Od kilkudziesięciu lat uwaga większości krajów świata koncentruje się na ekologii i walce z rosnącym zanieczyszczeniem środowiska. Jednym z jego największych trucicieli jest motoryzacja, dlatego koncerny pracują i wdrażają do produkcji samochody z napędem elektrycznym. Pojazdy tego typu zyskują coraz większą popularność wśród konsumentów, jednak korzystanie z nich wymaga dostępu do odpowiednich źródeł zasilania. Są nimi domowe i publiczne stacje do ładowania samochodów elektrycznych.

Czym jest stacja ładowania samochodów elektrycznych?

Każdy samochód elektryczny, podobnie jak popularny „benzyniak” czy diesel, wymaga paliwa, aby mógł poruszać się po drodze. W przeciwieństwie do tradycyjnych aut, w przypadku elektryków źródłem energii jest prąd. Nie ma zbyt wiele przesady w stwierdzeniu, że auta elektryczne podłącza się do gniazdka w celu naładowania akumulatorów. Chociaż wydaje się to proste, w rzeczywistości jest bardziej skomplikowane. Ładowanie samochodu wymaga bowiem odpowiednich parametrów prądu, przystosowanego gniazda oraz kabli.

Warto też wspomnieć o tym, że do popularyzacji aut elektrycznych w znacznym stopniu przyczynia się czas ładowania baterii. W początkowym okresie ich wdrażania po kilku godzinach jazdy trzeba było podłączyć pojazd do ładowarki na wiele godzin. Trudno w takiej sytuacji wyobrazić sobie wakacyjny wypad z rodziną nad morze czy za granicę. Na szczęście również w tej dziedzinie postęp jest stosunkowo szybki, a nowoczesne stacje ładowania samochodów – znacznie wydajniejsze.

Czym więc jest taka stacja? Z definicji jest to stanowisko zamontowane na stacji benzynowej, w hotelu czy domowym garażu, które umożliwia podłączenie akumulatora pojazdu do źródła prądu za pomocą specjalnego kabla. Podstawę takiej stacji stanowi ładowarka zasilana energią, zazwyczaj czerpaną z publicznej sieci. Jedna stacja może być wyposażona w kilka lub kilkanaście stanowisk z ładowarkami z różnymi typami przyłączy. Ładowarki publiczne przypominają wyglądem słupki parkometrów, solidnie zakotwiczone do podłoża. Stacje domowe natomiast często są montowane na ścianie w garażu lub innym wybranym miejscu parkowania pojazdu.

Rodzaje stacji ładowania pojazdów elektrycznych

Jak już wspomniano wcześniej, ładowanie samochodu elektrycznego wymaga dostosowania parametrów prądu. To jeden z dwóch podstawowych elementów, które różnicują poszczególne stacje ładowania. Auta mogą bowiem być przystosowane do zasilania prądem stałym (DC) lub przemiennym (AC). Drugim kryterium podziału jest moc ładowania, której wartość jest uwarunkowana zapisami ustawy o elektromobilności i paliwach alternatywnych.

Ładowarki zasilane prądem stałym

Stacje ładowania z ładowarkami na prąd stały (DC) zazwyczaj są wyposażone w specjalny transformator. Urządzenie to pozwala na czerpanie energii z sieci publicznej, jednak konwertuje ją do postaci, do której jest przystosowany akumulator auta. Ładowarki DC mają znaczną przewagę nad modelami zasilanymi prądem przemiennym. Do ich cech charakterystycznych można zaliczyć:

• znacznie krótszy czas ładowania baterii w stosunku do ładowarek na prąd przemienny (szacunkowy czas ładowania pojazdu wynosi od 15 minut do 2 godzin),

• możliwość podłączenia do źródła prądu przemiennego i jego przekształcenia do postaci dc,

• pracę z prądem o napięciu 400-800 V i natężeniu około 300-500 A,

• ładowanie z mocą 50-350 kW,

• konieczność chłodzenia kabli przy mocy ładowania powyżej 100 kW,

• wyposażenie w złącza dostosowane do konkretnych typów (modeli, marek) pojazdów.

