Новости при зарядните станции за електромобили

• Бъдещето на зарядните технологии за електрически превозни средства крие огромен потенциал, не само по отношение на скорост и удобство, но и в посока реализиране на по-зелена и чиста енергийна екосистема
  
  
• Техниките за интелигентно зареждане регулират параметри като време и мощност, давайки възможност за създаване на различни профили и стратегии
  
  
• С двупосочното зареждане може да се реализира пълният потенциал на съхранението на енергия в батериите на ЕПС, и то в полза на цялата енергийна система и на планетата

Електрическите превозни средства (ЕПС) добиха съществена популярност през последните няколко години като устойчива алтернатива на работещите на бензин автомобили. И докато броят на електромобилите на пътя продължава да се расте, един критичен аспект от употребата им, който все още изисква внимание, е зарядната инфраструктура. Бъдещето на зарядните технологии за електрически превозни средства крие огромен потенциал, не само по отношение на скорост и удобство, но и в посока реализиране на по-зелена и чиста енергийна екосистема.

Технологии за бързо зареждане

Нуждата от по-бързо зареждане е основен фокус в развитието на зарядната инфраструктура за ЕПС. Настоящият стандарт в това отношение е постояннотоковото бързо зареждане, което обикновено се осъществява при мощности от 50 kW до 350 kW. Това дава възможност на електромобилите да получат значителен заряд в рамките на относително малко време, вариращо от половин час до два часа в зависимост от капацитета на батерията.

Развитието в областта на бързото зареждане обаче тласка границите на възможното още по-далеч. За да се скъсят драстично времената за зареждане, се разработват системи за ултрабързо зареждане. Целта е тези технологии да функционират с нива на мощността над 350 kW, като някои прототипи достигат дори до 1 MW зарядна мощност.

Тези ултрабързи зарядни системи имат потенциала да революционизират зареждането на ЕПС, като сведат времето за това до само няколко минути. Например с високомощна зарядна станция, работеща при 350 kW, един електромобил с пробег 500 km би могъл да се зареди до 80% за приблизително 15 минути. Такива иновации доближават зареждането на ЕПС до удобството при презареждането на конвенционален автомобил с гориво, което увеличава достъпността и атрактивността на електрическата мобилност за по-широк диапазон от потребители.

Тези високомощни и изключително бързи зарядни технологии изискват осигуряването на стабилна инфраструктура и съвместими ЕПС, способни да понесат повишената зарядна мощност. В допълнение, трябва да се вземат предвид и съображения като химичен състав на батерията, термичен мениджмънт и капацитет на мрежата, за да се гарантира безопасността и дълготрайността на батерията на превозното средство.

Безжично зареждане

Не би ли било хубаво електромобилът да може просто да се паркира и да се остави да се зареди безжично? Това звучи като научна фантастика, но е реалност – безжичните зарядни системи имат потенциала да бъдат бързи, лесни за използване и безопасни. Поради минималното внедряване и разработване на стандарти обаче, трябва да минат поне още няколко години до реализирането на тази утопична мечта за напълно заредени батерии на електрическите превозни средства във всеки един момент.

Безжичното зареждане обхваща всички технологии, позволяващи зареждането на едно ЕПС, без да е необходимо физическото му включване към мрежата. То може да бъде динамично или статично. При динамичното безжично зареждане, както показва наименованието му, електромобилът се зарежда, докато е в движение. Технологията е доказана и множество учени по цял свят се опитват да я направят практична. При статичното зареждане автомобилът се зарежда, докато е паркиран.

Тази технология вече е реалност в ограничен брой приложения, например за индустриални ЕПС и електрически автопаркове, като е близо до това да стане практична и за употреба у дома.

Другото наименование на безжичното зареждане е индуктивно зареждане. Може да е изненадващо, но технологията е стара – засегната е в патент, датиращ от 1894 г. и свързан със захранването на ЕПС. За съжаление по това време технологията не става популярна, но днес е често използвана в ежедневието ни – за зареждане на четки за зъби, медицински устройства, смартфони и др.

Технологията е базирана на две намотки – едната интегрирана в зарядна подложка, а другата – в устройството, което се зарежда. Когато приемната намотка се постави в близост до полето, създадено от първата намотка, се генерира електродвижеща сила, която индуцира напрежение. За да се зареди едно ЕПС безжично, зарядната подложка се разполага на земята под него, а приемната намотка е интегрирана отдолу на самия автомобил. Колкото по-голямо е разстоянието между двете намотки, толкова по-малко ефективно е зареждането.

Представата на мнозина е, че преносът на електроенергия през въздуха е силно неефективен в сравнение със зареждането с кабел. И наистина при безжичното зареждане има загуба на ефективност. По принцип ефективността на безжично зареждане на устройства като смартфони е около 70 до 80%, което означава значителна загуба от 20 до 30%. При безжичните зарядни системи за ЕПС ефективността е между 88 и 93%, но експертите подчертават, че зарядните станции с кабел, предназначени за стенен монтаж, обикновено предлагат обща ефективност между 80 и 90% в зависимост от променливи като типа на кабела, производителя и т.н. Важното е обаче, че зареждането с кабел не е много по-ефективно от безжичното.

Същото важи и за бързината. Проучвания показват, че достигнатият заряд в резултат на едно 8-часово зареждане с кабел, би могъл да бъде достигнат безжично само за 20 минути повече.

