Ez a baj a 22 kW-os AC gyorstöltéssel

Lassú töltés, gyors töltés és villámtöltés. Gyakran előforduló kifejezések ezek, amikor villanyautósok egymással vagy érdeklődőkkel beszélgetnek. Egy ideális világban ezek mögé könnyen lehetne egzakt definíciókat tenni, hogy mindenki ugyanazt értse a kifejezések alatt, de sajnos nem egy ilyen ideális világban élünk. Bár magyar kifejezésekről van szó, ez nem magyar sajátosság, a probléma inkább technikai jellegű.

A lassú töltés fogalmával van talán a legkevesebb gond. Ez az, amit mindenki szeret lesajnálni, hogy az semmire sem jó, pedig az összes töltésen belül nagy valószínűséggel 80% felett van ezeknek a töltéseknek az aránya. Ebbe a kategóriába soroljuk az autóhoz kapott kábellel történő konnektoros töltést, illetve a szintén otthon vagy munkahelyeken felszerelt fali töltők által biztosított szolgáltatást. Ezekkel időveszteség nélkül ott tudjuk visszatölteni az elhasznált energiát, ahol az autó egyébként is rendszeresen, és órákon keresztül áll. Egy 1 fázisú 32 A-es (7,4 kW) EVSE-ről (Mi az az EVSE?) 8-9 óra alatt több száz km-re elegendő energia tölthető egy autóba, így akár munkaidő alatt, akár otthon a távolra ingázók autója is feltöltődik. Persze nem minden autó tud 32 A-rel tölteni, de 16 A-ről (3,7 kW) 8 óra alatt azok akkuja is teletölthető. Aki napi 100-150 km-nél többet megy, annak célszerű az autóhoz adott 10 A-es EVSE helyett egy legalább 16 A-es, de ha az autó támogatja és a helyszínen a teljesítmény is rendelkezésre áll, akkor 32 A-es fali EVSE-t beszereznie.

Biztosan jól tudod? Mi a különbség a kW és a kWh között?

22 kW-os (3×32 A) töltőn 1×16 A-rel töltő autó.

A gyors töltés kifejezés körüli probléma pont erre a „ha az autó támogatja” feltételre vezethető vissza. A gyorstöltőnek nevezett nyilvános töltőoszlopok rendszerint 22 kW teljesítménnyel képesek tölteni az autókat, ami úgy jön ki, hogy az áram három fázison, fázisonként 32 A-en érhető el. Teljesen logikusnak tűnik, hogy ha egy autó akkuja 3,7 kW-os töltőről 8 óra alatt tölthető tele, akkor ez a művelet 22 kW-osról ne tartson tovább másfél óránál. Ez azonban csak akkor igaz, ha az autó is fel tudja venni a 22 kW-os teljesítményt. A legtöbb elektromos autó (az összes Magyarországon futó autó ~95%-a) azonban nem tölthető három fázisról, a 22 kW-os három fázisú töltőponton is csak 1 fázist használnak. Ráadásul a plugin-hibrid autók azon az 1 fázison is csak 16 A-t vesznek fel (az elérhető 32 A-nek a felét, de a Toyota Prius PHEV csak 10 A-t, tehát a harmadát).

Adott tehát egy vastag slag, amin lehetne önteni az elektronokat az autóba, de az autón csak egy szívószálnyi rés van, amin be lehet juttatni az energiát.

Ez a csatlakozó (Type 1) maximum 1 fázist tud fogadni, és az autók egy jelentős részén ilyen van.

Ahhoz, hogy tisztán lássunk, szükség van egy kis technológiai kitérőre. A teljesen elektromos autók általában kétféle módon tölthetők. Van egy váltakozó áramú (AC) töltőcsatlakozójuk (Type1 vagy Type2), amin többnyire 1, ritkábban 2 vagy három fázison képesek a hálózatról közvetlen érkező energiát fogadni. A töltőkábel ilyenkor csak biztonsági eszközként funkcionál, tulajdonképpen tájékoztatja az autót és megfelelő feltételek teljesülése esetén kapcsolja illetve bontja az áramkört. Áramátalakítást nem végez. Márpedig arra szükség van, hiszen míg a hálózatról váltakozó áram vételezhető, az akkumulátorban csak egyenáramot tudunk eltárolni. AC töltés esetén az átalakítást végző eszköz az autóba van építve. Ezt hívják helyesen fedélzeti töltőnek, vagy teljesen hibásan inverternek. Ennek a felépítése és teljesítménye határozza meg, hogy az autó a rendelkezésre álló mondjuk 22 kW-ból mennyit tud felhasználni. A plugin hibridek kivétel nélkül mind maximum 3,6 kW-os (1×16 A) fedélzeti töltővel érkeznek, de sokáig ez volt az alapértelmezett méret a Nissan LEAF-ek esetén is. A tisztán elektromos autók egy része képes ugyan 6,6-7,2 kW-tal tölteni, de a Volkswagen kivételével mind csak 1 fázisról tudja ezt felvenni. Három fázisról jelenleg csak a Teslák, a Renault Zoek, a Mercedes B250e-k, a Smartok illetve a BMW i3-ak egy része tölthető. A legnagyobb számban eladott, illetve használtan Magyarországra hozott Nissan LEAF-ek, Opel Amperák, Mitsubishi Outlander PHEV-k, Peugeot iOn/Citroen C-Zerok, Fiat 500e-k mindegyike csak 1 fázison tölthető. Ezek teszik ki a hazai villanyautó állomány 90-95%-át.

