentne zarządzanie ładowaniem samochodów elektrycznych pozwala zoptymalizować park stacji ładowania pod kątem jego liczebności, co generuje oszczędności w zakresie akcesoriów, okablowania i innych kosztów przyłączeń ładowarek do sieci głównej nieruchomości. Zważywszy na ceny stacji ładowania, szczególnie tych oferujących optymalne moce, kontrolę dostępu i inne przydatne funkcje, oszczędności mogą być znaczące.
• Oszczędności w zakresie korzystania z taryfy dwustrefowej – odpowiednie zarządzanie ładowaniem pozwala optymalizować nie tylko sposób, ale także okres ładowania pojazdów elektrycznych w trakcie doby. Wiele z nich może dzięki temu korzystać z tańszej energii elektrycznej w ramach dwustrefowej taryfy. Inteligentne zautomatyzowanie tego procesu maksymalizuje zyski w tym zakresie.
• Optymalizacja zużycia prądu z odnawianych źródeł energii – ładowanie samochodu z fotowoltaiki lub innego odnawialnego źródła energii to jeden z najbardziej ekonomicznych oraz oczywiście ekologicznych sposobów zasilania elektrycznych pojazdów. Inteligentne zarządzanie ładowaniem pozwala na automatyczne wykorzystywanie nadwyżek energii elektrycznej pochodzącej z OZE do ładowania samochodów. Jest to doskonały sposób na podniesienie poziomu autokonsumpcji energii pochodzącej z ekologicznego źródła oraz generowanie kolejnych oszczędności.
• Możliwość instalacji większej ilości ładowarek w jednej lokalizacji – choć inteligentne zarządzanie ładowaniem pozwala optymalizować liczebność punktów ładowania przeznaczonych dla danej inwestycji, to niekiedy określona ilość ładowarek jest zwyczajnie niezbędna. Dzięki zautomatyzowanemu procesowi balansowania mocy ładowania w danym momencie, łatwiej jest zarządzać eksploatacją sieci stacji ładowania o dużej liczebności punktów.

Ładowanie samochodów elektrycznych zarówno w skali komercyjnej, jak i prywatnej pozostawia duże pole do działań optymalizujących ten proces pod kątem jego opłacalności oraz wydajności. Inteligentne zarządzanie ładowaniem prowadzi do osiągnięcia tego celu z wykorzystaniem odpowiednich narzędzi. Jednym z nich jest tzw. dynamiczne zarządzanie obciążeniem.

Dynamiczne zarządzanie obciążeniem – na czym polega?

Karty produktowe stacji ładowania do użytku domowego, a także stacje ładowania dla firm wskazują niekiedy na kompatybilność tych urządzeń lub obecność w ramach ich konstrukcji narzędzia określanego jako DLM (ang. Dynamic Load Management) co oznacza po prostu “dynamiczne zarządzanie obciążeniem”. Inwestorzy decydujący się na zakup ładowarki powinni zwrócić szczególną uwagę na obecność tego parametru, gdyż jego obecność zwiększa efektywność, prędkość i bezpieczeństwo procesu ładowania pojazdu. Zasadą działania DLM jest stała kontrola i monitorowanie mocy dostarczanej podczas ładowania z przyłącza ładowarki do sieci elektroenergetycznej. Głównym zadaniem tego narzędzia jest natomiast ograniczenie mocy ładowania, gdy ta zbliża się do górnej granicy określonej dla danego przyłącza. Co ważne, wspomniane ograniczenie mocy nie oznacza całkowitego przerwania procesu ładowania, a jedynie zredukowanie jego mocy i co za tym idzie wydłużenie czasu potrzebnego do zasilenia akumulatorów trakcyjnych pojazdu.

