Умная или интеллектуальная зарядка (Smart charging) — это система, в которой электромобиль, зарядная станция и зарядное приложение обмениваются данными.
По сравнению с традиционными зарядными устройствами для электромобилей, которые не подключены к Интернету, интеллектуальная (умная) зарядка позволяет пользователю удаленно отслеживать, управлять и контролировать процесс зарядки и потребление электрической энергии.
Автоматически отслеживая изменения нагрузки на электрическую сеть, интеллектуальная зарядка помогает оптимизировать использование доступной электрической энергии и позволяет зарядной станции работать наиболее экономичным и энергоэффективным образом.
Что делает зарядное устройство для электромобиля умным?
Есть два ключевых аспекта, которые отличают интеллектуальное зарядное устройство от традиционного неинтеллектуального зарядного устройства: аппаратное и программное обеспечение.
Хотя интеллектуальное зарядное устройство по-прежнему имеет тот же фундаментальный дизайн, что и обычное зарядное устройство для электромобилей, важной отличительной чертой является возможность подключения к Интернету для отправки и получения данных. Для этого требуется модем и подключение к сети, которое должно быть физически встроено в зарядное устройство.
Некоторые зарядные устройства для электромобилей (часто более дешевые или меньшего размера) могут быть не оборудованы для установления сетевого подключения и, следовательно, не могут использовать функции интеллектуальной зарядки.
Помимо аппаратного обеспечения, обеспечивающего подключение, умному зарядному устройству также требуется программное обеспечение для сбора, агрегирования и анализа данных об использовании.
Водители электромобилей используют приложение для зарядки, чтобы управлять своим зарядным устройством. Таким образом, водитель может дистанционно управлять сеансами зарядки и получать точную информацию об энергопотреблении, что помогает оптимизировать производительность и снизить затраты.
Почему умная зарядка выгодна?
Интеллектуальная зарядка помогает оптимизировать процесс зарядки и безопасно управлять зарядными нагрузками. Это связано с тем, что интеллектуальное зарядное устройство отслеживает потребление электроэнергии и интеллектуально регулирует зарядку в зависимости от доступной энергии.
Это гарантирует, что электромобиль никогда не будет потреблять из сети больше энергии, чем доступно, что предотвращает перегрузки и обеспечивает оптимальную скорость зарядки.
Интеллектуальная зарядка может дополнительно раскрыть информацию о характере зарядки и потреблении энергии, что может помочь сместить спрос на зарядку на периоды, когда цены на электроэнергию ниже, а нагрузка на сеть меньше.
Как работает умная зарядка?
По сути, интеллектуальная зарядка обеспечивает двусторонние потоки данных и связь между электромобилем и зарядным устройством таким образом, что пользователь может удаленно контролировать процесс зарядки.
Каждый раз, когда электромобиль подключается к сети, зарядная станция отправляет информацию (например, время зарядки, скорость и т. д.) через Wi-Fi или Bluetooth на централизованную облачную платформу управления.
Дополнительные данные также могут быть отправлены в это облако. Сюда может входить, например, информация о мощности местной сети и о том, как энергия в настоящее время используется в месте зарядки (дом, офисное здание, супермаркет и т. д.).
Все данные автоматически анализируется и визуализируется в режиме реального времени программным обеспечением платформы. Затем результаты анализа можно использовать для принятия автоматических решений о том, как и когда заряжать электромобили.
На практике интеллектуальная зарядка относится к набору функций, включая динамическую балансировку нагрузки, конфигурации «автомобиль-сеть» (Vehicle-to-grid, V2G) и концентратор/спутник (Hub/satellite), каждая из которых работает по-своему.
Умная зарядка — это термин, который относится к набору различных функций. Ниже мы перечислили доступные интеллектуальные решения для зарядки электромобилей.
Что такое динамическая балансировка нагрузки?
Зарядка электромобиля — это устройство, которое может быстро привести к перегрузке электрической сети, если если одновременно используются другие бытовые приборы, такие как духовка или посудомоечная машина.