A Nissan LEAF 22 kW-ról is csak 3 vagy 6 kW-tal tud tölteni.

A Villanyautósok Közösségén belül is akadnak, akik a 22 kW-os meg 43 kW-os töltés elterjedése mellett teszik le a voksukat, mondván, hogy az relatíve (a DC villámtöltőkhöz képest) olcsón kiépíthető, és az ilyen töltők használatával a jelenlegi magyarországi töltő infrastruktúra mellett könnyebb nagyobb utakat megtenni. Hiszen három fázisú ipari csatlakozót sok helyen lehet találni, és amíg nincs sok villanyautós, addig ezek tulajdonosai valószínűleg nem mondanak nemet egy bajban lévő villanyautósnak. Az autókat a gyártók azonban nem erre az infrastruktúrára fejlesztik.

A villanyautó használatban az alap gondolat, hogy az autó akkumulátorát nem akkor töltjük, amikor az lemerült, hanem amikor az autó egyébként is áll, épp nem használjuk. Az autósok többségénél ez éjjel és/vagy napközben a munkahelyen van. Többnyire mindkét helyen áll az autó legalább 7-8 órát. Persze nem mindenki egy helyen dolgozik és nincs mindenkinek otthon saját kocsibeállója, de ettől még igaz, hogy nagyon-nagyon kevés olyan autó van, ami nem áll legalább 8 órát naponta. A feladat a töltés biztosítása ezeken a helyeken, hiszen így az autót úgy lehet minden egyes nap használatba venni, hogy annak az akkuja teljesen fel van töltve. Ehhez viszont semmi szükség három fázisra és 22 kW teljesítményre, hiszen ahogy fentebb is láttuk 3-7 kW teljesítményből egy éjszaka vagy munkaidő alatt több száz km-re elegendő energia is az autóba tölthető. Márpedig az emberek többsége nem több száz km-t, hanem maximum néhány 10 km-t megy naponta, aminek a visszatöltése akár 1-2 kW-os töltési teljesítménnyel is megoldható lenne.

Mi lenne, ha minden autó tudna 22 kW-tal tölteni és 22 kW-os töltőkkel lenne tele az ország?

Sokak szemében ez az abszolút ideális állapot. Tegyük fel hogy minden autó képes 22 kW teljesítményt felvenni. Az otthon tölteni nem tudó autós bemegy a munkahelyére hiányzik kb. 10 kWh az akkujából. Felteszi az autót tölteni, majd elmerül a munkába. A megbeszélések, telefonhívások és e-mailek követik egymást és már el is telt 2 óra mire autósunk észbe kap, hogy ránézzen az autó töltöttségére. A „22 kW-os töltésnek hála” már tele az akku, így átáll máshova. Mennyire jó fej, hogy nem foglalja 8 órán keresztül a csatlakozót, így az a villanyautós is fogja tudni délután tölteni az autót, aki reggel alig néhány perccel később érkezett, így töltő nélkül maradt. Tényleg ennyire jó fej az autósunk? Sajnos nem teljesen. Az autója ugyanis fél óra alatt feltöltődött, és az másfél órája teljesen feleslegesen foglalja a töltőt csak és kizárólag azért, mert nem tudta megoldani, hogy a munkáját megszakítva arrébb álljon.

Sajnos akkor is csak kicsivel lenne jobb a helyzet, ha fél óra után felszabadítja a töltőt, hiszen a következő autósnak észre kellene vennie, hogy a töltő szabad. Tegyük fel, hogy applikáción lekérdezhető az állapot. A felszabaduló töltőre elindul három villanyautós, akik közül kettő teljesen feleslegesen szakította meg a munkáját. Ez sok mindennek tűnik, csak praktikusnak és kényelmesnek nem.

