Sähköauton kotilataus

Kotilatauksessa on kyse energiansuunnittelusta ja sähköasennuksesta. Paras järjestelmä korvaa turvallisesti päivittäin käytetyn energian, sopii rakennuksen käytettävissä olevaan kapasiteettiin ja on valmis, kun auton on lähdettävä.

Aloita energiasta, älä enimmäistehosta

Suuri akku ei automaattisesti edellytä tehokasta kotilaturia. Olennaista on pysäköintijaksojen välillä käytetty energia.

Esimerkkikuljettaja ajaa päivittäin 60 km sähköautolla, joka kuluttaa 20 kWh/100 km:

Ajoneuvon käyttämä energia = 60 km × 20 kWh/100 km
                           = 12 kWh

Jos koko prosessin hyötysuhde pistorasiasta akkuun olisi 90%, akun 12 kWh:n energian täydentäminen ottaisi mittarilta noin 13.3 kWh. Kymmenelle pysäköintitunnille jaettuna tarvitaan keskimäärin vain noin 1.3 kW. Todellinen kulutus, häviöt, lämpötila ja tariffit vaihtelevat, mutta esimerkki osoittaa, miksi yön yli kestävä pysäköinti voi olla tärkeämpää kuin akun kokonaiskapasiteetti.

Lisää marginaalia talvikulutukselle, epäsäännöllisille pitkille ajopäiville, latausaikarajoituksille ja matkan jälkeen tarvittavalle lataustason palauttamiselle. Kahden sähköauton taloudessa kuormanjako voi olla hyödyllisempi kuin kaksi enimmäisteholle mitoitettua virtapiiriä.

Käytettävissä oleva latausteho määräytyy seuraavista pienimmän mukaan:

Rakennuksen sähköliittymä ja käytettävissä oleva vapaa kapasiteetti
Ryhmäjohto
EVSE:n asetus
Kaapeli ja liitin
Ajoneuvon sisäinen AC-laturi
Mahdollinen dynaamisen kuormanhallinnan raja

11 kW:n latauslaite ei voi syöttää 11 kW:n tehoa autoon, jonka raja on 7.4 kW, eikä kolmivaiheinen latauslaite saa yksivaiheista ajoneuvoa lataamaan kolmella vaiheella.

Suunnittele asennus jatkuvaa kuormaa varten

Sähköauton lataus voi ylläpitää suurta virtaa monen tunnin ajan. Se poikkeaa laitteesta, joka saavuttaa nimellistehonsa vain hetkellisesti.

Pätevän asentajan tulisi arvioida:

Sähköliittymän ja keskuksen kapasiteetti
Nykyiset huippukuormat ja tuleva sähköistäminen
Kaapelin reitti, johtimen poikkipinta, jännitehäviö ja ympäristön lämpötila
Erillinen ryhmäjohto ja ylivirtasuojaus
Maasulku- tai vikavirtasuojaus
Tasavirtavuodon tunnistus siellä, missä sitä vaaditaan
Maadoitusjärjestely
Ylijännitesuojaus ja paikallisen verkkoyhtiön vaatimukset
Ulko-olosuhteet, törmäysriski, vedenpoisto ja kotelointiluokka
Luvat, tarkastus, ilmoitukset ja verkkoliitäntäsäännöt

Tarkat suojalaitteet ja maadoitusratkaisu määräytyvät paikallisten sääntöjen mukaan. IEC 61851 määrittää EVSE-vaatimukset, mutta kansalliset sähköasennusmääräykset ja rakennuksen todellinen asennus ratkaisevat. Yhdysvalloissa virallinen ohjeistus suosittaa EVSE:lle erillistä ryhmäjohtoa. Muilla markkinoilla sovelletaan omia virtapiiriä, vikavirtasuojausta ja sähkönsyöttöä koskevia sääntöjä.

Asunnonomistajan tulisi saada tiedot virtapiirin mitoituksesta ja EVSE:n kokoonpanosta, testitulokset, käyttöönottopöytäkirja sekä ohjeet laitteiston turvalliseen erottamiseen sähköverkosta.

Kiinteästi asennettu, pistorasiaan kytkettävä tai siirrettävä EVSE

Oikein määritetty pistorasiaan kytkettävä EVSE ei ole itsessään vaarallinen. Ongelmana on, että pistorasia lisää kosketuspintoja, jotka voivat löystyä, kulua, syöpyä tai olla huonosti asennettuja. Heikentyneen kosketuksen vastus synnyttää lämpöä pitkän ja suurivirtaisen latauksen aikana.