Стандартный 3-контактный зарядный кабель может потреблять до 2,3 кВтч, а специальное зарядное устройство для электромобиля — до 7,4 кВтч или 11 кВтч (для сравнения, стиральная машина потребляет от 1,3 кВтч до 3 кВтч ).
К счастью, существует ряд интеллектуальных решений для зарядки электромобилей, которые помогают оптимизировать потребление энергии (и счет за электроэнергию). Одной из таких функций для дома является динамическая балансировка нагрузки.
Эта функция интеллектуальной зарядки для автомобиля помогает сбалансировать потребление энергии в электрической сети, разумно распределяя мощность между устройствами, которые в ней нуждаются больше всего.
Например, если во время зарядки электромобиля включается стиральная машина и электрическая духовка, то динамическая балансировка нагрузки может временно уменьшить выходную мощность зарядки, чтобы высвободить часть электроэнергии для стирки и нагрева духовки. После их отключения зарядное устройство возобновляет или увеличивает скорость зарядки электромобиля.
Динамическая балансировка нагрузки может предотвратить необходимость модернизации системы электроснабжения дома, контролируя нагрузки в электрических цепях и регулируя мощность, потребляемую электромобилем при зараядке, чтобы гарантировать, что он никогда не использует больше безопасного максимума.
Когда потребление энергии приближается к максимальной мощности, эта технология автоматически снижает выходную мощность зарядного устройства электромобиля или полностью приостанавливает сеанс до тех пор, пока не станет доступным достаточное количество энергии.
При одновременной зарядке нескольких электромобилей от одной и той же электрической цепи динамическая балансировка нагрузки в зависимости от настроек автоматически распределяет доступную электрическую энергию между двумя автомобилями или отдает приоритет одному из автомобилей.
Во втором сценарии динамическая балансировка нагрузки направит больше энергии на один из автомобилей, одновременно замедляя или прекращая зарядку другого, пока не станет доступно больше электрической энергии.
Не все интеллектуальные зарядные станции оснащены динамической балансировкой нагрузки, но благодаря возможности подключения к Интернету многие из них можно модернизировать на более позднем этапе.
Пример с зарядными устройствами, подключенными к электрической сети офисного здания
Интеллектуальная система зарядки автоматически распределяет доступную энергию между всеми зарядными устройствами.
Максимально доступная мощность офисного здания составляет 44 кВт, а каждая точка зарядки электромобилей имеет максимальную выходную мощность 22 кВт.
Есть несколько автомобилей, которые хотят заряжаться одновременно. Благодаря функции динамической балансировки нагрузки один автомобиль может заряжаться мощностью 22 кВт — максимальной мощностью, которую позволяет точка зарядки.
Если подключается второй электромобиль, обе машины по-прежнему могут заряжаться с максимальной мощностью 22 кВт, так как вместе они не превышают максимально доступную мощность здания в 44 кВт.
Однако после подключения третьего автомобиля мощность будет распределяться соответствующим образом, так что теперь все три автомобиля будут заряжаться по 14 кВт каждый. Если присоединяется четвертый электромобиль, число снижается до 11 кВт на транспортное средство и так далее.
Динамическое распределение мощности позволяет контролировать потребности здания. Когда спрос ниже максимальной мощности, оставшаяся доступная мощность передается в сеть зарядки.
Если потребность здания равна или превышает его максимально допустимое значение, электроэнергия на зарядные станции подаваться не будет.
Что такое транспортное технология «автомобиль-сеть» (V2G)?
V2X — это термин, используемый для описания общей концепции транспортного средства, связанного с окружающей средой.
Помимо аспекта хранения электроэнергии, V2X обычно связан с системами, которая повышает безопасность вождения. В этом смысле оно включает в себя множество применений. Например, транспортное средство-инфраструктура (V2I) — это связь между транспортным средством и окружающей инфраструктурой, такой как светофоры и дорожные знаки.
Vehicle-to-grid (V2G) — это технология, которая обеспечивает двустороннюю подачу энергии между аккумулятором электромобиля и электросетью.
