При упоминании этой темы в воображении автолюбителей, не владевших EV, сразу возникает либо образ бытового электроудлинителя, либо пугающе опасного и непонятного электрооборудования. Выбросьте эти ассоциации из головы. Хотя электромобиль действительно можно включить в обычную розетку, его «заправка» все же выполняется по другому принципу.
Любого автовладельца во время визита на АЗС заботит всего три вопроса: будет ли там топливо нужного сорта, окажется ли оно качественным и зальют ли его в должном количестве. На самом деле мы должны испытывать ужас перед вполне реальным риском пролива, возгорания и взрыва, но все так привыкли к рутиной процедуре заправки, что мало кто вообще вспоминает о потенциальной опасности.
У электромобиля тоже есть лючок, открывающий «горловину» зарядного разъема, отчего по старой привычке многие и называют процесс зарядки «заправкой». Но на этом сходство закачивается. «Сортность» и чистота электрического тока здесь уже никого не волнует, зато возникает уйма других вопросов – от самых простых обывательских до сложных технических.
Далее мы шаг за шагом пройдемся по всей зарядной тематике. Вы узнаете, как правильно заряжать электромобиль, найдете ответы на многие вопросы, а заодно убедитесь, что многие «страшилки» по поводу зарядки EV беспочвенны или надуманы.
Также на портале есть обновляемый гид по вопросам ввоза, приобретения и оформления электромобилей в России, и подробная статья-инструкция об особенностях эксплуатации EV в наших климатических условиях.
Прочтите эту небольшую главку, если вы здесь первый раз. Она поможет встать на правильную точку зрения и понять, в чем заключаются главные топливно-энергетические отличия EV и автомобилей с двигателем внутреннего сгорания (ДВС).
Всем известно, что киловатт – это единица мощности. Киловатт равен 1,36 лошадиной силы. Названия разные, но смысл один – обе единицы указывают на то, сколько работы машина может произвести за единицу времени. Работой для автомобиля является, например, разгон с места до 100 км/ч. Очевидно, чем мощнее машина, тем быстрее она выполнит разгон.
Если киловатты мощности умножить на часы работы машины, мы узнаем необходимый запас энергии для нее – те самые кВт⋅ч, которые так удобны для учета электроэнергии. Однако в физическом смысле киловатт-часы идентичны другой единице – калориям, которыми в том числе измеряется теплотворность топлива для ДВС. Эти единицы соотносятся так: 1 кВт⋅ч равен 864 кКал. Поскольку при сгорании 1 литра бензина высвобождается 10 500 кКал, то можно сказать, что в нем запасено 12 кВт⋅ч.
Запомните это число – оно показательно для любых сравнений EV с обычными машинами.
Умножаем, предположим, 50 литров (запас бензина в баке) на 12 и видим, что такой объем топлива энергетически равнозначен батарее в 600 кВт⋅ч. Ого? Вовсе нет. Из этого внушительного резерва обычный автомобиль в дело пустит максимум 35-40%. Все остальное уйдет в нагрев агрегатов, сгорит без работы и вылетит в трубу из-за низкого КПД двигателя внутреннего сгорания.
Теперь пересчитаем расход энергии электромобилем в привычные для автомобилистов единицы. У легковых EV фактический расход укладывается в 20-40 кВт⋅ч/100 км. Делим на 12 и получаем, что в «бензиновом» выражении это всего 1,6-3,2 л/100 км. Все закономерно. Электрические машины лишь считанные проценты тратят на тепловыделение, а выбросов у них вообще нет. Вдобавок, благодаря рекуперации, они возвращают в батарею до трети растраченной энергии.
Как видите, электромобили в разы эффективнее распоряжаются энергией для кинетики. В дорожных заторах, когда у машин с работающими ДВС расход начинает безудержно расти, у EV он остается почти на прежнем уровне – нет движения, нет и растрат! Однако там, где требуется именно тепло, все-таки выгоднее пока углеводородное топливо – почему дома и постройки по-прежнему дешевле отапливать газом, керосином, углем или даже дровами.
Увы, физика начинает работать против EV при зарядке батарей. Заправляя автомобиль, мы, по сути, переливаем носитель калорий. А зарядка – это процесс переноса самой энергии. И чтобы в батарею за минуту поступало столько же киловатт-часов, сколько их «влетает» в бак со струей из пистолета АЗС, нам бы потребовалась зарядная система огромной мощности – под 3-5 мегаватт!
