Elektryk na co dzień, czyli co trzeba wiedzieć o samochodach na prąd.

31 grudnia 2024

Elektromobilność to już dzisiaj pytanie nie „czy”, tylko „jak”. Jak ładować samochód elektryczny? Jaką mocą? Jaki będzie tego czas? Jak za nie płacić i jakie gniazdko wybrać? Bo elektryk to niby taki sam samochód, ale przecież jednak inny.

Czas ładowania akumulatorów zależy od ich pojemności oraz prądu, jakim będzie je ładować. W zależności od tego, gdzie ładujemy i jakim prądem, może to zająć godzinę, całą noc lub nawet dobę. I wbrew pozorom im dłuższe ładowanie tym dla akumulatora lepsze. Właśnie, dlatego na pytanie ile trwa ładowanie, trzeba odpowiedzieć – to zależy. Zależy od kilku czynników, z których część zależy od nas, a na pozostałe nie mamy za bardzo wpływu. Bo o ile moc ładowania i gniazdo możemy sobie wybrać, to na stan baterii i przygotowanie jej przez układ zarządzania (tzw. BSM) wpływ mamy ograniczony.

Przyzwyczajeni jesteśmy, że na stacji benzynowej tankowanie trwa kilka minut. I słusznie, jednak w przypadku samochodu elektrycznego możliwości jest znacznie więcej. Gdy nie mamy czasu, możemy skorzystać z szybkich ładowarek. Gdy tego czasu mamy więcej, wystarczy zostawić auto na noc podłączone do zwyczajnej domowej sieci. Rano auto będzie zatankowane, a z portfela zniknie zaledwie kilkanaście złotych. Bo ten najwolniejszy, czyli najsłabszy prąd jest najtańszy. Im on mocniejszy, tym drożej. O ile? Średnia cena 1 kWh w Polsce to ok. 0,55 zł. Ten sam kilowat na szybkiej stacji ładowania może kosztować nawet ponad 3 zł.

Prąd AC czy DC

Jaka jest różnica? Podstawowa. W dużym uproszczeniu, prąd AC (przemienny) jest znacznie słabszy od prądu stałego (DC), ale prąd AC mamy w domowej sieci, a prąd DC wymaga innej instalacji.

Kilowaty i kilowatogodziny

W kontekście samochodów elektrycznych głównymi jednostkami, które się pojawiają naprzemiennie, są kilowaty – kW i kilowatogodziny – kWh. KW są miarą mocy, a kWh są miarą energii (moc w określonym czasie). Kilowatogodzina (kWh) jest jednostką energii, powszechnie używaną do mierzenia zużycia energii elektrycznej. Jedna kilowatogodzina odpowiada ilości energii zużytej przez urządzenie o mocy jednego kilowata (kW) pracujące przez jedną godzinę.

Z kolei kilowat (kW) jest jednostką mocy, która mierzy szybkość, z jaką energia jest zużywana lub produkowana.

W świecie elektromobilności kilowat kW to moc, jak szybko energia jest zużywana lub produkowana a kWh to energia, ile energii zostało zużyte lub wyprodukowane w określonym czasie.

Ładowarka

Mitem jest, że ładowarka do samochodu elektrycznego to niewielkie urządzenie na przewodzie, który podłączamy do sieci. To tylko zabezpieczenie. Ładowarka tak naprawdę znajduje się w samochodzie i to ona jest wąskim gardłem, które decyduje o mocy ładowania, czyli ilości prądu, jaki trafi do akumulatora. Skomplikowane?

Wyobraź sobie lejek, przez który nalewasz paliwo do zbiornika. Sama średnica wlewu decyduje, ile tego paliwa jednostkowo trafi do baku. Jeśli wlejesz za dużo paliwa, rozleje się ono na boki. Żeby sprawa była bardziej skomplikowana, tradycyjne paliwo możesz lać pistoletem pełnym strumieniem lub kapać po kropelce. Właśnie, dlatego pistolety do samochodów ciężarowych mają zupełnie inną średnicę. Zatankowanie 580 litrów trwałoby przecież wieki.