Най-голямото предимство на безжичното зареждане е опростеността. Потребителят просто паркира електромобила си и си тръгва. С времето това може да стане толкова автоматично, че човек да забрави, че изобщо колата му се зарежда. Друго преимущество е възможното опростяване на монтажа на публични зарядни станции. Макар че вграждането на зарядните системи в паркоместата може да струва скъпо, обслужването им би било по-лесно в сравнение с поддържането на функционалността на кабели и конектори във всевъзможни метеорологични условия.

Интелигентно зареждане

Смарт зареждането е система, която следи, управлява и ограничава зарядните станции с цел оптимизиране на енергопотреблението. То дава възможност да се контролира кога и колко бързо се зарежда едно ЕПС при свързването му към мрежата. Техниките за интелигентно зареждане регулират параметри като време и мощност, давайки възможност за създаване на различни профили и стратегии, при които зареждането може да бъде ускорено, забавено или прекратено.

Автоматичното зареждане на електромобилите извън часовете с пиково потребление предотвратява претоварването на мрежата и минимизира въздействието върху нея. Интелигентното зареждане регулира търсенето така, че винаги да има мощност, за да се отговори на потребностите, без да се компрометира капацитетът. То дава възможност и за интегрирането на повече възобновяеми енергийни източници в системата.

Системите за смарт зареждане свързват зарядните точки с потребителите и операторите, Когато се включи един електромобил, зарядната станция изпраща информация за времето за зареждане и скоростта към облак базирана платформа за управление. В допълнение, към платформата автоматично се подават и данни за капацитета на мрежата и за това как се използва енергията в конкретния момент. След това данните се използват, за да се реши как и кога да се зареди превозното средство. По този начин мрежовите оператори могат дистанционно да регулират енергопотреблението посредством платформа за управление на зареждането на ЕПС. Шофьорите пък могат да направят настройките за интелигентното зареждане на автомобила си през мобилно приложение.

Технологиите за интелигентно зареждане са предназначени да подобрят ефективността на електропотребление. Зареждането у дома или на работното място става в периоди с високи енергийни потребности. Една по-интелигентна енергийна система може да сведе до минимум пиковото търсене и да максимизира използването на нисковъглеродна възобновяема електроенергия.

Основно предимство на смарт зареждането е, че позволява на мрежовите оператори да следят процеса на зареждане от разстояние, да задават граници за енергоконсумация и да гарантират, че енергийният капацитет в дадена локация не се превишава. Чрез регулиране на енергийния поток спрямо пиковете и падовете в търсенето, интелигентното зареждане създава стабилна енергийна система, която може да издържи на претоварвания, причинени от зареждане на ЕПС.

Когато един шофьор включи електромобила си в зарядната станция, не е задължително зареждането да започне веднага. Благодарение на смарт програмиране спрямо съответните тарифи за определена част от деня потребителите могат да са сигурни, че ще спестят пари и енергия.

Системите за интелигентно зареждане използват оптималната максимална скорост на зареждане. Това се постига чрез отчитане на максималната налична мощност, зарядния капацитет на електромобила, други коли, които могат да се зареждат по същото време, други потребители на енергия, мощностния капацитет на зарядната станция и връзката с мрежата.

Двупосочно зареждане

Когато едно ЕПС се зарежда, променливият ток от мрежата се преобразува в постоянен, който може да бъде използван от електромобила. Това преобразуване се извършва или от собствения преобразувател на автомобила, или от такъв, интегриран в зарядната станция. Когато потребителят поиска да използва съхраняваната в батерията на електромобила енергия за дома си или да я върне обратно към мрежата, електроенергията отново трябва да се преобразува до променлив ток.

Двупосочното зареждане позволява протичането на енергия към и от електромобила. V2G (vehicle to grid) технологията дава възможност двупосочна зарядна станция да се използва за подаване на електроенергия от батерията на ЕПС към мрежата. V2G може да се използва за балансиране на местните, регионалните или националните енергийни потребности чрез интелигентно зареждане. То предоставя опцията електромобилите да се зареждат извън часовете с пиково потребление и да връщат електроенергия обратно към мрежата, когато енергийните нужди са най-високи. Това е изключително логично – автомобилите са паркирани през 95% от времето, което значи, че чрез внимателно планиране и с правилната инфраструктура те могат да се превърнат в батерии на колела, стабилизиращи електроенергийните мрежи на бъдещето.

При V2H (vehicle to home) двупосочна зарядна станция се използва за подаване на електроенергия от батерията към къща или друг вид сграда. Това отново се осъществява чрез преобразувател, интегриран в зарядната станция. Също както V2G, V2H може да спомогне за балансиране на електроснабдителната мрежа.

Например, зареждайки електромобила си през нощта, когато енергийните потребности са ниски, и използвайки тази електроенергия за захранване на различни уреди в домакинството през деня, потребителят може да допринесе за редуциране на потреблението в пиковите часове, когато натоварването на мрежата е голямо.
V2G и V2H могат да станат по-важни с прехода към системи с изцяло възобновяема енергия. Това се дължи на факта, че възобновяемите енергийни източници генерират променливи количества енергия в зависимост от частта на денонощието или сезона. С двупосочното зареждане може да се реализира пълният потенциал на съхранението на енергия в батериите на ЕПС, и то в полза на цялата енергийна система и на планетата. С други думи, ЕПС могат да се използват за улавяне и съхранение на излишъка от соларна или вятърна енергия при генерирането й, така че тя да може да бъде готова за употреба в периоди с високо търсене или когато производството на енергия е необичайно ниско.