Jakim prądem ładować auto elektryczne? - elektryka prąd nie tyka #1

AC/DC

Samochód możemy ładować prądem zmiennym (AC) lub prądem stałym (DC). Te pierwsze to urządzenia typowo domowe, biurowe czy też hotelowe – używamy ich tam, gdzie samochód może na ładowarce spędzić kilka godzin. Są tanie i łatwo dostępne. Nie wymagają skomplikowanych instalacji. Z kolei ładowarki prądu stałego to urządzenia drogie i wymagające, są w stanie podać dużo prądu w krótkim czasie – co do zasady służą do ładowania w trasie, a sam proces uzupełniania energii liczymy w minutach, a nie w godzinach.

Prąd zmienny

Przy czym po stronie sieci elektrycznej zawsze będziemy mieć prąd zmienny, a w akumulatorze, w samochodzie – prąd stały. Aby prąd zmienny stał się stałym potrzebny jest nam prostownik. To ten element nazywany jest ładowarką pokładową – od jego parametrów zależy moc, z jaką będziemy ładować samochód. Do tego momentu raczej wszystko jest jasne, prawda? To teraz zapamiętajcie wartość: 3,6kW. To podstawowa jednostka przy ładowaniu auta. Dogmat, z tym nie dyskutujemy. Ten parametr będziemy dwoić, a nawet troić. W zależności od tego jaki mamy prostownik (ładowarkę pokładową) to będziemy mówić o ładowaniu mocą 3,6kW (jednofazowy prostownik – większość aut typu plug-in oraz starsze auta elektryczne), 7,2kW (dwufazowy prostownik; np. hybrydowy Mercedes GLE) oraz 11kW (prostownik 3-fazowy. Tutaj z kolei wskakuje nam większość obecnie produkowanych elektrycznych.

Dla poprawności, dodajmy, że mówiąc o 11kW de facto zaokrąglamy do pełnych wartości 10,8kW). Nadążacie? To teraz wskakuje utrudnienie. Auta możemy ładować podwójną mocą przeznaczoną na każdą fazę. Czyli jednofazowy prostownik będzie ładował samochód mocą 7,2kW (2x3,6kW), a trójfazowy pozwoli nam na uzyskanie 22kW (2x11kW). Na dzień dzisiejszy nie umiem sobie przypomnieć żadnego auta, które ładuje się podwójną mocą po dwóch fazach; co nie znaczy, że takich nie ma. Jeżeli są, podrzućcie w komentarzach.

Prąd stały
Jak wynika z powyższego wąskim gardłem przy ładowaniu prądem zmiennym jest prostownik wbudowany w auto. Przy korzystaniu z ładowarek prądu stałego, to ograniczenie znika – za ‘wyprostowanie’ prądu odpowiada stacja ładowania. Jest na tyle duża, że mieści w sobie radiator i wiatraki, wszystko, co jest niezbędne do tego, aby schłodzić prostownik obsługujący duże moce. Dzięki temu możemy mówić o ładowaniu mocą nawet 350kW!

Dużo czy mało?
Przyłącza domowe, w polskich realiach, mają zazwyczaj moc w granicach 10-15kW. W mieszkaniach nieco mniej, w domach zdarza się więcej. To jest moc, która ma starczyć na wszystko, co zasilacie prądem w Waszym mieszkaniu: kuchenkę, oświetlenie, elektronikę, etc. Aby sobie wyobrazić, o jakich wartościach mówimy, przełóżmy to na sprzęty domowe. Czajnik elektryczny, to często 1000W (czyli 1kW). Suszarka do włosów? 2000W (2kW). Z kolei ‘zwykła’ ładowarka do telefonu ma moc 5W (0,005kW), a ‘szybka’ 20W (0,02kW).

Tradycyjna żarówka to 60W (0,06kW), ale już jej LED-owy odpowiednik to 6-8W (0,006-0,008kW). Zazwyczaj nawet jak odpalicie wszystko na full, to nie uda Wam się zbliżyć do teoretycznej mocy przyłącza. Wyzwanie zaczyna się wtedy, kiedy chcecie podłączyć do domowej sieci wallboxa – teoretyczna moc 11kW (czyli 3,6kW na każdej fazie) to na pierwszy rzut oka niemałe wyzwanie dla domowych instalacji, bo na szybko licząc ‘zjada’ prawie cały przydział mocy jaki macie na swój dom. Tutaj jednak należy się zastanowić: kiedy ładuje się samochód? Wtedy, kiedy śpimy, w nocy. Większość domowych sprzętów elektrycznych wtedy też ‘śpi’, dzięki czemu prawie całą moc jaką mamy w domu możemy przeznaczyć na auto. Po drugie czy rzeczywiście musimy ładować samochód pełną mocą? Aby to obliczyć potrzeba wiedzieć, ile czasu samochód spędzi na ładowarce.

Krótko czy długo?
Czas potrzebny do naładowania samochodu obliczamy dzieląc pojemność baterii przez moc jaką auto ładujemy. I tak: jeżeli chcecie oszacować, ile czasu będzie ładować się najnowsze Renault ZOE to musicie podzielić 52kWh (tyle ma akumulator trakcyjny) przez moc ładowarki. Mówiąc o wallboxie 11kW (przy czym należy pamiętać, że Francuz jest jednym z niewielu aut, które seryjnie obsługuje większą moc przy ładowaniu prądem zmiennym) baterię od 0 do 100% naładujemy w niespełna 5h. Z kolei Mercedes EQS (posiadający ponad dwukrotnie większą baterię, czyli 108kWh) na takiej samej ładowarce spędzi blisko 10h.

Krótko czy długo? Pytanie, czy rzeczywiście realnie potrzebujemy ładowania o 0 do 100% dzień w dzień? Średnie przebiegi samochodów w Polsce to 20-25 tys. km rocznie, a to z kolei oznacza 68 km dziennie – zakładając, że przebieg rozkładałby się równo na każdy dzień roku. Jednak w praktyce tak nie jest, bo jednego dnia jeździmy więcej innego mniej. Przyjmijmy więc, że przez noc potrzebujemy odbudować zasięg 200 km. Samochody elektryczne jeżdżone spokojnie zużywają w okolicy 15kWh, a poganiane potrafią przekroczyć 25 kWh na każde 100 km. Uśrednijmy więc tę wartość i przyjmijmy średnie zużycie na poziomie 20kWh/100km.