Posiadanie pojazdu ICE i brak wiedzy na temat szczegółów procesu tankowania nie jest zbyt wielkim problemem – jest na tyle proste, że nie ma to większego znaczenia. W przypadku samochodów elektrycznych z pewnością wskazane jest zapoznanie się z procesem ładowania, ponieważ ma on wpływ na wygodę użytkownika.
Podczas tankowania odczekujesz od dwóch do trzech minut, płacisz kwotę odpowiednią do ilości otrzymanego paliwa i gotowe. Jeśli jednak posiadasz samochód elektryczny, często „stacją paliw” jest Twój własny dom i musisz posiadać wiedzę na temat instalacji elektrycznej i wyposażenia w samochodzie. A jeśli ładujesz w publicznych stacjach ładowania, musisz także wiedzieć o kilku rzeczach, na przykład o maksymalnej mocy ładowania ładowarki i Twojego samochodu. Spróbujmy doprecyzować temat ładowania.
Ładowanie prądem przemiennym
Zdecydowana większość sesji ładowania, które odbywają się w pojeździe elektrycznym, ma charakter tego typu. Zasada jest prosta. Interfejs domowy lub publiczny, oba zapewniają prąd przemienny. Pokładowa ładowarka pojazdu przekształca prąd przemienny na prąd stały w celu ładowania akumulatora.
Aby określić maksymalną moc ładowania naszego samochodu musimy wiedzieć dwie rzeczy. Po pierwsze, specyfikacje elektryczne naszej domowej instalacji elektrycznej lub interfejsu publicznego oraz odpowiednie specyfikacje ładowarki pokładowej samochodu.
Domowa instalacja elektryczna może być jednofazowa lub trójfazowa. Moc 1-fazową oblicza się w następujący sposób: P= V * I. Napięcie 1-fazowe zależy od tego gdzie mieszkasz i w Europie wynosi 230V. Mnożąc go przez prąd, otrzymujemy moc ładowania, jaką może zapewnić instalacja elektryczna.
Przykładowo jeżeli mamy napięcie 230V i prąd 32A to moc ładowania wynosi 7,36 kW (230V*32A). W przypadku prądu trójfazowego, o napięciu 400 V i prądzie 32 A, moc ładowania oblicza się w następujący sposób: P= V * I * √3 = 400 V * 32 A * 1,732 = 22 kW. Oczywistym jest, że instalacja elektryczna 3-fazowa może dostarczyć znacznie większą moc niż instalacja 1-fazowa.
Przejdźmy teraz do samochodu. Jeśli ładowarka pokładowa pasuje do instalacji elektrycznej, to moc dostarczana do samochodu jest taka sama. Na przykład, jeśli posiadasz Mercedes-Benz EQS z opcjonalną ładowarką pokładową o mocy 22 kW, możesz w pełni wykorzystać powyższą 3-fazową instalację elektryczną i naładować swój samochód mocą 22 kW za pomocą odpowiedniego wallboxa. Niestety, jeśli masz instalację 3-fazową i podłączysz samochód do wtyczki schuko (typ F), przy typowym prądzie 10A, uzyskasz zaledwie 2,3 kW.
Aby obliczyć wymagany czas ładowania samochodu, potrzebujesz zawartości energii netto w akumulatorze w kWh oraz mocy ładowania netto. Jeśli dysponujesz samochodem z akumulatorem 50kWh, ładowarką pokładową o mocy 11kW i typową wydajnością ładowarki 94%, to wymagany czas ładowania wynosi 50/(11*0,94)= 4 godziny i 50 minut. Jest to jednak teoretyczne i to, jak bliskie jest to rzeczywistości, zależy od tzw. krzywej ładowania, która jest zależna od pojazdu. Zazwyczaj w przypadku instalacji domowych i ich niższej mocy, liczba ta będzie bliska oczekiwanej.
Ładowanie prądem stałym
W obszarze ładowania prądem stałym sprawa jest dużo prostsza. Ponieważ ładowarka DC dostarcza prąd stały, a akumulator EV również jest zasilany prądem stałym, wówczas ładowarka pokładowa nie ma w tym przypadku znaczenia. Maksymalna moc ładowania, jaką może otrzymać akumulator, zależy od dwóch czynników – jego specyfikacji i możliwości szybkiej ładowarki.
Ogólnie rzecz biorąc, akumulatory pojazdów elektrycznych wykorzystują napięcie 400 V, ale ostatnio nowoczesne pojazdy elektryczne wykorzystują architekturę 800 V+, czego przykładem są Porsche Taycan, Audi E-Tron GT, Hyundai Ioniq 5, Kia EV6 i Lucid Air. Samochody te umożliwiają ładowanie mocą do 350 kW za pomocą odpowiednich ładowarek 800 V.
Zarządzanie temperaturą odgrywa kluczową rolę w ustalaniu stawek ładowania. Większość nowoczesnych pojazdów jest wyposażona w akumulatory chłodzone cieczą, co jest wymagane do zarządzania intensywnym ciepłem wytwarzanym podczas szybkiego ładowania. Natomiast modele wykorzystujące pasywne chłodzenie powietrzem zazwyczaj ograniczają moc ładowania prądem stałym do 50 kW, aby zapobiec przegrzaniu pakietu akumulatorów.
Aby zminimalizować degradację akumulatora, producenci pojazdów elektrycznych zazwyczaj zalecają zatrzymanie ładowania prądem stałym przy poziomie 80%. Zalecenie to wynika również z wydajności, ponieważ szybkość ładowania gwałtownie spada powyżej tego punktu, co sprawia, że dodatkowy czas wymagany do osiągnięcia pełnego naładowania jest w dużej mierze niepraktyczny.
Stracona szansa (?)
Proces ładowania byłby znacznie prostszy, gdyby pojazdy elektryczne opierały się wyłącznie na zasilaniu prądem stałym. Choć pomysł ten może wywołać debatę, przyjęcie podejścia wykorzystującego wyłącznie prąd stały wyeliminowałoby potrzebę stosowania ładowarki pokładowej. Zmiana ta spowodowałaby powstanie lżejszych i tańszych pojazdów oraz uwolnienie właścicieli od ciężaru przechowywania kabli do ładowania w bagażniku.
W domowych konfiguracjach ładowania użytkownicy instalowaliby stacje ładowania prądu stałego o mocy do 22 kW, co odpowiada wydajnością stacji ładowania prądu przemiennego. Chociaż domowe skrzynki ścienne DC są obecnie dostępne na rynku, obecnie kosztują około pięć do siedmiu razy więcej niż ich odpowiedniki AC. Gdyby jednak każdy producent zobowiązał się wyłącznie do ładowania prądem stałym, pojawiłyby się korzyści skali, które radykalnie obniżyłyby cenę ładowarek prądu stałego do użytku domowego.
Można argumentować, że wybór ten powinien był zostać przesądzony już na samym początku ruchu elektromobilności, jednak pozostaje on nierozstrzygnięty. W rezultacie wyróżnia się jako być może najbardziej stracona szansa na ogólny rozwój elektromobilności.
