Како правилно да се полни новите енергетски возила?

Разбирање на нивоата и стандардите за полнење на возила со нова енергија

Ниво 1, Ниво 2 и брзо полнење со еднонасочна струја: случаи на употреба и реална перформанса

Електричните возила обично имаат три главни опции за полнење, секоја дизајнирана за различни ситуации и потреби. Првото ниво работи со обични 120 V контакти кои се наоѓаат во повеќето домови (со моќност од околу 1–2 kW). Сепак, тоа е доста бавно полнење, кое дава околу 5 до 20 километри резерва секој час. Ова има смисла пред сè за брзи дополнителни полнења ноќе или кога има доволно време на располагање. Преминувањето на второто ниво бара посебни 240 V струјни кола инсталирани дома или на работните места (3–19 kW). Со оваа поставката, возачите добиваат помеѓу 15 и 80 km дополнителен досег секој час, што одлично одговара за секојдневни потреби за полнење — дома, на паркинзите кај канцелариите или на јавните станици распоредени низ градовите. Третото ниво е директно-струјното (DC) брзо полнење, каде струјата минува покрај внатрешниот конвертор на возилото и веднаш влегува во батеријата со многу поголема брзина (50–350 kW). Повеќето електрични возила со овие суперполнежни станици добиваат помеѓу 100 и повеќе од 300 км резерва за помалку од двадесет минути — идеално за патувања, но сосема не за секојдневна употреба. Студии покажуваат дека постојаното користење на брзо полнење всушност забрзува деградацијата на батериите поради загревањето. Според наодите објавени од Министерството за енергија на САД, возилата кои редовно се полнат со висока брзина губат околу 10–15 % од вкупниот капацитет секоја година, споредено со возилата кои претежно користат послабите методи за полнење на второто ниво.

AC спротиву DC полнење: Како ефикасноста на конверзијата и интеграцијата во мрежата влијаат врз возилата со нова енергија

Кога станува збор за AC полнење на електрични возила (нивоа 1 и 2), возилото само врши повеќето работа со претворање на наизменичната струја од мрежата во еднонасочна струја потребна за складирање во батеријата. Овој вграден процес на претворање всушност губи околу 10 до 15% од енергијата по патот, а постои и строга граница за максималната моќ што може да се обработи, бидејќи повеќето претворачи достигнуваат максимум од околу 11 киловати. Овој пристап е толку популарен затоа што добро функционира со она што веќе е достапно во домовите и бизнисите низ целата земја. Но, да бидеме искрени — ако некој сака неговото EV брзо да се наполни, AC просто не е доволно брз. Тука настапуваат DC станиците за брзо полнење. Овие системи го вршат целиот процес на претворање директно на местото за полнење, што значи дека нема губитоци на енергија внатре во возилото во текот на процесот. И, вистински — колку брзо полни! Сепак, постои една препрека. Поставувањето и пуштањето во употреба на овие високомоќни станици бара силна локална електрична мрежа, специјални системи за ладење на дебелите кабли за полнење и понекогаш дори нова опрема за трансформаторски станици. Посебно старите заедници имаат потешкотии при интегрирање на овие напредни полнители, бидејќи нивната инфраструктура не е изградена за такви тежоки товари. Од друга страна, распределувањето на AC точки за полнење помага подобро да се управува со побарувачката на електрична енергија, на пример преку планирање на полнењето во непословни часови. Меѓутоа, поставувањето на премногу DC станици за брзо полнење заедно на едно место обично принудува електродистрибутивните компании да извршат скапи надградби само за да се одржи стабилност на напонот и да се спречи прегревање на трансформаторите.

Осигурување на совместливост на спојниците и протоколите за новите енергетски возила

Повереноста во полнењето зависи од совпаѓањето на физичките спојници и дигиталните комуникациски протоколи — не само од формата на штекерот, туку и од меѓусовместливоста помеѓу возилото, полнителот и позадинските системи.

