Rychlé nabíjení stejnosměrným proudem (DC) je zásadní pro cestování elektrickými vozidly (EV) na dlouhé vzdálenosti a pro pokračující růst zavádění EV, ale jak to funguje?
Baterie elektromobilů ukládají to, co je známé jako stejnosměrný proud, zatímco elektrická síť dodává střídavý proud (AC). Když používáte nabíjení úrovně 1 nebo úrovně 2, váš elektromobil přijímá střídavý proud, který musí být převeden na stejnosměrný, než jej lze uložit do baterie vašeho auta. K tomu má váš elektromobil integrovanou nabíječku.
Rychlé stejnosměrné nabíjení – jak název napovídá – poskytuje stejnosměrný proud přímo do baterie vašeho elektromobilu; ke konverzi AC-na-DC dochází v nabíjecí stanici předtím, než elektrony vstoupí do vašeho vozidla. Proto je stejnosměrné rychlé nabíjení schopno poskytnout mnohem rychlejší nabíjení než nabíjení úrovně 1 nebo úrovně 2.
V současné době se v USA používají tři konektory pro rychlé nabíjení DC: CHAdeMO, CCS (Combined Charging System) a Tesla Supercharger. Vaše značka elektromobilu určí, který konektor můžete použít, i když v některých případech jsou k dispozici adaptéry, které umožňují nabíjení pomocí jiné zástrčky.
Zdroj: Advanced Energy
Daná stejnosměrná rychlodobíjecí stanice může mít pouze jeden konektor (Tesla Superchargers nabízí například pouze patentovanou zástrčku od Tesly) nebo více, například stanice s konektory CHAdeMO i CCS (vzpomeňte si na benzínovou pumpu s hadicemi pro benzín i naftu palivo). CHAdeMO je však mezi výrobci na severoamerickém trhu stále méně populární.
Níže se podrobně zabýváme několika dalšími aspekty rychlého nabíjení DC.
CENY
Ceny za veřejné rychlé nabíjení stejnosměrným proudem se budou mimo jiné lišit v závislosti na lokalitě, stanici a poskytovateli sítě (např. ChargePoint, Electrify America, EVgo). (Vzhledem k požadavkům na napájení není rychlé nabíjení stejnosměrným proudem vhodné pro domácí prostředí.) Například nabíjení na stanici Electrify America bude stát 31 centů nebo 43 centů za kilowatthodinu (kWh), v závislosti na členství. Rychlá nabíječka ChargePoint DC v Tarboro v Severní Karolíně stojí 27 centů za kWh.
Zdroj: Advanced Energy
Abychom to uvedli konkrétněji, řekněme, že váš elektromobil má účinnost 3.5 mil na kWh (nebo 28.5 kWh na 100 mil) a zastavíte se a nabijete u stanice s jednou z výše uvedených cenových struktur. Přidáte 50 kWh – dobré pro dojezd 175 mil – a zaplatíte mezi 13.50 a 21.50 dolary. Naproti tomu naplnění auta na plyn, které dostane 30 mpg za cenu 3.10 $ za galon, bude stát přibližně 18 $ za stejných 175 mil.
Ostatní poskytovatelé nabíjecích stanic zakládají své ceny na čase stráveném nabíjením. Například EVgo má sazby v Severní Karolíně mezi 24 a 30 centy za minutu. Nabíjení za kWh je obecně považováno za spravedlivější, protože se však různé elektromobily nabíjejí různými rychlostmi (viz diskuse níže), což znamená, že některá vozidla obdrží více elektronů za stejnou cenu.
Rychlé nabíjení DC je dražší než nabíjení doma (což v Severní Karolíně odpovídá platbě méně než dolar za galon benzínu) z několika důvodů. Jedním z nich je, že s instalací a údržbou energeticky náročných zařízení je spojeno více infrastrukturních a kapitálových výdajů. Hostitelé stránek – organizace, které na svém pozemku provozují nabíjecí stanici – mohou mít také zájem o poplatky za poptávku, což jsou poplatky přidané energetickými společnostmi, které jsou založeny na nejvyšším množství odebrané energie v daném období.
Rychlost nabíjení
Při nabíjení je váš elektromobil v neustálé komunikaci se stejnosměrnou rychlonabíjecí stanicí, aby určila, kolik energie má odebírat. V konečném důsledku je rychlost nabíjení vašeho elektromobilu ovlivněna několika proměnnými, včetně okolní teploty (extrémy jsou obecně horší), teploty baterie (teplá baterie bude schopna přijmout nejvíce energie), aktuálního stavu nabití baterie (nižší je lepší), rychlost nabíjení stanice a míra akceptace vašeho vozidla. V tomto článku se zaměříme především na poslední dvě proměnné.
Zdroj: Advanced Energy
Rychlost nabíjení DC rychlonabíjecí stanice se měří jako její maximální výkon v kilowattech (kW). U lehkých vozidel najdete stanice od 50 kW až po 350 kW a obecně platí, že čím nižší kW, tím pomalejší nabíjení. Výběr rychlonabíječky DC s vyšším výkonem před nabíječkou s nižším výkonem však nezaručuje, že se nabijete rychleji. Zde vstupuje do hry míra přijetí vašeho EV.
