Dzisiejsze służbowe samochody coraz częściej są elektryczne — i dla wielu wiążą się z tym bardzo praktyczne problemy: jak ładować służbowy samochód w domu? Kto ponosi koszty energii elektrycznej? Jak przebiega rozliczenie stacji ładowania i jaka technologia za tym stoi? Przeczytaj rozmowę z Markusem Brandstötterem, ekspertem ds. e-mobilności we Fronius i dowiedz się, jak w praktyce wygląda ładowanie elektryka w domu — i jaka będzie rola AI i dwukierunkowego ładowania w przyszłości.
1. Markus, od wielu lat zajmujesz się e-mobilnością i innowacyjnymi rozwiązaniami. Co jest potrzebne, aby ładować służbowego elektryka w domu, a następnie rozliczać się z pracodawcą?
Najważniejszą rzeczą jest stacja ładowania MID (standard ładowania). MID to unijna dyrektywa w sprawie przyrządów pomiarowych, po angielsku Measuring Instrument Directive. Jeśli chcemy prowadzić rozliczenie stacji ładowania ze zużycia prądu, np. z najemcami lub pracodawcą, precyzja jego pomiaru musi być zagwarantowana zgodnie z przepisami, podobnie jak w przypadku ciepłomierza lub wodomierza. W Niemczech jest to uregulowane w ustawie o pomiarach i legalizacji pomiarów, której odpowiednik wkrótce wejdzie w życie także w Austrii. Pomiar MID jest wystarczający, jeśli odbywa się wyłącznie ładowanie służbowego samochodu. Jeśli jednak z tej samej stacji ładowania ładuje się również prywatny samochód, czyli więcej niż jeden samochód elektryczny, stacja ta musi być zgodna z prawem pomiarowym i legalizacyjnym.
Przede wszystkim ważne jest, aby przypisać procesy ładowania do danego użytkownika lub pojazdu. Służy do tego czytnik RFID (przyp. red.: Radio Frequency Identification). Rozpoznaje on bezdotykowo chipy identyfikacyjne na niewielką odległość i odczytuje zapisane w nich informacje za pomocą komunikacji bezprzewodowej. W przypadku stacji ładowania Fronius Wattpilot czytnik RFID jest już zainstalowany. W zestawie znajdują się również dwa chipy identyfikacyjne. Te chipy identyfikacyjne zgodne z normą ISO/IEC 14443 są również na wielu kartach kredytowych i mogą być zapamiętane przez Wattpilota, więc nie trzeba nosić dodatkowego chipa. Ładowanie rozpoczyna się, a stacja ładowania odblokowuje się dopiero wtedy, gdy zostanie do niej przyłożony pasujący chip. W ten sposób automatycznie tworzony jest zapis danych każdego procesu ładowania.
Do ładowania służbowego samochodu elektrycznego w domu potrzebna jest stacja ładowania zgodna z dyrektywą MID
2. Jak wygląda transmisja danych ze stacji ładowania do systemu rozliczeniowego?
Zasadniczo istnieją dwie możliwości. Prostsza: dane ładowania można pobrać z aplikacji — na przykład Fronius Solar.wattpilot — i przesyłać w formacie CSV. Po posortowaniu tych danych według okresów lub pojazdów mogą one zostać bezpośrednio wykorzystane do rozliczeń stacji ładowania. Jest to pragmatyczne rozwiązanie, szczególnie dla mniejszych firm zatrudniających niewielu pracowników lub dopiero budujących swoją flotę i wdrażających rozliczanie ładowania służbowych samochodów.
Drugą opcją jest skorzystanie z dostawcy usług mobilnych, który komunikuje się z systemem ładowania samochodów za pośrednictwem interfejsu OCPP 1.6. (przyp. red.: protokół OCPP to otwarty standard komunikacji między stacją ładowania a systemem rozliczeniowym, który może być używany do uwierzytelniania, uruchamiania, regulowania i zatrzymywania operacji ładowania).