Пока такие значения не реалистичны. Ни одна батарея EV не может принять такой напор электронов. По этой причине зарядку не стоит даже как-то уподоблять заправке. Договорились?
Вот вопрос номер один у всех, кто задумался пересесть на электромобиль. Многие вообще не могут представить EV в отрыве от каких-то «электро-заправочных» сооружений. Весь прежний опыт нам говорит, что там, где ездят автомобили, должны обязательно быть и автозаправки.
На самом деле развитая инфраструктура с рядами из мощных «ультрабыстрых» ЭЗС (подобных той, что на фото) понадобится лишь на автомагистралях. И то – когда электромобили станут массово использовать для дальних поездок. Для другого она просто не нужна. В странах, где EV уже получили широкое распространение, по статистике к терминалам «быстрых» зарядок прибегает лишь 3-5% владельцев EV.
Почему так мало? Потому что в остальных случаях электромобили прекрасно заряжаются от так называемых «медленных» (и недорогих в установке) терминалов. Вот и вся стратегия – для подавляющего большинства применений EV нужна подпитка не где-то в пути, а в месте стоянки. Одна точка, которую могут вместе или поочередно использовать несколько электромобилей.
И она не принуждает подключаться каждый раз и каждый день. Терминал на 22 кВт за 6-7 часов в состоянии пополнять батарею на 400-500 км езды. Для многих пользователей это больше недельного пробега по городу и пригородам.
А при наличии собственной гаражной, придомовой или офисной точки зарядки, можно вообще навсегда забыть про визиты на бесплатные публичные или на коммерческие ЭЗС. К ним придется прибегать разве что при незапланированных перепробегах.
Скорость зарядки – условное понятие. «Медленный» терминал на самом деле может быть и очень медленным (таким по факту является любой зарядной блок, подключаемый к обычной бытовой электророзетке), и вполне себе быстрым. Принципиально другое: в этих системах передача энергии производится по линии переменного тока (AC). Такой ток легко получить от электросети, но инвертор электромобиля должен его выпрямить, прежде чем отправить к ячейкам батареи.
В спецификациях «медленной» зарядки прописаны режимы аж до 43 кВт, но на практике AC-терминалы мощнее 22 кВт встречаются редко. Они не очень востребованы, так как производители электромобилей не всегда оснащают свою технику такими же мощными инверторами, а в некоторых случаях вообще ограничиваются 11- или даже 7-киловаттными.
«Быстрая» же зарядка подразумевает прямую подачу постоянного тока в батарею (DC), для чего он выпрямляется станцией – бортовой системе электромобиля остаются только контролирующие функции.
Терминалы постоянного тока мощностью до 40-60 кВт формально считаются «быстрыми», но зарядка на них может занять более 2-3 часов.
Всё большее распространение получают DC-станции мощностью 120-150 кВт, способные подзаряжать одновременно два-три электромобиля. Либо один, но действительно быстро – за 30-60 минут.
Также разработаны станции для «ультрабыстрой» зарядки при мощностях 250-400 кВт. Однако преимущества таких ЭЗС, как правило, могут реализовать только EV с 800-вольтовыми или передовыми твердотельными тяговыми батареями.
Реальная мощность зарядки постоянным током может быть существенно меньше той, что декларируется производителем электромобиля. Ограничения могут возникнуть у электросбытовой сети или в системе балансировки мощности ЭЗС. Лимиты устанавливает и контроллер состояния батареи – при низких или очень высоких температурах, а также при достижении уровня заряда выше 60-75% включаются механизмы ограничения зарядного тока.
Установите на смартфон мобильное приложение 2chargers (наиболее удобно для использования в России) или откройте Plugshare.com (для работы в нашей стране потребуется VPN). Оба сервиса глобальные, отображают на картах все имеющиеся в регионе ЭЗС – бесплатные и платные, «медленные» и «быстрые», свободные и занятые, планируемые к вводу и поставленные на техобслуживание.
Там же можно включить фильтры ЭЗС с подходящими для вашего электромобиля разъемами и узнать о том, на каких условиях доступны станции, размещенные на территориях с ограниченным въездом – возле офисных центров или у автодилеров, на паркингах отелей или ТРЦ.
