ABB: Elektromobily a jejich nabíjení
reklama
Termín e-mobilita může být v širším kontextu chápán jako součást nového konceptu chytrých elektrických sítí, tzv. Smart Grids. Právě elektromobily připojené k nabíjecím stanicím mohou v budoucnosti plnit úlohu jakéhosi velkého zásobníku elektrické energie, kterou bude možné v případě potřeby efektivně a rychle využít. Pro ABB představuje tento koncept stále silnější výzvu, jak chytré sítě uvádět do praktického života a má pro tuto oblast připravenu řadu dílčích řešení, která jsou již ověřována v pilotních projektech. Jedním z takových řešení je i rychlé nabíjení elektromobilů, které bude možné v budoucnosti integrovat do konceptu Smart Grids.
Současná dojezdová vzdálenost u komerčně prodávaných elektromobilů se pohybuje reálně kolem 160km, což je dáno současnou technologií použitých baterii. Technologie 21. století skýtají v této oblasti velké naděje a je pouze otázkou času, kdy dosáhneme dojezdu, na který jsme zvyklí u současných automobilů se spalovacím motorem. Handicap krátkého dojezdu elektromobilů můžeme zatím částečně zmírnit využitím moderních technologií jejich nabíjení, na kterou se společnost ABB zaměřuje.
Naším cílem je poskytnout uživateli rychlé, bezpečné a pohodlné dobití elektromobilu. Jednou z možností, jak dobíjet elektromobil, je AC slow charging, tedy pomalé střídavé dobíjení. Tento princip je primárně určen k domácímu nabíjení. Zde je vždy využívána nabíjecí jednotka zabudovaná ve vozidle, jejíž výkon je ve většině případu limitován proudem 16A s ohledem na jištění zásuvek v běžných domácnostech či garážích. Nabíjecí čas je daný rozmezím 5 až 8 hodin (s ohledem na aktuální stupeň vybití akumulátoru a jeho jmenovitou kapacitu).
V případě, že výrobce vybaví elektromobil silnější nabíjecí jednotkou (např. 32/64A), mluvíme o AC fast charging, tedy rychlém střídavém dobíjení, a příslušná doba nabíjení se adekvátně zkracuje. V tomto případě běžná domácí zásuvka nestačí a musíme využít dostatečně dimenzovanou přípojku elektrické energie, tzv. AC pole. Toto řešení ovšem zvyšuje pořizovací cenu vozidla a jeho hmotnost. U sériově vyráběných elektromobilů se renomovaní výrobci drží zmiňovaných 16A, aby umožnili dobíjení z běžné zásuvky a nepřenášeli náklady na technologii rychlého nabíjení na uživatele elektromobilu.
Pro rychlé dobíjení se nabízí podstatně zajímavější varianta, kde technologie rychlého nabíjení je integrována do nabíjecí infrastruktury, nikoli do vozidla. V takovém případě mluvíme o DC fast charging, tedy o rychlém stejnosměrném nabíjení. Úlohu nabíjecí jednotky zabudované ve vozidle přebírá externí, zpravidla velmi silná nabíjecí stanice o výkonech 50 až 250kW. Tím se od domácí zásuvky dostáváme do světa Hi-Tec nabíjeni. Princip je jednoduchý. Po připojení nabíjecí stanice k vozidlu přes rozhraní CHAdeMO dojde ke komunikaci mezi externí nabíjecí stanicí a řídicí jednotkou vozidla. Po standardním kontrolním algoritmu (bezpečné spojení s vozidlem, připravenost vozidla a nabíjecí stanice atd.) je vyřazen interní nabíjecí systém vozidla a jeho úlohu přebírá externí nabíjecí stanice, která po celou dobu nabíjení neustále spolupracuje s řídcí jednotkou vozidla. U tohoto způsobu nabíjení se nabíjecí doba pohybuje obvykle v rozmezí 15 až 30 minut (s ohledem na aktuální stupeň vybití a jmenovitou kapacitu baterie).