Warto zaznaczyć, że w polskich warunkach dostęp do ładowarek DC wysokiej mocy jest bardzo ograniczony. Obecnie jest ich tylko kilka, a ich maksymalna moc to 150 kW. Niedostępność takich stacji jest konsekwencją wysokich kosztów ich utrzymania. Wynika to z cen prądu w taryfie C21, która obowiązuje w przypadku takich urządzeń. Ponadto koszt samego urządzenia to około 40-200 tys. zł. Zważywszy na wciąż jeszcze małą popularność elektryków w Polsce, budowa takiej publicznej stacji na razie jest jeszcze mało opłacalna.

Ładowarki zasilane prądem przemiennym

Wiele samochodów elektrycznych jest wyposażonych w akumulatory przystosowane do ładowania prądem przemiennym (przetwornik AC/DC w pojeździe). Jest to bardzo wygodne, zwłaszcza jeśli ładowarka jest zamontowana w na ścianie w domowym garażu. Niestety czas ładowania baterii jest znacznie dłuższy i wynosi od 2 do 5 godzin. Dysponowanie takim urządzeniem wyposażonym w odpowiednie zabezpieczenia ma jednak ten plus, że auto można po prostu podłączyć w nocy. O stacjach ładowania na prąd przemienny warto wiedzieć, że:

• mogą być zasilane prądem o standardowym napięciu 230 V lub tzw. siłą, czyli prądem o napięciu 400 V. W tym drugim przypadku jest niezbędne dostosowanie sieci energetycznej w budynku,

• maksymalne natężenie prądu ładowania wynosi 16 A,

• standardowa moc ładowania wynosi od 2 do 13 kW, jednak można ją zwiększyć do 7,4-22 kW montując moduł zabezpieczający EVSE. Wówczas również maksymalne natężenie prądu wyniesie 32 A.

Domowe stacje ładowania są nazywane WallBoxami, a koszt ich zakupu wynosi około 6 tys. zł. Dodatkowe koszty może też pochłonąć modyfikacja sieci energetycznej. Jednocześnie rozwiązania tego typu są już łączone z siecią budynku w spójny system, który pozwala na wykorzystywanie nadmiaru energii na potrzeby zasilania urządzeń domowych.

Stacje ładowania pojazdów, a moc i prędkość ładowania

Chociaż niektóre ładowarki samochodowe pracują z mocą zaledwie 2 kW, w rzeczywistości nie wszystkie takie urządzenia mogą pełnić funkcje stacji ładowania pojazdów elektrycznych. W myśl art. 12 pkt. 1 Ustawy z dnia 11 stycznia 2018 o elektromobilności i paliwach alternatywnych (Dz. U. 2021 poz. 110), infrastruktura przeznaczona do ładowania aut powinna mieć moc przyłączeniową nie mniejszą niż 3,7 kW. W praktyce oznacza to, że urządzenia o mniejszej mocy nie są objęte tą definicją i zgodnie z prawem nie mogą być traktowane jako stacje. Oznacza to również pobieranie opłat czy umieszczanie usługi w ofercie.

Prawo wyróżnia dwa trypy stacji ładowania:

• normalnej mocy (3,7 – 22 kW),

• dużej mocy (powyżej 22 kW).

Stacje wyposażone w ładowarki zaliczane do drugiej grupy są niestety bardzo rzadkie. W Polsce nie ma odpowiednich warunków do tego, aby wielostanowiskowe urządzenia tego typu stały się powszechne. Słabą stroną jest polska sieć energetyczna, która nie jest przystosowana do dużego poboru mocy jednocześnie. Konsekwencją zazwyczaj są niedobory energii lub jej całkowity w brak w okolicznych budynkach, a niekiedy nawet miejscowościach.

W Polsce stosuje się też inny podział stacji ładowania samochodów, w którym kryterium jest szybkość ładowania. Pod tym względem dzieli się je na trzy grupy:

• wolne – przeznaczone do ładowania prądem przemiennym o mocy poniżej 11 kW AC,

• średnio szybkie – przeznaczone do ładowania prądem przemiennym o mocy od 11 do 22 kW AC,

• szybkie – przeznaczone do ładowania prądem stałym o mocy od ok. 50 kW DC.

