Infrastruktura dla samochodów elektrycznych

Better PlacePrzy obecnym zaawansowaniu baterii trakcyjnych, które oferują zasięg około 100 km każdy postój samochodu elektrycznego należy wykorzystywać do ich ładowania. Wymaga to jednak zróżnicowanej i dobrze rozwiniętej infrastruktury

Ładować gdy parkujemy

Idea ładowania samochodu podczas każdego postoju (jeśli jesteśmy w domu, w pracy, w sklepie) wymaga zróżnicowanej infrastruktury, która będzie dostosowana do nawyków kierowców.

Ocenia się, że pierwszymi użytkownikami samochodów elektrycznych powinni być właściciele domów jednorodzinnych, którzy mogą ładować swe pojazdy korzystając z własnej instalacji elektrycznej (1- lub 3-fazowej). Ładowanie baterii trakcyjnej samochodu elektrycznego w warunkach domowych jest niezbędne, lecz jest ono stosunkowo długie i może trwać nawet do 10 godzin. Jeśli samochodu używamy tylko na dojazdy do pracy i jako środek transportu zakupów to możliwość nocnego ładowania samochodu w garażu z pewnością nam wystarczy, ponieważ jak się okazuje przeciętny europejczyk pokonuje dziennie dystans poniżej 100 km (tyle mniej więcej wynosi realny zasięg dostępnych obecnie samochodów elektrycznych). Takie (wolne) ładowanie baterii trakcyjnej jest możliwe dzięki ładowarkom o niewielkiej mocy, znajdujących się „na pokładzie” samochodów elektrycznych. Można je podłączyć do „normalnego”, jednofazowego gniazda elektrycznego (230 V, 16 A). Co jednak zrobić jeśli przebiegi dzienne przekraczają 100 km i samochód trzeba dodatkowo doładować w ciągu dnia? Należy w tym celu wykorzystywać każdy postój (w centrum handlowym, na parkingu, w czasie przerwy na lunch, itp.). Wtedy niezbędne jest skorzystanie ze specjalistycznych terminali, dysponujących znacznie większą mocą (do 50 kW), a zatem charakteryzującym się znacznie krótszym czasem ładowania.

Better PlaceStacja automatycznej wymiany akumulatorów w samochodach elektrycznych firmy Better Place. Czas wymiany baterii trakcyjnej w pojeździe nie przekracza kilku minut

Albo szybko wymieniać

Aby wyeliminować problem czasochłonnego ładowania akumulatorów opracowano również system ich wymiany, która odbywa się na specjalistycznych stacjach działających automatycznie (bez obsługi). W ten sposób „tankowanie” samochodu elektrycznego odbywa się w czasie nie przekraczającym kilku minut. Pojazd otrzymuje naładowany akumulator, a wymontowana z samochodu bateria trakcyjna jest kierowana do ładowania.

Better PlaceUrządzenia wykonujące wymianę baterii trakcyjnych znajdują się pod powierzchnią na której znajduje się samochód. Podnośnik nożycowy wysuwa się z podłogi i demontuje rozładowaną baterię, a następnie montuje nową w pełni naładowaną. Wszystko odbywa się bardzo szybko i sprawnie, kierowca nie musi nawet wysiadać z samochodu

Potrzeba tworzenia stacji wymiany wynika z niedoskonałości akumulatorów trakcyjnych, które cały czas oferują niewielki zasięg pojazdów elektrycznych, charakteryzują się długim czasem ładowania i wysokim kosztem zakupu (bateria trakcyjna jest obecnie najdroższym elementem samochodu elektrycznego). Należy przypuszczać, że w miarę rozwoju techniki akumulacji energii elektrycznej zasięg samochodów będzie się zwiększał, a czas ładowania baterii trakcyjnych będzie coraz krótszy, co może spowodować zmniejszenie zapotrzebowania na stacje wymiany akumulatorów.

Better PlaceStacja automatycznej wymiany akumulatorów Better Place zbudowana w Tokio dla elektrycznych taksówek

Niewykluczone jednak, że taki model funkcjonowania samochodów elektrycznych przyjmie się i będzie stanowić standard. Niektórzy producenci promują taki model eksploatacji, w którym użytkownik jest właścicielem samochodu, a bateria trakcyjna jest leasingowana. Jeszcze dalej poszło Renault, które we współpracy z amerykańską firmą Better Place otworzyło w Kopenhadze pierwsze w Europie centrum, w którym będzie można zapoznać się z ofertą samochodów elektrycznych, zamówić Renault Fluence Z.E. z dogodnym abonamentem umożliwiającym korzystanie z baterii trakcyjnej. Oferta jest zróżnicowana dostosowana do potrzeb użytkowników indywidualnych, flotowych oraz instytucji sektora publicznego. Wybór kraju nie jest chyba przypadkowy. W Danii można uzyskać największe w Europie dopłaty do samochodu elektrycznego - 20588 euro. Ponadto 20% energii elektrycznej w Danii jest uzyskiwane w siłowniach wiatrowych. Właśnie energia ze źródeł odnawialnych ma być wykorzystywana do ładowania akumulatorów trakcyjnych samochodów, również w stacjach szybkiej wymiany akumulatorów Better Place. Oprócz możliwości korzystania ze stacji wymiany baterii usługa oferowana przez firmę obejmuje możliwość zamontowania terminala do ładowania akumulatora w domu użytkownika.