Ze względu na korzyści dla efektywności i bezpieczeństwa procesu ładowania samochodu elektrycznego obecnie coraz więcej ładowarek oferuje swojej specyfikacji różne typy dynamicznego zarządzania obciążeniem. Zasadę i zalety zastosowania tego narzędzia można omówić na przykładzie urządzenia produkowanego przez jednego z liderów w branży stacji ładowania samochodów elektrycznych – firmę Etrel. Load Guard, bo tak nazywa się rozwiązanie proponowane przez tego producenta dedykowane jest kilku modelom stacji ładowania tej samej marki, co oznacza, że nie jest ono niestety kompatybilne z innymi ładowarkami. Niemniej jednak Load Guard to rodzaj licznika, który na bieżąco monitoruje moc energii dostarczanej do stacji ładowania i odpowiednio dostosowuje na tej podstawie moc wyjściową, aby jej wartość nie przekroczyła górnego limitu przyłącza. Dzięki temu nie dochodzi do przeciążenia sieci. DLM od Etrel można stosować oczywiście w przypadku systemów łączących kilka stacji ładowania pojazdów elektrycznych.

Inteligentne ładowanie samochodów elektrycznych w Smart Home – jak działa?

Inteligentne ładowanie samochodów elektrycznych to rozwiązanie, które okazuje się kluczowym nie tylko w ogólnodostępnej infrastrukturze stacji ładowania, ale także w domowych systemach energetycznych prywatnych użytkowników pojazdów z napędem elektrycznym. Coraz więcej firm montujących stacje ładowania oraz producentów tych urządzeń posiada w swojej ofercie gotowe rozwiązania, które sprawiają, że inteligentne zarządzanie energią elektryczną wykorzystywaną na potrzeby ładowania pojazdów doskonale współpracuje z instalacjami typu Smart Home, na które coraz częściej decydują się właściciele domów jednorodzinnych. Inteligentne ładowanie EV do prywatnego użytku działa na bardzo podobnej zasadzie, co system komercyjny z tym wyjątkiem, że najczęściej nie obsługuje na raz kilku lub kilkunastu ładowarek, a monitoruje współpracę jednej stacji z domowym systemem energetycznym.

Jak działa inteligentne ładowanie samochodów elektrycznych w Smart Home? Jego głównym zadaniem jest wykorzystywanie jak największej dostępnej mocy do ładowania pojazdu przy jednoczesnym monitorowaniu ewentualnego przeciążenia sieci i niedopuszczaniu do przekroczenia mocy umownej przyłącza. Kontrola ta odbywa się na zasadzie dokonywania obliczeń w czasie rzeczywistym przez moduł sterujący. Jeżeli jednostka wykryje w danym momencie większy pobór energii w domu automatycznie redukuje moc ładowania, co oczywiście wpływa na to ile trwa ładowanie samochodu elektrycznego, ale jednocześnie gwarantuje bezpieczeństwo domowego systemu energetycznego balansując zużycie mocy w nieruchomości.

Wielu producentów rozwiązań technologicznych w zakresie inteligentnego ładowania pojazdów elektrycznych w domu oferuje systemu wydajne współpracujące z prosumenckimi instalacjami fotowoltaicznymi. Pozwala to nie tylko optymalizować zużycie energii elektrycznej w domu, ale przede wszystkim podnosi poziom autokonsumcji energii pochodzącej z OZE. Domowe stacje ładowania i zarządzający nimi inteligentny system monitorujący to jedno z najlepszych rozwiązań w zakresie optymalizacji opłacalności fotowoltaiki, co w obliczu systemu rozliczania net-billing stało się szczególnie istotne.

Inteligentne ładowanie EV i DLM – propozycje producentów

Swoje propozycje w zakresie systemu inteligentnego ładowania samochodów elektrycznych czy dynamicznego zarządzania obciążeniem proponuje obecnie wielu instalatorów i producentów stacji ładowania. W przypadku tych drugich są to najczęściej rozwiązania kompatybilne jedynie ze stacjami ładowania tej samej marki, choć na rynku pojawiają się również uniwersalne pod tym względem produkty. Jakie propozycje w zakresie inteligentnego ładowania mają zatem dostawcy takich rozwiązań?

