Stacja szybkiego ładowania samochodów elektrycznych – co warto wiedzieć?

Stacja szybkiego ładowania, czyli właściwie jaka?

Podstawowym podziałem klasyfikującym stacje ładowania samochodów elektrycznych, jest podział tych urządzeń na stacje AC oraz stacje DC. W odniesieniu do obu tych grup używa się jednak dodatkowych określeń wskazujących na prędkość, z jaką są w stanie naładować baterię samochodu. Chodzi tu o przymiotniki “wolna” i “szybka”. Niekiedy w odniesieniu do stacji ładowania o najwyższej dostępnej obecnie mocy stosuje się także określenia “superszybka” lub “ultraszybka”. W jaki jednak sposób zakwalifikować konkretne urządzenie do kategorii szybkiej lub wolnej? Warto wiedzieć, że określeń tych używa się najczęściej w odniesieniu do komercyjnych stacji ładowania funkcjonujących w ramach przestrzeni publicznej. Oczywiście domowa ładowarka AC dysponująca mocą 11 kW będzie zdecydowanie szybsza od mobilnej podłączanej do standardowego gniazda, jednak w odniesieniu do ogólnodostępnych stacji ładowania, zostałaby zakwalifikowana do wolnych stacji.

W zależności od między innymi takich czynników jak moc stacji ładowania, ograniczenia zastosowane przez producenta samochodu elektrycznego oraz pojemności baterii, szybka stacja jest w stanie naładować auto w czasie od 45 minut do 2 godzin. Wartości te są oczywiście optymalnymi. Czas ładowania samochodu elektrycznego posiadającego baterię o dużej pojemności na stacji o mocy 50 kW będzie z pewnością dłuższy, choć stacja ta nadal będzie zaliczana do szybkich. Zależności te są niezwykle istotne w kontekście ładowania samochodu na ogólnodostępnych stacjach, gdyż do jednego punktu ładowania może czekać kilka pojazdów w tym samym momencie.

Opracowanie: enerad.pl

Przedstawione na schemacie parametry charakteryzujące poszczególne rodzaje stacji ładowania są oczywiście orientacyjne. Trzeba mieć na uwadze, że:

• Mobilne ładowarki mogą posiadać wyższą moc znamionową (np. 7,4 kW), jednak moc jaką można uzyskać ze zwykłego gniazdka, do którego zazwyczaj wpina się tego typu urządzenia, jest zdecydowanie niższa.
• Domową stację ładowania AC można podłączyć do jednofazowej instalacji, jednak jest to rozwiązanie niewykorzystujące możliwości urządzenia i mogące wpływać negatywnie na bezpieczeństwo systemu. Dlatego w zestawieniu uwzględniono dla tego typu urządzeń napięcie trójfazowe.
• Szybkie stacje ładowania DC osiągają obecnie nawet 500 kW i więcej mocy, jednak na schemacie przedstawiony został uśredniony zakres skorelowany z dostępnością tych urządzeń.

Jak zbudowana jest szybka stacja ładowania EV?

Czy czas ładowania to jedyny aspekt różniący stacje szybkiego ładowania od ich wolniejszych alternatyw? Oczywiście nie, gdyż na ten czynnik wpływa bezpośrednio inny – konstrukcja urządzenia. Elementy budowy stacji ładowania pojazdów elektrycznych bez względu na ich moc są w wielu aspektach tożsame, jednak szybkie stacje ładowania muszą spełniać dodatkowe normy, aby ładowanie z dużą mocą było bezpieczne zarówno dla infrastruktury ładującej, jak i pojazdu użytkownika. Jakie zatem elementy konstrukcji charakteryzują stacje szybkiego ładowania? Są to między innymi:

