Projektiranje električnih polnilnih postaj na izmenični in enosmerni tok, izzivi in priložnosti

Slika 1: Primer projektne dokumentacije za izvedbo gradnje (PZI), vir: E prihodnost d. o. o.

Elektrifikacija svetovnega voznega parka bo ustavila rast končne rabe energije in večala delež obnovljivih virov energije (OVE) v prometu. Večja stopnja rasti polnilnih postaj kot električnih avtomobilov je skladna s potrebo po namestitvi večjega števila polnilnih postaj kot predpogoja za rast večine trgov električnih avtomobilov.

Prihodnja leta bodo prinesla pomembne spremembe, saj bodo elektrifikacija, skupna mobilnost, povezljivost vozil in sčasoma avtonomna vozila preoblikovala avtomobilske in tovorne trge po vsem svetu.

Slika 2: Število električnih vozil na cestah v svetu leta 2021 – več kot 16,5 milijona električnih avtomobilov, število se je potrojilo v samo treh letih

Trg električnih vozil cveti. Lani je bilo v Nemčiji registriranih 681.000 novih električnih avtomobilov. To pomeni več kot dvakratno povečanje registracij električnih vozil v Nemčiji. Niti ozka grla v svetovnih dobavnih verigah za električna vozila niso mogla upočasniti tega trenda. Center za raziskave sončne energije in vodika Baden-Württemberg (ZSW) je raziskal najnovejše podatke o industriji električnih vozil. Kitajska je vodilna na področju globalnih registracij novih avtomobilov s 3,3 milijona električnih avtomobilov, a si je Nemčija ponovno zagotovila drugo mesto pred ZDA. Trenutno je na cestah v Nemčiji okoli 1,2 milijona električnih avtomobilov in približno 17 milijonov po vsem svetu.

»Kitajska je še vedno največji trg električnih vozil na svetu. Če je število električnih avtomobilov izraženo kot odstotek skupnega števila novih registracij, pa se pokaže drugačna slika, pri čemer očitno vodi Norveška s približno 75-odstotnim deležem. Le vsak četrti na novo registriran avtomobil je tukaj še vedno na konvencionalni pogon. V Nemčiji je delež električnih avtomobilov le 26-odstoten – vendar je še vedno skoraj dvakrat višji kot v prejšnjem letu – in prvič večji od deleža dizelskih avtomobilov.«

Kot vidimo iz prikazanih podatkov, trgi električnih vozil rastejo, zato bo treba v prihodnjih letih do leta 2035 razširiti dostop do javnega polnjenja. Danes večina uporabnikov polni električna vozila na domačih lokacijah in delovnih mestih. A potrošniki bodo vse bolj pričakovali enake storitve, preprostost in avtonomijo uporabe električnega vozila, kot je standard pri običajnih vozilih. Število javno dostopnih polnilnih postaj po vsem svetu v letu 2021 se je približalo 1,8 milijona, od tega je tretjina hitrih polnilnih postaj.

Slika 3: Število polnilnih postaj za električna vozila z izmeničnim in enosmernim tokom v svetu, 2015–2022, vir: https://www.iea.org/reports/global-ev-outlook-2021

Javne počasne polnilnice so v vzponu

V Evropi je bilo leta 2021 nameščenih več kot 300.000 počasnih/izmeničnih javnih polnilnih postaj, kar je 30-odstotno povečanje na letni ravni. Nizozemska vodi v Evropi z več kot 80.000 počasnimi polnilnimi postajami, ki ji sledijo Francija s 50.000, Nemčija s 40.000, Združeno kraljestvo s 30.000, Italija z 20.000 ter Norveška in Švedska z nekaj več kot 12.000 javnimi polnilnimi postajami.

Dostopnost javnega hitrega polnjenja je v vzponu

Javno dostopne hitre/enosmerne polnilne postaje olajšajo daljša potovanja. Ker so vse bolj razporejene v prostoru, bodo tako lahko omogočale daljša potovanja, spodbujale potrošnike, ki nimajo dostopa do zasebnega polnjenja, k nakupu električnega vozila in pripomogle k spopadu voznikov z občutkom tesnobe (t. i. strahom, da bo avtomobilu zmanjkalo energije), preden pridejo do cilja.

Hitro polnjenje se trenutno uvaja hitreje kot počasno polnjenje. Število javnih hitrih polnilnic v Evropi se je povečalo za več kot 30 % na skoraj 50.000 enot. To vključuje 9200 javnih polnilnih postaj v Nemčiji, 7700 v Združenem kraljestvu, 6700 na Norveškem, 4500 v Franciji ter 2600 v Španiji in na Nizozemskem.

Projekcije uvajanja infrastrukture za polnjenje električnih vozil do leta 2035

Potrebe omrežja se bodo od zdaj do leta 2040 močno spremenile, saj bo povpraševanje po električni energiji za električna osebna vozila, kombije in tovornjake naraščalo. To bo povečalo potrebo po močnejših polnilnih vozliščih (angl. charging hubs) v mestnih območjih in ob avtocestah, zlasti za oskrbo teh vozil.

Povezava od vozila do omrežja (angl. V2G – vehicle-to-grid) lahko postane glavno orodje za operaterje omrežij pri upravljanju konic povpraševanja po energiji.

Slika 4: Kumulativna globalna nameščena polnilna infrastruktura po kategorijah: dom in služba, javno, avtobusi in tovornjaki – scenarij ekonomskega prehoda

Če bodo ti datumi obveljali, se nam obeta zelo pestro avtomobilsko desetletje. Tak prehod bo zahteval velike vložke v tehnološki razvoj posameznih znamk ter polnilno in splošno električno infrastrukturo.

Program bo prav tako vključeval naslednje ukrepe: delež elektrike iz obnovljivih virov bi morali v Evropi do leta 2030 z današnjih 32 povečati na 40 odstotkov.

Vsaka država članica bi morala poskrbeti za polnilnico na vsakih 60 kilometrov pomembnejših avtocest, polnilne postaje za vodikove gorivne celice bi morale biti na voljo vsakih 150 kilometrov.

Projektiranje električnih polnilnih postaj na izmenični in enosmerni tok

→ Celoten članek je objavljen v Elektrotehniški reviji številka 2/2022

Avtor:
mag. Andrej Zorec, univ.dipl.inž.el.

Ne spreglejte pa tudi strokovnih predstavitev:

POLNILNE POSTAJE ZA ELEKTRIČNA VOZILA – vse od postavitve do preizkušanja varnosti delovanja v 10-ih korakih – Nova zakonodaja in zadnje stanje tehnike na primerih iz prakse

Nova zakonodaja na področju SAMOOSKRBE, obnovljivih virov & učinkovite rabe energije in električne mobilnosti – Vse na enem mestu

HRANILNIKI ELEKTRIČNE ENERGIJE – neodvisna in zanesljiva (samo)oskrba z električno energijo – Zadnje stanje tehnike in aktualna zakonodaja

NOVA PRAVILNIKA in TEHNIČNI SMERNICI za nizkonapetostne inštalacije in zaščito pred delovanjem strele – Vse na enem mestu