Dostawca uwierzytelnia się za pomocą tokenu RFID, otrzymuje zezwolenie z serwera, czyli platformy Mobility Service Provider, gdzie dane są centralnie przechowywane. Metoda przekazywania danych do pracodawcy zależy od dostawcy. Mogą to być dane na przykład w formacie PDF lub Excel. Niektóre systemy są również bezpośrednio zintegrowane z systemem płac — tak jak nasze oprogramowanie Fronius EMIL, które wspiera rozliczenie stacji ładowania w firmach. Pracodawca zazwyczaj określa system, który jest używany we flocie firmy.
3. Na co muszę uważać, jeśli chcę ładować prywatnego i służbowego elektryka na tej samej stacji ładowania?
Oczywiście, mając różne chipy identyfikacyjne, można ładować oba elektryki w domu z tej samej stacji ładowania i nie jest to żaden problem. Jest to prostsze tym bardziej, że domowa stacja ładowania jest zazwyczaj odblokowana — tak jest zwykle w przypadku stacji ładowania wyłącznie do prywatnego użytku — czyli chip identyfikacyjny jest potrzebny tylko do ładowania służbowego samochodu i dalszego rozliczenia.
4. A jak to działa, jeśli w domu jest ładowanych więcej samochodów elektrycznych jednocześnie?
Ogólnie rzecz biorąc, trzeba kontrolować całkowite obciążenie domu — szczególnie, gdy chcemy ładować dwa samochody jednocześnie. Jeden samochód elektryczny zwykle ładuje się prądem 16 A. Jeśli dwie stacje ładowania działają równolegle, ich łączne obciążenie wynosi 32 A i sieć musi je obsłużyć. Może to spowodować przeciążenie zabezpieczenia zalicznikowego, czyli bezpiecznika głównego znajdującego się za licznikiem energii. W naszym rejonie geograficznym zabezpieczenie takie jest obliczone na około 25–35 A, w Niemczech około 63 A, w Finlandii często tylko 16 A. Bezpiecznik wyłącza się, gdy tylko zostanie przekroczona jego wartość maksymalna.
Aby uniknąć awarii zasilania w domu, absolutnie konieczne jest niezawodne zarządzanie obciążeniem. Umożliwia to monitorowanie zużycia energii przez stację ładowania i automatyczną regulację mocy ładowania, gdy tylko całkowite obciążenie stanie się zbyt wysokie — w ten sposób nigdy nie przekroczy się dopuszczalnego limitu.
Nowoczesne stacje ładowania, takie jak Fronius Wattpilot, mają wbudowaną funkcję Dynamic Load Balancing: poszczególne fazy są monitorowane za pomocą inteligentnego licznika. Gdy pewna faza pobiera zbyt dużo prądu, jej pobór jest dynamicznie obniżany, dzięki czemu bezpiecznik nie wyłącza się, a maksymalna możliwa moc ładowania jest nadal wykorzystywana. W przypadku urządzenia Wattpilot maksymalny dozwolony prąd można łatwo ustawić za pomocą aplikacji Solar.Wattpilot. Sterowanie odbywa się następnie za pośrednictwem serwera, który z kolei może obsłużyć nieograniczoną liczbę urządzeń Wattpilot.
W przypadku większych flot samochodów elektrycznych, zastosowanie rozwiązania Fronius EMIL pozwala również na przypisywanie priorytetów użytkownikom. Nie każdy samochód stoi w firmie zawsze na tym samym miejscu parkingowym. Ponadto niektórym pracownikom można przydzielić większą moc ładowania, aby mogli szybciej wrócić do pracy w terenie. EMIL oferuje wiele innych funkcji, zwłaszcza do rozwiązań firmowych.