Míra akceptace elektromobilu je maximální množství energie, které může spotřebovat, měřeno také v kW. Zvažte Chevy Bolt EV. Bolt EV má přijatelný výkon 55 kW (dnes považovaný za docela pomalý). To znamená, že maximální rychlost nabíjení by byla přibližně stejná, ať už byste se zastavili u stejnosměrné rychlonabíječky s výkonem 62.5 kW, 150 kW nebo 350 kW. Opak je také pravdou. Přestože se Porsche Taycan může nabíjet až 270 kW (jeho míra akceptace), pokud byste jej připojili ke stanici s výkonem 150 kW, vozidlo by nemohlo dosáhnout svého vrcholu.
Zde jsou míry přijetí některých dalších EV:
- Tesla Model Y: 250 kW
- Tesla Model 3: 250 kW
- Ford Mustang Mach-E: 150 kW
- Audi e-tron: 150 kW
- Volkswagen ID.4: 125 kW
- Nissan LEAF SL Plus: 100 kW
Dalším důležitým konceptem souvisejícím s rychlostí nabíjení elektromobilu je jeho stejnosměrná křivka rychlého nabíjení. Každý model EV má svou vlastní křivku nabíjení, což je v podstatě to, kolik energie utáhne (a kolik kilometrů přidá) v průběhu nabíjení. Znalost nabíjecí křivky vašeho elektromobilu může být velkou pomocí, zejména při delších cestách, když se rozhodujete, jak dlouho zůstanete na stanici. V mnoha případech je chytřejší přeskakovat mezi nabíječkami – zastavit se u každé jen krátce – než se zdržovat delší dobu na daném místě.
Typicky se EV nabije maximální rychlostí pouze po část nabíjecí relace, obvykle ve spodní polovině baterie. Jak dlouho konkrétně záleží na vozidle. Jedna obecná konstanta napříč nabíjecími křivkami je pokles rychlosti nabíjení při přibližně 80% nabití, ke kterému dochází kvůli ochraně baterie.
Podívejme se níže na křivku nabíjení z InsideEVs pro Volkswagen ID.4. Svislá osa ukazuje spotřebu elektrické energie v kW a vodorovná osa je aktuální procento nabití baterie vozidla.
Téměř okamžitě dosáhne ID.4 své akceptační (maximální) rychlosti 125 kW a tuto rychlost si udrží, dokud se nenabije na přibližně 30 %. V tu chvíli začne plynule odebírat méně výkonu, tahá 100 kW při 45 % a 80 kW při zhruba 60 %. Strmější pokles nastává, když ID.4 dosáhne přibližně 80% nabití.
Dalším způsobem, jak vizualizovat stejnou relaci nabíjení, je čas. Vidíte, že trvá asi 20 minut, než ID.4 přejde z 0 na 50 % (přidání více než 100 mil dosahu), dalších 20 minut se přesune z 50 na 80 % a poté 25 minut, než se přidá konečné 20 %.
Pro srovnání níže jsou nabíjecí křivky z InsideEVs pro Tesla Model 3 a Ford Mustang Mach-E (všimněte si různých hodnot kW na svislé ose). Kanál YouTube Out of Spec Reviews také obsahuje skvělá videa o křivkách nabíjení různých EV.
Mějte na paměti, že míra přijetí a křivky nabíjení nejdou automaticky ruku v ruce. Jinými slovy, elektromobil s vyšší mírou akceptace nemusí mít nutně „lepší“ nebo „žádanější“ nabíjecí křivku. Před rozhodnutím o koupi je tedy důležité provést průzkum na toto téma, zejména přemýšlet o vašich dálkových trasách a potřebách.
Jak ovlivní rychlé nabíjení DC moji baterii?
Většina elektromobilů má systémy pro správu baterie, které se snaží zmírnit negativní účinky stejnosměrného rychlého nabíjení na jejich baterii. Ve srovnání s nabíjením úrovně 1 a úrovně 2 však rychlé nabíjení DC více zatěžuje baterie v podobě hromadění tepla.
Porota stále nerozhoduje o tom, jak moc opakované stejnosměrné rychlé nabíjení ovlivní zdraví vaší baterie, ale obecně se doporučuje vyhnout se výhradně jeho používání. Pokud máte přístup a čas používat pomalejší nabíjení, je to pravděpodobně bezpečnější, než se spoléhat pouze na rychlé nabíjení DC. Nabíjení elektromobilů je ekosystém a úrovně nabíjení by měly být zvoleny na základě vašich potřeb řízení pro daný den. Dalším důvodem, proč šetřit stejnosměrným rychlým nabíjením pouze tehdy, když to opravdu potřebujete, je nechat stanice otevřené pro řidiče, kteří by mohli být v tísni.
Má vaše organizace zájem o instalaci nabíjecích stanic pro elektromobily? Přečtěte si, jak může Advanced Energy pomoci.
