Samochód elektryczny dużym odbiornikiem energii
Rynek elektromobilności od dawna jest analizowany głównie przez pryzmat samych pojazdów: pojemności baterii, zasięgu, cen czy czasu ładowania. Tymczasem z punktu widzenia energetyki problem leży gdzie indziej, a samochód elektryczny jest po prostu nowym, bardzo dużym odbiornikiem energii.
I to odbiornikiem specyficznym, bo działającym cyklicznie, często w tych samych godzinach i z bardzo wysoką mocą chwilową. Przeciętne gospodarstwo domowe w Polsce jeszcze dekadę temu projektowano zwykle dla mocy przyłączeniowej rzędu 10–12 kW. To wystarczało dla oświetlenia, AGD, bojlera czy nawet płyty indukcyjnej. Dziś do tego zestawu dochodzą pompy ciepła, klimatyzacja, magazyny energii i właśnie samochody elektryczne.
Co to oznacza? Już sama domowa ładowarka AC o mocy 11 kW może praktycznie podwoić chwilowe zapotrzebowanie energetyczne budynku. Podczas jednoczesnej pracy pompy ciepła, piekarnika, indukcji i wallboxa bardzo łatwo przekroczyć moc umowną.
W efekcie użytkownicy coraz częściej zaczynają interesować się nie tyle samym samochodem, ile możliwościami swojej instalacji elektrycznej i lokalnej sieci dystrybucyjnej.
Moc przyłączeniowa staje się jednym z najcenniejszych zasobów transformacji energetycznej
Jeszcze niedawno pojęcie „mocy przyłączeniowej” pozostawało praktycznie niezauważalne dla przeciętnego odbiorcy energii. Dziś zdecydowanie nabiera znaczenia.
Moc przyłączeniowa określa maksymalną ilość energii, jaką odbiorca może jednocześnie pobierać z sieci. Problem polega na tym, że lokalne sieci niskiego napięcia mają ograniczone możliwości przesyłowe, a ich modernizacja jest kosztowna i czasochłonna.
Operatorzy systemów dystrybucyjnych coraz częściej spotykają się więc z sytuacją, w której infrastruktura projektowana kilkanaście lub kilkadziesiąt lat temu nie była przygotowana na jednoczesne ładowanie wielu pojazdów elektrycznych.
Dotyczy to szczególnie nowych osiedli domów jednorodzinnych oraz budynków wielorodzinnych z garażami podziemnymi. W wielu przypadkach sama instalacja elektryczna budynku okazuje się niewystarczająca jeszcze zanim pojawi się problem po stronie operatora sieci. Coraz częściej ograniczeniem nie jest więc sama dostępność energii w krajowym systemie elektroenergetycznym, ale lokalna zdolność jej dostarczenia.
Zwiększenie mocy przyłączeniowej kosztuje znacznie więcej niż wielu kierowców zakłada
W teorii procedura zwiększenia mocy przyłączeniowej wygląda stosunkowo prosto. Odbiorca składa wniosek do operatora systemu dystrybucyjnego, operator wydaje warunki przyłączenia, a następnie realizowana jest modernizacja.
Realnie cały proces bywa znacznie bardziej skomplikowany. Sama opłata przyłączeniowa dla odbiorców z grupy IV i V przyłączeniowej – czyli typowych gospodarstw domowych – wynosi zwykle około 150-250 zł netto za każdy dodatkowy kilowat mocy. Stawki różnią się w zależności od operatora i rodzaju przyłącza.
Jeżeli użytkownik chce zwiększyć moc z typowych 12 kW do 20 kW, sama opłata formalna może więc wynieść kilka tysięcy złotych. Problem polega jednak na tym, że to zazwyczaj najmniejsza część całej inwestycji.
W wielu starszych budynkach konieczna okazuje się modernizacja wewnętrznej instalacji elektrycznej, wymiana przewodów, rozdzielni, zabezpieczeń lub przejście z instalacji jednofazowej na trójfazową. Całkowite koszty przygotowania domu pod ładowarkę 11 kW bardzo często mieszczą się w przedziale 8-20 tys. zł.