• Obudowa stacji ładowania – stacje szybkiego ładowania wyglądają najczęściej jak tradycyjne dystrybutory paliwa. Ich obudowy muszą jednak spełniać określone normy. Wykonywane są z materiałów nierdzewnych i odpornych na działanie warunków atmosferycznych. Na obudowie stacji szybkiego ładowania musi znaleźć się sporo informacji i danych: oznaczenie rodzaju paliwa, informacja o zagrożeniach, instrukcja ładowania, dane kontaktowe operatora stacji ładowania, tabliczka znamionowa. Z poziomu obudowy stacji użytkownik ma dostęp do interfejsu, wyłącznika awaryjnego oraz oczywiście oznaczonych złączy i gniazd;
• Wtyczki, gniazda, kable – szybka stacja ładowania oferuje zazwyczaj kilka punktów ładowania tak, aby z jednego urządzenia mogło w tym samym czasie korzystać kilka pojazdów oraz, aby zwiększyć jego uniwersalność. Na stacjach szybkiego ładowania można spotkać różne rodzaje złączy do ładowania. Ładowanie DC obsługuje najczęściej standard wtyczki oznaczony jako CCS lub CCS2. Taka wtyczka posiada piny odpowiadające za komunikację pomiędzy autem, a stacją (również w zakresie bezpieczeństwa) oraz piny odpowiedzialne za ładowanie. Kable na stacjach szybkiego ładowania powinny być aktywnie chłodzone cieczą i wraz z wtyczkami tworzyć elementy szczególnie odporne na zużycie;
• Wydajny układ chłodzenia – naturalnym jest, że proces ładowania baterii samochodowej z dużą mocą będzie wiązał się z narażeniem układów stacji ładowania na przegrzanie. W stacjach szybkiego ładowania zabudowywane są zatem efektywne systemy chłodzenia reagujące na sygnały płynące z czujników. Co ciekawe, zbyt wysoka temperatura stacji ładowania wpływa nie tylko na bezpieczeństwo, ale także efektywność ładowania;
• Moduły mocy – tak jak w magazynach energii za ich pojemność odpowiadają kolejne moduły bateryjne, tak w przypadku szybkich stacji ładowania są to moduły mocy. W ramach urządzenia można je dokładać lub odejmować regulując w ten sposób moc oferowaną przez stację. Ich działanie polega na zamianie prądu przemiennego na stały i stanowią one zazwyczaj najdroższy element stacji ładowania;
• Zabezpieczenia – stacja szybkiego ładowania musi spełniać określone standardy zabezpieczeń przeciwprądowych. Należą do nich między innymi wyłączniki różnicowo-prądowe, bezpieczniki nadprądowe, zabezpieczenia przed upływem prądu, a nawet systemy odgromowe;
• Komunikacja – jednym z najważniejszych zadań należących do stacji ładowania jest jej poprawna i efektywna komunikacja z samochodem użytkownika. Działa ona na zasadzie wymiany informacji pomiędzy sterownikiem zainstalowanym w aucie oraz sterownikiem stacji ładowania. Układy te przekazują dane dotyczące np. poziomu naładowania baterii i tego, czy połączenie w obecnej formie jest bezpieczne, a ładowanie może się rozpocząć;
• Infrastruktura wokół stacji – stacja szybkiego ładowania to nie tylko samo urządzenie, ale także infrastruktura pozwalająca na bezpieczny postój i ładowanie pojazdów. Operator stacji ładowania musi zatem zapewnić takie elementy jak: trwałe zabezpieczenie przed najechaniem na stację (w postaci niskiej barierki) oraz prawidłowe oznaczenie stacji ładowania znakami poziomymi i pionowymi. Szczegółowe regulacje na ten temat udostępnia między innymi Urząd Dozoru Technicznego (UDT).

Ile kosztuje ładowanie samochodu na szybkiej stacji?

Stacje szybkiego ładowania oferują skrócenie procesu “tankowania” elektrycznego auta kilkukrotnie. Jest to niezwykle istotne w kontekście konieczności ładowania samochodu w trakcie dnia, pomiędzy wypełnianiem obowiązków zawodowych lub prywatnych, a także na trasie dłuższego przejazdu, jeżeli kierowca ma w tym obszarze zobowiązania czasowe. Niestety za dodatkowe udogodnienia trzeba zapłacić więcej niż za standardową usługę. Cenniki operatorów stacji ładowania wyraźnie pokazują, że koszty ładowania samochodu elektrycznego na stacji DC będą zdecydowanie wyższe niż na stacji AC. Poniżej prezentujemy orientacyjne zestawienie stawek za ładowanie na szybkich stacjach u największych operatorów działających na terenie Polski. Są to ceny za “jednorazowe” ładowanie bez wykupionego abonamentu, czy rejestracji. Dla uproszczenia przyjęliśmy stacje o mocy 100 kW i stacje o mocy powyżej 100 kW:

