10 întrebări și răspunsuri despre automobilele electrice. Răspunde Alexandru Ciudin, directorul Agenției pentru Eficiență Energetică ©

Automobilele electrice vin cu o mulțime de inovații tehnice pe care nu le întâlnim la mașinile convenționale clasice, astfel apar o multe întrebări (câte tipuri de încărcătoare sunt? unde sunt localizate? ce tipuri de conexiuni există? care este puterea de încărcare?) la care trebuie să venim cu răspunsuri!

1. Bateria unui automobil electric funcționează pe baza curentului continuu, iar din priză vine curentul alternativ. Cum funcționează procesul de încărcare a unui autovehicul electric?

În acest proces, rolul principal îl are încărcătorul din mașină (sau așa-numitul încărcător de bord) și este, de fapt, un convertor (redresor) de curent alternativ în curent continuu care este prezent în fiecare mașină electrică. Rolul lui este de a converti curentul alternativ din rețeaua de energie în curent continuu, care este necesar pentru a fi stocat în baterie. Mașinile sunt echipate cu un redresor care convertește curentul alternativ (AC) de la rețea (stație de încărcare) în curent continuu (DC) care este stocat în baterie.

De vreme ce majoritatea motoarelor electrice folosite pentru propulsie folosesc curent alternativ, este nevoie de un convertor de curent alternativ (care se găsește în mașina electrică) pentru a converti curentul continuu dintr-o baterie - în curent alternativ (care pornește un motor electric).

Conversia este, de asemenea, necesară în timpul decelerației regenerative, când motorul funcționează ca generator și produce curent alternative, care este convertit înapoi în curent continuu și stocat în baterie. În cazul încărcării de la stații de încărcăre rapide (50 kW și mai mult) care sunt DC, nu există nicio conversie, dar curentul merge direct la baterie.

2. Ce opțiuni de încărcare există?

Un automobil electric poate fi încărcat prin conectare la o priză de acasă (care este cea mai lentă cale), prin așa-numitul Wallbox (pe care proprietarii o instalează de obicei într-un garaj sau curte) conectat la rețeaua de energie electrică casnică. De asemenea, există stații de încărcare rapidă care sunt dotate cu cabluri cu conexiuni de încărcare corespunzatoare. Există și posibilitatea încărcării inductive (wireless) în timpul căreia mașinile sunt încărcate fără contact prin anumite elemente instalate în carosabil, locuri de parcare sau garaje.

3. Ce tipuri de conectori sunt disponibili pentru încărcare?

Pentru încărcarea la o priză obișnuită de acasă, de regulă, automobilele electrice vin cu un cablu și cu o conexiune sau o priză standard. Wallbox-ul are propriul cablu care se potrivește cu o priză auto. Există câteva conexiuni posibile la stațiile de încărcare din Europa: SAE J1772 (sau Tip 1), CHAdeMo, Type 2 sau Mennekes, Combo 2 CCS, Tip de conexiune 3C. SAE J1772 (sau Tip 1) este standardul de curent alternativ din America de Nord pentru încărcătoarele automobilelor electrice. Așa-zisul conectorul „Tip 2” este o priză europeană standard pentru încărcarea alternativă a mașinilor electrice la stațiile publice de încărcare. Încărcătoarele de mare viteză (DC) au o conexiune pentru Combo Charged System (CCS) Combo 2, care are două puncte de contact suplimentare, iar mașinile cu capacitate de încărcare rapidă au un punct de conectare corespunzător. Unii producători asiatici folosesc un sistem de încărcare rapidă CHAdeMO dezvoltat în Japonia, care are o mufă circulară. De asemenea, Tesla are propriul conector, dar cu ajutorul unui adaptor poate fi conectat la conectori Type 2 sau Combo 2. Stațiile de încărcare din Franța și Italia folosesc portul de tip 3C pentru încărcare.

4. De ce depinde viteza de încărcare a automobilului electric?

Timpul de încărcare depinde de puterea sursei de alimentare (sau a puterii de încărcare), de dispozitivele de încărcare din automobilul electric și de capacitatea bateriei. Priza de acasă de 220 V are o putere de încărcare de până la 3,7 kW, Wallbox-ul poate avea 7 sau 11 kW, iar încărcătoarele publice de la 11 la 43 kW (toate încărcătoarele menționate sunt AC).

Încărcătoarele rapide au o putere de 50 kW sau mai mult. Toate încărcătoarele rapide au la bază curent continuu (DC), care ocolește încărcătorul din mașină și permite un flux de curent mai mare. De asemenea, viteza de încărcare depinde de starea bateriei, de capacitatea de a menține temperatura optimă și de nivelul de încărcare. De vreme ce viteza de încărcare scade odată cu creșterea nivelului de încărcare, nu este recomandat să fie depășită 80% din încărcare pentru încărcare rapidă, deoarece se pierde mult timp.

5. Care este capacitatea nominală și care este capacitatea reală a bateriei?

Capacitatea bateriei este cantitatea de energie pe care o poate stoca și este definită de cantitatea (sau masa) de substanță activă pe care o conține și este măsurată în amperi-oră (Ah) sau kilowați-oră (kWh). Capacitatea reală a bateriei este cantitatea de curent pe care o poate furniza la tensiunea nominală (de obicei 400 V). Bateria nu poate furniza toată energia electrică stocată cu o tensiune nominală (de obicei 400 V), iar livrarea este întreruptă atunci când tensiunea scade sub un anumit nivel, iar ceea ce rămâne este diferența față de capacitatea nominală.

