Úgy tűnhet, hogy az elektromos autózás és a hozzá kapcsolódó technológiai és törvényi háttér elég újkeletű dolog, hisz csak pár éve látunk az utakon zöld rendszámos autókat és itt-ott megjelent pár töltőberendezés a közterületeken. Valójában több mint 10 éve hogy az Európai Unió és tagállamai erre az útra léptek. Akik egy kis affinitást éreznek a téma iránt, nagyon hamar szembesülnek a rengeteg szabvánnyal, a különféle töltőkkel, az elektromos autók töltőcsatlakozói és jelöléseinek sokféleségéről, ami az elektromobilitáshoz kapcsolódik.
Ebben a cikkünkben a célunk, az EU által standardként kijelölt elektromos autók töltőcsatlakozói kapcsán áttekintést adni és tisztázni az elektromos járművek és a töltőberendezések csatlakozói körül látható látszólagos zűrzavart.
Történelmi áttekintés
Kezdjük egy kis történelmi áttekintéssel. Az újkori elektromobilitás története valamikor 2009-ben indult, amikor az EU célul tűzte ki, hogy 10%-ot kell elérnie a megújuló energiaforrások közlekedési üzemanyagokon belüli részarányának. Természetesen ekkor még nem csak az elektromos autózásra gondoltak.
Egy év múlva, 2010-ben kiadta az EU az „Európa 2020 stratégia”-t. Ebben többek között az energiabiztonság javítása területén határozott meg célokat. Ekkor még viszonylag kevés konkrétum került rögzítésre, de erre csupán 2011-ig kellett várni.
Megjelent ugyanis az EU „Útiterv az egységes európai közlekedési térség megvalósításához” könyve, amely két, az elektromobilitás számára fontos kijelentést tartalmazott:
- 1. csökkenteni kell a közlekedés kőolajfüggőségét,
- 2. 2050-ig– az 1990-es szintekhez képest – 60 %-kal javasolta csökkenteni a közlekedésből származó üvegházhatásúgáz-kibocsátást.
A célok tehát megvannak, de a rákövetkező évben, 2012-ben egy CARS 21 nevű munkacsoport által végzett kutató munka megállapítja, hogy uniós szinten hiányzik egy harmonizált alternatívüzemanyag-infrastruktúra (többek között az elektromos autók töltőcsatlakozói-t egységesítő dokumentum), ez pedig hátráltatja az alternatív üzemanyaggal hajtott járművek piaci bevezetését, és késlelteti kedvező környezeti hatásaik érvényesülését. A 2013-ig tartó szakértői, gyártói konzultációk végeredménye az a közlemény, amiben többek között a villamos energia lett megjelölve a kőolaj helyettesítésére hosszú távon alkalmas fő alternatív üzemanyagnak. Fontos üzenet volt, hogy az elektromos energia a vegyes üzemű technológiai rendszerek alkalmazása révén egyidejű és együttes használatot biztosíthat a hagyományos kőolaj alapú energiaforrásokkal. Az elektromos hybrid hajtás ekkor már a piacon volt, sőt az első tölthető, azaz plug-in hybrid autók is megjelentek már három évvel korábban.
2014-ben aztán megjelent az EU 2014/94/EU irányelve, amiben rögzítve lett az a kétféle töltőcsatlakozó, amivel a normál és a nagyteljesítményű töltést biztosítani kell. Ez egy olyan mérföldkő volt, ahol lényegében eldőlt, hogy a világ számos elektromos autók töltőcsatlakozói szabványa közül az EU területén mely csatlakozók fogják biztosítani a töltőhálózat használatát. Az Európai Unió területén, az elektromobilitás dinamikus fejlődése ezen irányelvben leírt keretek rögzítésekor kezdődött el és jelenleg is e keretek határozzák meg annak fejlődését.
Hazánk 2019-ben ültette át ezt az irányelvet a Magyar jogrendbe. Beemelve az elektromos töltőhálózatokra vonatkozó rendelkezéseket „A közúti közlekedésről szóló 1988. évi I. törvény”-be, valamint a hozzá kapcsolódó 243/2019. (X. 22.) Korm. rendeletbe.
A két kiválasztott töltőcsatlakozó a EN62196-2 szabvány szerinti Type-2, valamint a EN62196-3 szabvány szerinti Combo 2. Együttesen CCS 2 (Combined Charging System (CCS)).
Az elektromos autók fejlesztésének korai szakaszában különböző autógyártók különféle elektromos autók töltőcsatlakozói fejlesztésébe kezdtek. Elsősorban azért, mert nem volt meg az az irányelv, ami mentén a járműfejlesztéseiket és forgalmazásaikat tervezni tudták. Mint a lenti térkép bemutatja, jelenleg sincs egy egységes világszintű töltő csatlakozó szabvány, amit minden jogalkotó, valamint autógyártó elfogad és alkalmaz. A közeljövőben nem is kell erre számítanunk, viszont az eddig elért szabványosítási eredmények is jelentős könnyebbséget jelentenek mind a gyártók, mind a töltőállomás telepítők és üzemeltetők számára.
