Wydajność, ergonomia oraz wsparcie sieci – teraźniejszość i przyszłość stacji ładowania EV
Eksperckim okiem
Jacek Stężowski, Redaktor e-magazyny.pl
Ładowanie pojazdów elektrycznych to jedna z najważniejszych kwestii w kontekście rewolucji motoryzacyjnej, która już się rozpoczęła. Szybkość ładowania, dostępność i koszty infrastruktury oraz konieczność dostosowania sieci do rosnącej liczby stacji, to główne zagadnienia, które pojawiają się podczas debat na temat e-mobility.
Na szczęście stacje ładowania to jeden z najprężniej rozwijających się sektorów. Innowacyjne projekty stają się technologiczną odpowiedzią na powyższe problemy. Ładowanie indukcyjne, stacje ładowania dostosowane do strefy miejskiej i technologia Vehicle-to-Grid to tylko część rozwiązań, na które warto zwrócić uwagę.
Szybkość ma znaczenie
Przy natłoku obowiązków konsumenci coraz bardziej doceniają rozwiązania pozwalające zaoszczędzić czas. Efektem tego jest rozwój technologii szybkiego ładowania EV. Jest to sektor, w którym z pewnością możemy liczyć na regularnie pojawiające się innowacje.
O rynku stacji szybkiego ładowania opowiedział nam Piotr Krzemiński, COO w Euroloop i WILLBERT.
–Stacje szybkiego ładowania są obiektem zainteresowania coraz większej liczby klientów. Nadchodzi ono nie tylko ze strony koncernów paliwowych, czy operatorów sieci ładowania, ale również firm, które obok swojej obecnej działalności, poza elektromobilnością, chcą zainwestować w szybkie ładowarki. Zdarza się, że taka inwestycja towarzyszy elektryfikacji firmowej floty, ale za każdym razem firmy upatrują w niej możliwości zdywersyfikowania źródeł swojego przychodu. Przy dynamicznym rozwoju rynku, modele biznesowe oparte na sprzedaży energii kierowcom elektryków wyglądają bardzo atrakcyjnie. Szybkie ładowarki dają możliwość sprzedaży większej ilości energii przy wyższej stawce (stawka zależna od mocy ładowania). Aby było to możliwe, potrzebna jest wydajna ładowarka, która zredukuje koszty operacyjne oraz zapewni możliwość łatwego i bezobsługowego zmonetyzowania takiej działalności. Dodatkowo infrastruktura musi spełnić wymagania w zakresie dostępu do płatności bezpośrednich, wynikające z regulacji prawnych AFIR.
Odpowiedź zarówno na potrzeby kierowców, jak i operatorów to jedno z największych wyzwań, jakie stoją przed producentami stacji szybkiego ładowania.
– W EUROLOOP skupiamy się na zapewnieniu kompleksowych usług w zakresie szybkiego ładowania EV przy dbałości o doświadczenia zarówno wśród naszych klientów – operatorów, jak i ich klientów – kierowców EV. Dzięki swojej modułowości, ładowarki WILLBERT można łatwo dopasować do zróżnicowanych warunków rynkowych oraz w razie potrzeb – rozbudować. Najwyższa na rynku sprawność powyżej 97%, którą zapewniają te urządzenia, pozwala na znaczne zmniejszenie kosztów operacyjnych, dzięki redukcji strat energetycznych o połowę w porównaniu z konkurencją. Dedykowany system IT pozwala na stałe monitorowanie infrastruktury od strony biznesowej oraz technicznej, co zwiększa niezawodność sieci ładowarek. Zarządzanie reklamami na ekranie ładowarek pozwala wykorzystać pełnię zasobów w zakresie marketingowym. Co najważniejsze, rozliczanie i fakturowanie płatności kartą z sesji ładowania działa dla operatorów w sposób zupełnie bezobsługowy, oferując jednocześnie długo wyczekiwaną przez kierowców możliwość płatności kartą bankową, bez konieczności instalacji kolejnej aplikacji w telefonie – dodaje Piotr Krzemiński.
Według COO firmy Euroloop nowe ładowarki DC będą coraz częściej pojawiać się nie tylko przy szybkich trasach, ale również w zróżnicowanych lokalizacjach poza głównymi arteriami komunikacyjnymi. Będzie to skutkowało wzrostem świadomości wśród operatorów sieci ładowania i poprawą niezawodności instalowanych rozwiązań.