Что ещё может быть полезно? Функции удобного агрегатора ЭЗС с поиском подзарядок на пути к выбранной цели появились в популярном апплете Яндекс.заправки. Отображение всех станций на одной карте с подробной информацией о каждой точке предлагает новое (вышедшее в 2023 году) приложение Charby. А одним из наилучших планировщиков поездок на электромобилях считается сервис ABRP, у которого также есть и мобильная версия.
Перечисленные приложения помогут найти зарядки с необходимыми параметрами, спланировать маршрут к ним, зарезервировать продолжительность подключения, оставить комментарий об ЭЗС, который наверняка будет полезен для других обладателей EV, войти в пользовательские в чаты, вызвать техподдержку и т.д.
Ответим на примере Москвы. В дополнение к 2chargers или PlugShare столичным электромобилистам следует установить на смартфон еще три приложения: «Мосэнергосбыт — зарядки», Sitronics Electro и «Московский Транспорт».
Первое охватывает бесплатные станции МОЭСКа и «МосОблЭнерго», размещенные в Москве и области (активация колонок осуществляется через приложение или специальными картами – есть особенности регистрации).
Второе – все бесплатные «медленные» и «быстрые» ЭЗС, установленные МГТС (для доступа к ним также нужно оформить специальные пропуска).
Третье позволит забронировать и активировать те бесплатные точки зарядки EV, которые создает департамент транспорта Москвы. Не исключено, что именно эта сеть в столице и станет основной – она пока насчитывает два десятка станций, но ее будут расширять ежегодно на 200 ЭЗС.
Опять же ответим на примере Москвы – от 8 до 25 рублей за кВт⋅ч в зависимости от мощности и места расположения терминала. Соответственно, сотня киловатт-часов, которой хватит примерно на 400-500 км, выйдет в 800-2500 рублей.
К коммерческим относятся станции Punkt E, терминалы Sitronics Electro, ZEVS и "Фора" («Первых российских ЭЗС»), Volt For Drive и ещё многих региональных сетей. Почти у всех есть свои приложения с картой зарядных точек и с привязкой банковских карт для оплаты.
Правда, лишь некоторые из перечисленных брендов претендуют на статус федеральных сетей. У многих количество станций исчисляется пока единицами и они установлены скорее для тестирования функций и изучения спроса.
Коммерческие зарядные станции стали встречаться и на АЗС. Первые пробные терминалы были установлены в сети фирменных заправок Shell (часть до сих пор работают бесплатно). Теперь мощные платные ЭЗС от «Энергоцентра» стали устанавливать на автозаправочных комплексах "Роснефти", "Лукойла", BP и др.
Хотя этот способ не бесплатный, именно он самый удобный и целесообразный. Во-первых, личную станцию можно поставить с любыми разъемами и желаемыми параметрами. Во-вторых, получать энергию можно по сниженным ночным тарифам (около 2-4 рублей за киловатт-час). В-третьих, таймерное или удаленно управляемое подключение позволит прогревать или кондиционировать электромобиль непосредственно от электросети – вы забудете про потери времени на подготовку электромобиля к движению. Наконец, в «медленной» домашней зарядке есть еще один плюс – он самый щадящий и не изнашивает дорогостоящую батарею критическими токами, как делают зарядки «быстрого» типа.
Разумеется, проще всего тем, кто проживает в своем частном доме. Лучше обратиться в какую-либо специализированную компанию – она проведет у вас и технический аудит, и подберет оборудование для персональной ЭЗС, и обеспечит его подключение/наладку.
Заказать размещение зарядных терминалов можно также для жилых комплексов и деловых центров: проектные и прочие услуги такого рода уже предлагают сами электросбытовые компании. Они принимают заявки и от юридических, и от частных лиц.
С недавних пор терминалы разрешено монтировать и в подземных паркингах многоквартирных домов.
Если в день электромобиль проезжает не более 50-100 км, то можно ограничиться комплектным зарядным устройством, которое включается в самую обычную розетку. Мощность такого не превышает 3-3,5 кВт и его иногда зовут «бабушкой» за неспешность зарядки, но за ночь оно обеспечит необходимое пополнение батареи на 20-30 кВт⋅ч.
