Финн Пикок – дипломированный инженер-электрик, бывший сотрудник CSIRO, владелец электромобиля, основатель SolarQuotes.com.au
Независимо от того, планируете ли вы покупку электромобиля, ждете ли доставки или уже управляете электромобилем, знание того, как (и как) они заряжаются, является важной частью владения им.
В этом руководстве я расскажу о мощности (кВт) и энергии (кВт·ч). Важно понимать разницу! Люди постоянно путают эти понятия – даже электрики, которые должны бы знать лучше.
Обычный бензиновый автомобиль расходует 1 литр топлива на 10 километров. Обычный электромобиль расходует около 6 километров на 1 кВт⋅ч электроэнергии.
Для того чтобы проехать 100 км на бензиновом автомобиле, потребуется 10 литров топлива. При очень консервативной оценке стоимости в 1,40 доллара за литр топлива, 10 x 1,40 доллара = 14 долларов за 100 километров.
Примечание: на момент написания статьи бензин стоит более 2 долларов за литр, но я буду придерживаться цены в 1,40 доллара, чтобы показать, что электромобили намного дешевле, даже если российский диктатор не преувеличивал цены на топливо.
Для того чтобы электромобиль проехал 100 километров, требуется около 16 кВт⋅ч электроэнергии. Если ваш поставщик электроэнергии взимает 21 цент за кВт⋅ч, то стоимость составит 16 x 0,21 доллара = 3,36 доллара.
Эксплуатация электромобилей обходится дешевле, если учитывать зарядку от солнечных батарей или зарядку по льготным тарифам в зависимости от времени суток. Давайте проведем некоторые расчеты для наглядности:
Если ваш счет за электроэнергию составляет 21 цент, а тариф на подачу солнечной энергии в сеть — 8 центов, то чистая стоимость зарядки автомобиля от солнечной энергии составит 8 центов. Это на 13 центов дешевле за кВт⋅ч, чем зарядка электромобиля от сети.
Тарифы, зависящие от времени суток, предусматривают разные цены на электроэнергию в зависимости от того, когда вы получаете ее из сети.
Сравните цены на электроэнергию от компании Aurora Energy Tasmania в разное время суток:
Если вы настроите зарядное устройство для электромобиля на работу только в рамках этой программы тарифов Aurora с 10:00 до 16:00, то зарядка на 100 км обойдется вам в 16 x 0,15 $ = 2,40 $.
Будущее австралийской системы электроснабжения связано с тарифами, зависящими от времени суток: самая дешевая электроэнергия днем (благодаря большому количеству солнечной энергии) и ночью (обычно при сильном ветре и низком спросе).
В Южной Австралии с вас взимается мизерная плата в размере 7,5 центов за киловатт-час в день по тарифу, зависящему от времени суток, который включает в себя «солнечную губку».
Некоторые розничные продавцы также предлагают специальные тарифы для электромобилей, позволяющие платить более низкую плату за кВт⋅ч при зарядке электромобиля в определенное время или фиксированную суточную плату за неограниченную зарядку.
И последнее – остерегайтесь «тарифов по пиковой нагрузке». Эти тарифы позволяют снизить общую сумму счета за электроэнергию, но могут создать серьезные проблемы, если ваше потребление электроэнергии превысит определенный порог. Зарядка электромобиля с помощью трехфазного зарядного устройства мощностью 22 кВт может означать, что вы заплатите в 10 раз больше, чем за стандартный счет за электроэнергию!
Базовое зарядное устройство для электромобилей — это очень простое устройство. Его задача состоит лишь в том, чтобы «спросить» автомобиль, может ли он принять заряд, и если да, то безопасно подавать питание на автомобиль до тех пор, пока ему не будет дано указание остановиться.