5. Jakie trendy techniczne będą kształtowały sposób ładowania samochodów elektrycznych w najbliższych latach?
Trend elektromobilności wyraźnie się utrzymuje. Samochód elektryczny jest już drugim pojazdem w niektórych gospodarstwach domowych, a ładowanie elektryka w domu staje się coraz popularniejsze . Wiele ludzi ma już z nim pozytywne doświadczenia i wie, że e-mobilność faktycznie sprawdza się w życiu codziennym. W praktyce samochody z silnikiem spalinowym powoli schodzą na drugi plan, ponieważ są po prostu droższe w eksploatacji. Samochód elektryczny opłaca się zwłaszcza wtedy, gdy ma się w domu instalację PV.
Samochody elektryczne już teraz są dla wielu rodzin tańszą alternatywą dla pojazdów z silnikiem spalinowym
Dawnych krytyków stopniowo przekonują dłuższe zasięgi, poprawa infrastruktury ładowania, długa żywotność akumulatorów czy chociażby znajomi, którzy już korzystają z e-mobilności. Początkowy sceptycyzm ustępuje miejsca nowemu, dojrzałemu spojrzeniu.
Technologia 800-woltowa, wcześniej zarezerwowana dla pojazdów luksusowych, stopniowo się upowszechnia — z realistyczną mocą ładowania od 200 kW wzwyż. Już teraz można naładować samochód na 100 km w czasie krótszym niż 5 minut. Trwają prace nad nowymi ogniwami i następną generacją akumulatorów, które pozwolą skrócić czas ładowania z obecnych 30 minut do zaledwie 10 minut.
Ponadto powraca temat ładowania bezprzewodowego. Byłoby to wprawdzie bardzo wygodne, ale ze względu na mniejszą sprawność, koszty pozyskania, problemy związane ze standaryzacją i właściwym ustawieniem pojazdu — moim zdaniem, w perspektywie średnioterminowej nie odegra to jeszcze znaczącej roli w e-mobilności. Oczywiście w ciągu najbliższych pięciu – dziesięciu lat może się jeszcze wiele zmienić.
6. Jaką rolę odegra AI w procesie ładowania elektryków w przyszłości?
Dla mnie proces ładowania jest częścią systemu zarządzania energią, a tym samym jednym z elementów procesu wytwarzania energii fotowoltaicznej, jej magazynowania, a następnie zużycia przez gospodarstwa domowe i inne kontrolowane odbiorniki. Im więcej warunków ramowych, które są brane pod uwagę przy optymalizacji, np. maksymalne limity mocy wprowadzanej do sieci lub elastyczne taryfy dla mocy wprowadzanej do sieci i konsumpcji energii z sieci — i im bardziej warunki te dają się kontrolować, tym bardziej sztuczna inteligencja ma sens. Wyzwaniem jest tutaj możliwość realizacji tych optymalizacji: urządzenie Wattpilot dysponuje konwencjonalnymi funkcjami, takimi jak tryb „Next Trip”, gdzie wykorzystuje się najtańsze okienko ładowania w elastycznych taryfach i darmową energię elektryczną z instalacji PV do następnego przejazdu, albo tryb ECO, który wykorzystuje tylko nadmiar energii PV lub tylko tanią energię elektryczną z sieci. Natomiast ECA (przyp. red.: ECA = Fronius Energy Cost Assistant), który optymalizuje strategię przechowywania energii w domowym magazynie akumulatorowym na podstawie prognozy pogody, wydajności i zużycia, opiera się już na AI. Jest jeszcze wiele innych pomysłów i możliwości wykorzystania technologii ECA.
7. A jak wygląda sytuacja z ładowaniem dwukierunkowym? Słyszy się o tym coraz częściej.
Ładowanie dwukierunkowe to szczególnie ekscytujący temat. Oznacza to, że akumulator samochodu elektrycznego może zarówno przyjmować, jak i oddawać energię elektryczną — dla domu, do sieci lub innych urządzeń. Możliwości zastosowania są bardzo zróżnicowane. Prosty przykład: elektronarzędzia można ładować również w trasie z gniazda w samochodzie. Wykonawca może w ten sposób ładować swoje urządzenia akumulatorowe bezpośrednio na placu budowy. Zasadniczo nie jest to nic nowego, ponieważ wykorzystanie energii elektrycznej bezpośrednio z samochodu do zasilania zewnętrznych urządzeń jest możliwe już od pewnego czasu.