Если суточные пробеги достигают 200-300 км, то потребуется трехфазное подключение штатного зарядного блока (если такое допускается производителем) или опциональное зарядное устройство вдвое-втрое мощнее штатного (7-11 кВт). Такие способны зарядить даже самую емкую батарею электромобиля полностью менее чем за сутки.
Наилучший вариант для дома (или офиса) – настенный блок с трехфазным подключением мощностью 11-22 кВт. Их выпускает множество производителей. Стоимость оборудования от известных брендов (ABB, Mennekes, Sсhneider, Legrand и т.д.) – от 80 до 400 тысяч рублей в зависимости от функционала. Цена аналогов российского, украинского или китайского производства – от 50 тысяч рублей. Причем среди них уже есть и продвинутые модели – многотарифные, наделенные таймером, дисплеем, беспроводным модулем и контролем через мобильное приложение.
В теории – да, на практике – едва ли. Некоторыми производителями налажен выпуск подходящих для установки в гаражах частных и многоквартирных домов компактных терминалов с инверторами для зарядки постоянным током. Однако мощность такого оборудования обычно ограничена 20 кВт, то есть к «быстрым» ЭЗС их можно отнести лишь с большой натяжкой (при этом они в несколько раз дороже стандартных 11- или 22-киловаттных трехфазных станций переменного тока).
Ещё более мощные станции, способные обеспечить реально быструю зарядку, дороже уже на порядок и требуют присоединения к электросетям по промышленным стандартам, что далеко не везде возможно.
Существуют также терминалы, работающие по буферному принципу. Они берут энергию от сети как станции обычной мощности, накапливают ее в себе, а затем отдают электромобилю максимально быстро. Но в таком оборудовании должна использоваться высоковольтная емкая батарея и из-за этого цена системы получается высокой, а сама она – большой и тяжелой.
Встречается и экзотика: переносные инверторы, которые подключаются вообще к обычной розетке, а с другой стороны отпускают постоянный ток по стандартам «быстрой» зарядки через сменные кабели с разъемами SHAdeMO, GB/T, CSS или SC (об их разновидностях будет рассказано ниже). Однако из-за входных ограничений они также не выдают ту мощность, что подразумевает настоящая «быстрая» ЭЗС. Такое оборудование может представлять интерес разве что для станций сервисного обслуживания.
Если рассматривать обычную розетку и удлинитель, то риск будет такой же как и при пользовании любым электробытовым прибором. Но в специализированном соединении терминал-EV он сведен к нулю даже при подключении мокрых разъемов в условиях осадков.
Дело в том, что изначально в зарядном кабеле нет никакого электротока и он не подается туда даже при попытках активации терминала. То есть тот «пистолет», который надо вставить в гнездо EV, в любом случае не будет под напряжением. Лишь когда автоматика заблокирует замки разъемов, проверит цепь на качество соединений и на возможные утечки, тогда в нее пойдет ток.
Для усиления мер безопасности производители электромобилей также блокируют процесс зарядки, если, например, осталось включенным зажигание.
Свои правила задает и ЭЗС. Если пользователь нарушил инструкции или порядок подключения, которые указаны на колонке – ток не пойдет.
Нет. После подключения EV к зарядному терминалу (любому – «медленному» или «быстрому») помимо тестирования запускается и процесс инициализации, в ходе которого EV через CAN-протокол обменивается информацией с зарядной колонкой об оптимальных зарядных режимах. За пределы допустимого они не выйдут.
Но есть нюанс. Когда батарея уже накопила много заряда, процесс наполнения энергией не может продолжаться с прежней скоростью – подвод высоких зарядных токов в этом случае значительно уменьшает ресурс аккумуляторных ячеек из-за нежелательных химических процессов в них. Поэтому везде применительно к «быстрой» зарядке считается наполнение энергией только до 80%.
По европейским стандартам зарядные устройства для электротранспорта подразделяются по режимам подключения.
Mode 1 подразумевает соединение потребителя электроэнергии непосредственно с сетью переменного тока без какого-либо контроля параметров. В некоторых странах данный режим вообще запрещен, так как может перегрузить соединение, рассчитанное максимум на 240 вольт и 16 ампер.
Mode 2 подобен первому, но в кабельном соединении между сетью и электромобилем уже есть электронное устройство защиты сети от перегрузки.