CCS, CHAdeMO, NACS и Type 2 – Усогласување на стандардите со брендовите на возилата и регионите

Глобалниот пејзаж на полнење на електрични возила (EV) е доминиран од четири главни типа на конектори. Првиот е CCS, кој стана стандардна опција за AC и DC полнење во повеќето делови на Северна Америка и Европа. Потоа имаме CHAdeMO, кој сè уште е доста распространет во Јапонија, каде што се користи со постарите електрични возила на Nissan и Mitsubishi. Најновиот играч на овој пазар е NACS, првично развиен од Tesla, но сега прифатен од Ford, GM, Rivian и дури и Volvo, што помага да се постигне поголема согласност на американскиот пазар. И на крај, конекторите тип 2, специфицирани според IEC 62196-2, остануваат основниот избор за AC полнење низ цела Европа. Регионалните карти на станиците за полнење јасно го илустрираат овој поделен пејзаж. Околу две третини од јавните полнители во Европа примаат или CCS или конектори тип 2, додека азијатските земји сè уште се залагаат пред сè на инфраструктурата со CHAdeMO. Иако возилата со повеќе полнежни приклучоци стануваат сѐ повеќе достапни, секој кој планира патување помеѓу различни региони би требало да провери кој тип на полнител всушност му е потребен пред да тргне на пат. Само да се потпира на претпоставки може да доведе до непријатни изненадувања покрај патот. Апликации како PlugShare или ChargePoint, сепак, помагаат да се решат овие прашања уште пред патувањето.

Приклучување и полнење, автентикација и зошто не сите приклучоци обезбедуваат номинална еднонасочна струја

Функцијата „Plug and charge“ (приклучи и полни) работи преку она што се нарекува дигитално ракување според стандардот ISO 15118 помеѓу возилата и станиците. Ова овозможува на електричните автомобили автоматски да се автентифицираат и правилно да бидат наплатени, без потреба од онези досадни мобилни апликации или RFID картички кои луѓето ги забораваат секој пат. Сепак, во моментов постои еден голем проблем. Според скорошно истражување на Меѓународниот совет за чист превоз (ICCT) од 2023 година, околу 35 проценти од јавните DC брзи полнители всушност не можат да одржат нивната рекламирана излезна моќ повеќето време. Зошто се случува ова? Па, неколку фактори го попречуваат тоа. Прво, кога барањето на електрична енергија ќе порасне низ целиот електро-систем, напонот обично пада, што влијае врз перформансите. Потоа има и системите за управување со батеријата кои всушност го забавуваат полнењето кога батериите ќе достигнат околу 90% од својата капацитетност. И не треба да заборавиме и на постарата опрема за полнење која едноставно не може да задоволи современите стандарди за безбедност или правилно да комуницира со новите модели возила. Температурата исто така игра улога. Кога надвор е многу топло, на пример над 35 степени Целзиусови, или многу студено, под минус десет степени, термалните сензори се активираат и намалуваат брзината на полнење до 40%. Тие го прават ова затоа што безбедноста понекогаш е посложена од брзината на полнење.

Поставување на безбедно и ефикасно полнење дома за возила со нова енергија

Електрични барања: Капацитет на таблата, димензии на струјниот колосек и соодветност со Националниот електротехнички кодекс (NEC) за уредите за полнење на електромобили (EVSE)

При инсталирање на домаќински полнежник од ниво 2, првиот чекор вклучува ангажирање на лиценциран електричар кој ќе изврши таканаречена целосна пресметка на товарот според членот 220 од Националниот електротехнички кодекс (NEC). Во денешно време, повеќето куќи се опремени со табли за распределба на струјата со оцена помеѓу 100 и 200 ампери, но кога некој додаде EVSE (опрема за напојување на електромобили) со 40 до 50 ампери, вкупниот поврзан товар често се приближува до ограничувањето од 80% за постојан товар што го поставува Националниот електротехнички кодекс. Ако моменталните товари веќе надминуваат 80% од она што таблата може да поднесе, тогаш станува неопходно или надградување на таблата или користење на интелигентен EVSE кој може да намали некои товари. За димензионирање на струјната кола, запомнете дека правилото од 80% од NEC важи и тука. Тоа значи дека иако имаме прекинувач од 50 ампери, тој всушност може да поддржува само околу 40 ампери за постојано полнење на електромобил. И жицата мора правилно да се совпаѓа. За овие коли од 50 ампери, стандардна пракса е употреба на бакарна жица со калибар 6 AWG. И не заборавајте на заштитата со GFCI (прекинувач за заштита од токови на земја), која е апсолутно задолжителна според членот 625.21 од NEC, без разлика дали инсталацијата е во внатрешноста или надвор од куќата.