Ładowanie dwukierunkowe staje się wyzwaniem w połączeniu z siecią, czyli gdy samochód elektryczny jest podłączony do sieci. Wówczas pojazd może służyć jako magazyn energii w gospodarstwie domowym i co najmniej częściowo zastępować stacjonarny akumulator lub umożliwić zastosowanie mniejszego domowego magazynu energii.
Czy oznacza to, że mam więcej zmagazynowanej energii w przypadku awarii zasilania?
Tak. Tryb zasilania rezerwowego to doskonały przykład, ponieważ przy naładowanym do pełna akumulatorze pojazdu, zamiast 10 lub 20 kilowatogodzin ze stacjonarnego akumulatora, do dyspozycji jest od 50 do 70 kilowatogodzin. Dzięki temu gospodarstwo domowe przez dłuższy czas ma zapewnione zasilanie w razie awarii sieci.
Innym przykładem jest tryb V2G, czyli podłączenie samochodu do sieci publicznej w celu oddawania do niej energii. Do tego potrzeba odpowiednich zachęt: zróżnicowanie cen energii elektrycznej umożliwia tanie ładowanie samochodu elektrycznego energią z instalacji PV i oddawanie tej energii do sieci, gdy ceny są wysokie.
8. Jeśli to wszystko jest już teraz technicznie wykonalne, to dlaczego dwukierunkowe ładowanie nadal nie jest zbyt rozpowszechnione?
Na rynku istnieją już autorskie rozwiązania poszczególnych producentów, które nie są jeszcze ogólnodostępne ani unormowane. Na przykład niektórzy producenci samochodów oferują już kompatybilne, dwukierunkowe stacje ładowania do niektórych modeli samochodów. Działają one jednak tylko w połączeniu z danym modelem auta. A jeśli kiedyś zmieni się samochód, to rozwiązanie przestanie działać.
Co dokładnie jest tego przyczyną?
Otóż od strony technicznej ładowanie dwukierunkowe jest oparte na normie ISO 15118. Określa ona interfejs komunikacyjny między pojazdem elektrycznym a stacją ładowania — to jakby wspólny język, którym muszą mówić obie strony. O ile w normie 15118-2 położono podwaliny pod inteligentne ładowanie prądem AC i DC, to w normie ISO 15118-20 dokonano istotnych ulepszeń. Chodzi tu między innymi o funkcje ładowania dwukierunkowego (V2X), a także ulepszone mechanizmy bezpieczeństwa i uwierzytelniania. Ma to kluczowe znaczenie dla ładowania dwukierunkowego, ponieważ bez wspólnego, znormalizowanego protokołu komunikacyjnego pojazd i stacja ładowania nie mogą wymieniać się energią w skoordynowany sposób. Interoperacyjne, czyli niezależne od producenta rozwiązania V2G pozostają kwestią przyszłości.
Jakie warunki ramowe są do tego potrzebne?
Jest na to kilka sposobów. W każdym razie potrzebujesz ładowarki, która oprócz ładowania może również posłużyć do rozładowywania akumulatora. W przypadku powszechnie stosowanych stacji ładowania AC, takich jak Fronius Wattpilot Flex, elektronika ładowania, tak zwany Onboard Charger (OBC), znajduje się w samochodzie, co oznacza, że pojazd musi również obsługiwać dwukierunkowość od strony sprzętowej. Komplikuje to całą sprawę.
