Hírek
Ezt érdemes tudni a villanyautók töltéséről
- Közzétette: CarNet Invest Zrt.
- Hírek
Elsőre sok az új kifejezés és tudnivaló az elektromos autók töltéséről, de a dolog messze nem olyan bonyolult, amilyennek elsőre hathat. Összeszedtük, mit érdemes tudni belépőszinten a villanyautók töltéséről, töltőiről.
Egy elektromos autóban a kocsit hajtó motor váltakozó áramú villamos gép, az akkumulátorban viszont egyenáramot tárolunk, az akkumulátort pedig tölthetjük egyenáramon (DC vagy dual current) és váltóáramon (AC vagy alternating current). Ehhez jönnek a különféle töltési módok, váltóáramon egy vagy három fázison, mert még ugyanabban az autótípusban is többféle fedélzeti töltő lehet. Nem csoda, hogy az elektromos autóban gondolkodó vagy frissen villanyautóra váltó ügyfeleink nehezen áttekinthető helyzettel szembesülnek. A töltési lehetőségeket ismertető cikkünkkel igyekszünk segíteni felhasználóinknak, akiket foglalkoztat az elektromobilitás vagy már bele is vágtak a villanyautózásba.
Egyenáramú töltés és DC-villámtöltők
Akkumulátort tölteni váltóárammal és egyenárammal is lehet. Leggyorsabban egyenáramon tölthető az akkucsomag, a váltóáramot ugyanis át kell alakítani egyenárammá. Bár magyar településeken belül 22 kilowattos egyenáramú töltők, úgynevezett „kisvillámok” is működnek, az egyenáramú töltők legtöbbször út közbeni töltők, hogy minél kisebb időveszteséggel haladhasson tovább utasaival a villanyautó. A másik töltőtípus a célállomási töltő, ezeken a lassabb töltőkön akár órákon át tölthet egy elektromos autó, például mélygarázsban, áruházakban.
A villámtöltőnek is hívott DC-töltőkön jellemzően legalább 50-75 kilowattal tölthetnek a villanyautók, de akad néhány 200, sőt 300 kW feletti töltőpont is, ha más épp nem használja a töltőt, és miénk a teljes betáplálás. Fontos megjegyezni, hogy a töltés sebességét, a töltési teljesítményt is befolyásolja az akkupakk hőmérséklete, így télen nemcsak a villanyautók hatótávja csökken körülbelül 25-33 százalékkal, hanem a töltés időigénye is megnő, még villámtöltőt használva is. Érdemes menni pár kilométert a villanyautóval, mielőtt villámtöltőre állunk, hogy az akkumulátor kicsit átmelegedjék, és gyorsabban vehesse fel a töltést. A fejlettebb elektromos autók az akkumulátor előkészítését, gyakorlatilag az akkucsomag felfűtését maguktól is elvégzik, ha a navigációs rendszerben villámtöltőt adunk meg úti célként.
A villámtöltőknek legtöbbször CCS-feje (Combined Charging System) és CHAdeMO-csatlakozója is van, de abból kell kiindulni, hogy egyszerre csak az egyikkel lehet tölteni. Ha valaki már tölt például egy Nissan LEAF-et az ázsiai villanyautókon elterjedt CHAdeMO-töltőfejjel, akkor egy európai vagy amerikai villanyautót nem lehet párhuzamosan tölteni a túloldali CCS2-csatlakozón. Ám több DC-villámtöltőn adott a váltóáramú töltési lehetőség is, ami az egyenáramú villámtöltéssel párhuzamosan is működik. Így addig sem csak az időnket vesztegetjük, amíg a gyorstöltőre várunk.
Legtöbbször percalapon kell fizetni a nyilvános villámtöltők használatáért, nem pedig kilowattóránként, a felvett áram utáni tarifát, ami a váltóáramú töltőkön jellemző. Az egyenáramon lassú, csak 30-40 kW-os töltési teljesítményre képes villanyautókkal a magas percdíjak miatt megfontolandó, hogy érdemes-e kifizetni a villámtöltés felárát, mert a felvett árammennyiséghez képest aránytalanul sok pénzbe kerülhet a villámtöltő használata.