Инсталации со жици спротиву инсталации со приклучок: Најдобрите практики за UL сертификација, GFCI и заштита од временски услови

Стационарните EV-станици за полнење обично траат подолго и се посигурни кога се инсталирани трајно надвор, бидејќи немаат оние контактни гнезда кои со текот на времето се износуваат од постојаната употреба. Тие исто така намалуваат бројот на места каде што може да настанат проблеми. Од друга страна, моделите со приклучок обично се поврзуваат преку стандардни NEMA 14-50 контакти, што овозможува повеќе опции за локации на инсталација. Но, тука има и една замка која многу луѓе ја потцениваат. По стотици вклучувања и исклучувања, особено во влажните сезони, овие врски можат да развиват проблеми како што се искри или прегревање внатре во контактот. И двата типа мора да исполнуваат стандарди UL 2594, што всушност значи дека се опремени со заштити против електрични кварови, автоматско исклучување ако температурата стане премногу висока и заштита од напонски удари. При инсталирање на која било система надвор, потражете опрема со ознака NEMA 4 со соодветно запечатување околу кабелските цевки и осигурете дека точките за монтирање се позиционирани најмалку 30 центиметри над нивото на земјата. И не заборавајте нешто важно за гаражи или возилни патеки кои се склони кон влажност: инсталирајте GFCI прекинувачи, а не само обични. Овие посебни прекинувачи моментално го прекинуваат струјниот тек ако настане проблем, што е апсолутно неопходна мерка за безбедност во области каде што редовно паѓа дожд или снег.

Максимизирање на здравјето на батеријата преку интелигентна дисциплина на полнење за автомобили со нова енергија

Литиум-јон батериите во автомобилите со нова енергија се деградираат предвидливо — но контролирано — кога се изложени на напонски екстреми, топлински стрес и полнење со висок струен интензитет. Стратегиската дисциплина — а не само технологијата — одредува долготрајното здравје.

Правилото 20–80%, термално управување и влијанието на честото полнење со DC брзо полнење

Одржувањето на литиум-јон батериите во опсегот од 20% до 80% полнење всушност помага да се намали напрегнатоста врз хемиските процеси внатре во овие ќелии. Студија објавена во списанието Nature Energy покажала дека луѓето кои избегнуваат полнење на батериите од целосно празни до целосно полни постигнуваат траење на батеријата два до три пати подолго во споредба со оние што редовно извршуваат целосни циклуси на полнење. Меѓутоа, температурата има исто толку големо значење. Кога температурата ќе премине 25 степени Целзиус (околу 77 степени Фаренхајт), непожелните хемиски реакции почнуваат да протекуваат побрзо. Студеното време исто така предизвикува проблеми, бидејќи системот за менаџмент на батеријата мора да потроши дополнителна енергија за загревање на батеријата пред да може да започне со правилно полнење. За најдобри резултати, обидете се да паркирате на прохладно и добро проветрувано место, доколку е можно. И не заборавајте да ги активирате функциите за предкондиционирање, ако се достапни, особено кога надворешната температура е многу висока или многу ниска.

Има смисла да ги чуваме брзите DC-полнежи за кога навистина ќе ни требаат, како на пример при подолги патувања низ градот или надвор од државата. Проблемот е што секој пат кога ќе го поврзиме возилото со брз DC-полнеж, внатрешноста на батеријата се загрева доста, што не е многу корисно за нејзиниот век на траење со текот на времето. Според истражувањата извршени во Националната лабораторија Ајдахо, автомобилите кои главно користат Level 2 полнеж задржуваат околу 92% од нивната оригинална батериска енергија дури и по поминување на 160.000 километри. Но погледнете што се случува кога некој користи брз DC-полнеж повеќе од една четвртина од вкупното време — овие батерии во просек задржуваат само околу 83% од капацитетот. Затоа, за секојдневно возење низ градот, употребата на Level 2 полнеж има голема логика. Зачувајте ги брзите полнежи за итни случаи или кога планирате патување со автомобил, а вашите ЕВ возила ќе траат подолго без да жртвуваат премногу удобност.