Τα ηλεκτροκίνητα αυτοκίνητα υπάρχουν εδώ και περισσότερο από έναν αιώνα. Σήµερα βρίσκονται στο προσκήνιο, καθώς υπάρχουν ραγδαίες εξελίξεις, όπως για παράδειγµα στις µπαταρίες, αλλά και στη διαδικασία φόρτισης.
Η φόρτιση ενός ηλεκτρικού αυτοκινήτου φαίνεται να είναι μία διαδικασία τόσο γρήγορη και εύκολη, όσο η αντίστοιχη ενός κινητού τηλεφώνου, με αρκετές διαθέσιμες επιλογές, ανάλογα με τις συνθήκες. Υπάρχουν, ωστόσο, αρκετοί περιορισμοί που αφορούν πχ. τον χώρο και τον χρόνο φόρτισης.
Ακούγεται πολύ βολικό να φορτίζει κάποιος το αυτοκίνητό του στο γκαράζ του σπιτιού του κάθε βράδυ από το δίκτυο που παίρνει ρεύμα. Τι γίνεται, όμως, όταν δεν υπάρχει ιδιόκτητο γκαράζ, ή αν απαιτείται φόρτιση κατά τη διάρκεια της ημέρας ή ενός ταξιδιού;
Υπάρχουν τρεις τρόποι για τη φόρτιση ενός ηλεκτροκίνητου αυτοκινήτου:
- Φόρτιση µέσω καλωδίου
- Επαγωγική φόρτιση
- Αλλαγή µπαταρίας.
Στο παρόν άρθρο, θα αναφερθούµε µόνο στη µέθοδο φόρτισης µέσω καλωδίου.
Η ταχύτητα
Η μπαταρία είναι ένα από τα πιο κρίσιμα εξαρτήματα για τη λειτουργία ενός ηλεκτροκίνητου αυτοκινήτου. Η πυκνότητα ενέργειάς της, ο χρόνος φόρτισης και ο χρόνος ζωής μίας μπαταρίας εξαρτώνται σε μεγάλο βαθμό από τις μεθόδους φόρτισης.
Η ταχύτητα φόρτισης αποτελεί καθοριστικό παράγοντα για την επικράτηση των ηλεκτρικών αυτοκινήτων. Ο κανόνας λέει πως όσο μεγαλύτερη είναι η ισχύς φόρτισης, τόσο μικρότερη είναι η διάρκειά της.
Αρχικά, εξαρτάται από το εάν πρόκειται για πλήρη ή μερική φόρτιση. Εξαρτάται επίσης σε μεγάλο βαθμό από το ρεύμα (μονοφασικό, τριφασικό ή συνεχές), αλλά και από την ισχύ της υποδομής φόρτισης.
Η διάρκεια της φόρτισης μπορεί να διαφέρει ανάλογα με τον τρόπο φόρτισης, την κατάσταση φόρτισης (SOG) της μπαταρίας, αλλά και ανάλογα με τις προδιαγραφές και την τεχνολογία του αυτοκινήτου.
Παράλληλα, η διαδικασία φόρτισης επηρεάζεται και από τις συνθήκες του περιβάλλοντος, όπως η θερμοκρασία, η ηλιακή ακτινοβολία ή η θερμοκρασία της μπαταρίας του αυτοκινήτου.
AC / DC
Όπως γνωρίζουμε, υπάρχει συνεχές και εναλλασσόμενο ρεύμα. Το ρεύμα της μπαταρίας είναι συνεχές, ενώ στην οικιακή χρήση είναι εναλλασσόμενο. Επομένως, η μπαταρία ενός ηλεκτρικού αυτοκινήτου φορτίζεται και παρέχει συνεχές ρεύμα, οπότε, εάν έχουμε παροχή εναλλασσόμενου, θα πρέπει να γίνει ανόρθωση, για να προκύψει το συνεχές ρεύμα που θα φορτίσει την μπαταρία.
Κατά τη φόρτιση με εναλλασσόμενο (AC), ο ανορθωτής που είναι ενσωματωμένος στο αυτοκίνητο αναλαμβάνει τη μετατροπή του ρεύματος από το δίκτυο (AC) στο απαιτούμενο συνεχές ρεύμα.
Κατά τη φόρτιση με συνεχές (DC), το εναλλασσόμενο ρεύμα έχει ήδη μετατραπεί στον σταθμό φόρτισης και έρχεται στο αυτοκίνητο κατευθείαν συνεχές ρεύμα. Αυτό επιτρέπει τη φόρτιση με ρεύματα μεγαλύτερης ισχύος, οπότε η διαδικασία γίνεται γρηγορότερα.
Το σηµείο φόρτισης του ηλεκτρικού αυτοκινήτου εξαρτάται από τις καθηµερινές συνήθειες του ιδιοκτήτη, αλλά και από το τι ταιριάζει τη συγκεκριµένη στιγµή.
Οικιακή φόρτιση
Η οικιακή φόρτιση προϋποθέτει την ύπαρξη γκαράζ ή πυλωτής και κάποιου στοιχειώδους εξοπλισμού.
Η φόρτιση γίνεται με το καλώδιο που συνήθως δίνεται μαζί με το αυτοκίνητο. Η πρίζα μπορεί να είναι μία απλή σούκο, η οποία όμως πρέπει να διαθέτει κάποιες ελάχιστες προδιαγραφές, όπως ξεχωριστή γραμμή με δική της ασφάλεια από τον πίνακα χαμηλής τάσης.