~10 kWh betöltése | A eset: 1 db 22 kW-os Type 2 csatlakozó: időben egymás után, a nap során egymást váltva tudnak tölteni az autók, feltétel, hogy mind 22 kW-os töltős legyen, illetve folyamatosan figyeljék a töltést és a töltő foglaltságát; ideális esetben 12-13 autó feltölthető. | B eset: 1 db 22 kW-os Type 2 csatlakozó: nem minden autó 22 kW-os, így némelyik hosszabb ideig foglalja a töltőt, így 3-5 autó tölthető fel; továbbra is feltétel, hogy figyeljék a töltőt és a töltést | C eset: 6 db 3,6 kW-os Type 2 csatlakozó: egyszerre 6 autó is tölthető, ebédszünetben mindenki ráért arrébb állni; ha valaki hamarabb arrébb áll, akkor még többen is fel tudnak tölteni; 12-nél több autó is kevés odafigyeléssel feltölthető

De ahogy említettem, az autók 95%-a nem tud három fázisról tölteni, így ha reggel egy 3 kW-os fedélzeti töltős autó érkezik először a 22 kW-os EVSE-hez, akkor a hiányzó 10 kWh visszatöltése nagyjából 3,5 órát fog igénybe venni. Hiába áll rendelkezésre 22 kW az oszlopon, az autó annak kevesebb, mint 1/6 részét fogja felhasználni. Hiába tudna a maradék 5/6 részből még 5 autó úgy tölteni, hogy munkaidő végére (vagy akár ebédszünetre) minden a hat fel legyen teljesen töltve, nem fog tudni, mert a 22 kW-os csatlakozót egyetlen autó foglalja.

De miért nem tud minden autó 22 kW-tal tölteni? A fedélzeti töltő teljesítményelektronikája drága mulatság. Persze, össze lehet rakni otthon ilyen áramköröket olcsón, de ha azt akarjuk, hogy az 10 évig problémamentesen menjen -20 fokban és +40 fokban, a kelet-európai utakon zötykölődve, az már jobb minőségű alkatrészeket és minőségi építést igényel. Az autó vételárában minden 3,6 kW-nyi töltőteljesítmény kb. ezer amerikai dollárnak megfelelő összeg (az előállítás persze olcsóbb, de ezt sem fogják profit nélkül adni). Lehet lényegesen kevesebb és több is, itt valószínűleg nagy a szórás, hiszen minden gyár máshogy áraz, de egy 22 kW teljesítményű töltőelektronika ártöbblete a 3,6 vagy 7,2 kW-hoz képest könnyen felkúszhat 1 millió forint fölé.

A 7,2 kW feletti töltésre az átlagautósok töltéseinek 80-85%-ánál nincs szükség, hiszen

1. két normál töltés között az autó nem megy 100-150 km-nél többet, de gyakran már 50-et sem,
2. az autó 8-10 órát áll egy helyben, az autósnak semmi előnye nem származik abból, hogy gyorsabban feltölt.

Ilyen körülmények között 1 millió forinttal emelni az autó egyébként is magas árát csak arra lenne jó, hogy még kevesebben szánják rá magukat a vásárlásra.

A jövőben a tömeggyártás hatására valószínűleg csökken ezeknek a elektronikáknak az ára, egyelőre mégsem valószínű, hogy tömegesen építenék be a 22 kW-os töltőket az autókba. Ennek két oka van:

1. Az újabb autók hatótávja már akkora, hogy a napon belüli autózást már napközbeni rátöltés nélkül meg tudják oldani már akár taxi és futár felhasználás esetén is. Éjszaka pedig egy 7 kW-os töltőről 8 óra alatt 56 kWh energia pótolható, ami megint elég lesz 350 km megtételére.
2. Ha ennél messzebb kell menni egyhuzamban, akkor pedig ott vannak a nagy teljesítményű DC villámtöltők, amikkel 50-150 kW teljesítménnyel lehet majd tölteni a jövő villanyautóit, így akár heted annyi idő alatt feltölthető lesz az autó, mint 22 kW-os AC-ról. A tengerpartra menet senki sem akar 3 órát várni a töltésre útközben, ha 50 perc alatt is feltöltheti az autója 60 kWh-s akkuját. (Bár a cikk témája az AC töltés, ugyanebből az okból kifolyólag totálisan hibás döntés 22 kW-os DC töltőkkel teleszórni a városokat. A továbbutazáshoz lassú, minden másra meg többnyire pazarlás. A 22 kW DC-t éppen ezért nem is nevezhetjük villámtöltőnek. Ha fizetőssé válnának, csak kényszerből használnák.)