* Ceny w tabeli dotyczą stawek za 1 kWh

Stawki za jednorazowe ładowanie na wolnych stacjach AC u tych samych operatorów wynoszą odpowiednio: 2,20 zł na stacjach GreenWay, 1,89 zł na stacjach Orlen Charge, 1,31 na stacjach Tauron oraz 1,40 zł + 0,05 zł za minutę postoju na stacjach EV+. Jak widać różnice są znaczące, szczególnie w perspektywie ładowania baterii samochodowej o dużej pojemności i konieczności regularnego korzystania z ogólnodostępnych stacji ładowania (np. w przypadku braku dostępu do domowej ładowarki EV).

Komu opłaca się ładować samochód na szybkiej stacji?

Mogłoby się wydawać, że stacje szybkiego ładowania to doskonałe rozwiązanie dla wszystkich użytkowników samochodów elektrycznych, gdyż wpływa ono bezpośrednio na jedną z największych bolączek tych kierowców, a mianowicie na skrócenie czasu ładowania ich pojazdów. Okazuje się jednak, że opłacalność korzystania z szybkich stacji ładowania DC uzależniona jest od kilku aspektów, na które warto zwrócić uwagę wybierając ten tryb ładowania na ogólnodostępnych stacjach. Aspekty te to między innymi:

• Samochód z odpowiednimi parametrami pokładowymi – niektórzy konsumenci rozważający zakup auta elektrycznego przyjmują, że moc stacji ładowania zawsze jest tożsama z mocą, z jaką będzie ładowany ich przyszły samochód. Niestety, ale wszystko zależy od parametrów ładowarki pokładowej wprowadzającej ograniczenia w zakresie górnego limitu mocy, z jaką można ładować baterię. Modelami samochodów, które można ładować z najwyższymi mocami dostępnymi na superszybkich stacjach są na przykład Porsche Taycan (do 270 kW), czy Hyundai Ioniq 5 (do 350 kW), ale już Nissan Leaf pozwoli na ładowanie z mocą nie wyższą niż 6,6 kW;
• Duża pojemność baterii samochodu – ładowanie samochodu na stacjach szybkiego ładowania jest szczególnie opłacalne dla posiadaczy aut o dużej pojemności baterii. Dlaczego? Ponieważ naładowanie jej do pełna na wolnej stacji AC zajmie zdecydowanie więcej czasu niż na stacji DC. Kierowcy wspomnianego już Porsche Taycan’a z baterią o pojemności 83,7 kWh z pewnością docenią możliwość ładowania samochodu na szybkiej stacji ładowania, szczególnie, że parametry pojazdu pozwalają w pełni wykorzystać moc takiej stacji;
• Dostęp do stacji DC wybranego operatora – apsektem, który jest szczególnie istotny w kontekście opłacania planów abonamentowych wybranego operatora stacji ładowania, jest dostępność szybkich stacji w jego infrastrukturze. Niestety obecnie stacje ładowania DC stanowią jedynie 29% wszystkich ogólnodostępnych stacji ładowania w Polsce, których jest łącznie 2565 (5016 punktów). Jeżeli zatem kierowca rozważa opłacanie abonamentu ze względu na niższe koszty ładowania DC, powinien uprzednio sprawdzić dostępność infrastruktury w swojej okolicy lub lokalizacjach, które codziennie odwiedza;
• Brak dostępu do domowej ładowarki – jedną z najbardziej opłacalnych i komfortowych form ładowania samochodu elektrycznego, jest korzystanie w tym celu z domowej stacji ładowania. Przy takim rozwiązaniu nawet pojazdy z bateriami o dużych pojemnościach można podłączyć na noc do ładowarki AC i rano wyjechać z w pełni naładowanym akumulatorem. Jeżeli jednak właściciel takiego auta nie posiada dostępu do domowej ładowarki, ładowanie na ogólnodostępnych, szybkich stacjach może być w jego przypadku najlepszym rozwiązaniem;
• Brak dostępu do darmowych stacji ładowania samochodów elektrycznych – możliwością, z której korzysta coraz więcej kierowców aut elektrycznych, jest poszukiwanie w dogodnych dla nich lokalizacjach darmowych stacji ładowania. Są one często udostępniane przez firmy, punkty użyteczności publicznej, galerie handlowe, czy urzędy. Ładowanie w takich miejscach będzie długotrwałe (najczęściej udostępniają wolne ładowarki AC), ale jeżeli kierowcy zależy na oszczędnościach względem stawek za ładowanie DC, to może spróbować takiego rozwiązania;
• Ograniczony czas przeznaczony na ładowanie pojazdu – ładowanie samochodu na stacji szybkiego ładowania to oczywiście bardzo dobra opcja dla wszystkich kierowców, którym zależy na skróceniu czasu ładowania. Jeżeli parametry pojazdu pozwalają wykorzystać możliwości stacji ładowania DC, kierowca może zaoszczędzić nawet kilka godzin w ciągu dnia, czy na trasie przejazdu.