Podobnie jest z ładowarkami, tyle że prądu nie widać i nie można go rozlać. To ładowarka jest tutaj wąskim gardłem. Jeśli jej moc będzie ograniczona na 100 kW, to nawet jeśli podłączymy 150, przyjmie i tak maksymalną moc, a i tak tylko w wąskim zakresie czasu.

Bo na czas ładowania większy wpływ ma krzywą ładowania, czyli pełen czas ładowania, a nie tylko szczytowy moment.

Ładowanie AC

Przede wszystkim w domu, ze zwykłego gniazdka, w którym płynie prąd przemienny (AC) o napięciu 230V i natężeniu 16A (amper). Pozwala to na dostarczenie mocy 2–2,3kW w godzinę. To najtańszy sposób, bo 1kWh kosztuje średnio 0,55 gr.

Walbox

Nieco szybsze ładowanie to tzw. wallbox, czyli ładowarka naścienna prądu przemiennego (AC). Zwiększa ona moc ładowania do 7,2 kW. Z technicznego punktu widzenia to nie ładowarka, a przystawka zwiększająca natężenie prądu. O ile ładując auto z gniazdka, prąd powoli kapie do akumulatora, wallbox (wydatek ok. 2,5 tys. zł) nieco bardziej odkręca strumień z paliwem.

DC

Najszybciej, ale i najdrożej, możemy ładować samochód elektryczny w stacjach szybkiego ładowania. Te wykorzystują prąd stały (DC) i mają moc od 25 do nawet 350 kW. 1kWh kosztować nas tam będzie jednak kilka złotych. Korzystanie z szybkich ładowarek wymaga przygotowania baterii. Coraz więcej samochodów potrafi je przygotować już podczas jazdy, jeszcze przed odłączeniem. Kłopot w tym, że system musi o tym wiedzieć. Skąd? Z nawigacji. Jeśli zatem nie wpiszemy punktu ładowania, bateria nie zostanie przygotowana, a co za tym idzie, nie będzie mogła przyjąć maksymalnej mocy prądu.

I tutaj uwaga. Systemy nawigacyjne i BSM samochodów są już na tyle inteligentne, że rozróżniają wpisany punkt ładowania jako cel lub punkt pośredni. Jaka jest różnica? Bardzo prosta. Jeśli wpiszemy ładowarkę jako cel podróży, system założy, że kończymy w tym punkcie trasę i spędzimy tutaj więcej czasu – co w efekcie wydłuży czas ładowania. Jeśli wpiszemy punkt ładowania jako cel pośredni, system otrzyma sygnał, że jedziemy dalej i lepiej przygotuje akumulatory do ładowania – co w efekcie skróci czas ładowania.

Akumulatory

Akumulator do samochodu elektrycznego składa się z modułów, które połączone są ze sobą za pomocą pojedynczych ogniw. Im więcej ogniw, tym większy akumulator i większy zasięg samochodu. Ale też większa masa i dłuższy czas ładowania.
Kluczowy w technologii akumulatorów jest ich skład chemiczny. I choć technologii jest wiele w świecie elektromobilności ze względu na niższą cenę, szybsze ładowanie i większa ilość cykli ładowania (minusem jest większa masa) dominuje jedna litowo-jonowa LFP, gdzie LFP oznacza żelazofosforan litu (LiFePO4). Na rynku występują wiele ich rodzajów:

• baterie litowo-manganowe,
• baterie litowo-żelazowo-fosforanowe,
• baterie litowo-niklowo-kobaltowo-manganowe,
• baterie litowo-niklowo-kobaltowo-aluminiowe.

W tradycyjnych hybrydach, gdzie mamy większy udział silnika spalinowego, częściej wykorzystywane są z kolei akumulatory nikolowo-wodorkowe. Pozwalają one uzyskać wyższy współczynnik strat energii, gdy akumulator nie jest używany. Warto też pamiętać, że w tej technologii ogniwa długo nie pracują pod maksymalnym obciążeniem.

