Одним из главных аргументов противников электромобилей остается время, которое требуется для их зарядки. Заправка машины с двигателем внутреннего сгорания занимает считанные минуты, в то время как зарядка аккумулятора требует существенно большего времени.
Даже современные электромобили с большими батареями и запасом хода в сотни километров страдают от необходимости потратить значительное время на подзарядку. Это как минимум ограничивает их эксплуатацию на загородных трассах и делает невозможными автомобильные путешествия.
Но так ли это? Быть может, мы остаемся в плену предрассудков, и зарядка электромобиля занимает уже далеко не так много времени, как нам кажется? Давайте разберемся.
Зарядка электромобиля от бытовой электросети
Вопрос «откуда берется электричество» в современном мире звучит глупо. Любой школьник знает, что электричество берется из розетки. Это, конечно, шутка, но лишь с долей шутки. Любой электромобиль можно зарядить от простой бутовой электросети. Да, корой есть сложности с тем, чтобы найти розетку именно там, где паркуется электромобиль. Разговоры о кабелях удлинителей, которые спускаются с балконов многоквартиных домов, не лишены смысла. Но давайте представим, что проблемы соединения электромобиля с одной стороны и простой бытовой электророзетки с другой решены. Что дальше?
Первое, что нужно знать о медленной зарядке электромобиля — это то, что она так называется не просто так. Дело все даже не в мощности, а в переменном токе.
Переменный ток — прекрасное изобретение, которое позволяет передавать электроэнергию на большие расстояния. Его адептом был не кто-нибудь, а сам Никола Тесла. Великий ученый в частности стоял у истоков изобретения электродвигателя на переменном токе, что сделало использование именно его в бытовых электросетях доминирующем во всем мире.
Но у переменного тока есть один огромный минус. Ученые изобрели генераторы переменного тока, электродвигатели, работающие на переменном токе, но до сих пор не смогли изобрести аккумуляторы, которые бы заряжались переменным током и его же вырабатывали. Это противоречит самому принципу работы аккумуляторов.
Итак, первое препятствие, которое ограничивает скорость зарядки от бытовой электросети — это необходимость преобразовать переменный ток в постоянный. На всех современных автомобилях для этого установлены бортовые зарядные устройства. Они преобразуют переменный ток с напряжением 220 вольт в энергию, которая может зарядить батарею. Это постоянный ток как правило с большим напряжением — от 350 вольт и выше.
Проблема в том, что мощность таких зарядных устройств как правило ограничена. У самых дешевых электромобилей она обычно равна 3,6 киловаттам, у топовых достигает 22 киловатт. Но это предел. Простая арифметика говорит, что при соблюдении идеальных условий автомобиль с бортовым зарядным устройством мощностью 22 киловатта и современной батареей емкостью 80-100 киловатт-часов будет заряжаться от бытовой сети 4-5 часов.
Но идеальных условий не ждите. На зарядном кабеле с обычной вилкой, которую втыкают в розетку, есть блок управления, который мы за характерную форму называем «кирпичом». Он анализирует параметры поступающего тока, и если видит признаки превышения возможностей электросети, снижает потребляемую мощность. На практике, от обычной электророзетки они примет ток силой не более 10 ампер. Это 2,4 киловатта — столько потребляют и самые мощные бытовые электроприборы вроде масляных радиаторов.
При зарядке током мощностью 2,4 киловатта, современный электромобиль будет заряжаться двое суток. С 0% до 100%, конечно. Иными словами, такая зарядка имеет смысл только если подключать машину к сети каждую ночь и за день расходовать не весь заряд, а только 25-30% энергии.
Быстрая зарядка
Как ускорить заряд электромобилей? Очень просто — подключиться к источнику уже постоянного тока и существенно повысить его мощность. Просто, да не совсем.
Если установить зарядное устройство в гараже или у своего парковочного места, то оно уже само преобразует ток до нужных параметров, и время зарядки электромобиля сократится во много раз.
Проблема тут очевидна — получить разрешение на подключение к источнику электроэнергии нужной мощности. Как правило, мощность электричества для отдельного загородного дома, гаража и тем более места на парковке ограничена. К тому же само зарядное устройство чем мощнее — тем дороже.
Но если вы — организация и если вас поддерживают местные власти, то вы можете установить терминал быстрой зарядки. Для частного использования такие устройства почти не применяются, но для общественных зарядок они — самый распространенный тип терминалов.
Как правило, мощность таких зарядных терминалов только начинается от 50 киловатт. То есть полная зарядка занимает до двух часов. Однако в последние годы именно технологии быстрой зарядки прогрессируют особенно заметно.
Сейчас даже в России не редко можно встретить зарядные терминалы мощностью более 100 киловатт. Есть отдельные устройства, мощность которых доходит до 400 киловатт. В мире уже встречаются зарядные терминалы на 500-700 киловатт.
Зарядка происходит мгновенно? Не совсем.
Первое — батарея вашего электромобиля должна быть способна принять столь мощный зарядный ток. На это способны далеко не все машины. Сейчас способность автомобиля заряжаться измеряется в единицах «C». Это делитель, на который делится час от номинальной емкости батареи.
Проще говоря, если автомобиль поддерживает зарядку уровня 1C, а его батарея вмещает 100 киловатт-часов, то он может заряжаться током мощностью до 100 киловатт. А если у него 5С — то 500 киловатт.
Но есть нюансы. Речь о максимальной, пиковой мощности зарядки. Ни одна батарея не способна принимать такой заряд постоянно. При заряде от 0% и при приближении к 100% мощность зарядки снижается. То есть 500 киловатт зарядки могут быть достигнуты на короткий период, а весь цикл будет проходить при существенно меньших значениях.
На практике большинство автопроизводителей советуют заряжать электромобили с 10% до 80% - в этом диапазоне мощность может быть максимальной, а батарея при этом испытывает минимальный износ.
Лучшие современные электромобили при подключении к быстрой зарядной станции способны заряжаться с 10% до 80% примерно за 10 минут. Но во-первых, таких зарядных станций в России пока очень мало.
А во-вторых, и это очень важно, частое использование быстрых и мощных зарядных станций ведет к преждевременной деградации батареи. Да и цена киловатт-часа на таком терминале как правило в несколько раз выше, чем при использовании медленной зарядки.
Выводы
Проблем со временем зарядки электромобиля на самом деле нет. Есть сложности с недостаточной развитостью инфраструктуры, недоступностью зарядных станций и, не в последнюю очередь, с непониманием автомобилистов самого процесса зарядки.
На самом деле зарядка электромобиля занимает считанные секунды. Это время на то, чтобы воткнуть кабель и на то, чтобы его отсоединить. Все остальное происходит автоматический.
Медленные зарядки — идеальное решение для размещения там, где паркуется электромобиль. Машину можно оставить там на ночь или на рабочий день. Такая зарядка будет дешева, и вы всегда можете на нее рассчитывать.
Быстрые зарядки — это устройства, которые нужны в первую очередь на загородных трассах. Они в будущем дадут возможность делать остановки каждые 300-400 километров для подзарядки, которая будет занимать столько же времени, сколько и посещение уборной и покупка кофе.