Kiinteästi asennettu latauslaite poistaa pistotulpan ja pistorasian välisen liitoksen, vähentää laitteen satunnaista siirtelyä ja on usein yksinkertaisempi valinta pysyvään suurivirtaiseen asennukseen. Pistorasiaan kytkettävä latauslaite voi helpottaa vaihtamista tai poistamista kausittain, mutta pistorasian, kotelon, virtapiirin ja käyttöluokituksen on kaikkien sovelluttava sähköauton jatkuvaan lataukseen. Paikalliset säännöt voivat rajoittaa sallittuja järjestelyjä.

Seuraava kuva näyttää ylikuumentuneiden pistorasialiitäntöjen seurauksia. Sitä ei pidä tulkita todisteeksi siitä, että jokainen pistorasiaan kytkettävä EVSE vikaantuu. Se havainnollistaa, miksi kosketuksen laatu, kiristysmomentti, kuluminen, lämpötila ja tarkastus ovat tärkeitä.

Siirrettävä Mode 2 -latauskaapeli voi olla hyödyllinen matkoilla tai varalatauksessa, kun pistorasia ja virtapiiri soveltuvat siihen. Sitä ei pidä käyttää tavallisen jatkojohdon, matkasovittimen, vaurioituneen pistorasian tai tuntemattoman virtapiirin kanssa. Toistuvat aiheettomat suojalaitteen laukeamiset, värimuutokset, haju, rätinä tai kuuma pistotulppa ovat syitä lopettaa lataus ja tarkastuttaa asennus.

Valitse teho pysäköintiajan mukaan

Suuremmasta tehosta on hyötyä, kun auto palaa lähes tyhjänä myöhään illalla ja sen on lähdettävä aikaisin tai kun useat ajoneuvot jakavat saman laitteiston. Hyöty on pienempi, kun auto seisoo lyhyen työmatkan jälkeen tavallisesti kaksitoista tuntia.

Hyödyllisiä kysymyksiä ovat:

Kuinka monta kilowattituntia on tavallisesti lisättävä ennen lähtöä?
Mikä on lyhin säännöllinen pysäköintiaika?
Minkä AC-tehon ja vaihejärjestelyn auto hyväksyy?
Jakavatko toinen sähköauto, lämpöpumppu, induktioliesi, vedenlämmitin tai aurinkosähköinvertteri saman sähköliittymän?
Voiko EVSE pienentää virtaa dynaamisesti rakennuksen kuorman kasvaessa?
Onko tulevaan kaapelin ja sähkökeskuksen päivitykseen edullisempaa varautua jo ensimmäisen asennuksen yhteydessä?

Erittäin suuri AC-teho kotona voi lisätä kustannuksia lyhentämättä tavallista yön yli kestävää latausta. Se voi myös kasvattaa tehomaksuja tai edellyttää sähköliittymän päivittämistä. Dynaaminen kuormanhallinta voi usein säilyttää käyttökelpoisen latausnopeuden ja pitää samalla kiinteistön kokonaisvirran asetetun rajan alapuolella.

Kiinteät kaapelit, pistorasiat ja päivittäinen käytettävyys

Kiinteällä kaapelilla varustetussa EVSE:ssä ajoneuvokaapeli pysyy kiinnitettynä. Ratkaisu on nopea käyttää ja varmistaa, että kaapelin mitoitus vastaa laitteistoa, mutta kaapeli altistuu säälle ja vaurioille ja voi olla kalliimpi vaihtaa.

Ilman kiinteää kaapelia olevassa EVSE:ssä on pistorasia. Kuljettaja käyttää omaa kaapelia, joka voidaan vaihtaa erikseen ja säilyttää suojassa, mutta jokainen latauskerta edellyttää toista käsin tehtävää kytkentää ja kaapeli voi unohtua.

Tarkista kaapelin pituus suhteessa auton vastakkeen sijaintiin. Kaapelin ei pidä kulkea kävelyreitin yli, jäädä kuormitettuna tiukalle kerälle, hankautua teräviin reunoihin eikä kannatella omaa painoaan liittimestä. Asennuskorkeus, pidikkeen rakenne, valaistus, lumenpoisto, esteettömyys ja suojattu reitti laitteelta autolle vaikuttavat käyttöön joka päivä.

Liitinperheitä ja ajoneuvovastakkeiden sijainteja käsitellään artikkelissa EV Charging Connectors and Inlets.