A konnektorról tölthető akkumulátoros, zöld rendszámra jogosult hibrid autókat az autógyártók nagyon kevés esetben látják el egyenáramú gyorstöltési lehetőséggel. A kivételek egyike a plug-in hibrid Mitsubishi Outlander illetve a Mercedes-Benz több konnektoros hibridje. A Mercedesek sajátossága az is, hogy hajtásrendszerükben dízeles is lehet a belső égésű motor, nem kizárólag benzines.
A konnektorról tölthető akkumulátoros, zöld rendszámra jogosult hibrid autókat az autógyártók nagyon kevés esetben látják el egyenáramú gyorstöltési lehetőséggel. A kivételek egyike a plug-in hibrid Mitsubishi Outlander illetve a Mercedes-Benz több konnektoros hibridje. A Mercedesek sajátossága az is, hogy hajtásrendszerükben dízeles is lehet a belső égésű motor, nem kizárólag benzines.
AC: töltés váltóáramon
Magyarországon és Európa más országaiban a legtöbb nyilvánosan elérhető töltőponton váltóárammal tölthetők a villanyautók akkumulátorai, legyen az közterületen vagy bevásárlóközpontokban, diszkontáruházak parkolójában létesített töltőoszlop vagy irodai, áruházi garázsokba szerelt fali töltő.
Egy elektromos autónál döntő jelentőségű, hogy váltóáramon mekkora töltési teljesítményre képes az adott modell. 22 kilowattos töltési teljesítményével a Renault Zoé és a Mégane E-Tech is előnyben van, mert a legtöbb elektromos autó csak 6,6-11 kilowattal tud tölteni váltóáramú töltőoszlopon, de sok régebbi modellbe mindössze 3,7 kW-tal csordogálhat a töltés. Míg a váltóáramról 11, pláne 22 kW-tal tölteni képes autókat akár félórás bevásárlás idejére is érdemes csatlakoztatni töltéshez, a 3,6-3,7 kW-os maximumú autókkal ilyen rövid időre nemigen érdemes elővenni, majd elcsomagolni a töltőkábelt.
A legkönnyebben úgy lehet megkülönböztetni a kisebb teljesítményű váltóáramú töltőket a gyorsabban töltő egyenáramúaktól, hogy az egyenáramúból mindig kilóg a töltőkábel, a váltóáramúhoz a saját kábelünket kell csatlakoztatni. Ez a legtöbb elektromos autónál a Type 2 nevű szabványos kábel, amely az elektromos autók szériafelszerelése. Mivel a csatlakozót kifejlesztő cégről Mennekes-kábelnek is nevezett eszköz nagy értékű tartozék, töltés közben a töltőoszlop és az autó is reteszeléssel rögzíti, nehogy lába keljen.
Váltóáramú töltés: három fázis, háromszoros sebesség
A vonatkozó adat megtalálható az autók műszaki leírásában, de a kocsi töltőcsatlakozóján egyértelműen látható, képes-e háromfázisú töltésre. Ehhez elég az elektromos töltőcsatlakozó tűit megszámolni. Ha szemből nézve a középső sor bal szélén csak egy tű van, akkor az autó csak egy fázison tölthet. Ahol az alsó sorban nem két műanyag pálcát látunk, hanem megvan a két fémtüske a szabványos csatlakozóban a másik két fázishoz, ott három fázison mehet a töltés, háromszor gyorsabban, harmadára rövidítve a töltés időigényét.
Több villanyautó is képes egy fázisról, de 16 ampernél nagyobb, akár 32 amperes áramerősséggel tölteni. Ez egy nagyon kedvező adottság, mivel így a töltési teljesítmény maximuma – a megfelelő aljzatról – 3,7 helyett 7,4 kilowatt lehet. Ha az ingatlanban vagy a töltőponton adott a 32 amperes betáplálás, akár 3-4-szer gyorsabbá válhat a töltés a sima konnektorhoz képest, egyformán 230 voltos feszültségen.
Esetenként ugyanaz az autó felszereltségtől, illetve akkukapacitástól függően többféle fedélzeti töltővel készül, és így használt autóként is több verzióban kapható. Például a Nissan LEAF alapverziója, a Visia, csak 3,6 kW-tal képes tölteni váltóáramról, a jobban felszerelt modellek 6,6 kilowattal, majdnem kétszer gyorsabban. A legtöbb konnektorról tölthető akkumulátoros hibrid autó csak váltóáramon tölthető, jellemzően 3,7 kW-os felső korláttal, de léteznek autók, amelyek extraként vagy alapfelszereltséggel ennél gyorsabb töltésre képesek. A plug-in hibridekben a váltóáramú töltés felső határa többnyire 7,4 kilowatt.