Szybkie i superszybkie stacje ładowania – dlaczego jest ich niewiele?

Szybkie i superszybkie stacje ładowania z pewnością wpływają na usprawnienie procesu ładowania pojazdów elektrycznych, oszczędzają czas kierowców i skracają kolejki do punktów ładowania. Dlaczego zatem stacje DC wciąż stanowią niewielki procent w polskiej infrastrukturze ładowania samochodów elektrycznych? Przyczyna tego stanu rzeczy jest najczęściej prozaiczna i dotyczy oczywiście kosztów zakupu, instalacji i eksploatacji tego typu stacji ładowania. Na uruchomienie i utrzymanie stacji szybkiego ładowania mogą pozwolić sobie tylko najwięksi operatorzy i to nadal w ograniczonym zakresie. Czynnikami, które wpływają na rozwój infrastruktury szybkiego ładowania w Polsce są zatem:

• Wysokie koszty inwestycji – stacje szybkiego ładowania to często wydatek rzędu kilkuset tysięcy złotych w obszarze zakupu samego urządzenia. Dochodzą do tego koszty przyłączeń, zakupu energii elektrycznej oraz oczywiście koszty utrzymania stacji ładowania o tak wysokiej mocy. Wszystkie te czynniki składają się na inwestycję, która musi mieć gwarancję zwrotu, o którą w obecnych, polskich realiach nie tak łatwo;
• Ograniczenia instalacyjne – funkcjonowanie stacji ładowania samochodów elektrycznych o dużej mocy wymaga spełnienia wielu standardów instalacyjnych, które dla niektórych operatorów mogą być nieopłacalne. Osobnymi kwestiami są także konieczność zapewnienia odpowiedniej mocy przyłączeniowej oraz sprawność sieci elektroenergetycznej, w ramach której ma działać stacja;
• Niewielka flota kliencka – rynek elektromobilności w Polsce nadal się rozwija i obecna ilość samochodów elektrycznych na polskich drogach, które dodatkowo mogą efektywnie korzystać ze stacji ładowania DC, według niektórych inwestorów może być nadal niewystarczająca w kontekście zwrotu z inwestycji w budowę stacji szybkiego ładowania.

Liczba stacji ładowania w Polsce – grudzień 2022; Źródło: pzpm.org.pl

Stacje szybkiego ładowania to gwarancja rozwoju elektromobilności?

W branży rozwijającej technologię ładowania samochodów elektrycznych wiele się dzieje. Opracowywane są nowe standardy ładowania, które mają czynić użytkowanie stacji ładowania bardziej komfortowym (np. bezprzewodowe ładowanie) oraz przede wszystkim szybszym. Stacje szybkiego ładowania, a właściwie ich rosnąca ilość w polskiej infrastrukturze ładowania z pewnością wpłynie na więcej inicjatyw zakupowych niezdecydowanych, potencjalnych właścicieli samochodów elektrycznych. Redukcja obaw związanych z niewystarczającą gęstością sieci stacji ładowania, a także przyspieszenie samego procesu ładowania, to aspekty kluczowe na drodze do rozwoju elektromobilności w Polsce. Oczywiście ilość pojazdów elektrycznych oraz ilość stacji szybkiego ładowania to czynniki, które wzajemnie na siebie wpływają i postęp w obu tych obszarach nie wydarzy się bez ich zależnego współudziału.