Rozwój elektromobilności

Ewelina Jurczuk
inżynier ekolog

Główną barierą w rozwoju elektromobilności jest infrastruktura techniczna, czyli dostęp do sieci ładowarek (publicznych, domowych czy komercyjnych), które zapewniają zasilanie pojazdów elektrycznych. Niemniej ważny jest dostęp do serwisów naprawczych z wyspecjalizowaną kadrą specjalistów – mechaników, którzy powinni oni posiadać wiedzę z zakresu elektroniki, sterowników, układów i napędów elektrycznych, systemów zasilania, infrastruktury zasilania oraz technologii działania akumulatorów litowo-jonowych oraz różnego rodzaju baterii oraz posiadać aktualne uprawnienia SEP[1] upoważniające do prac przy układach elektrycznych.

Proces ładowania może być realizowany na kilka sposobów, w zależności od technologii wykorzystywanych zarówno w pojazdach i punktach ładowania. Ładowanie to przekazanie i akumulowanie energii elektrycznej. Czas potrzebny do pełnego naładowania akumulatora zależy od wielu czynników, w tym m.in. od jego wielkości i pojemności oraz rodzaju ładowarki. Ponadto ważna jest wydajność pojazdu, moc stacji (punktu ładowania), krzywa ładowania prądem stałym, stan naładowania baterii oraz bieżące warunki atmosferyczne np. niskie temperatury powodują mniejszą wydajność baterii, a tym samym mogą skracać zasięg samochodu elektrycznego.

Zgodnie z obowiązującymi przepisami prawa m.in. Ustawą o elektromobilności i paliwach alternatywnych[2], zdefiniowane są następujące określenia stosowane w nomenklaturze elektromobilności:

• punkt ładowania – urządzenie umożliwiające ładowanie pojedynczego pojazdu elektrycznego, pojazdu hybrydowego i autobusu zeroemisyjnego oraz miejsce, w którym wymienia się lub ładuje akumulator służący do napędu tego pojazdu;
• punkt ładowania o normalnej mocy - punkt ładowania o mocy mniejszej lub równej 22 kW, z wyłączeniem urządzeń o mocy mniejszej lub równej 3,7 kW zainstalowanych w miejscach innych niż ogólnodostępne stacje ładowania, w szczególności w budynkach mieszkalnych;
• punkt ładowania o dużej mocy: punkt ładowania o mocy większej niż 22 kW;
• stacja ładowania:

1. urządzenie budowlane obejmujące co najmniej jeden punkt ładowania o normalnej mocy lub punkt ładowania o dużej mocy, związane z obiektem budowlanym, lub
2. wolnostojący obiekt budowlany z zainstalowanym co najmniej jednym punktem ładowania o normalnej mocy lub punktem ładowania o dużej mocy,

wyposażone w oprogramowanie wykorzystywane do świadczenia usługi ładowania, wraz ze stanowiskami postojowymi, których liczba odpowiada liczbie punktów ładowania umożliwiających jednoczesne świadczenie tej usługi oraz w przypadku, gdy stacja ładowania jest podłączona do sieci dystrybucyjnej w rozumieniu ustawy z dnia 10 kwietnia 1997 r. – Prawo energetyczne[3], instalacją prowadzącą od punktu ładowania do przyłącza elektroenergetycznego;

• ogólnodostępna stacja ładowania - stacja ładowania dostępna na zasadach równoprawnego traktowania dla każdego użytkownika pojazdu elektrycznego i pojazdu hybrydowego.

System ładowania zależy od rodzaju wykorzystywanego prądu lub sposobu podłączenia pojazdu do źródła energii.

Podział w zależności od wykorzystywanego rodzaju prądu[4] [5]:

– system ładowania prądem przemiennym nie większym niż 16 A i napięciem do 480 V (3 faz) - mobilne ładowanie AC bezpośrednio z gniazdka, bez zabezpieczeń;

– system ładowania prądem przemiennym nie większym niż 32 A i napięciem do 480 V (3 faz) - mobilne ładowanie AC z zabezpieczeniami „na kablu”;

– system ładowania prądem przemiennym bez limitów prądowych i napięciowych - stacjonarne ładowanie AC z dedykowanego, odpowiednio zabezpieczonego obwodu;

– system ładowania prądem stałym bez limitów prądowych i napięciowych – stacjonarne ładowanie DC z dedykowanego, odpowiednio zabezpieczonego obwodu.