Älykkäällä latauksella on useita merkityksiä

Verkkoon yhdistetty latauslaite voi tarjota etäkäynnistyksen, energiahistorian, käytönhallinnan, tariffien mukaisen ajoituksen, aurinkosähköintegraation tai osallistumisen verkkoyhtiön ohjelmaan. Näitä toimintoja ei pidä sekoittaa keskenään:

Ajastettu lataus käynnistyy tai pysähtyy valittuina aikoina.
Tariffioptimointi reagoi tunnettuihin tai dynaamisiin sähkön hintoihin.
Staattinen kuormanjako jakaa kiinteän virtakiintiön usean latauspisteen kesken.
Dynaaminen kuormanhallinta mittaa kiinteistön kuormitusta ja muuttaa sähköauton virtaa rajan alapuolella pysymiseksi.
Aurinkosähkön ylijäämälataus seuraa paikallista tuotantoa auton pienimmän vakaan latausvirran ja vaihekäyttäytymisen rajoissa.
Ohjattu lataus antaa verkkoyhtiön, aggregaattorin tai latauspaikan ohjaimen säätää kysyntää samalla, kun kuljettajan lähtötarve turvataan.

Hyödyllisen älylaturin tulisi tarjota turvallinen peruslataus myös silloin, kun pilvipalvelu, sovellus, Wi-Fi tai toimittajatili ei ole käytettävissä. Ostajan tulisi tarkistaa paikallinen ohjaus, ohjelmistotuen käytäntö, energiatietojen vientimahdollisuudet, kyberturvallisuuspäivitykset ja se, mitä tapahtuu, jos valmistaja lopettaa palvelun.

Iso-Britannia on esimerkki markkinasta, joka sääntelee yksityisten latauspisteiden älytoimintoja, oletusasetuksena käytettäviä ruuhka-ajan ulkopuolisia aikoja, satunnaistettua viivettä, mittaustietojen näkyvyyttä ja laiteturvallisuutta. Muualla vaatimukset ovat erilaisia.

Nord Pool -kuva on historiallinen hintaesimerkki, ei nykyinen tariffi. Dynaamiset hinnat, verot, verkkopalvelumaksut ja sähköntoimittajan lisät on tarkistettava kuljettajan todellisesta sopimuksesta.

Lataushäviöt ja akun asetukset

Mittarilla laskutettu energia on suurempi kuin akkuun varastoitunut energia. Häviöitä syntyy rakennuksen johdotuksessa, EVSE:n elektroniikassa, ajoneuvon sisäisessä laturissa, ajoneuvon apujärjestelmissä, lämpötilan hallinnassa, johtimissa ja akussa. Pienitehoisessa latauksessa myös kiinteä ajoneuvon taustakulutus voi viedä suuremman osan syöttöenergiasta.

Latausrajoja, kennojen toimintaa, akun lämpötilaa ja korkean varaustason säännölliseen käyttöön liittyviä kompromisseja käsitellään artikkelissa How an EV Battery Charges. Kotijärjestelmän tehtävä on tarjota turvallista ja hallittavaa tehoa. Ajoneuvo päättää, miten se käyttää sitä.

Käytännön tarkistuslista

Kirjaa ennen asennusta:

Ajoneuvopistoke ja AC-latauksen enimmäisteho
Yksi- tai kolmivaihetuki
Tavallinen päivittäinen energiantarve ja lyhin pysäköintiaika
Sähköliittymän käytettävissä oleva kapasiteetti ja ehdotettu ryhmäjohto
Kiinteästi asennettu tai pistorasiaan kytkettävä liitäntä
Kiinteä tai irrotettava kaapeli ja tarvittava ulottuvuus
Sisä- tai ulkokäyttöön vaadittava ympäristöluokitus
Vaaditut suojaukset, maadoitus, luvat ja ilmoitus verkkoyhtiölle
Staattinen tai dynaaminen kuormanhallinta
Tariffin, aurinkosähkön ja lähtöajan ohjaukset
Paikallinen käyttö verkkoyhteyden katketessa
Sekä laitteiston että asennuksen takuu

Oikea asennus ei välttämättä ole tehokkain. Se pystyy toimittamaan tarvittavan energian toistuvasti ylittämättä ajoneuvon, rakennuksen tai paikallisia sähköteknisiä rajoja. Kodin, julkisen latauksen, AC- ja DC-latauksen sekä ajoneuvon sisäisen latauksen välistä suhdetta käsitellään artikkelissa EV Charging: The Complete System.