Bez kabli
Prawie 100 startupów na całym świecie postawiło sobie za cel wyrzucenie kabli ze stacji ładowania. Indukcyjne ładownie pojazdów elektrycznych jest z nami od kilku lat, jednak nadal nie zdobyły dużej popularności. Barierą mogą być koszty i niektóre ograniczenia technologiczne.
Wspomnianych ograniczeń jest na szczęście coraz mniej. Indukcyjne stacje osiągają prędkość ładowania porównywalną do rozwiązań plug-in. Ponadto ładowanie indukcyjne nie musi się kojarzyć wyłącznie ze stacjami domowymi. W USA z powodzeniem funkcjonują stacje ładowania o mocy powyżej 250 kW, które wspierają transport publiczny. Berlińskie autobusy również ładowane są indukcyjnie, natomiast w Norwegii bezprzewodowo ładuje się taksówki czekające na miejscach postojowych.
Stacja ładowania pozbawiona kabli to ogromne możliwości. Jeszcze cztery lata temu Szwedzi świętowali otwarcie pierwszej na świecie drogi ładującej pojazd podczas jazdy. Dzisiaj takich dróg jest już kilkadziesiąt na całym świecie (m.in. we Włoszech, w Chinach i USA).
Na rynku dostępna jest również technologia umożliwiająca długodystansowe ładowanie bezprzewodowe (LDWC), które zapewnia zasilanie na kilka metrów z wysoką wydajnością i przede wszystkim bezpiecznie.
Sektor bezprzewodowych stacji ładowania staje się coraz bardziej atrakcyjny dla producentów pojazdów. Pomagają oni firmom technologicznym dostosowywać indukcyjne stacje do rynku wtórnego samochodów. ABT e-Line oraz WiTricity ogłosiły plany dostarczenia na europejski rynek wtórny technologii bezprzewodowego ładowania pojazdów elektrycznych. Dzięki doświadczeniu z współpracy przy projektach Volkswagen Group firma ABT e-Line zacznie od zmodernizowania modelu ID.4. Pierwsze efekty przedsięwzięciea zobaczymy w 2024 roku.
Wsparcie dla operatorów i kierowców
Rozwijająca się infrastruktura to wyzwanie również pod względem zarządzania. Na rynku pojawiają się już oprogramowania typu CMS, które mają ułatwić życie operatorom stacji ładowania.
Są to kompleksowe platformy, dzięki którym właściciele wielu stacji ładowania w danym obszarze mogą sterować ich dostępnością, cenami dla klienta, metodami płatności oraz równoważyć obciążania między punktami.
Różnicowanie cen dla odbiorcy końcowego za pomocą CMS jest kluczowe na dynamicznie zmieniającym się rynku. Aplikacje pozwalają ustawiać ceny według kWh, sesji, godziny lub dowolnej kombinacji. Ponadto operator ma możliwość udzielać rabatów lub udostępniać klientom opcję subskrypcji.
Technologia wspiera także kierowców. Na każdy smartfon możemy pobrać co najmniej kilka aplikacji, które ułatwią nam podróżowanie samochodem elektrycznym. Dobrym przykładem jest aplikacja A Better Routeplanner, która pozwala zaplanować trasę w zależności od modelu auta elektrycznego, zdefiniowanego zużycia energii przy danej prędkości oraz ilości planowanych postojów.
Pomocne będą też aplikacje pokazujące stacje ładowania znajdujące się w pobliżu (np. Plugshare). Tego typu aplikacje wyszukują stacje kompatybilne z naszym modelem samochodu i pomagają rozróżnić stacje szybkiego i wolnego ładowania. Dodatkowo można oznaczyć jako zajętą stację, z której aktualnie korzystamy.
Większość operatorów stacji ładowania udostępnia również swoje autorskie aplikacje mobilne.
Ładowarki w strefie miejskiej
W najbliższych latach będziemy mieli do czynienia ze znacznym wzrostem liczby stacji ładowania w naszym kraju. Może to być problematyczne szczególnie w strefach miejskich, w których zapotrzebowanie będzie największe.