По сравнению с обычной интеллектуальной зарядкой, которая течет только в одном направлении от сети к автомобильному аккумулятору, V2G позволяет электромобилям на мгновение возвращать энергию в электрическую сеть, чтобы сбалансировать колебания спроса и предложения энергии.
Двунаправленный поток электроэнергии V2G делает его ценным источником резервного питания на случай отключения электроэнергии, обходя потребность в дизельных генераторах.
Но V2G также является ключевым катализатором возобновляемой энергии: избыточное производство энергии, например, от солнечных батарей в солнечный день, может храниться в аккумуляторе электромобиля и высвобождаться позже, когда производство возобновляемой энергии не удовлетворяет спрос (например, ночью).
Несмотря на свою эффективность в отдельности, V2G может действительно изменить правила игры, если применяется в масштабе всей энергосистемы. В настоящее время V2G все еще является новой технологией, требующей значительных инвестиций.
В настоящее время применение этой технологии в основном ограничено предприятиями, которые управляют собственными сетями зарядки. Однако ожидается, что она станет широко доступной в ближайшие несколько лет.
Концентратор/спутник (Hub/satellite)
Еще одно коммерческое применение технологии интеллектуальной зарядки — это конфигурации концентратор/спутник, где несколько зарядных устройств для электромобилей (спутников) подключены к одному модему, который действует как концентратор.
Конфигурация концентратор/спутник менее применима для домов с отдельными зарядными устройствами, но может быть интересным вариантом для многоквартирных домов и коммерческих зданий, которые используют общий источник питания для нескольких зарядных устройств, помогая оптимизировать потоки данных и оптимизировать управление зарядными устройствами.
В чем разница между умной зарядкой и двунаправленной зарядкой?
Интеллектуальная зарядка позволяет владельцам точек зарядки и операторам сетей удаленно управлять своими точками зарядки и, таким образом, оптимизировать потребление электроэнергии и затраты. Например, настроить зарядку так, чтобы она начиналась ночью, когда тарифы на электроэнергию ниже.
С другой стороны, двунаправленная зарядка — это когда энергия может поступать как в электромобиль, так и из него через специальное двунаправленное зарядное устройство, часто называемое V2G (от транспортного средства к сети, Vehicle-to-grid, V2G). Это означает, что батарея электромобиля может как брать электроэнергию из сети, так и возвращать ей электроэнергию.
В современных интеллектуальных зарядных устройствах все эти функции могут быть совмещены.
В чем разница между умной зарядкой и быстрой зарядкой?
Быстрая зарядка просто включает в себя подачу большего количества электроэнергии в аккумулятор электромобиля с более высокой скоростью — другими словами, более быструю зарядку аккумулятора электромобиля.
Умная зарядка позволяет владельцам транспортных средств, предприятиям и сетевым операторам контролировать, сколько энергии электромобили берут из сети и когда.
Большинство зарядных станций (иногда называемых станциями медленной зарядки), установленных на рабочих местах или дома, имеют максимальную мощность зарядки 3 кВт, а для полной зарядки электромобиля требуется около 6-12 часов.
Станции быстрой зарядки могут заряжать с максимальной мощностью от 7 до 22 кВт, а для полной зарядки электромобиля требуется от 1 до 6 часов. Как правило, они встречаются в общественных местах.
Быстрые зарядные устройства для электромобилей могут заряжаться с максимальной мощностью от 50 до 150 кВт, при этом зарядка электромобиля до 80% занимает около 20-40 минут.
Сверхбыстрые зарядные устройства для электромобилей имеют мощность 150 кВт или выше и могут заряжать аккумулятор электромобиля на 75-100% менее чем за 45 минут.
Заключение
Интеллектуальная (умная) зарядка — новая, незнакомая многим тема, охватывающая целый ряд различных концепций. По своей сути интеллектуальная зарядка использует технологию для повышения эффективности зарядки и оптимизации использования аккумуляторной батареи в заданном месте.
По мере роста внедрения электромобилей интеллектуальная зарядка станет важнейшим активом для управления возросшим спросом на энергию, предотвращения перегрузки сети и оптимизации процесса зарядки.