Rynek samochodów elektrycznych rozwija się bardzo dynamicznie. Również w Polsce na drogach rośnie liczba aut typu EV (ang. Electric Vechicle) i PHEV (ang. Plug-in Hybrid Electric Vechicle). Ich użytkownicy mogą korzystać z publicznych (płatnych lub darmowych) punktów ładowania. Jednocześnie samochody tego typu wyposażone są w ładowarki pokładowe umożliwiające ładowanie baterii ze zwykłego gniazdka elektrycznego. Niestety proces ten jest bardzo czasochłonny, dlatego na rynku dostępne są tzw. wallboxy, które pozwalają na znacznie szybsze ładowanie w warunkach domowych.
Jak wybierać wallboxy?
Wybierając wallboxy należy przede wszystkim poznać zasadę działania tego typu urządzeń. Sama bateria w samochodach elektrycznych ładowana jest prądem stałym. Publiczne ultraszybkie (stałoprądowe) ładowarki są właśnie źródłem prądu stałego. Prąd zmienny (przesyłany liniami napowietrznymi) musi zostać „wyprostowany” w stacji transformatorowo-prostowniczej i zasilić punkt ładowania. Zbudowanie takiej infrastruktury jest drogie, dlatego ma rację bytu tylko w przypadku publicznych, komercyjnych punktów ładowania. Aby naładować baterię ze źródła prądu zmiennego (np. z gniazdka), prąd jest przekształcany w prąd stały przez prostownik zamontowany w samochodzie. Zarówno ładowarki pokładowe, jak i wallboxy nie są wyposażone w prostowniki, dlatego nazywane są ładowarkami zmiennoprądowymi, co jednak nie oznacza, że bateria jest ładowana prądem zmiennym.
Wallboxy – moc urządzenia a prędkość ładowania
Na rynku dostępne są wallboxy różnej mocy, co jest o tyle istotne, że to m.in. od mocy (prądu) ładowania zależy jego szybkość. Im większy prąd, tym szybciej zostanie naładowana bateria. Nie jest to zależność liniowa, ale mniej więcej można przyjąć, że bateria o pojemności 50 kWh zostanie naładowana za pomocą szybkiej ładowarki stałoprądowej o mocy 50 kW w ciągu ok. 60 min. Przy użyciu wallboxa czas ładowania takiej baterii, w zależności od mocy urządzenia, będzie odpowiednio dłuższy: dla mocy 22 kW – 136 min, dla mocy 11 kW – 270 min, dla mocy 7,4 kW – 405 min. Ogólnie można przyjąć, że czas ładowania baterii w godzinach to pojemność baterii samochodu [kWh] podzielona przez moc ładowarki [W]. Czy zatem najlepsza jest ładowarka o najwyższej mocy? Odpowiedź brzmi: i tak, i nie. Moc ładowarki jest parametrem mówiącym jedynie o możliwościach, jakie zapewniają wallboxy. Proces ładowania kontrolowany jest przez sterownik samochodu, który komunikuje się z ładowarką za pomocą uniwersalnego protokołu OCPP i „uzgadnia” z nią warunki ładowania. Wallboxy są zatem jedynie inteligentnymi kluczami włącz/wyłącz, które po uzyskaniu pozytywnej weryfikacji przez sterownik samochodu udostępniają źródło energii elektrycznej. To sterownik decyduje, jakim prądem będzie ładowany samochód i czy do ładowania będą wykorzystane jedna, dwie czy trzy fazy. Przed wyborem ładowarki należy dowiedzieć się u producenta samochodu, w jaki sposób jest ładowany dany model.