Mode 3 – это контролируемый защищенный режим зарядки переменным током. Для него применяется соединенение с особыми разъемами. Это в нем станция и электромобиль сначала инициализируют проверку всех контактов и изоляторов, «договариваются» о допустимых режимах и лишь после этого включают ток. Напряжение может достигать 690 вольт, а ток – 63 A.
Mode 4 – контролируемый защищенный режим зарядки постоянным током (DC). По сути все тоже самое, что и третьем режиме, но используется кабель с сильноточными шинами, которые пропускают тока силой не менее 400 ампер при напряжении 600 В и выше.
Американская классификация попроще, распространяется лишь на зарядные станции переменного тока (AC) и условно подразделяет их на три уровня мощности: Level 1 – до 1,92 кВт, Level 2 – до 14,4 кВт, Level 3 – до 30-60 кВт.
Это разновидности разъемов, физически отличающихся друг от друга по форме. Это то, что не следует путать ни с Mode, ни с Level.
Первым в автоиндустрии был стандартизирован «американо-японский» коннектор Type 1 (иногда обозначается как J1772). Он однофазный и рассчитан на мощность до 9,2 кВт.
В Европе стандартом де-факто стал разъем Type 2, разработанный компанией Mennekes. Такой допускает одно- или трехфазное подключение (в последнем случае – мощностью до 43 кВт). Предлагался еще Type 3 («французский»), но он развития не получил.
Ограничения на силу тока в существующих стандартах подтолкнули компанию Tesla к разработке особых разъемов для зарядных станций Supercharger. Они впоследствии получили распространение не только в США, причем мощность в третьей версии "тесловского" стандарта была повышена со 135 до 250 кВт. В ноябре 2022 года компания заявила о намерениях сделать свою систему открытым стандартом NACS мощностью до 1 МВт.
Аналогично, для осуществления «быстрой» зарядки постоянным током на базе стандартов Type 1 и Type 2 были разработаны комбинированные разъемы CCS Combo 1 и CCS Combo 2 с дополнительной проводкой под мощности до 400 кВт. Штекеры от таких терминалов не вставляются в обычные гнезда Type 1 или Type 2. Но электромобиль с портом CCS Combo без проблем примет кабель от «медленной» зарядки соответствующего номера.
В США, Японии и еще ряде стран уже в ходу и многофункциональный разъем SHAdeMO, который обеспечивает и мощность до 400 кВт (при наличии жидкостного охлаждения терминалов), и «медленную» зарядку, и даже может подпитывать отдельно 12-вольтовую сеть электромобиля.
Наконец, в Китае вообще придумали собственные стандарты, которые полагаются на два разных разъема – базовый GB/T (20234.2, внешне похож на Type 2 Mennekes, но не совместим по распиновке) под переменный ток и мощность до 27,7 кВт и его разновидность GB/T Fast (20234.3) для зарядки постоянным током на мощностях до 250 кВт. Там же разрабатывается еще один разъем под рабочим названием ChaoJi (GB/T-2 или CHAdeMO 3.0), который обеспечит мощность до 900 кВт).
Как видите, единого типа нет. И вряд ли предвидится. Производителям проще поступать, как и производителям бытовой электроники – выпускать для каждого региона модели с нужными разъемами.
Такой же, как и в Европе – Type 2 для «медленных» точек и CCS Combo 2 для «быстрых» ЭЗС. Впрочем, некоторые из уже установленных зарядных терминалов наделены дополнительным кабелем с «пистолетом» SHAdeMO. Встречаются также зарядки с разъемом Tesla SC, а на Дальнем Востоке – и с устаревшим «заокеанским» Type 1.
Как бы там ни было, но электромобиль для пользования в России лучше приобретать с портами Type 2/CCS Combo 2. К слову, на некоторых электромобилях они устанавливаются не вместо, а дополнение к «родным», что особенно удобно.
В июне 2022 года внезапно изменились требования Минпромторга РФ к комплектации «быстрых» зарядных станций, субсидируемых государством. Они обязаны иметь китайский «пистолет» зарядки GB/T, а европейский порт CCS2 Combo и японский CHAdeMO устанавливаются на выбор.
Нет, если у вас есть возможность установить собственный зарядной терминал с необходимыми разъемами, и вы не планируете дальних поездок.