Poszczególne rodzaje stacji są przeznaczone do różnych zastosowań. Najwolniejsze warianty sprawdzają się w domowych garażach, w których można zostawiać samochody do ładowania nawet przez całą noc. Najszybsze stacje są przydatne przy autostradach, hotelach oraz w innych miejscach, w których klient może się zatrzymać na półtorej godziny, wypić kawę czy zjeść posiłek, a w międzyczasie uzupełnić energię w akumulatorze.

Typy ładowania w Polsce i na świecie (wg UDT)

Rozpowszechnienie samochodów elektrycznych, które mogą korzystać z ogólnie dostępnych stacji ładowania, wymagało ujednolicenia złączy wykorzystywanych w ładowarkach. Obecnie określają je normy IEC 61851 i IEC 62196 zależnie od tego, czy obsługują prąd stały, czy przemienny. Zarówno w jednym, jak i w drugim przypadku powszechnie wykorzystuje się po dwa typy złączy. Nie są one jednak takie same na całym świecie, ale w określonych strefach. Są to:

• Type 1 (AC) – złącze przeznaczone do ładowania prądem przemiennym jedno- lub trójfazowym, dostępne także w wersji Combo, popularne w Stanach Zjednoczonych i Japonii,

• Type 2 (AC) – złącze przeznaczone do ładowania prądem przemiennym jedno- lub trójfazowym, określone normą IEC 62196-2, rozpowszechnione w Europie,

• Type 1 (DC) w wersji Combo 1 – złącze przeznaczone do ładowania prądem stałym, zawiera moduł z dwoma spolaryzowanymi stykami stałoprądowymi „+” i „-”. Ten tym złącza jest rozpowszechniony w Stanach Zjednoczonych,

• Type 2 (DC) w wersji Combo 2 – złącze o podobnym przeznaczeniu i budowie jak Type 2 (DC), ale rozpowszechnione w Europie. Osiąga maksymalną moc ładowania do 500 kW,

• CHadeMO – złącze stałoprądowe stanowiące standard w Japonii, przeznaczone do ładowania elektrycznych modeli Kia, Mazdy, Nissana, Hondy, Subaru, Citroena i Peugeota.

• BG/T DC – złącze stałoprądowe popularne w Japonii, przeznaczone do ładowania samochodów marek Bjev, BYD, ZT.

Normy IEC 61851 i IEC 62196 charakteryzują też cztery systemy ładowania obowiązujące w Polsce: Mode 1, Mode 2 i Mode 3 (prąd przemienny) oraz Mode 4 (prąd stały).

Stacje ładowania publiczne i domowe

Mówiąc o stacjach ładowania samochodów elektrycznych, nie można zapomnieć o rozróżnieniu wariantów publicznych i prywatnych. Ten podział wynika ze zróżnicowanych potrzeb właścicieli „elektryków” i jest związany z parametrami technicznymi ładowarek oraz możliwościami sieci energetycznej. Z pewnością dla właściciela auta elektrycznego, który porusza się nim jedynie po mieście i w jego okolicy, lepszym rozwiązaniem będzie własna stacja ładowania w garażu. Natomiast osoby często podróżujące na znaczne odległości zechcą mieć dostęp do szybkich ładowarek dostępnych w trasie. Czym różnią się te dwa typy stacji ładowania?

Publiczne stacje ładowania w świetle dyrektywy unijnej EPBD 2018/844

Wspomniana na początku artykułu intensyfikacja działań prowadzących do zmniejszenia emisji zanieczyszczeń obejmuje między innymi popularyzację samochodów elektrycznych i ograniczenie liczby spalinowych producentów smogu. Potwierdzeniem tego trendu jest dyrektywa unijna EPBD 2018/844, poświęcona rozbudowie infrastruktury niezbędnej do ładowania pojazdów elektrycznych. Przepisy dotyczą głównie deweloperów, właścicieli firm i zarządców budynków – zarówno nowo budowanych, jak i odnawianych czy remontowanych.

Budowa publicznej stacji ładowania pojazdów oraz domowego punktu ładowania nie wymaga uzyskania pozwolenia na budowę. Niezbędne jest jednak zgłoszenie inwestycji w urzędzie lub naniesienie planu sytuacyjnego na kopii mapy zasadniczej przez uprawnionego geodetę. Natomiast w przypadku stacji ładowania pojazdów stanowiącej część infrastruktury drogowego transportu publicznego takie pozwolenie jest niezbędne.