Miután az elektromos autók töltőcsatlakozói letisztultak, az EU területén új forgalomba helyezett elektromos autók mindegyike CCS 2 töltőcsatlakozóval felszerelve érkezik. Néhány kifutó modelltől eltekintve, azt látjuk, hogy az autógyártók az egyes típusaikat annak megfelelő töltőcsatlakozóval kínálják, amelyik piacon azt értékesíteni szeretnék. Európában legtovább a NISSAN tartott ki az általa használt CHAdeMO szabvány mellett, de a legújabb NISSAN ARIYA modelljét már ő is a CCS 2 csatlakozóval felszerelve hozza forgalomba az EU területén.
A szabványos töltőcsatlakozók tehát minden piaci szereplő számára előnyösek. A töltőhálózat a kijelölt csatlakozó szabványok mentén fejleszthető. A csatlakozó szabvány technológiai fejlesztését támogatja, hogy mely régiók milyen elektromos hálózatain lesznek használva, az autógyártók pedig olyan elektromos autókat tudnak forgalomba hozni, aminek nincs szüksége párhuzamos töltőinfrastruktúrára és az autóik hosszú ideig használhatóak maradnak az adott régióban.
Nézzük meg tehát közelebbről is ezt a kétféle töltő csatlakozót.
Elöljáróban meg kell ismernünk két fogalmat:
Normál teljesítményű töltőpont: maximum 22 kW töltési teljesítmény leadására képes Type-2 csatlakozóval felszerelve.
Az ábrán ezek az „EVSE” és a „Fali töltő” töltési módok, a csatlakozó szabványos jelölése „C”
Nagy teljesítményű töltőpont: 22 kW-nál nagyobb töltési teljesítmény leadására képes Type-2 és/vagy CCS 2 csatlakozóval felszerelve. Az ábrán a „Töltőoszlop” töltési módokra érvényes. A csatlakozók szabványos jelölése Type-2 esetén „C”, a CCS 2 csatlakozó esetén „K” vagy „L”
Mint látható a különböző töltőpontok eltérő töltési hatékonysággal és más-más jellemző maximális töltési sebességgel rendelkeznek. A maximális töltési teljesítmény a töltőpontok helyszíni adottságaitól – elérhető pillanatnyi teljesítmény – is függ.
Ha tudjuk, hogy az elektromos autó nagyfeszültségű akkumulátorai – melyek a jármű mozgatásához tárolják az energiát – csak egyenárammal (DC) tölthetőek, máris könnyebben megértjük az egyes töltőpontok működését.
Type-2 töltés esetén az autó nagyfeszültségű akkumulátorának töltéséhez a hálózatból felvett váltóáramot (AC) az autóba gyárilag beépített inverternek kell egyenárammá alakítania.
CCS 2 töltés esetén a töltőberendezésben van elhelyezve az inverter, így a váltóáram egyenárammá alakítása a töltőberendezésen belül történik. Ezen csatlakozóval közvetlenül az autó nagyfeszültségű akkumulátorát töltjük.
Az egyes töltési módok közötti különbségek
Mode 2 töltés
Mode 2 töltés során az autóhoz kapott Type-2 csatlakozóval felszerelt vésztöltővel (EVSE) végezzük a töltést. Ebben az esetben a töltés közvetlenül a 230V-os villamos hálózatból történik. A töltési veszteség 10-30% között alakul, autótípustól függően, amit nagyrészt a töltést vezérlő elektronika fogyasztása generál.
Ezen töltési módnál fontos tudni, hogy a töltés hosszú ideig tart, mivel a töltés jellemzően a hálózati dugaljat biztosító kismegszakító méretén és/vagy az EVSE-n beállított töltési teljesítményen múlik. A töltési idő rendszerint több órát vesz igénybe, ami alatt a hálózati dugalj és a mögöttes villamos rendszer jellemzően teljes terhelésen üzemel. Mielőtt ezt a töltési módot használjuk, érdemes megismerni mennyire alkalmas a villamos hálózat a több órán át tartó energiafelvétel biztonságos biztosítására. Sajnos a legtöbb meghibásodás vagy tűzeset ezen ellenőrzés elmaradására vezethető vissza. Pontosan ezen kockázatok miatt és a jelentős veszteség okán hívjuk ezt a töltési módot vésztöltésnek. Rendszeres használata nem javasolt.
A jellemző töltési sebesség maximum 2,7 kW / h, amit egy maximum 12A-es biztosítékkal felszerelt hálózati dugalj biztosít számunkra.
Mode 3 töltés
Mode 3 töltés, amit egy Type-2 foglalattal, vagy töltőcsatlakozóval felszerelt kifejezetten elektromos járművek töltésére fejlesztett elektromos töltőberendezéssel (fali vagy oszlopos kivitel) végzünk. A töltési veszteség 5-10% között alakul, autótípustól függően. A veszteség azért kevesebb ebben az esetben, mert a fali töltővel nagyobb teljesítménnyel tölthető a jármű, így a rövidebb töltési idő miatt a töltésvezérlő elektronika rövidebb ideig üzemel, így a teljes betöltött energia mennyiségre vetített veszteség is jelentősen alacsonyabb. A jellemző töltési sebesség maximum 22 kW / h háromfázisú töltésre képes jármű esetén, míg maximum 7,4 kW / h egyfázisú töltésre képes járműnél.