Sposoby ładowania ze względu na rozwiązania techniczne: ładowanie za pomocą złącza wtykowego, pantografu i połączenia bezprzewodowego [6]:

• Ładowanie plug -in

Metoda ładowania polegająca na fizycznym połączeniu pojazdu elektrycznego z punktem ładowania za pomocą złącza plug-in (giętkiego przewodu). Elementami konstrukcyjnymi danego sposobu jest gniazdo oraz przewód ładowania – z uwagi na dostępne rozwiązania elementy są integralną częścią punktu ładowania lub przewód jest elementem wyposażenia pojazdu. Jest to najpopularniejszy i najprostszy sposób, wykorzystywany przez większość pojazdów elektrycznych. Niestety, jedną z wad tej metody jest czas potrzebny do pełnego naładowania pojazdu. Biorąc za przykład ładowanie samochodu Tesla Model 3 Long Range o pojemności 75kWh ładowanie AC przy pomocy gniazda siłowego wynosi ok. 7 godzin[7].

• Ładowanie indukcyjne

Metoda ładowania, polegająca na bezprzewodowym zasilaniu pojazdów elektrycznych. To rozwiązanie technologiczne, które polega na wykorzystaniu zjawiska indukcji elektrycznej i cewek indukcyjnych, przy czym jedna z cewek lokalizowana jest w punkcie ładowania indukcyjnego, druga zaś jest elementem wyposażenia pojazdu. Zaletą tego systemu jest niemal bezobsługowość ładowania. Zastosowanie tej metody wykorzystywane jest przy ładowaniu autobusów elektrycznych.

• Ładowanie pantografowe

Metoda ładowania, polegająca na przekazaniu energii elektrycznej poprzez połączenie metaliczne pomiędzy pantografem a szynami zainstalowanymi na dachu pojazdu lub w puncie ładowania.  Zastosowanie tej metody wykorzystywane jest do szybkiego ładowania autobusów elektrycznych podczas postojów.

Do najpopularniejszych metod stosowanych do ładowania samochodów i motocykli elektrycznych przy zastosowaniu odpowiednich urządzeń, możemy zaliczyć:

• gniazdka w domu – opcja ta nie jest zalecana przez producentów ze względu na brak dostosowania niektórych instalacji do długiego ładowania przy dużym obciążeniu;
• domowe ładowarki naścienne– ładowarki o mocy od 2,3 do 11 kW;
• stacje publiczne –stacje ładowania o mocy od 11 do 22 kW;
• superszybkie ładowarki na prąd stały – ładowanie przy użyciu DC (prądu stałego) to najszybsza opcja ładowania pojazdu z napędem elektrycznym (BEV). Tego typu rozwiązania pozwalają na pełne naładowanie baterii nawet w ciągu godziny, np. wykorzystując stację ładowania DC o mocy 150 kW, można naładować samochód o pojemności 40 kWh do 80% w zaledwie 15-20 minut.

Postęp w dziedzinie infrastruktury i technologii w zakresie konstrukcji pojazdów elektrycznych w znacznym stopniu wpływa na rozwój elektromobilności. Zgodnie z danymi zawartymi w raporcie Polskiego Stowarzyszenia Paliw Alternatywnych za rok 2023[8] wzrost zarejestrowanych pojazdów w 2023 r. w stosunku do roku poprzedniego wyniósł 54%, natomiast ogólna liczba parku osobowych i użytkowych samochodów całkowicie elektrycznych w roku 2023 r. wyniosła 56 934 szt., obserwowany wzrost w stosunku do roku poprzedniego wyniósł 70%.