Στην περίπτωση αυτή, με μία συνηθισμένη μονοφασική παροχή, μία πλήρης επαναφόρτιση άδειας μπαταρίας θα διαρκέσει πάνω από 9 – 10 ώρες.
Μία καλύτερη επιλογή για την οικιακή φόρτιση είναι η εγκατάσταση μίας ειδικής συσκευής με ενσωματωμένο σύστημα ελέγχου και προστασίας. Με τη χρήση ενός Wallbox ισχύος 11KW, ένα ηλεκτρικό αυτοκίνητο φορτίζεται πλήρως στον μισό περίπου χρόνο.
Κοινόχρηστη φόρτιση
Η κοινόχρηστη φόρτιση πραγματοποιείται σε ειδικά σημεία φόρτισης σε κοινόχρηστους χώρους, όπως πεζοδρόμια, οργανωμένοι χώροι στάθμευσης, super market κλπ.
Εδώ συχνά υπάρχει και η δυνατότητα να πραγματοποιηθεί ταχεία ή ημιταχεία φόρτιση.
Στις περισσότερες περιπτώσεις κοινόχρηστων φορτιστών, ο ανεφοδιασμός γίνεται με καλώδιο σύνδεσης που διαθέτει το ίδιο το όχημα για να συνδέεται με αυτούς τους φορτιστές. Για καλύτερες όμως επιδόσεις σε ό,τι αφορά την ταχύτητα, ενδέχεται να χρειάζεται διαφορετική πρίζα φόρτισης.
Μέθοδοι φόρτισης
Το πρότυπο ΕΝ/IEC (International Electrotechnical Commission) 61851, το οποίο ισχύει και στη χώρα μας, καλύπτει το σύνολο του συστήματος φόρτισης των ηλεκτρικών αυτοκινήτων. Σύμφωνα με αυτό υπάρχουν τέσσερις μέθοδοι φόρτισης:
Τρόπος 1 (Mode 1)
Η σύνδεση του ηλεκτρικού αυτοκινήτου με το δίκτυο εναλλασσόμενου ρεύματος μπορεί να είναι είτε σε μονοφασική τάση (230 V) είτε σε τριφασική (400 V), με ασφάλεια για μέγιστο ρεύμα 16 A. Πρόκειται για απλή φόρτιση χωρίς διάταξη προστασίας του αυτοκινήτου. Η ανόρθωση του ρεύματος γίνεται από τα αντίστοιχα κυκλώματα που υπάρχουν στο αυτοκίνητο και χρησιμοποιείται το καλώδιο του αυτοκινήτου.
Τρόπος 2 (Mode 2)
Πρόκειται για μία ημιενεργή σύνδεση με το δίκτυο εναλλασσόμενου ρεύματος, όπως και η προηγούμενη, με μέγιστο ρεύμα 32 A. Αυτό που αλλάζει είναι πως υπάρχει επικοινωνία με καλώδιο μεταξύ του ηλεκτρικού αυτοκινήτου και του δικτύου ρεύματος. Η μέθοδος αυτή παρέχει προστασία, καθώς υπάρχει παρακολούθηση για βραχυκύκλωμα, υπέρταση, προστασία από υπερθέρμανση και άλλες παραμέτρους που βελτιώνουν και την απόδοση του συστήματος φόρτισης. Συνήθως πραγματοποιείται με το καλώδιο φόρτισης του αυτοκινήτου.
Τρόπος 3 (Mode 3)
Πρόκειται για απλή ή ταχεία ενεργή φόρτιση με τη χρήση ειδικού καλωδίου με διαφορετική πρίζα. Και εδώ η ανόρθωση του ρεύματος γίνεται από τα αντίστοιχα κυκλώματα που υπάρχουν στο αυτοκίνητο. Επίσης προσφέρει προστασία, καθώς υπάρχει παρακολούθηση για βραχυκύκλωμα, υπέρταση, προστασία από υπερθέρμανση. Συνήθως είναι διαθέσιμη σε επιλογές 3,6kW μονοφασικό 16 Α, 22kW τριφασικό 30 Α και 40kW τριφασικό 63 Α.
Τρόπος 4 (Mode 4)
Είναι μία ενεργή σύνδεση του ηλεκτροκίνητου αυτοκινήτου με έναν σταθερό ηλεκτρικό φορτιστή. Ο εξωτερικός φορτιστής μπορεί να τροφοδοτεί απευθείας με τάση μέχρι 600 V DC και μέγιστο ρεύμα που μπορεί να φτάνει μέχρι 400 A. Το κύκλωμα για την ανόρθωση του ρεύματος που υπάρχει στο αυτοκίνητο παρακάμπτεται και ο εξωτερικός φορτιστής τροφοδοτεί απευθείας τις μπαταρίες του αυτοκινήτου. Το μεγαλύτερο πλεονέκτημα αυτής της μεθόδου είναι ο μειωμένος χρόνος φόρτισης. Ανάλογα με το καλώδιο – πρίζα φόρτισης, η ισχύς φτάνει μέχρι 50 kW (CHAdeMO), 120 kW (Tesla) και 150 kW (CCS).
