Projektiranje polnilnic električnih vozil pri graditvi - izzivi in rešitve
Vir: E prihodnost, d.o.o. in Circontrol,S.A.
S postavitvijo in upravljanjem polnilnic električnih vozil se ukvarjam že od leta 2012. V vsem tem času sem sodeloval v projektih gradnje, zagona in izdelave projektne dokumentacije (IDZ, PZI, PID) za več kot osemdeset polnilnic električnih vozil (AC moči 3,7 – 22 kW in DC polnilnih postaj) in njihovi vključitvi v portal upravljanja.
Pri pripravljanju tega bloga sem razmišljal o aktualni in zanimivi temi za inženirje. Glede na to, da sem aktivno sodeloval tudi na spletni konferenci na slovenskem inženirskem dnevu četrtega marca letos s temo ”Rekonstrukcija stavbe – obveznost vgrajevanja infrastrukture za polnilnice električnih vozil” sem zaključil, da zapišem izkušnje o izzivih in rešitvah, ki se nam bodo v prihodnje pojavljale pri projektiranju polnilnic električnih vozil pri graditvi novih in večjih prenovah stanovanjskih in nestanovanjskih stavb.
Tržni delež električnih vozil narašča
Število električnih avtomobilov v EU in Sloveniji se povečuje. Konec leta 2020 je bilo na svetu prodanih 10,91 milijona[1] električnih vozil[2], kar pomeni 39 odstotno povečanje glede na leto 2019 (7,86 milijonov električnih vozil).
Baterijska električna vozila (BEV) imajo v Evropski uniji približno 4,5-odstotni tržni delež, priključna hibridna električna (PHEV) vozila pa 4,7 odstotnega. Pričakuje se, da bo električna mobilnost v Evropi v prihodnosti še naprej rasla, polnilnice električnih vozil pa naj bi postale osnovna infrastruktura na evropskih cestah. Vse to poganja gradnjo le teh in pomeni pozitiven trend razvoja v prihodnje.
Leta 2020 je bilo v Evropi (vključno s Turčijo) približno 285.800 javnih polnilnic električnih vozil z izmeničnim (AC) tokom, moči do 22 kW, kot tudi hitrih z enosmernim (DC) tokom z močjo več kot 22 kW. Številke so zaporedoma naraščale med letoma 2010 in 2020, pri čemer so bila opazna povečanja zabeležena v letih 2011, 2012 in 2016, kar prikazuje slika 1.
Slika 1: Število polnilnih postaj za električna vozila AC in DC v Evropi od 2010-2020, vir: https://www.statista.com
Kot zanimivost lahko povem, da je bilo leta 2019 v Nemčiji skoraj štirideset tisoč javnih polnilnic električnih vozil in na Norveškem šestnajst tisoč takih polnilnic[3]. Znano je tudi, da ima Norveška največji delež novih registracij električnih vozil glede na skupne nove registracije (54,3 odstotni delež v 2020).
Trenutno po slovenskih cestah vozi okoli tri tisoč vozil na električni pogon in priključnih hibridov, postavljenih pa je približno tisoč polnilnic električnih vozil. Pri nas je leta 2020 delež povsem električnih vozil znašal 2,6 odstotka.
Izzivi pri projektiranju polnilnic električnih vozil
Sprejeta je bila nova zakonodaja, razvojni načrti in navodila, ki se direktno dotikajo področja projektiranja in umeščanja električnih vozil pri graditvi novih in večjih prenovah stanovanjskih in nestanovanjskih stavb. Ključne podajam v nadaljevanju:
- Zakon o učinkoviti rabi energije (ZURE).
- Razvojni načrt distribucijskega sistema električne energije v RS 2021-2030.
- Sistemska obratovalna navodila za distribucijski sistem električne energije (SONDSEE).
Pri projektiranju polnilnic električnih vozil v večstanovanjskih stavbah moramo pooblaščeni inženirji poleg zakonodaje, razvojnih načrtov in navodil upoštevati tudi spodaj navedena ključna izhodišča. Preveriti in vključiti v projekt moramo:
- način izvedbe polnilnic električnih vozil (lokacije, trase, priklop na elektro omrežje, umestitev v prostor, število parkirnih mest itd) glede na razpoložljive dejavnike in omejitve za obravnavano stavbo
- možnost priključevanja polnilnic električnih vozil na obstoječo in ali novo infrastrukturo
- potrebno priključno moč (obstoječa ali nova) za polnjenje električnih vozil in upoštevati napredno polnjenje avtomobilov na električni pogon s prilagajanjem odjema polnilnic električnih vozil
- možnost vključevanja koncepta V2G[4]
- izbor tehnoloških rešitev, primernih za obravnavano stavbo v skladu z veljavno zakonodajo, direktivami in standardi (za AC in morebiti DC polnilna mesta)
- požarno varnost polnilnic električnih vozil
- zahteve lokalne skupnosti in soglasodajalcev.