Töltés 230 voltos konnektorról
Gyakorlatilag az összes fejlett elektromos autó töltésmenüjében beállítható a töltőáram erőssége. A lehetőségeket az autók automatikusan is érzékelik, hogy ne csapják le a biztosítékot, de biztosabb a menüből beállítani az áramerősséget 230 volton töltve. Van, ahol konkrét értékeket adhatunk meg korlátként, például 6-8-10 ampert, másutt erős, közepes vagy gyenge áramerősséget kínál fel az autó. A megfelelő beállítással egy idős ház falában sem izzik fel az alumínium kábelér, egy modern épület mélygarázsában pedig nem vagyunk kiábrándítóan lassú töltési időkre kárhoztatva, ha nincs jobb lehetőség a 230 voltos csatlakozónál.
Néhány elektromos autóban az akkumulátorkapacitás növekedésével már nem jár alapfelszerelésként a 230 voltos töltő, legfeljebb felárért rendelhető, és a gyár kifejezetten vésztöltésként hivatkozik rá, annyira inadekvát ez a töltési mód a technika fejlődésével. Egy 50 kilowattórás, nem különösebben nagy akkumulátorú autó teljes feltöltése ugyanis 30 órát vehet igénybe mezei konnektorról.
Néhány elektromos autóban az akkumulátorkapacitás növekedésével már nem jár alapfelszerelésként a 230 voltos töltő, legfeljebb felárért rendelhető, és a gyár kifejezetten vésztöltésként hivatkozik rá, annyira inadekvát ez a töltési mód a technika fejlődésével. Egy 50 kilowattórás, nem különösebben nagy akkumulátorú autó teljes feltöltése ugyanis 30 órát vehet igénybe mezei konnektorról.
Miért ilyen sokat, ha a 10 amperből és 230 voltból fakadó 2,3 kilowattos töltési teljesítménnyel jóval hamarabb tele lehetne az akkumulátor? Ennek oka a töltési veszteség, amiben váltakozó áramról töltve igen nagy eltérések adódnak a különféle elektromos autók között. A veszteség lehet 10-15, de akár 25-30 százalékos is. A veszteség hőfejlődésként is jelentkezik, a kábelek, csatlakozók, a töltésillesztő felmelegedésével. A veszteség fő oka, hogy a hálózatból felvett váltóáramot az autóba épített töltőberendezésnek egyenárammá kell átalakítania, hogy az akkumulátorban tárolhassuk. Legnagyobbrészt az átalakítást végző berendezés energiaigénye és az autó 12 voltos fedélzeti rendszerének energiaellátása jelentkezik veszteségként. A töltőkábel, a konnektorig vezető fali kábelezés vagy ha szükséges és lehetséges, az akkumulátor töltés közbeni hűtése-fűtése elhanyagolható tényező.
A legkevésbé hatékony egy fázison sima 230 voltos konnektorról tölteni. Az ADAC német autóklub négy elektromos autó (FIAT 500e, Renault Zoé, Tesla Model 3, VW ID.3) töltési veszteségét mérte egy fázison 230 voltos konnektorról töltve és 11 kW-os, háromfázisú töltővel. Egy fázison 12,7-15,2% között mozgott a töltési veszteség, kivéve a Zoét, amely konstrukciós okokból 24,2 százalékos veszteséget produkált. A háromfázisú fali töltőt használva a négy autó vesztesége 6,3 és 9,7 százalék közé csökkent. A legjobb hatékonysággal mindkét teszten a FIAT 500e működött. A nagy töltési veszteséget az autók is visszajelzik a teljes töltésig hátralévő, aránytalanul hosszú idővel, illetve azzal az értékkel, hogy adott időegység alatt mekkora hatótávot töltünk be az autóba. Kedvezőtlen esetben csak óránként 6-8 kilométerre elegendő áramot vesz fel az akkumulátor sima konnektorról.