Зарядное устройство для электромобилей не может заряжать автомобиль быстрее, чем он сам этого требует (это опасно), но если вы достаточно предусмотрительны, оно может замедлить зарядку или выбрать другой режим в зависимости от других условий – например:
Домашние зарядные устройства для электромобилей также работают в режиме переменного тока. Это означает, что в них нет ничего особенного. Они просто регулируют мощность переменного тока напряжением 230 В, поступающего в автомобиль.
На самом деле, электронный блок, который можно купить для зарядки автомобиля, технически не является зарядным устройством. Потому что он всего лишь подает регулируемый переменный ток. Технически, само зарядное устройство находится в автомобиле, преобразуя переменный ток в постоянный и выполняя все остальные задачи зарядки.
Это бортовое зарядное устройство для электромобилей имеет жесткое ограничение по мощности преобразования переменного тока в постоянный. 11 киловатт — это предел для многих электромобилей, таких как Tesla Model 3 и Mini Cooper SE.
Признание зануды: технически устройство, которое подключается к автомобилю, следовало бы называть EVSE (Electric Vehicle Supply Equipment — оборудование для зарядки электромобилей). Но это запутает большинство неспециалистов, поэтому, рискуя получить гневное письмо от инженера на пенсии, я называю эти устройства «зарядными устройствами».
Специализированные высокоскоростные общественные зарядные устройства для электромобилей сами по себе являются зарядными устройствами, которые подают постоянный ток непосредственно в аккумулятор. Они не ограничены возможностями автомобильного зарядного устройства, поскольку не используют его.
Если ваш автомобиль это позволяет, эти мощные устройства могут заряжаться постоянным током мощностью до 350 кВт. Обратите внимание, что их скорость значительно снижается, когда заряд батареи достигает примерно 70%. Тем не менее, они могут добавить 350 километров запаса хода всего за 10 минут.
В отрасли приняты термины для описания медленной, средней и быстрой зарядки. Довольно скучно это называется зарядкой уровня 1, уровня 2 и уровня 3.
Зарядное устройство первого уровня — это просто кабель и блок питания, которые подключаются к стандартной розетке. Оно заряжает устройства мощностью от 1,8 до 2,4 кВт от стандартной бытовой розетки.
Полезный совет: если ваш автопроизводитель не предоставляет мобильный разъем для вашего автомобиля, обязательно купите его и храните в багажнике – это может сэкономить вам много времени, даже если вы никогда не воспользуетесь им дома.
Чтобы проиллюстрировать, что означает скорость зарядки уровня 1 в 1,8 кВт – это означает, что она добавляет 1,8 кВт⋅ч в час к заряду аккумулятора вашего автомобиля.
1 кВт⋅ч энергии в батарее электромобиля эквивалентен примерно 6 км запаса хода. Следовательно, зарядное устройство уровня 1 может обеспечить запас хода около 10 километров в час. Если заряжать автомобиль ночью (около 8 часов), вы добавите около 80 километров запаса хода.
Однако зарядка на первом уровне может происходить с большей скоростью. В зависимости от производителя, ваше устройство может иметь сменные вилки.
Все портативные зарядные устройства для электромобилей поставляются со стандартными вилками на 10 А, такими же, как и все остальные электроприборы в вашем доме, но некоторые также имеют сменные вилки на 15 А. У таких вилок более широкий заземляющий контакт, и для них требуется специальная розетка, рассчитанная на более толстые провода с током 15 А. Если у вас есть автодом, вы, вероятно, с ними знакомы.
Некоторые мобильные зарядные устройства имеют разъём на 15 А. Вот разъёмы на 10 А и 15 А, которые поставляются с мобильными зарядными устройствами Tesla в Австралии.
Если ваш портативный зарядник рассчитан на 15 А, и вы хотите заряжать его дома, вам понадобится розетка на 15 А на парковке. Стоимость установки составит около 500 долларов.
Интересный факт: если напряжение в вашей местной электросети высокое (должно быть 230 В, но обычно 240 В и выше), вы получите больше мощности, потому что мощность = ток, умноженный на напряжение.