Их не должно возникнуть и при наличии кабелей-переходников, которые с одной стороны несут на себе разъемы по принятым у нас стандартам, а с другой – под ваш электромобиль. Но выбор таких изделий ограничен. Применение, кстати, тоже – они бесполезны для ЭЗС, у которых кабель стоит свой и является при этом несъемным.
Еще есть адаптеры-наконечники, но их использование из-за дополнительного соединения в цепи уже может повлечь различные сбои и технические проблемы. И, пожалуй, это единственный случай, когда пользование EV будет связано с повышенным риском.
Да, потенциально могут возникнуть, так как в батареях электромобилей применяются литий-ионные ячейки, которые могут иметь узкий диапазон допустимых температур зарядки (обычно от 0 до 50°С). Эта особенность аккумуляторов, как правило, учитывается конструкцией EV, то есть в схеме терморегулирования и в управлении бортового инвертора предусматриваются режимы подогрева батареи или отвода избыточного тепла, чтобы зарядные процессы оставались возможными при эксплуатации автомобиля в сильные морозы или жару. Но это накладывает и некоторые ограничения. В частности, если электромобиль "заморожен" до отрицательных температур, то после подключения к источнику энергии его зарядка начнется не сразу, а после предварительного нагрева аккумуляторных элементов.
Есть нюансы, связанные и с мощностью терминалов. Станция быстрой зарядки постоянным током при отрицательных температурах может значительно понизить выдаваемую мощность, что сделает процесс гораздо менее быстрым. А в случае с маломощными устройствами ("кирпичами" на 1,5-2 кВт, подключаемыми к обычной розетке) время зарядки увеличится из-за неизбежных тепловых утечек, доля которых при очень низких температурах может оказаться весьма высокой.
Эксперты немецкого автомобильного клуба ADAC провели собственное исследование на эту тему и установили, что при зарядке от обычной домашней розетки через штатный блок мощностью 2-3 кВт до батареи доходит только 70-90% энергии, взятой от электросети. В случае использования настенной домашней станции на 11 кВт потери энергии уже не будут превышать 5-10 процентов, то есть электромобиль примет 90-95% от тех киловатт-часов, которые отобразит домашний электросчетчик. С минимальными потерями зарядка выполняется на мощных зарядных станциях постоянного тока.
Разница обусловлена тепловыми утечками энергии в кабеле, зарядном устройстве, инверторе, внутренней проводке автомобиля и самом аккумуляторе. Также некоторую часть энергии отбирает и бортовая электросистема машины, которая остается работать в фоновом режиме.
Из этого можно сделать простой вывод: чтобы снизить утечки при зарядке на дому, следует делать это в теплом гараже, использовать качественный кабель с низкими потерями и устройства с трехфазным подключением к электросети, способные обеспечить мощность более 7 кВт.
До недавних пор зарядка автомобильных аккумуляторов на подземных стоянках была запрещена по требованиям пожарной безопасности, так как традиционные свинцово-кислотные батареи в процессе зарядки выделают водород (тяговые батареи электромобилей лишены этого недостатка). Но с 05.11.2023 начал действовать новый свод правил СП 113.13330.2023 «Стоянки автомобилей».
Новый свод утвержден приказом Минстроя России от 05.10.2023 № 718/пр. Он заменяет собой сразу два свода правил: СП 113.13330.2016 «Стоянки автомобилей» и СП 506.1311500.2021 «Стоянки автомобилей. Требования пожарной безопасности».
В новом своде устанавливаются требования пожарной безопасности к стоянкам автомобилей, в отдельные разделы выделены обеспечение санитарно-эпидемиологических требований, требований в области охраны окружающей среды и требования к энергосбережению (в СП 113.13330.2016 данных разделов не было). Также в СП 113.13330.2023 уточнены требования к парковочным местам для электромобилей (например в части габаритов машиноместа для электромобиля - раньше было 5,5 м на 3 м, а теперь 3 м на 6 м), доступа к зарядным станциям (раньше только с помощью специальной карты доступа, теперь можно при помощи мобильного устройства) и требования к зарядному оборудованию для размещения станций ниже подвального этажа (пункт 7.10.2). Да, все прежние ограничения на установку станций медленной зарядки на подземных стоянках ниже яруса -1 теперь тоже являются устаревшими.
Copyright © 2024 EV Start