Pojazdy o napędzie elektrycznym stają się coraz bardziej popularną alternatywą dla pojazdów spalinowych. Łatwy dostęp do infrastruktury ładowania ma wpływ na decyzję o zakupie pojazdu elektrycznego. Z roku na rok powiększa się liczba stacji ładowania. Są one najczęściej lokalizowane w dużych miastach, w okolicach galerii handlowych, miejsc użyteczności publicznej, jak również na stacjach benzynowych i miejscach obsługi pasażerów (MOP). Zgodnie z danymi zawartymi w przywołanym już raporcie, w 2023 r. obserwowany jest wzrost o 37% liczby ogólnodostępnych punktów ładowania w Polsce (AC+DC) oraz wzrost liczby ogólnodostępnych stacji ładowania (AC+DC) o 28%.

Od 13 kwietnia 2024 r. zaczęło obowiązywać nowe rozporządzenie w sprawie rozwoju infrastruktury paliw alternatywnych (AFIR), które zastąpiło Dyrektywę Parlamentu Europejskiego i Rady 2014/94/UE w sprawie rozwoju infrastruktury paliw alternatywnych, z 22 października 2014 r. Rozporządzenie przewiduje m.in. wybudowanie wzdłuż najważniejszych unijnych korytarzy transportowych (tzw. transeuropejskiej sieci transportowej TEN-T) stacji do szybkiego ładowania pojazdów osobowych i ciężarowych, a także stacji tankowania wodoru.

Posiadacze pojazdów elektrycznych mają możliwość korzystania z przywilejów, które dodatkowo motywują do ich nabywania, m.in. możliwość korzystania z buspasów, możliwość bezpłatnego parkowania w miastach (uzależniona od decyzji włodarzy miast), wjazd do strefy czystego transportu czy dofinansowanie na zakup nowego samochodu elektrycznego.

Aktualnie w Polsce funkcjonuje możliwość dopłaty do zakupu i leasingu pojazdów zeroemisyjnych prowadzonych przez program Narodowego Funduszu Ochrony Środowiska i Gospodarki Wodnej „Mój elektryk”.

Główne założenia programu odnoszą się do zagadnień:

• dopłaty wyłącznie dla nowych zeroemisyjnych pojazdów z napędem elektrycznym lub wodorowym;
• kwoty dopłaty uzależniona od podmiotu ubiegającego się o dofinansowanie oraz od kategorii pojazdu;
• pojazdy objęte programem to zarówno pojazdy osobowe z kategorii M1, jak i pojazdy dostawcze z kategorii N1.

Bank Ochrony Środowiska udziela dopłat do leasingu samochodów zeroemisyjnych (w tym elektrycznych) ze środków powierzonych przez NFOŚiGW, szczegółowe informacje można znaleźć na stronie: https://www.bosbank.pl/moj-elektryk .

[1] Stowarzyszenie Elektryków Polskich

[2] Ustawa z dnia 11 stycznia 2018 r. o elektromobilności i paliwach alternatywnych (Dz. U. z 2023 r. poz. 875, 1394, 1506, 1681.)

[3] USTAWA z dnia 10 kwietnia 1997 r. Prawo energetyczne (Dz. U. z 2022 r.  poz. 1385, 1723,  2127, 2243, 2370, 2687, z 2023 r.  poz. 295)

[4] PN-EN IEC 61851-1:2019-10 System przewodowego ładowania pojazdów elektrycznych -- Część 1: Wymagania ogólne

[5] PN-EN IEC 61851-21-2:2021-09 System przewodowego ładowania pojazdów elektrycznych -- Część 21-2: Wymagania dla przewodowego zasilania AC/DC pojazdów elektrycznych -- Wymagania EMC dla systemów ładowania pojazdów elektrycznych pracujących poza pokładem

[6] STACJE I PUNKTY ŁADOWANIA POJAZDÓW ELEKTRYCZNYCH Przewodnik UDT dla operatorów i użytkowników – zalecane praktyki (edycja 2023 r.)

[7] https://teslaowners.pl/

[8] Rok 2023 w polskiej elektromobilności. Polskie Stowarzyszenie Paliw Altern