Inżynierowie na całym świecie pracują nad jak najmniej inwazyjnym umieszczeniem infrastruktury do ładowania EV w centrach miast i ciasnych dzielnicach. Jednym z innowacyjnych pomysłów w tym zakresie są krawężniki do ładowania, opracowane przez niemiecką firmę Rheinmetal.
Jak sama nazwa wskazuje, stacje ładowania są ukryte w krawężnikach. W ten sposób infrastruktura jest praktycznie wtopiona w krajobraz miasta i niezauważalna. Technologia ta umożliwia ładowanie z maksymalną mocą 22 kW. Aktualnie krawężniki testowane są jako projekt pilotażowy w obszarze ruchu publicznego w Kolonii.
Ciekawą koncepcję opracował startup Ecoro, który chce przenieść transport towarowy pod ziemię. W tunelach znajdujących się bezpośrednio pod jezdnią miałby odbywać się przesył towarów na dedykowanych szynach.
Co ta technologia ma wspólnego ze stacjami ładowania? Otóż w koncepcji niemieckiej firmy, jezdnie znajdujące się nad tunelami mają być pokryte instalacjami PV i indukcyjnymi ładowarkami. Wyprodukowana energia elektryczna będzie wykorzystywana do zasilenia podziemnego transportu oraz ładowania pojazdów jeżdżących po powierzchni.
Rozwiązanie jest modułowe, co pozwala na zbudowanie 300 metrów takiego systemu w ciągu jednego dnia.
Magazyny energii na czterech kołach
Elektromobiność to temat ściśle związany z elastycznością sieci. Chociaż technologia Vehicle-to-Grid jest znana już od ponad dwóch dekad, teraz może stać się kluczowym elementem e-mobility. Rozwijająca się infrastruktura ładująca oraz tysiące nowych pojazdów elektrycznych jeżdżących po polskich drogach każdego roku to wyzwanie dla sieci elektroenergetycznej.
Technologia Vehicle-to-Grid może być elementem, który pomoże uelastycznić sieć względem zmieniających się warunków. Pojazdy te mogą być ładowane w porach, kiedy zapotrzebowanie na energię jest najniższe (np. nocą) lub kiedy produkcja energii z OZE jest najwyższa.
Energia niewykorzystana podczas jazdy może być oddana do sieci w godzinach szczytu lub podczas skokowego wzrostu zapotrzebowania na nią. Ponadto pojazdy elektryczne mogą magazynować więcej energii elektrycznej, niż wynosi dzienne zapotrzebowanie przeciętnego gospodarstwa domowego. W efekcie taki pojazd mógłby przez kilka dni dostarczać zasilanie awaryjne do domu, wykorzystując technologię Vehicle-to-Home.
Pierwsza w Polsce ładowarka Vehicle-to-Grid pojawiła się w Bolechowie. Dwukierunkowy przepływ energii pozwala wykorzystać autobus elektryczny jako mobilny magazyn energii. Podobne rozwiązanie zastosowano m.in. w San Diego, gdzie jeździ 8 autobusów, które mogą być magazynami energii. Projekty pilotażowe i badania w tym zakresie są realizowane m.in. w Wielkiej Brytanii, Australii, Danii oraz Japonii.
Infrastruktura potrzebna od zaraz
Według licznika eleketromobilności stworzonego przez PSPA, w Polsce mamy obecnie 2 768 stacji ładowania (stan na 04.2023 roku). Jeszcze trzy lata temu wartość ta była ponad dwukrotnie mniejsza. Dynamiczny rozwój infrastruktury ładowania EV z pewnością napawa optymizmem, jednak to nadal kropla w morzu potrzeb.
Ten sam licznik elektromobilności przedstawia dane, z których wynika, że w kwietniu 2020 roku po polskich drogach jeździło nieco ponad 11 000 elektryków. Teraz ta wartość wynosi 73 695. Takie tempo wzrostu (które zapewne jeszcze przyspieszy) będzie wymagać inwestycji w stacje ładowania oraz elastyczność sieci, która jest konieczna do „udźwignięcia” rewolucji e-mobility.
Jacek Stężowski
Redaktor portalu e-magazyny.pl, inżynier ekoenergetyki oraz pasjonat nowych technologii i OZE. Ma doświadczenie praktyczne w projektowaniu systemów PV, przemyśle kolejowym oraz w branży IT. Jako dziennikarz pisał o nowych technologiach dla takich portali jak MamStartup.pl czy NowyMarketing.pl.