Z kolei w przypadku stacji ładowania DC układy elektroniczne mocy znajdują się poza pojazdem, a połączenie jest nawiązywane praktycznie bezpośrednio z akumulatorem samochodowym. Wszystkie funkcje współpracy z siecią są realizowane nie przez samochód, lecz przez stację ładowania. Chociaż ułatwia to wdrożenie dwukierunkowości, samo urządzenie musi być też odpowiednio większe. Zarówno pojazd, jak i stacja ładowania muszą obsługiwać normę ISO15118-20. W Europie wymaga się tego od 1.1.2027 r. na mocy rozporządzenia „Alternative Fuels Infrastructure Regulation” (AFIR), ale póki co tylko w odniesieniu do stacji ładowania. Jak dotąd prawie nie ma samochodów elektrycznych, w których wdrożono normę ISO15118-20. Wattpilot Flex ma już niezbędne elementy sprzętowe, zaś oprogramowanie będzie dostępne jako aktualizacja w odpowiednim czasie.
Co więcej, czasami istnieją ograniczenia dotyczące rozładowywania akumulatora określone przez producentów samochodów. Gwarancje i zakres odpowiedzialności producenta mogą ulec zmianie lub maksymalna ilość rozładowywanej energii jest ograniczona tak, że aplikacje funkcjonują tylko przez około dwa lata, a następnie rozładowywanie jest automatycznie blokowane.
Zgodnie z rozporządzeniem UE RfG 2.0 (Requirements for Generators) obligatoryjne jest rozpoznawanie trybu wyspowego. Funkcja ta monitoruje sieć i ze względów bezpieczeństwa przerywa oddawanie energii do sieci w przypadku awarii sieci. W Niemczech, zgodnie z normą VDE-AR-N 4105, rozpoznawanie trybu wyspowego musi być zainstalowane w stacji ładowania, a zatem nie może znajdować się w pojeździe. Jest to technicznie trudne do realizacji w przypadku stacji ładowania AC.
Obecnie nie wszystkie normy i standardy są w pełni zdefiniowane, ponadto poszczególne kraje mogą nakładać dalsze ograniczenia. Jeśli nawet znane są warunki ramowe, pojawia się kolejne wyzwanie, czyli konieczność przetestowania różnych pojazdów z różnymi stacjami ładowania. W praktyce jest bowiem zawsze miejsce na interpretację w rzekomo ustandaryzowanej komunikacji. Lubię porównywać to z różnymi dialektami, co może prowadzić do nieporozumień w komunikacji pomimo korzystania z tego samego języka.
9. Czy są już prognozy, jakiego rodzaju stacje ładowania będą dominowały w przypadku ładowania dwukierunkowego?
Faktycznie, spór o to toczy się od lat i szczerze mówiąc nadal nie wiadomo, czy dominować będzie ładowanie AC, czy DC. Ale jedno jest pewne: oba rozwiązania są starannie dopracowywane, również w firmie Fronius.
Podsumowanie
Ładowanie służbowych samochodów elektrycznych w domu nie jest już dziś technicznym wyzwaniem, pod warunkiem, że zostaną wzięte pod uwagę niezbędne czynniki: zalegalizowane stacje ładowania MID, jednoznaczne przypisanie profili użytkowników i cyfrowe opcje umożliwiające przejrzyste rozliczenie stacji ładowania pracownikom i przedsiębiorstwom. Dzięki systemom zarządzania energią opartym na AI, które uwzględniają między innymi oczekiwane uzyski z instalacji PV i ceny energii elektrycznej, proces ładowania staje się coraz bardziej ekonomiczny.
Dzięki ładowaniu dwukierunkowemu samochód elektryczny zmienia się z odbiornika energii w elastyczne urządzenie magazynujące energię na potrzeby domowe, które może pełnić funkcję źródła zasilania rezerwowego, a nawet oddawać energię do sieci zasilającej. Oprócz standardów technicznych, kompleksowe wykorzystanie tego potencjału wymaga również prawnie wiążących warunków ramowych, nad którymi obecnie trwają prace w całej Europie.