Slika 2: Primer umestitve skupine polnilnic električnih vozil v garaži, vir: E prihodnost, d.o.o. in Circontrol,S.A.
Rešitve pri projektiranju polnilnic električnih vozil
Poglejmo si še nekaj možnih rešitev, ki nam lahko pomagajo premagati marsikatero težavo pri projektiranju polnilnic električnih vozil pri graditvi novih in večjih prenovah stanovanjskih in nestanovanjskih stavb.
V veliko pomoč nam je pri tem lahko Priročnik za projektiranje polnilnic električnih vozil, ki ga je izdala Inženirska zbornica Slovenije decembra 2020. Priročnik predstavlja pripomoček projektantom, investitorjem in izvajalcem - opisuje ključne zahteve, ki jih moramo inženirji upoštevati pri projektiranju polnilnic električnih vozil. Pri uporabi priročnika je treba upoštevati in uporabljati določila novih SONDSEE s prilogami.
Pomemben poudarek je treba nameniti tudi izboru tehnologije polnjenja z izmeničnim tokom (AC) in tehnologiji hitrega polnjenja z enosmernim tokom (DC) ter pri tem upoštevati polnilne moči (kW) AC in DC polnilnic električnih vozil.
Pri določitvi potrebne skupne priključne moči (kW) za napajanje polnilnic električnih vozil za polnjenje električnih vozil se mora upoštevati napredno polnjenje avtomobilov na električni pogon s prilagajanjem odjema polnilnic električnih vozil - dinamično upravljanje obremenitve [5]. Dinamično upravljanje obremenitve omogoča inteligentno upravljanje z energijo več polnilnic električnih vozil, ki lahko delujejo istočasno. Lahko se poveže tudi z upravljanjem energije v objektu in meri energijo, ki jo porabi objekt in prilagaja - reducira moč, ki je na voljo za polnilnice električnih vozil.
Slika 3: Primer objekta z vgrajenimi polnilnicami električnih vozil z ali brez inštaliranega dinamičnega upravljanja obremenitve, vir: E prihodnost, d.o.o. in Circontrol,S.A.
Na sliki 3 prikazana rešitev dinamičnega upravljanja obremenitve je primerna za različne načine izvedbe priključevanja polnilnic električnih vozil pri graditvi novih in večjih prenovah stanovanjskih in nestanovanjskih stavb tudi v povezavi s sončno elektrarno in hranilnikom električne energije. S predlagano rešitvijo predvsem:
- preprečimo preobremenitve, ki povzročijo izpade glede omejene zmogljivosti omrežja,
- se izognemo visokim naložbam za nadgradnjo omrežja/inštalacij,
- uporabnikom električnih vozil omogočimo možnost istočasnega polnjenja,
- polnilnice električnih vozil so lahko povezane z drugimi uporabniki v objektu - v tem primeru je potrebna delitev priključne moči!
Zaključki:
Na koncu lahko svoj zapis končam z nekaj zaključki, ki izhajajo iz dosedanje prakse na področju električne mobilnosti. Vgradnja infrastrukture za polnilnice električnih vozil je bila do sedaj prepuščena lastnikom in investitorjem, pooblaščeni inženirji smo bili udeleženi le v tistih primerih, ko je bila naša prisotnost obvezna po zakonodaji, upravnih postopkih ali pa na željo investitorja. V praksi so bile nekatere že izvedene rešitve postavitev polnilnic električnih vozil ustrezne, druge pa niso sledile vsem veljavnim tehničnim zahtevam in zakonodaji.
Z obstoječo in novo zakonodajo je postala vgradnja polnilnic električnih vozil in infrastrukture zanje obvezna. Tehnologija AC in DC polnjenja omogoča raznovrstne rešitve pri vgradnji polnilnic električnih vozil in infrastrukture pri graditvi novih in večjih prenovah stanovanjskih in nestanovanjskih stavb.
Pričakovanja deležnikov električne mobilnosti so velika, znanje in rešitve so na dlani, zato je na nas inženirjih predvsem velika odgovornost in hkrati priložnost biti kreator prihodnjih sprememb v družbi.
Zapisal mag. Andrej Zorec, pooblaščeni inženir in vodja projektov v podjetju E prihodnost, d.o.o.
[1] Statistika EV, www.pveurope.eu
[2] Električna vozila vključujeno osebna in lahka komercila vozila čista baterijska vozila, električna zozila z podaljšanim dosegom in priključne hibride.
[3] Vir: https://www.statista.com
[4] V2G . angl. Vehicle to Grid, slo. Tehnologija V2G (vozilo – mreža)
[5] ang. Dynamic Load Management System (DLM), Slo. dinamično upravljanje obremenitve
Nazaj