Wallboxy a rodzaj prądu i liczba faz
Zagadnienie to jest istotne w przypadku aut produkcji japońskiej. Na rodzimy rynek samochody te są wyposażane w złącze typu 1 (jednofazowe) i ładowane z jednej fazy prądem maksymalnym 32 A, czyli moc ładowania wynosi 32 A x 230 V = 7360 W (7,4 kW). W związku z tym, że w Europie standardem jest złącze typu 2 (trójfazowe), to w takie wyposażane są wersje europejskie samochodów, jednak sterownik pozostaje ten sam. Zatem mimo złącza trójfazowego maksymalna moc ładowania nadal wynosi 7,4 kW (przy trzech fazach byłoby 22 kW), a ładowarka o większej mocy nie przyspieszy tego procesu. Podobna sytuacja występuje w modelach, w których sterownik (a dokładnie prostownik) wykorzystuje dwie fazy. Przy maksymalnym prądzie ładowania 16 A na fazę maksymalna moc ładowania z trzech faz wynosi 11 kW (3 x 16 A x 230 V), ale przy wykorzystaniu dwóch faz maksymalna moc to 7,36 kW. Wallboxy trzeba zatem dobierać do rodzaju prądu i liczby faz niezbędnych do ładowania auta. Niestety doświadczenie pokazuje, że handlowcy w salonach często nie posiadają tej wiedzy, dlatego warto szukać tych informacji w dziale serwisu.
Wallboxy a przydział mocy
Drugim istotnym ograniczeniem jest przydział mocy, jakim dysponujemy w miejscu, w którym zamontowany ma być wallbox. Może się okazać, że uruchomienie procesu ładowania spowoduje wyłączenie głównego zabezpieczenia w naszej rozdzielni albo zabezpieczenia przedlicznikowego. Standardowo moc przyłączeniowa instalacji trójfazowej dla domu jednorodzinnego waha się od 12 do 25 kW. Jeśli wynosi 20 kW, wówczas operator zamontuje zabezpieczenie przedlicznikowe o wartości 32 A, a w rozdzielni zabezpieczenie główne nie będzie większe niż 25 A. Uruchamiając ładowarkę o mocy 11 kW dostosowaną do samochodu, który jest ładowany prądem maksymalnym 16 A z trzech faz, osiągniemy optymalny poziom ładowania, ale pozostanie tylko 9 kW „zapasu” mocy. Jeżeli w trakcie ładowania jednocześnie zostanie uruchomiona pralka, bojler, płyta indukcyjna/elektryczna i czajnik elektryczny może nastąpić przeciążenie instalacji, co spowoduje zadziałanie bezpieczników. Dobrym rozwiązaniem tego problemu jest ładowanie samochodu w nocy, gdy inne odbiorniki są wyłączone. W tym przypadku ładowarka o mocy 22 kW nie ma racji bytu, ponieważ uruchomienie jej w takiej instalacji spowoduje natychmiastowe zadziałanie zabezpieczeń. Należy zatem sprawdzić jaka jest moc przyłączeniowa i jeżeli okaże się zbyt niska, konieczne będzie wystąpienie do operatora o zwiększenie przydziału. Oczywiście im wyższy przydział, tym większe koszty abonamentowe. Może okazać się, że z punktu widzenia domowego budżetu bardziej opłacalne będzie zastosowanie ładowarki o niższej mocy niż inwestowanie w przerobienie instalacji i zwiększenie comiesięcznych kosztów stałych korzystania z energii elektrycznej. Należy jednocześnie pamiętać o tym, iż przydomowa stacja ładowania musi być zasilana z wydzielonego obwodu elektrycznego oraz zabezpieczona wyłącznikiem nadmiarowo zwarciowym o odpowiednich parametrach, a podłączenia może dokonać wyłącznie wykwalifikowany elektryk posiadający odpowiednie uprawnienia. Koszt usługi przyłączenia również należy uwzględnić. Co ważne, na rynku działają firmy, które oferują stacje ładowania wraz z przyłączeniem do istniejącej instalacji elektrycznej.
Podsumowanie
Dealerzy samochodów elektrycznych niejednokrotnie kuszą klientów promocjami na wallboxy przy zakupie samochodu EV czy PHEV. Niestety często nie informują przyszłych użytkowników o aspektach opisanych powyżej. Niezadowoleni klienci zgłaszają się później do producentów ładowarek z reklamacjami, ponieważ zakupiony wallbox nie spełnia ich oczekiwań, np. urządzenie o mocy 22 kW ładuje tylko z mocą 7,4 kW. Tymczasem ładowarka pracuje prawidłowo, ale nie jest dopasowana do danego modelu samochodu. Istotne jest zatem, aby przed podjęciem decyzji o zakupie domowej stacji ładowania uzyskać pełną wiedzę w zakresie sposobu ładowania naszego modelu i posiadanej instalacji elektrycznej, gdyż to pozwoli dokonać właściwego wyboru.
Publikacja artykułu: czerwiec 2023 r.