Nehéz megjósolni pontosan merre is alakul a dízelmotorok életpályája. Jelenleg a benzines, hibrid típusokért rajong a piac, ugyanakkor a fent említett előnyök miatt még évekig keresett megoldás lesz a dízel technológia a személyautókban is. Továbbra is várhatóak új motorok és a dízel modellek egyfajta különlegességként szerepelhetnek majd a gyártók kínálatában. Bár vannak ilyen jóslatok is, nem feltétlen kell attól aggódni, hogy a másodlagos piaci értéke majd jelentősen romlana a gázolajos hajtáslánccal szerelt járműveknek. Szakértők szerint kisautók esetén a távoli jövőben csökkentheti az értéktartást a dízelmotor, de a közepes és annál nagyobb autók esetén akár erős értéktartásra is lehet számítani.
Otthoni töltéshez hasznos a fali töltő
Aki elektromos autót vásárolna és otthon töltené azt, a sokkal gyorsabb töltésen túl a veszteségek csökkentése miatt is jól jár fali töltő létesítésével. A készülékek ára teljesítménytől függően nagyjából 180 és 450 ezer forint között szór, vannak 7,4, illetve 11 vagy 22 kilowattos fali töltők is. A berendezés árán felül adódik még a beszerelés és a hálózatfejlesztés költsége, ha az épület betáplálását is bővíteni kell a biztonságos és életszerű sebességgel működő töltéshez. Háromszor 25 vagy 32 amperes betáplálással a nagy, 70-100 kWh-s akkumulátorú villanyautó vagy két elektromos autó töltése is jól működik, és a háztartás számára is megfelelőek a tartalékok. Otthon töltve a megemelkedett áramárral is a belső égésű motoros autók költségeinek töredékéből lehet elektromos autót használni, ami még vonzóbbá teszi a fürge, csendes és kipufogógázt ki nem bocsátó villanyautókat.
Voltok, amperek, kilowattok
Elektromos autók közül választva fontos szempont a töltési teljesítmény, mind egyenáramon, mind váltóáramon. Ez dönt arról, mekkora időkiesést okoz a töltés utazás közben, érdemes-e egyáltalán elővenni a töltőkábelt egy bevásárlás idejére. Nem szükséges mágikus erő a töltési teljesítmény kiszámolásához, mert ez az áramerősség és a feszültség (másik nevén potenciálkülönbség) szorzata. Ha például a betáplálás 16 amperes és 230 volton, azaz 0,23 kilovolton töltünk, akkor a töltési teljesítmény 16 A x 0,23 kV= 3,7 kW. 230 volton, de 32 amperes áramerősséggel töltve jön ki a számos villanyautó adatlapjából ismert 7,36, kerekítve 7,4 kilowattos töltési teljesítmény. Ha egy villanyautó kerekítve 11 kilowattal tölthet, akkor ott háromfázisú váltóáramú töltőről lehet szó, mert 3 x 16 A x 0,23 kV=11,04 kilowatt. Néhány elektromos autó 22 kW-os váltóáramú töltőteljesítménnyel büszkélkedhet, tehát ki tudják használni három fázison a fázisonként 32 amperes betáplálást is: a 3 x 32 amper szorozva 0,23 kilovolttal 22,08 kilowattot tesz ki.
Ugyanez a képlet működik egyenáramú töltési teljesítménnyel is. A legelterjedtebb, 400 voltos vagy 0,4 kilovoltos villámtöltők 125 amperes áramerősséggel tudnak 50 kW-ot, 500 amperes áramerősséggel akár 200 kW-os villámtöltést kínálnak, Az Ionity hálózatában a többnyire ABB- vagy Tritium-gyártmányú töltőoszlopok 500 amperes áramerősséggel 700 volt feszültséges 350 kW-os elméleti töltési teljesítményt adnak le. Ezek ma a leggyorsabb villámtöltők, összesen négy helyen találhatók meg Magyarországon, egy az M0, egy az M1, kettő pedig az M7 gyorsforgalmi út mentén.
Ugyanez a képlet működik egyenáramú töltési teljesítménnyel is. A legelterjedtebb, 400 voltos vagy 0,4 kilovoltos villámtöltők 125 amperes áramerősséggel tudnak 50 kW-ot, 500 amperes áramerősséggel akár 200 kW-os villámtöltést kínálnak, Az Ionity hálózatában a többnyire ABB- vagy Tritium-gyártmányú töltőoszlopok 500 amperes áramerősséggel 700 volt feszültséges 350 kW-os elméleti töltési teljesítményt adnak le. Ezek ma a leggyorsabb villámtöltők, összesen négy helyen találhatók meg Magyarországon, egy az M0, egy az M1, kettő pedig az M7 gyorsforgalmi út mentén.
