Pokrok v e-mobilitě a rozvoj dobíjecí infrastruktury závisí na řadě faktorů. Pro dosažení udržitelného konceptu je důležité porozumět systémům a vztahům mezi nimi. Patří mezi ně koncepce nabíjení, dojezdy, financování, získávání zdrojů a recyklace baterií.
Ať už jde o vozidlo plně napájené bateriemi nebo hybridní řešení – koncepce nabíjení elektromobilu se řídí určitým vzorem. O řízení nabíjení se stará palubní nabíječka (OBC) vozidla. Nabíjení samo o sobě je jednoduchou záležitostí «plug & play», zasunutím kabelu do zásuvky a dodržením výrobcem specifikovaných časů nabíjení, kapacity baterie a nabíjecího výkonu OBC. Aby se zajistilo optimální nabíjení a zabránilo se chybám, baterie a nabíječka spolu komunikují. Takto auto definuje, kolik potřebuje nabít, zatímco nabíjecí stanice (režim 2 nebo 3) potvrzuje svou kapacitu. Tato komunikace poskytuje velkou flexibilitu při výběru typu vozidla – stačí, aby byl typ zástrčky kompatibilní.
Příklad doby nabíjení
BMW i3 má čistou kapacitu 37.9 kWh a OBC max. 11kW, což znamená, že baterie by se měla dobít do 3.5 hodiny. To je v souladu se specifikacemi výrobce, že 80 % kapacity bude dosaženo s maximálním nabitím wallboxu (režim 3) po 3.12 hodinách. Pokud se nabíjení provádí pouze pomocí běžné zásuvky «Schuko» (režim 2), specifikace výrobce uvádějí dobu nabíjení kolem 15 hodin (37.9 kWh / 15 hodin = 2.5 kW), což je zase v souladu s maximální očekávanou propustností takovou zásuvku. V tomto případě trvá čisté nabíjení stejnosměrným proudem přibližně 42 minut (50 kW).
Konektory a režimy nabíjení
Navzdory touze po standardizaci nabíjecích konektorů existují různé systémy, které se prosadily v závislosti na zemi původu vozu. Vzhledem k tomu, že většina elektromobilů na celém světě se do roku 2015 vyráběla v Japonsku, společný standard CHAdeMO se tam ukázal jako robustní. Evropané na druhé straně trvali na svém vlastním standardu (typ 2), ale nepodařilo se jim jej zavést – USA a Čína čelily stejnému problému. To znamená, že značky automobilů po celém světě v současnosti sdílejí čtyři různé formáty zástrček.
Nabíjecí stanice (wallbox) může nabízet různé režimy nabíjení. Dodržování regionálních norem pro elektřinu (VDE) pomáhá zajistit obecnou bezpečnost. Nakonec existují čtyři různé režimy nabíjení:
Režim 1: Nekontrolované nabíjení bez komunikace, bez mechanismu jističe (nebezpečí), palubní nabíječka (OBC); max. nabíjecí proud: 16A/11kW, 1-fázový/3-fázový
Režim 2: Nekontrolované nabíjení bez komunikace, ochrana IC-CPD/pilotní funkce zabudovaná v kabelu (In Cable Control and Protection Device), palubní nabíječka (OBC); max. nabíjecí proud: 32A/22kW, 1-fázový/3-fázový
Režim 3: Řízené nabíjení, AC nabíjení na typově ověřených nabíjecích stanicích, ochranná/pilotní funkce vestavěná do nabíjecí stanice, palubní nabíječka (OBC); max. nabíjecí proud: 63A/44kW, 1-fázový/3-fázový
Režim 4: Řízené nabíjení, DC nabíjení pouze na typově ověřených nabíjecích stanicích (Electric Vehicle Supply Equipment, EVSE), monitorovací a bezpečnostní mechanismus/funkce pilota integrovaná do EVSE, obchází se palubní nabíječka (OBC).
Rozsah
Rozsah je velmi kontroverzní téma. Aktuálně se pohybuje mezi 100 a necelých 1000 km ujeté vzdálenosti a závisí také na tom, zda je vozidlo čistě na baterie nebo jde o hybridní řešení. Je třeba vzít v úvahu také velmi odlišné potřeby zákazníků – průměrná trasa do práce v Německu je přibližně 16.9 km (v některých regionech až 30 km). Každý typ auta to zvládne s každodenním dobíjením. Zkomplikuje se to ale při překonávání delších vzdáleností, jako jsou cesty na dovolenou, kde přicházejí do hry rychlodobíjecí stanice. Lze s ním nabíjet BMW i3 na 50kW nabíjecí stanici například za přibližně 42 minut.
Nyní existují nabíjecí stanice až do 200 kW, které zkracují dobu nabíjení pod deset minut (při 80% nabití). Pokud je chlazený i nabíjecí konektor (500-850A), nabíjení bude téměř stejně rychlé jako nabíjení na běžné čerpací stanici.