Problema este că descărcarea reduce tensiunea din interiorul bateriei și atunci când scade sub limita admisă, alimentarea cu energie este întreruptă, deși mai există o anumită cantitate de energie în baterie. Bateria nu este complet descărcată nu numai din cauza tensiunii mai scăzute, ci și din cauza posibilei deteriorări a celulelor în cazul descarcării complete.

Cantitatea de energie rămasă este diferența dintre capacitatea nominală (reală) și capacitatea reală (sau utilizabilă) și este, de obicei, de aproximativ 5%.

6. Care este durata de viață a baterii unui automobil electric?

Bateriile unui automobil electric sunt foarte importante, dar și scumpe. Din acest motiv, producătorii caută soluții ca bateriile să funcționeze cât mai mult și să coste mai ieftin. Cu toate acestea, calitatea bateriilor scade și se deteriorează în timp, odată cu utilizare ei. Acest fenomen se numește degradare. Degradarea bateriei depinde de mai mulți factori, precum sistemul de management al bateriei, vârsta bateriei, modul de răcire, modul și periodicitatea de încărcare. Producătorii de automobile realizează în mașinile electrice un sistem care protejează și gestionează bateria, numit sistem de management al bateriei. Mulți producători acordă o garanție la acumulator de 8 ani sau pentru un parcurs de la 60.000 la 200.000 km.

7. Ce sunt pierderile de încărcare?

Deși mașinile electrice folosesc energia mult mai eficient decât cele cu motoare clasice, procesul de încărcare al mașinilor electrice este punctul lor „dureros”, deoarece nu numai că durează mult mai mult decât realimentarea, dar generează și pierderi de energie.

Pierderile sunt afectate de lungimea și grosimea cablului de încărcare, de temperatura și de nivelul de încărcare al bateriei, precum și de metoda și puterea de încărcare. În timpul transferului de energie electrică (precum și în timpul conversiilor AC/DC), are loc încălzirea, ceea ce înseamnă că o parte din electricitate este convertită în căldură și pierdută. De asemenea, pe măsură ce nivelul de încărcare a bateriei crește, crește și tensiunea din interiorul celulelor, ceea ce provoacă rezistențe mai mari sau încălzire suplimentară, iar încărcarea a peste 80% din capacitatea bateriei necesită mult mai mult timp și energie. De regulă, pierderile sunt mai mici la încărcarea la o putere mai mică, iar cu încărcătoarele rapide sunt mai mari. În funcție de toți factorii enunțați mai sus, pierderea totală de energie la încărcare poate fi de până la 15%, iar acest lucru poate duce la situația în care încărcătorul să arate o cantitate mai mare de curent, decât cea care este încărcată efectiv sau înregistrată de computerul din mașină.

8. Ce se întâmplă când mai multe automobile electrice se alimentează la aceeași stație de încărcare în același timp?

Puterea maximă pe care o poate furniza o stație de încărcare la un moment dat este definită de performanța sa tehnică. La fel ca și capacitatea bateriei, puterea de încărcare este nominală, iar dacă o sursă este folosită de mai mulți utilizatori în același timp, este logic ca puterea de încărcare să fie mai mică. Dacă la o stație de încărcare se încarcă mai mult de o mașină electrică în același timp, puterea de încărcare va fi împărțită în mai mulți utilizatori și aceștia se vor încărca cu o putere mai mică decât cea declarată, și astfel încărcarea va dura mai mult.

9. Câți kilometri poate parcurge o mașină electrică pe întreaga perioadă de viață?

Un automobil cu baterie de capacitate mică poate parcurge până la 350.000 de km. Mașinile electrice cu o baterie de capacitate mare pot parcurge între 450.000 și 500.000 de km. Aceste distanțe depind de periodicitatea și de modul în care se încarcă bateriile.

10. Cât durează încărcarea unui automobil electric?

Cât de repede se încarcă bateriile goale ale unei mașini electrice depinde de 3 lucruri:

1. Câtă energie electrică (putere) poate furniza stația de încărcare

2. Cât de repede se poate încărca mașina electrică

3. Cât de descărcată este bateria și cât de plină ar trebui să fie

De exemplu: după o călătorie de 50 de km, o mașină electrică se încarcă din nou în medie de 1 până la 2 ore, în funcție de viteza stației de încărcare și de cât de repede se poate încărca mașina. De obicei, 100 de kilometri se încarcă în cincisprezece minute la un punct de încărcare rapidă. Avantajul unei mașini electrice este că încărcarea se poate face, de obicei, acasă și la destinație.

În prezent aproape întregul sector rezidențial are o racordare monofazată la rețeaua de energie electrică. Aceasta înseamnă că există o capacitate de 3,7 kilowați (kW) pentru un punct de încărcare. Drept urmare, încărcarea completă a unei mașini electrice acasă, într-o conexiune monofazată, durează între 10 și 20 de ore, în funcție de tipul de mașină. Majoritatea stațiilor publice de încărcare au o capacitate de 11 kilowați. Ca rezultat, este nevoie de 4 până la 10 ore pentru a încărca complet o mașină electrică. Încărcarea unei mașini electrice la stațiile de încărcare rapidă cu o capacitate de 75 de kilowați este mai rapidă și durează aproximativ 40 de minute.