Дополнительный интересный факт: в зависимости от производителя, мобильные зарядные устройства обычно ограничены 80% от номинального тока. Таким образом, зарядное устройство на 10 А может работать только с током 8 А, а устройство на 15 А — только с током 12 А. В сочетании с колебаниями напряжения в сети это означало, что я не мог обеспечить точную скорость зарядки электромобиля с помощью мобильного зарядного устройства.
Интересный факт о Tesla: мобильные зарядные устройства Tesla, импортированные после ноября 2021 года, могут заряжать с полной мощностью 10 А или 15 А, в зависимости от используемого разъема.
Полезный совет: если у вас относительно новая модель Tesla и вам повезло иметь трехфазную розетку в гараже, вы можете приобрести сторонний зарядный кабель, способный заряжать автомобиль мощностью от 4,8 до 7 кВт (от 20 до 32 А) с помощью мобильного разъема.
✔ Скорость зарядки: приблизительно 40 км/ч (однофазная) или до 130 км/ч (трехфазная)
Для зарядки второго уровня требуется специальное сетевое зарядное устройство с отдельным проводом, подключаемым к сетевому фильтру.
Зарядные устройства второго уровня стоят от 900 до 2500 долларов за комплектующие и от 500 до более 1000 долларов за установку. Эта цена также предполагает, что ваш сетевой фильтр и сеть справятся с дополнительной нагрузкой. Если это не так, модернизация блока питания может обойтись в тысячи долларов.
Однофазное зарядное устройство Level 2 мощностью 7 кВт может увеличить запас хода примерно на 40 километров в час. Если ваш автомобиль это выдержит, трехфазное зарядное устройство для электромобилей мощностью 22 кВт увеличит запас хода примерно на 130 километров в час.
Интересный факт: Хотя трехфазные зарядные устройства второго уровня могут выдавать до 22 кВт, многие автомобили не могут преобразовывать переменный ток с такой скоростью. Проверьте технические характеристики вашего автомобиля, чтобы узнать его максимальную скорость зарядки переменным током.
Это зарядное устройство работает исключительно на постоянном токе и имеет выходную мощность от 50 до 350 кВт. Стоимость его установки превышает 100 000 долларов, и для его работы требуется мощный источник питания, поэтому вряд ли вы сможете установить такое устройство у себя дома.
Сеть Supercharger от Tesla — самый известный пример зарядного устройства 3-го уровня. Наиболее распространенная модель Supercharger «V2» имеет максимальную мощность 120 кВт и обеспечивает запас хода в 180 километров за 15 минут.
Сеть станций Supercharger компании Tesla дает ей конкурентное преимущество перед другими производителями электромобилей благодаря их расположению на популярных транспортных маршрутах, надежности/бесперебойной работе и огромному количеству по сравнению с другими зарядными устройствами уровня 3.
Однако, по мере распространения электромобилей, по всей стране, как ожидается, появятся другие конкурирующие сети, которые повысят свою надежность.
Интересный факт для поклонников Tesla: австралийские красно-белые суперзарядные станции Tesla Supercharger «V2» используют быструю зарядку постоянным током, обычно мощностью 40-100 кВт, в зависимости от количества одновременно используемых автомобилей. Несколько модернизированных суперзарядных станций «V3» в Австралии могут заряжать автомобили мощностью до 250 кВт.
Полезный совет: во время поездок остерегайтесь медленных зарядных устройств переменного тока. Некоторые придорожные зарядные устройства работают медленнее и могут заряжать аккумуляторы мощностью всего от 3 до 22 кВт. Они могут немного подзарядить аккумулятор при парковке, но недостаточно быстры для удобной зарядки в дороге.
Все электромобили, продаваемые в Австралии с 1 января 2020 года, оснащены розеткой переменного тока для зарядки, называемой «Тип 2» (или иногда «Меннекес»).
Дата публикации: 02.08.2022