Vládní dotace
Financování bude výrazně určovat, jak se bude elektromobilita vyvíjet. Ekonomický stimulační balíček zavedený německou spolkovou vládou v souvislosti s pandemií koronaviru činí z nákupu elektromobilu přesvědčivější návrh. Zvýšila čistou horní hranici ceny dotovaných vozidel na 40,000 6,000 EUR, přičemž státní dotace při nákupu plně elektrického vozidla se zdvojnásobuje na 3 2020 EUR. K tomu se přidává úspora DPH ve výši 3,000 % na fakturách vystavených do konce roku XNUMX a ekologický bonus výrobců (cca XNUMX XNUMX €). Prostředky vyčleňují také spolková vláda a spolkové země Německa v rámci stimulačního balíčku na investice do infrastruktury.
Strach z přetížení sítě dosud mnohým bránil v instalaci vlastní nabíjecí stanice nebo wallboxu – ale tato obava je neopodstatněná. Standardní rodinný dům je dodáván s vedením, které je jištěno minimálně na 63A. Pro srovnání, největším spotřebitelem energie v domácnosti je elektrický sporák, který má 16A pojistku. I u větších domácích spotřebičů, jako jsou elektrokotle (cca 16A nebo 25A), je stále dostatečná kapacita pro wallbox.
Poskytovatelé energie také pracují na rozvoji infrastruktury. Jejich cílem je zhustit a zefektivnit síť transformačních stanic a začlenit nabíjecí stanice do plánování již v rané fázi. Takové koncepty také zahrnují velké garáže; budoucí koncepty pouličního osvětlení zahrnují veřejné nabíjecí stanice integrované do pouličních lamp.
Lithium – klíčový zdroj
Těžba lithia, která je v současnosti nezbytná pro výrobu bateriových článků pro elektromobily, zanechává škodlivou ekologickou stopu. Největší zásoby na světě se nacházejí v Bolívii, Argentině a Chile, každý se zdroji kolem devíti milionů tun. V Evropě se největší zásoby nacházejí v Portugalsku (100,000 50,000 tun) a Rakousku (37.4 XNUMX tun). Podle Statista dnes přibližně XNUMX % poptávky po lithiu připadá na baterie.
Těžba způsobuje, že solanka, ve které se lithium nachází – vysoce slaná podzemní voda – je čerpána na povrch, kde se suší v různých krocích odpařování. Voda není přiváděna zpět, což má za následek pokles hladiny podzemní vody, což nepříznivě ovlivňuje lidský a přírodní život v dotčených regionech.
I když se zprávy s údaji liší, tato čísla poskytují pohled na rozsah problému – v Salar de Atacama v Chile je údajně každý den potřeba 21 milionů litrů vody na těžbu lithia. Množství vytěženého materiálu se také liší, nejnovější údaje uvádějí 23 tun čistého lithia denně, což znamená spotřebu 900,000 XNUMX litrů vody na tunu lithia. Pokud výroba lithiových baterií znamená tak masivní spotřebu, měli bychom s touto surovinou zacházet opatrně.
Recyklace baterie
Tím se také stává důležitým tématem recyklace baterií jako druhotné suroviny. Autobaterie využívají nejen lithium, ale i spoustu dalších surovin, včetně manganu, kobaltu, niklu a grafitu, dále tekutý elektrolyt a také 10 až 20 kg lithia (baterie střední třídy).
V současnosti jsou na výběr ze dvou způsobů recyklace. První využívá různé teploty tání materiálů a zahrnuje tavení. Druhá zahrnuje rozdrcení jednotlivých složek a jejich následné chemické oddělení. Než k tomu dojde, je nutné fyzickými prostředky odstranit spojovací prvky, bezpečnostní elektroniku, izolační materiály a obalové plasty. Výhodou drcení je, že jej lze provádět lokálně a baterii, která je považována za nebezpečný materiál, není třeba převážet (nebo alespoň nedaleko). Recyklace se však vyplatí pouze tehdy, když zpracováváte větší objemy.
Životnost baterie také hraje roli ve způsobu spotřeby surovin. U elektromobilů je baterie považována za „mrtvou“, když dosáhne až 80 % své maximální kapacity. Ale není fér odepisovat takovou baterii tak brzy – může mít druhý nebo třetí život. Jakmile je baterie zkontrolována a jednotlivé články jsou přeskupeny, může začít její druhá životnost jako vyrovnávací baterie, která může být použita k dočasnému ukládání solární, větrné a vodní energie, výstupních špiček od poskytovatelů energie nebo jiné přebytečné energie. Existují také příležitosti pro mobilní úložiště energie pro parkovací domy a mnoho dalšího. Takto lze předefinovat staré pravidlo 80% kapacity na 100% kapacitu se stejnými kvalitativními vlastnostmi. Velikost a hmotnost jsou zde až na druhém místě.
Proč investovat do čističky vzduchu?
Trhy a závody na recyklaci a baterie druhé životnosti ještě nejsou plně rozvinuté, ale je důležité již přemýšlet o tématech, jako je těžba a využívání zdrojů a renaturalizace Země, a porozumět základním problémům. Každý se může sám rozhodnout, jakou podobu bude mít jeho mobilita v budoucnu.
Komponenty najdete na www.rutronik24.com.
Přihlaste se k odběru našeho newsletteru a buďte informováni.