Mode 4 töltés
Mode 4 töltés, amit egy CCS 2 csatlakozóval felszerelt töltőberendezéssel végzünk. Ebben az esetben a töltőberendezés közvetlenül a nagyfeszültségű akkumulátort tölti. A töltési veszteség itt is megjelenik, viszont ebben az esetben az a töltőberendezés üzemeltetője oldalán. Ezt a veszteség költségét a töltőberendezés üzemeltető rendszerint áthárítja a felhasználóra. A töltési veszteség nagyban attól függ, hogy a DC töltőberendezés gyártója milyen technológiát épített a töltőberendezésbe. A töltőgyártóknak az érdeke, hogy olyan töltőberendezést fejlesszenek, aminél a veszteség mértéke minél kisebb, a töltőtelepítőknek pedig, hogy minél kisebb veszteséggel üzemelő töltőberendezéseket telepítsenek. Egy DC töltő átlagos vesztesége 5% körül van. A jellemző töltési sebesség 50-350 kW / h közötti, a töltőberendezéstől és a jármű maximális töltési teljesítményétől függően.
A töltés sebessége:
A töltést minden töltési mód esetén a jármű vezérli. Így a töltés sebességét a jármű által pillanatnyilag kért és a töltőberendezés által pillanatnyilag biztosítható teljesítmény közül, a kisebb érték fogja adni.
A töltési mód és az egyes csatlakozókon elérhető maximális töltési sebesség az autó gyártásakor eldől. Mivel ezek a paraméterek nagyban befolyásolják az autó mindennapi használatát, így érdemes a jármű kiválasztása során kellő figyelmet fordítani ezekre.
A csatlakozók jelölése:
Az Európai Unió is megpróbálja segíteni a felhasználókat a töltőcsatlakozók és a töltési módok valamint töltési sebességek könnyebb értelmezésében. A cél az, hogy mindenképpen elkerüljék az EU belső piacának széttagolódását e tekintetben. Ezért a 2021-ben kiadott kötelező direktíva a töltőcsatlakozók jármű oldali jelölését és a töltőberendezések csatlakozóinak jelölését egységesíti.
2021 március 20-tól minden az EU területén új forgalomba hozott elektromos jármű töltőcsatlakozójánál előre definiált piktogramokkal kell jelölni. Ugyanezen jelölések elhelyezését a töltőberendezések csatlakozóinál is előírták az üzemeltetők számára.
Az AC töltés jelölése:
DC töltés esetén a CCS 2 töltőfoglalat és töltőcsatlakozó mellett a „K” és/vagy „L” jelöléseket fogjuk látni:
A CCS 2 két jelölése között a jármű nagyfeszültségű akkumulátor rendszerének, feszültségszintje jelenti a különbséget:
- „K” 50 V – 500 V feszültségtartományú akkumulátor rendszerek jelölése
- „L” 200 V – 920 V feszültségtartományú akkumulátor rendszerek jelölése
Ezen jelöléseknek hála, ha egy 2021. második negyedévétől forgalomba helyezett elektromos járművet akarunk tölteni, a töltőberendezésnél elegendő csupán a jármű jelölését a töltőberendezés csatlakozójának vagy foglalatának jelölésével egyeztetni és indulhat is a töltés.
A cikk végére remélhetőleg sikerült tisztázni az EU területén szabványos töltőcsatlakozónak választott Type-2 és CCS 2 csatlakozó körüli kérdéseket. Igazán tiszta viszont akkor lesz minden, amikor ismertté válik a tölteni kívánt jármű és annak gyári paraméterei.
A jövőben várhatóan lesznek új szabványok, hisz a jelenleg technológiailag elérhető DC töltési teljesítmények néhány üzemeltetési körülmény igényeit nem képes kielégíteni. A szabványalkotók és a fejlesztők már dolgoznak a megawattos töltési módon és annak szabványosításán. A távlati cél, a CCS 2 csatlakozó mellett egy olyan csatlakozó szabvány kialakítása, amivel a teherszállítás, hajózás, és egyéb nagy tömegű nagy távolságú közlekedés számára biztosítani lehet a rövid töltési időket. A fejlesztések jól haladnak, így hamarosan többet is megtudhatunk majd a Megawatt Charging System (MCS) csatlakozóról.
Nem kell félnünk, a CCS 2 csatlakozóban még hosszú ideig nagyobb lesz a töltési teljesítmény potenciál, mint amit a járművek ki tudnának használni. Jelenleg 300+ kW a szabvány által biztosított maximális DC töltési teljesítmény, de ezt egyelőre nagyon kevés elektromos jármű képes felvenni. Az EU által kijelölt töltőcsatlakozók tehát kellően előre mutatóak ahhoz, hogy a járműgyártók fejlesztéseit hosszútávon támogassák.