Jeszcze trudniejsza sytuacja dotyczy budynków wielorodzinnych
W garażach podziemnych coraz częściej pojawia się problem niewystarczającej rezerwy mocy dla większej liczby użytkowników EV. Teoretycznie pojedynczy wallbox 11 kW nie wydaje się dużym obciążeniem. Problem zaczyna się wtedy, gdy takich punktów pojawia się kilkanaście lub kilkadziesiąt.
Dla wspólnot mieszkaniowych oznacza to często konieczność przebudowy rozdzielni głównej, modernizacji pionów energetycznych lub budowy systemów dynamicznego zarządzania mocą.
Dynamic load balancing: co to?
Jeszcze kilka lat temu systemy dynamicznego zarządzania mocą były traktowane jako rozwiązania premium. Dziś coraz częściej okazują się niezbędne.
Ich zadaniem jest bieżące monitorowanie zużycia energii w budynku i ograniczanie mocy ładowania samochodów wtedy, gdy instalacja zbliża się do limitów bezpieczeństwa.
Przykładowo: jeśli budynek ma dostępne 100 kW rezerwy, system może rozdzielać tę moc między kilkanaście samochodów jednocześnie, dynamicznie zmniejszając lub zwiększając parametry ładowania.
Bez takich rozwiązań masowa elektryfikacja osiedli mieszkaniowych byłaby praktycznie niemożliwa bez ogromnych inwestycji sieciowych. Właśnie dlatego operatorzy infrastruktury ładowania coraz częściej podkreślają, że przyszłość rynku EV zależy dziś bardziej od software’u i zarządzania energią niż od samych ładowarek.
Problemem staje się moment poboru energii
To jedna z fundamentalnych zmian, jakie elektromobilność wprowadza do energetyki. W przypadku samochodów spalinowych infrastruktura paliwowa była praktycznie niezależna od chwilowego obciążenia systemu energetycznego. W elektromobilności sytuacja wygląda odwrotnie.
Samochody elektryczne stają się integralnym elementem systemu elektroenergetycznego, a największe znaczenie zaczyna mieć nie tylko ilość pobieranej energii, ale również godzina jej poboru.
Największy problem pojawia się wieczorem – gdy kierowcy wracają do domów. To właśnie wtedy krajowe zapotrzebowanie na energię jest najwyższe: działają urządzenia AGD, oświetlenie, pompy ciepła i klimatyzacja.
Jeżeli dodatkowo miliony użytkowników rozpoczną jednoczesne ładowanie EV między godziną 17:00 a 21:00, lokalne sieci dystrybucyjne mogą zostać przeciążone znacznie szybciej niż cały krajowy system elektroenergetyczny. Dlatego coraz większe znaczenie mają taryfy strefowe oraz inteligentne zarządzanie ładowaniem.
Największy problem dopiero nadchodzi: elektryfikacja transportu ciężkiego
Obecne wyzwania związane z samochodami osobowymi mogą okazać się jedynie wstępem do znacznie większego problemu. Prawdziwym testem dla sieci energetycznych będzie elektryfikacja transportu ciężkiego.
Huby ładowania dla elektrycznych ciężarówek mogą w przyszłości wymagać mocy rzędu kilku lub nawet kilkunastu megawatów. To poziomy porównywalne z zapotrzebowaniem małych zakładów przemysłowych lub całych osiedli mieszkaniowych.
Oznacza to konieczność budowy nowych stacji transformatorowych, rozbudowy sieci średniego napięcia i gigantycznych inwestycji infrastrukturalnych. Dlatego coraz więcej ekspertów podkreśla, że rozwój elektromobilności nie będzie ograniczany przez produkcję samochodów czy baterii, lecz właśnie przez tempo modernizacji sieci dystrybucyjnych.
I to właśnie sieć elektroenergetyczna może okazać się najważniejszym elementem całej transformacji transportu. Póki co, wniosek „na dziś” jest jednak następujący: zwiększenie mocy przyłączeniowej dla samochodu elektrycznego bywa, niestety, dość kosztownym przedsięwzięciem.
PS