A trendet mutatja, hogy sem az új Nissan LEAF, sem a Hyundai Kona, sem a Kia e-Niro, sem pedig a Jaguar I-Pace nem kapott három fázisú AC töltést. Otthon mind a négy autó maximum 1×32 A-rel, tehát ~7 kW-tal tölthető. Az alap fedélzeti töltő a Tesla Model S és Model X-ekben is csak 11 kW-os, és az opcionális nagyobb töltő teljesítményét is lecsökkentette a Tesla 22 kW-ról 16,5 kW-ra. Hivatalosan nem indokolja a Tesla, hogy miért, de valószínűleg pontosan látják, hogy a nyugat-európai felhasználók mennyire ritkán élnek a 22 kW-os töltés lehetőségével.

Épp csak a piacon van, de ez is csak 7 kW-tal tölthető, pedig az akkuja 90 kWh-s.

„De a 100-120 kWh-s akkukat már nem lehet 7 kW-tal egy éjszaka alatt feltölteni!” szokták mondani az egy fázisú töltés ellen érvként. Ez valóban így van, vagy legalábbis egy nagyon hosszú éjszakára van szükség. De miért is kellene tudni 100 kWh-t pótolni minden éjjel az akkuban? Az autók többsége 100 km-t sem megy naponta, nemhogy 500-at. Amint fentebb már írtam, 7 kW-tal 350 km-re elegendő energia gond nélkül visszatölthető 8 óra alatt. Aki ennél többet megy, és a következő nap is szüksége van erre a hatótávra, az hazafelé menet töltsön rá egy nyilvános villámtöltőn 10-15 percet, így éjjel az AC töltővel tele fogja tudni tölteni az akkumulátort. Ha másnap nem tervez hosszabb utat (max. 350 km), akkor pedig éjjel elegendő annyi energiát betölteni, amennyi a következő napi autózáshoz szükséges.

De az autóban lévő töltő elektronika ára csak az egyik tétel az extra költségek listáján. Ahhoz, hogy otthon 22 kW-tal tudjon valaki tölteni, szükség van ekkora teljesítményre a ház által elhasznált teljesítmény felett. A 22 kW teljesítményhez 3×32 A teljesítménybővítést kell megrendelni a szolgáltatónál. Ennek költsége 3×32×3600 Ft+ÁFA, vagyis bruttó 439.912 Ft. Feltéve, hogy nem kell messziről kábelezni, mert egyébként a szolgáltató még annak az extra költségét is megrendelőre terheli. A házban szintén szükség lesz némi kábelezésre, így egy ilyen bővítést fél millió forint alatt nehéz megúszni.

Ideális világ

Ha kívánni lehetne, akkor sokan azonnal 22 kW-os fedélzeti töltőt kívánnának minden autóba. És legyen minden utcai töltő 22 kW-os. Így bárhol pillanatok alatt újra lehetne tölteni az autókat. Nem mondom, bizonyos esetekben ennek is van előnye, de ahogy azt fentebb írtam, sok problémával is jár:

• jelentősen növelné az autó árát
• a gyorsan feltöltődő autóval hamar arrébb kellene állni (igen, akkor is, ha moziban vagy színházban ül az autó gazdája)
• otthonra nagyon drága bevezettetni a 22 kW-ot töltésre (csak azért, hogy hajnal 7 helyett este 10-re befejeződjön a töltés)

Sokkal praktikusabbnak tűnik az, amerre az autógyártók és az elektromobilitásban már előbbre járó országok elindultak. Az autókba, ha nem muszáj, akkor nem építenek 22 kW-os töltőt (a Renault Zoeba muszáj, mert nincs DC villámtöltési opciója). A boltok, bevásárlóközpontok parkolóiba legtöbb esetben csak 1 fázisú 32 A-es, tehát 7,2 kW-os Type2 aljzatok kerülnek, viszont azokból sok. Ugyanabból a 2×22 kW-os betápról (vegyük észre, hogy ez majdnem egy DC villámtöltő teljesítményigénye), amiről 22 kW-os csatlakozók esetén maximum két autó tölthet egyszerre, ebben a konfigurációban akár 6 autó is tölthető, és többségük megkapja a neki szükséges maximális teljesítményt. A töltőknél ma tapasztalható legtöbb konfliktus fel sem merülne, ha egy-egy helyszínen nem 2, hanem 6 csatlakozó lenne.