Odpowiednie lokalizacje stacji wymiany akumulatorów (wzdłuż szlaków komunikacyjnych) mogą sprawić, że samochody elektryczne staną się w pełni autonomiczne, zyskując praktycznie nieograniczony zasięg. Uzupełnienie poziomu energii poprzez wymianę akumulatora jest nawet szybsze niż w przypadku tankowania paliw ciekłych.

A może w czasie jazdy?

Inną metodą uzupełniania energii w akumulatorach trakcyjnych jest ładowanie bezprzewodowe z wykorzystaniem zjawiska indukcji elektromagnetycznej. W tym przypadku przewiduje się specjalne płyty na parkingach, na których zaparkowany pojazd byłby ładowany. W ramach funkcjonowania takiego systemu mówi się także o możliwości ładowania akumulatorów trakcyjnych w czasie poruszania się samochodu, np. w korku ulicznym, w którym postój byłby wykorzystywany na doładowanie baterii. Jaki będzie jednak wpływ pola elektromagnetycznego na kierowcę i pasażerów?

American Automobile AssociationZ uwagi na rosnące zainteresowanie samochodami elektrycznymi firma American Automobile Association rozszerza tabor pojazdów pomocy drogowej o samochody umożliwiające doładowanie baterii trakcyjnych

Pomoc drogowa

W Stanach Zjednoczonych powstają specjalne samochody pomocy drogowej, oferujące możliwość doładowania akumulatorów trakcyjnych w samochodach elektrycznych.

Specjalistyczny samochód pomocy drogowej dedykowany dla samochodów elektrycznych opracowała amerykańska firma Real Power we współpracy z firmą Eaton. Pojazd oferuje 3 tryby ładowania (110, 240V napięcia zmiennego oraz szybkie ładowanie prądem stałym). Do wytworzenia napięcia elektrycznego służy trójfazowy generator o mocy 60 kW i napięciu 208V, który zasila zamontowany na samochodzie dystrybutor Eaton DC Quick Charger. Jak podaje producent do naładowania baterii trakcyjnej pojazdu samochód zużywa poniżej 1 galona (3,79 l) oleju napędowego.

Real PowerAmerykańska firma Real Power we współpracy z Eatonem stworzyła samochód pomocy drogowej do ładowania baterii trakcyjnych samochodów elektrycznych. Pozwala on na naładowanie baterii do 85% pojemności w czasie poniżej 20 minut

W Polsce

W naszym kraju rozwojem sieci punktów ładowania samochodów elektrycznych zajmuje się firma e+ należąca do Polenergii, stanowiącej część holdingu Kulczyk Investments. Udziałowcem e+ jest również izraelska firma Alva Technologies, dostarczająca urządzenia do ładowania akumulatorów trakcyjnych. Obecnie sieć ładowania e+ obejmuje 12 punktów uruchomionych w warszawskich galeriach handlowych (do końca 2011 r. ma ich być 50). Firma planuje oddanie do użytku 300 punktów ładowania samochodów elektrycznych do końca 2013 r. Będą one rozmieszczone w 14 aglomeracjach naszego kraju.

e+Firma e+ swoje pierwsze punkty ładowania samochodów elektrycznych lokalizuje na parkingach przy galeriach handlowych w myśl zasady "ładować kiedy parkujemy"

Budowa ogólnopolskiej sieci punktów ładowania wiąże się z dalszymi planami firmy e+, która w przyszłości będzie oferować krótko- i długoterminowy wynajem oraz finansowanie samochodów elektrycznych. Bardzo ważną częścią tych usług będzie oczywiście dostęp do sieci punktów ładowania na podstawie specjalnej karty. Obsługa samochodów elektrycznych, ich ubezpieczenie oraz pakiet usług assistance będą oferowane we współpracy z bankami, instytucjami finansowymi i ubezpieczeniowymi.

Inni dystrybutorzy energii elektrycznej także uruchamiają punkty ładowania baterii trakcyjnych samochodów elektrycznych, lecz ich działania mają raczej charakter marketingowy o lokalnym zasięgu.

Podsumowanie

Jak widać wszystkie w.w rozwiązania mające na celu upowszechnienie elektrycznej motoryzacji są jeszcze w powijakach i to nie tylko na naszym rynku. Czas pokaże czy rozwiązania te przyjmą czy też zostaną zaproponowane inne doskonalsze. Z pewnością dużym krokiem w rozwoju sektora samochodów elektrycznych byłoby opracowanie i wdrożenie do produkcji bardziej wydajnych baterii trakcyjnych, ale jak informują naukowcy potrzeba na to około 10 lat.