Elektromobil – čas nabíjania

Vo verejnosti panujú rôzne predsudky aj ohľadom modernizácie dopravy zavádzaním ekologických vozidiel najmä s elektrickým pohonom (EV). Predsudok je vlastne zaujatosť voči niečomu, predpojatosť, ktorú si dotyčný zobral za svoju bez ohľadu na fakty, ktoré ním neobjektívne pravdy stavajú medzi omyly. Medzi predsudky pri EV patrí ich krátky dojazd, vysoká hmotnosť ako príčina zlých jazdných vlastností, problémy s nabíjacími bodmi, komplikovanosť samotného nabíjania (aplikácie, prihlasovanie, platby) a dĺžka nabíjacieho procesu.

Na tento posledný predsudok sa pozrime teraz bližšie. Argument, ktorý zaznieva z úst neznalých veci porovnáva tankovanie klasického vozidla a EV. Prídem na ČS, vyberiem si stojan, pri troche rozumu sa podarí vybrať aj správny druh paliva (nafta/benzín), natankujem, odložím pištoľ do stojana, pri pokladni zaplatím, odchádzam. Päť maximálne desať minút aj s hot dogom. Kým nabiť takú baterku… človek tam presedí pol hodiny a o dvesto kilometrov musí znova…

Nabíjanie, resp. dobíjanie vozidla má svoje špecifiká, ktoré závisia od viacerých faktorov. Ak však používate EV viac ako týždeň, bude vám stačiť už len občas pozrieť na kapacitu batérie (ukazovateľ stavu paliva v nádrži) a podľa toho posúdiť kedy a kde budem dobíjať (tankovať). EV tak isto ako klasické vám ukáže nielen stav batérie (nádrže) ale aj dojazd, tiež môžete jazdiť na rozsvietenú kontrolku (tzv. rezerva), čo viac, EV na rozdiel od klasiky je schopné pracovať s kapacitou batérie tak, aby sa maximálne predĺžil dojazd. Klasický motor si pýta stále to isté množstvo paliva, elektronika EV vie tok energie riadiť úspornejšie.

Pozrime sa teraz na faktory ktoré priamo ovplyvňujú rýchlosť dobíjania na nabíjacej stanici

Prvým faktorom je veľkosť – kapacita batérie. Ráta sa v kW za hodinu. Momentálne sa vyrábajú vozidlá s týmito kapacitami:
Tesla 55-100 kWh
KIA 40-100 kWh
Volkswagen 36-82 kWh
Hyundai 30-70 kWh
Mercedes 80-100 kWh

Druhým faktorom je technológia samotnej batérie.
AC nabíjanie 6,2-22 kW (nabíjanie pomocou interného meniča elektromobilu)
DC nabíjanie 22-400 kW

Batérie možno nabíjať týmto DC výkonom:
Tesla 170-250 kW
KIA 77-210 kW
Volkswagen 40-125 kW
Mercedes 100-207 kW
Audi 135-270 kW
Porsche 165-350 kW

Tretím faktorom je momentálny stav batérie. Každá batéria má svoju ideálnu pracovnú teplotu a preto má väčšina elektromobilov funkciu predohrevu batérie. Studená batéria sa nemôže nabíjať svojou maximálnou rýchlosťou. Rozdiel v rýchlosti nabitia batérie s teplotou 0° C a predhriatej batérie môže dosiahnuť 30 %

Štvrtým faktorom je typ nabíjacej stanice. AC nabíjacia stanica umožňuje nabíjanie podľa výkonu nabíjačky 7,4 kW, 11 kW a 22 kW avšak väčšina elektromobilov umožňuje AC výkon maximálne 11 kW.

DC nabíjacia stanica umožňuje nabíjanie výkonom od 22 kW do 400 kW nabíjací výkon je určený podľa výkonu nabíjačky.

Piatym faktorom je kapacita odberného miesta. Pomôžme si príkladom.
Pri vodovodnom potrubí je množstvo vody závislé od priemeru potrubia a tlaku vody. Pri presiahnutí maximálneho tlaku potrubie praskne.

Rovnako je to aj pri elektrickej energii. Množstvo elektrického prúdu (A) je závislé od hrúbky kábla. To aby sa kábel neprehrial a neprepálil zabezpečuje istič, ktorý má nižšiu hodnotu prúdu ako kábel a vypne prúd skôr ako sa prepáli kábel. Istič je teda limit pre nabíjaciu stanicu.