První rychlonabíjecí stanice pro elektromobily od ABB Společnost ABB představila na veletrhu AMPER svoji první rychlonabíjecí stanici pro stejnosměrné nabíjení elektromobilů. Rychlonabíjecí stanice ABB Hermes 1.0 vyhrála prestižní ocenění ZLATÝ AMPER 2011, tradičně udělované odbornou porotou za nejpřínosnější exponát veletrhu. ABB při představení stanice spolupracuje se společnostmi Citroen a PRE. Po představení na veletrhu AMPER bude následovat prezentace pro motoristickou veřejnost a asi od poloviny roku by měla být stanice ABB Hermes 1.0 nainstalována v rámci zkušebního provozu v Praze. |
|
Rozhovor s Miroslavem Kuželkou o rychlonabíjecí stanici můžete sledovat zde ...
Při dobíjení malého elektromobilu stanicí ABB Hermes 1.0 o výkonu 50kW lze počítat s časem nabíjení asi 15 minut. Tato hodnota odpovídá nabíjení z 25 na 80% kapacity baterie, což je v praxi nejběžnější situace. Stojí za povšimnutí, že v tomto případě se již jedná o dobu srovnatelnou s běžným čerpáním paliv u benzínové pumpy.
Pokud se jedná o nabíjení z 80 na 100% kapacity, potřebujeme dalších asi 50 minut. Vše vychází z fyzikálního principu nabíjení baterií. Nejrychleji se baterie nabijí na začátku, nejpomalejší fáze je ke konci, tedy mezi 80 a 100%.
Níže jsou uvedeny přibližné nabíjecí časy vozu Citroen C-ZERO za použití ABB stanice Hermes 1.0 o výkonu 50kW:
- 1) z 25% na 80% = 15min*)
- 2) z 0% na 80% = 25min**)
- 3) z 80% na 100% = 50 min ***)
(% udává stupeň nabití akumulátoru: 0% = akumulátor zcela vybitý, 100% = akumulátor plně nabitý)
*) nejběžnější situace z pohledu provozu elektromobilu a efektivity nabíjení, kdy při 15minutovém pobytu u nabíjecí stanice získáme asi 100km dojezdové vzdálenosti
**) méně častá situace, kdy z nějakého důvodu dojde k úplnému vybití akumulátoru
***) využíváno v případě dostatku času na nabíjení a aktuální potřeby maximálního možného dojezdu 160km
Tab. 1 Nejčastěji používané pojmy z oblasti nabíjení elektromobilů
AC slow charging | pomalé střídavé nabíjení |
AC fast charging | rychlé střídavé nabíjení |
AC pole | stojan s jištěnou zásuvkou vybavený prvky jako jsou např. elektroměr, identifikace uživatele (pozor, nejedná se o plnohodnotnou nabíjecí stanici, i když je tak někdy označována) |
DC fast charging | rychlé stejnosměrné nabíjení |
DC fast charging station | nabíjecí stanice určená pro rychlé stejnosměrné nabíjení |
charging unit | nabíjecí jednotka; může být buď integrována ve vozidle, nebo externí (v případě DC fast charging station) |
ChAdeMO | rozhraní určené pro připojení nabíjecí stanice rychlého stejnosměrného nabíjení |
Nasazením výkonnější verze ABB stanice (100, 200, 250kW) lze dosáhnout nabíjecích časů podstatně kratších. Příslušný elektromobil musí být ovšem na tyto výkony dimenzován. Využití výkonu 200, 250kW přichází v úvahu zejména u těžkých vozidel (elektrobusy MHD).
Rychlonabíjecí stanice Hermes 1.0 podporuje výhradně certifikovaný standard rychlého stejnosměrného nabíjení CHAdeMO. Lze tedy nabíjet pouze vozidla vybavena tímto standardem. V současnosti se jedná zejména o vozy Citroen ZERO, Peugeot iON, Nissan Leaf, Mitshubishi i-MiEV, Subaru Stella.
Bližší informace o vozidlech vybavených ChAdeMO standardem lze najít na stránkách www.chademo.com.
Ing. Miroslav Kuželka
Account Manager E-mobility, ABB s.r.o.