1. Connected Kerb – inteligentna przyszłość elektromobilności

Przedsiębiorstwo z Wielkiej Brytanii, które od lat rozwija technologię inteligentnego ładowania samochodów elektrycznych dla sektora publicznego, sieci handlowych, deweloperów, infrastruktury pracowniczej, czy zarządców flot pojazdów. Podejście Connected Kerb opiera się na zasadzie długotrwałego ładowania samochodów zaparkowanych przy obiektach, w których ich właściciele spędzają zazwyczaj wiele godzin. Specjaliści Connected Kerb zauważają, że ponad 40% mieszkańców Wielkiej Brytanii nie ma obecnie możliwości instalacji domowej ładowarki więc wygodna, zoptymalizowana i ogólnodostępna publiczna sieć tych urządzeń jest dla nich najlepszym rozwiązaniem. Firma proponuje własne urządzenia, pełną obsługę instalacyjną, a nawet aplikację mobilną, która pozwala ustawić inwestorowi czas i prędkość ładowania pojazdu, a także stawkę za kWh pobranej energii elektrycznej.

2. EVPlus – dynamiczne zarządzanie obciążeniem Load Balancing

EVPlus do firma, która jest nie tylko jednym z operatorów stacji ładowania w Polsce, ale także dostawcą inteligentnych rozwiązań w tym zakresie. Instalator oferuje między innymi wdrożenie systemu dynamicznego zarządzania obciążeniem w infrastrukturze łączącej kilka lub kilkanaście stacji ładowania (parkingi publiczne, siedziby firm, obiekty handlowe itp.). Założenie systemu Load Balancing jest bardzo proste. Jeżeli na parkingu ładowany jest jeden pojazd, stacja ładowania podaje mu maksymalną dostępną moc. Kiedy do kolejnej ładowarki podjeżdża w tym samym czasie drugi samochód, system dzieli dostępną pomiędzy te pojazdy. Co ciekawe, dynamiczne zarządzanie obciążeniem pozwala wówczas albo obniżyć moc ładowania, albo ładować samochody naprzemiennie co 15 minut z pełną mocą. Takie rozwiązanie zapewnia bezpieczeństwo i efektywność ładowania bez konieczności ponoszenia wyższych opłat za większą moc przyłączeniową.

3. EVB – Smart Home Charge

EVB to polska marka stworzona przez firmę PRE Edward Biel, która od kilku lat zajmuje się produkcją stacji ładowania samochodów elektrycznych o różnej mocy i różnych zastosowaniach. Przedsiębiorstwo opracowało także własny system inteligentnego ładowania pojazdów dedykowany gospodarstwom domowym – Smart Home Charge. Instalacja systemu wymaga zastosowania miernika energii elektrycznej EM1 do 22 kW oraz sterownika SHC, który zarządza bilansowaniem mocy pomiędzy domowym systemem energetycznym i stacją ładowania. Moduł ten jest kompatybilny z takimi modelami ładowarek jak na przykład EVB Nano AC, czy EVB 2M AC. Dzięki temu systemowi inteligentnego ładowania samochód może być ładowany z najwyższą dostępną w danym momencie mocą przy jednoczesnym zadbaniu o nieprzekraczanie umownej dla domu mocy przyłączeniowej.

Inteligentne ładowanie samochodów elektrycznych – co warto wiedzieć?

Przed rynkiem elektromobilności i technologią pojazdów napędzanych elektrycznie nadal stoi wiele wyzwań. Popularyzacja branży uzależniona jest od udoskonalania poszczególnych związanych z nią aspektów. Jednym z nich jest z pewnością sukcesywne wdrażanie systemów inteligentnego ładowania samochodów elektrycznych nie tylko w prywatnych domach kierowców, ale przede wszystkim w infrastrukturze publicznej. Jak wynika z raportu EY oraz Eurelectric specjaliści z branży szacują, że do końca 2035 roku tylko w Europie powinno być dostępnych 9 milionów publicznych ładowarek, aby technologia mogła się rozwijać. Przypomnijmy, że obecnie jest to wolumen rzędu niecałych 400 tys. Zarządzanie mocą takiej ilości stacji ładowania będzie ogromnym wyzwaniem i inteligentne ładowanie to najlepsze w tym kontekście rozwiązanie. Dlaczego? Ponieważ jego wdrożenie będzie znacznie tańsze niż przeprowadzenie modernizacji sieci elektroenergetycznych tak, aby wytrzymywały one coraz większe obciążenia.