Odberné miesto má tiež hlavný istič – maximálna kapacita odberného miesta.
Každý elektrický spotrebič odoberá elektrický prúd. Keď zrátame odber všetkých spotrebičov dostaneme celkovú spotrebu.

Dynamické riadenie výkonu odberného miesta

Spotreba elektrického prúdu sa stále mení podľa toho koľko spotrebičov je zapnutých. Preto existuje riadenie nabíjačiek v odbernom mieste, ktoré meria koľko ešte zostáva elektrického prúdu k dispozícii, aby nevyplo hlavný istič.

V praxi to znamená, že ak máme 100 A istič môžeme použiť 100 A nabíjačku s dynamickým riadením výkonu. Keď sa zapne spotrebič, ktorý zoberie z celkovej kapacity 20 A riadenie dovolí zobrať nabíjačke iba 80 A. Keď sa zapne ďalší spotrebič, ktorý zoberie 10 A riadenie dovolí zobrať nabíjačke iba 70 A.

Ešte jednoduchšie povedané. Ak je k dispozícii kapacita odberného miesta 400 kW a táto kapacita sa delí medzi 6 nabíjačiek a súčasne by začalo nabíjať 6 EV, každé vozidlo by sa nabíjalo cca 60 kW. Riadené odberné miesto ale rozdeľuje prúd do práve nabíjaných batérií tak, aby každé vozidlo s rozdielnou kapacitou dostalo toľko energie, koľko je pre danú batériu ideálne podľa jej súčasného stavu (pozri ilustračný obrázok v článku). Koľko energie práve priteká do vašej batérie sa vám zobrazuje na displeji. Aby sme sami dostali čo najviac za čo najkratšiu dobu a neobmedzovali sme tak tankujúcich susedov pri iných nabíjačkách je záležitosť Etikety nabíjania, o ktorej si povieme v niektorom z nasledujúcich článkov. Poďme s príkladmi ďalej.

Auto má napríklad batériu 50 kWh, batériu má zohriatú na prevádzkovú teplotu, stav batérie je 20% (10 kWh), chcem ho nabiť na 100%. Zostáva teda nabiť 40 kWh.

AC nabíjačkou 11 kW budem nabíjať 40/11= 3,6 hodiny (3 hodiny a 36 minút)
DC nabíjačkou 120 kW budem nabíjať 40/120= 0,33 hodiny (20 minút)

Ako je to teda s nabíjaním v praxi?

Príklad

Vlastním vozidlo Kia. Kapacita batérie je 100 kWh čo mi vystačí na prejdenie 400 km v meste pri max spotrebe 25 kWh na 100 km. Samozrejme, tak ako v klasickom vozidle, tak ani v EV nejazdíme do suchej nádrže (vybitej batérie). Rátajme teda, že máme k dispozícii 300 km kým budeme musieť najneskôr vozidlo dobiť. Ak nám ukazovateľ dojazdu signalizuje 100 km a my sme za ten čas nikde v meste nestáli pri nabíjacej stanici, je načase sa po nejakej poobzerať. Aplikácia vo vozidle nám ponúkne na výber najbližšie stanice, dokonca nám ukáže, ktoré stojany s akou nabíjacou kapacitou sú voľné. Môžeme sa teda vydať dobiť si svoje vozidlo. Ak si vyberieme miesto nabíjania, batéria sa sama začne pripravovať na dodávku energie a predhrieva sa.

Ak nám to naše vozidlo umožňuje (podľa typu konektora) volíme čo najvyššiu možnú kapacitu, ideálne DC nabíjačku. Nabitie z 25 % na 100 % by nám na takej nabíjačke trvalo približne pol hodiny. Väčšinou však vozidlá iba dobíjame a keď dosiahneme o pár minút kapacitu, kedy nám začne vozidlo signalizovať, že sa nabíjanie spomaľuje (začali sme nabíjať výkonom povedzme 120 kW pri spomalení na 70-80 kW), máme dostatok energie na ďalšiu cestu čo si overíme napríklad pohľadom na dojazd v km. Po príchode domov môžeme EV pripojiť na domáci nabíjací zdroj napr. už len AC 11 kW a to sa do druhého dňa, kým sa pekne vyspinkáme nabije sto percentne na 100 %.

Foto: ONDERA, Pavel. Nabíjačka DC. In: www.nabito.sk [online]. [cit. 2024-03-21]. Dostupné z: https://nabito.sk/wp-content/uploads/2024/03/pavel-ondera-©_4580.jpg

Údaje použité v článku sú orientačné, verejne dostupné v rámci informácií z médií.