Franciaországban az akkubérlet miatt sok elment belőle, de Magyarországra pont az akkumulátor bizonytalan tulajdonjoga miatt kevés érkezik belőle használtan. Újonnan a relatíve magas ára miatt a 22 kW-os tölthetőség ellenére sem igazán népszerű. (Csak nem a nagyobb teljesítményű töltő miatt kerül majdnem annyiba, mint egy nagyobb, minőségibb LEAF?)

Okos teljesítményelosztás

De ha nem akarunk kitolni a Zoesokkal sem, akkor érdemes a 6 csatlakozót egy okos teljesítményelosztó vezérlésre kötni. Ha a Zoe egyedül tölt, akkor megkaphatja a maximális teljesítményt, amit kér. Sőt, még akkor is, ha három 1 fázisú autóval tölt egyidejűleg. Ha ennél több autó akar együtt tölteni a Zoeval párhuzamosan, akkor valamilyen módon osztozkodniuk kell a teljesítményen. Ilyen töltőrendszerek léteznek, nem kell feltalálni a spanyol viaszt.

Gyakran felmerülő érvek

A 22 kW-os töltő (EVSE) szinte semmivel sem kerül kevesebbe, mint a 7 kW-os.

Ez nagyjából igaz is. De egy 2×22 kW-os végződésen 2 helyett 6 autót lehetne tölteni egyszerre, akkor a bevétel is háromszoros lenne. Ha egy 22 kW-os töltőn most valaki időalapú fizetési rendszert akar bevezetni, akkor az árat úgy alakítja ki, mintha minden autó felvenne a töltőről 22 kWh áramot óránként. Az így kialakított ár a Renault Zoe használóknak jó lehet, de garantáltan elriasztja az összes többi autót, hiszen egy Opel Ampera tulajdonosnak ez egy hatszorosan túlárazott szolgáltatás lesz, amit így nem vesz igénybe. A szolgáltató pedig elesik az összes ügyfél nagyjából 90%-ától, hiszen az 1 fázisról töltő autók tulajdonosai hatszoros áron csak akkor fogják használni a szolgáltatást, ha nincs más választásuk.

A 22 kW-os teljesítményű EVSE-k kiépítése sokkal olcsóbb, mint az 50 kW-os DC töltőké.

Számszerűen ezzel sem lehet vitatkozni. De észre kell venni, hogy nagyjából ugyanazt az elektronikát kell beépíteni az autóba, mint ami az út szélén felállított DC töltőoszlopban is van (illetve annak a felét). Tehát ha azt akarjuk, hogy minden autóban legyen 22 kW teljesítményű fedélzeti töltő, akkor minden autóba 1/3 villámtöltőnyi elektronikát kellene még pluszba beépíteni. És akkor a villámtöltéshez képest még mindig csak fele teljesítménnyel, dupla annyi idő alatt tudjuk feltölteni az autót. A másik irányból nézve ez azt is jelenti, hogy három autó nagyobb töltőjének felára egy villámtöltő elektronikájának árával mérhető össze. Szerintem senkinek nem jutna eszébe 22 kW-os AC töltőről álmodni, ha minden három tisztán elektromos autóra jutna egy 50 kW-os DC töltő. Márpedig költségben a 22 kW-os fedélzeti töltő beépítése ezt jelenti. Ez Magyarországon több mint 1200 villámtöltőt jelentene a mostani villanyautó állomány mellett!

Mi a megoldás?

Vegyük észre, hogy a 22 kW-os teljesítmény egy prémium szolgáltatás kell legyen azoknak az autóknak, amelyek erről gyorsabban tudnak tölteni. A többi autónak bőven elegendő 3,6 vagy 7,2 kW teljesítmény. Sőt, egy lakótelepi parkolóba akár ennél jóval kevesebb is elég lehet, ha cserébe ugyanarról a beérkező teljesítményről nem 2, hanem 15-20 autó töltődhet egész éjszaka. Lehet, hogy az elsődleges telepítési költség egy picit magasabb lesz, de a használati értéke jóval több. Hatszoros (22 kW) teljesítményt kiépíteni mindenhova az autók 5%-ának kedvéért óriási luxus, ami nem is fenntartható. Amikor minden parkolóban 10-20 ilyen csatlakozóra lesz szükség, akkor óriási probléma lesz 220-440 kW teljesítményt ehhez behúzni.

Antalóczy Tibor

A Villanyautósok.hu alapítója és főszerkesztője, e-mobilitás szakértő. 2014 óta elektromos autó használó, és külső tanácsadóként számtalan hazai elektromobilitási projekt aktív segítője.