Żywotność

Degradacja to pojęcie, które wpisane jest w istotę akumulatorów. Czas i szybkie ładowanie nie są ich sprzymierzeńcami. Na wydajność i żywotność akumulatorów wpływa m.in. nieprawidłowa eksploatacja pojazdu, czyli zły sposób jego ładowania, a nawet mało ekonomiczna technika jazdy. Właśnie, dlatego najlepiej ładować akumulator do 80% jego pojemności.

Na trwałość baterii w negatywnym stopniu mogą wpłynąć również czynniki zewnętrzne – najbardziej szkodzi temperatura, ale paradoksalnie wcale nie niska, która jedynie czasowo ogranicza ich wydajność, a wysoka, która niszczy skład chemiczny, trwale zmniejszając ich pojemność.

Należy także zaznaczyć, że bateriom nie służy ich rozładowywanie do 0% i ładowanie do pełna. Pojemność baterii należy utrzymywać na poziomie 50–80%. Jest to szczególnie istotne przy dłuższym postoju, np. na wakacje.

Gniazda, wtyczki i złącza

Pojazdy elektryczne w zależności od pochodzenia lub rynku przeznaczenia wyposażane są w złącza różnego typu. Nieco inne gniazda mamy w Europie, w Azji i w Ameryce Północnej. W ten sposób powstały różne standardy. Jednak jeśli auto przeznaczone jest na europejski rynek, nie trzeba korzystać z żadnych przejściówek.

Typ 2

W zasadzie to prąd, jakim chcemy ładować auto elektryczne, wymusza wybór odpowiedniego złącza. W domu będzie to zwykłe gniazdo 230V lub złącze typu 2. Przewód z takim złączem w przeważającej większości dostajemy gratis wraz z samochodem. Dzisiaj to europejski standard.

Złącze typu 1 dzisiaj praktycznie już nie istnieje i było spotykane w autach starszego typu.

CCS

Najpopularniejsze dzisiaj gniazdo do szybkiego i ultraszybkiego ładowania to tzw. CCS składają się ze złącza prądu stałego (DC) i przemiennego (AC). To właśnie takie złącza znajdziemy przy słupach szybkiego ładowania.

Złącze CHAdeMO

Trzeci najpopularniejszy typ złącza to CHAdeMO. Pozwala ono na ładowanie prądu (DC) z mocą do 50 kW i spotykane jest przede wszystkim w japońskich i koreańskich autach przeznaczonych nie na rynek europejski.

Gotówka czy karta?

Jeszcze do niedawna, by zapłacić za ładowanie w stacji szybkiego ładowania, trzeba było mieć specjalne konto sparowane z kartą bankową. Ale i to się szybko zmieniło.

Obowiązek umożliwienia swobodnej płatności, np. kartą, nałożyło unijne rozporządzenie w sprawie rozwoju infrastruktury paliw alternatywnych AFIR. Od kwietnia br. każda nowo wybudowana stacja ładowania aut elektrycznych musi mieć terminal płatniczy i umożliwiać dokonanie tzw. płatności ad hoc, czyli bez konieczności rejestrowania się u danego operatora czy zawierania z nim umowy.

I choć daje to wolność korzystania z ładowarek, posiadanie karty danego producenta samochodu, operatora lub dostawcy energii pozwala korzystać ze specjalnych planów taryfowych nie tylko w Polsce, ale też za granicą.

Podsumowanie

Elektromobilność zmienia się w szybkim tempie. Przybywa samochodów elektrycznych, zmienia się technologia, ale także tworzy się nowa infrastruktura. Wszystko, by korzystanie z samochodu elektrycznego było przyjemniejsze, a raczej mniej problemowe.
Porównywanie elektryka do samochodu spalinowego to jednak cały czas spory błąd. Bo auto elektryczne to nie spalinowe i wymaga zmiany naszych przyzwyczajeń. Na szczęście z punktu widzenia klienta sytuacja wydaje się najlepsza. Do wyboru w salonach mamy dzisiaj nie tylko technologię spalinową i elektryczną, ale także wiele pośrednich rozwiązań: hybrydy, hybrydy mHEV, hybrydy PHEV, a także tradycyjne diesle i napęd wodorowy. Warto z nich korzystać, bo przyszłość pisana jest jednak elektromobilnością.

Juliusz Szalek