Publiczne stacje ładowania są dostępne przy autostradach, hotelach i innych takich miejscach. Charakteryzują się średnim lub szybkim tempem ładowania, co pozwala na uzupełnienie energii akumulatora bez długiej przerwy w podróży. Zapotrzebowanie na takie punkty nie jest jednak wysokie. Statystyki opracowane przez Greenway Polska wskazują, że aż 80% samochodów elektrycznych na świecie jest ładowanych w domu lub w pracy. Do tego celu wystarczają wolne ładowarki o mocy do 11 kW.

Domowe stacje i punkty ładowania samochodów elektrycznych

Pojęcie stacji ładowania zazwyczaj kojarzy się ze stacją benzynową lub tankowania gazu LPG, wyposażoną w dystrybutory i stanowiska. W praktyce do codziennego zasilania auta wystarczy WallBox zamontowany na ścianie w garażu lub na elewacji budynku. Po rozwiązania tego typu sięgają też firmy, które umożliwiają swoim pracownikom doładowanie pojazdu w czasie przebywania w biurze. WallBox jest znacznie tańszy i zajmuje mniej miejsca, a długi czas ładowania w przypadku domów i biur nie jest przeszkodą.

Ładowanie własnego samochodu w domowym garażu może się odbywać nawet za pośrednictwem zwykłego gniazdka elektrycznego. Niestety czas takiego uzupełniania energii przekraczałby dobę. Dlatego znacznie lepszym rozwiązaniem jest instalacja WallBoxa o odpowiedniej mocy, którą musi przeprowadzić wykwalifikowany elektryk. Jest to również niezbędne ze względu na przepisy budowlane i energetyczne oraz możliwość utraty gwarancji na zakupione urządzenie. Ponadto elektryk z uprawnieniami SEP profesjonalnie oceni możliwości budynkowej sieci energetycznej i podpowie, jakie trzeba w niej wprowadzić modyfikacje.

Ile kosztuje ładowanie samochodu elektrycznego?

Decydując się na zakup „elektryka” i domowej stacji ładowania, wiele osób zastanawia się, o ile wzrosną ich rachunki za prąd. Energia elektryczna obecnie jest jednym z najdroższych mediów, dlatego warto przeprowadzić kalkulację. Pod tym względem z pewnością bardzo korzystnie wypadają domowe punkty ładowania. Umożliwiają one bowiem korzystanie z nocnej taryfy energetycznej, zgodnie z którą za 1 kW trzeba zapłacić około 25 groszy.

Przy założeniu, że średnie zużycie miesięczne samochodu wynosi około 270 kWh, w skali rocznej jest to kwota 810 zł (67,5 zł miesięcznie). Obecnie ceny paliwa przekraczają już 5 zł za litr. Przy średnim spalaniu 7 l/100 km podczas jazdy po mieście za tę samą kwotę można przejechać nie więcej niż 150 km miesięcznie. Znacznie mniej korzystnie prezentuje się koszt ładowania na szybkich stacjach publicznych. Tam bowiem ceny wynoszą od 2,19 zł/kWh DC do 1,39 zł/kWh AC. Dodatkowo za ładowanie w czasie powyżej 40 minut trzeba zapłacić po 40 groszy za każdą minutę.

Przyszłość stacji ładowania samochodów elektrycznych w Polsce

Bez wątpienia samochody elektryczne mają przyszłość również w Polsce, czego przykładem jest rosnąca liczba takich pojazdów na drogach. Rozwój publicznych stacji ładowania jest jednak znacznie wolniejszy, co wynika ze wspomnianej wcześniej niedoskonałości polskiej sieci energetycznej. Ograniczenia nie stanowią natomiast domowe punkty ładowania, które można zamontować w niemal każdym garażu. Niekiedy wiąże się to z modyfikacją sieci w budynku i dodatkowymi kosztami. Warto jednak pamiętać, że jedna inwestycja oznacza możliwość nieograniczonego korzystania z energii, bez potrzeby wizyt na stacjach benzynowych i stania w kolejkach.

Domowe stacje mają też tę zaletę, że można je zasilać przy pomocy instalacji fotowoltaicznej. Ich obecność pozwala na optymalne wykorzystanie darmowej, zielonej energii także do ładowania samochodu.

W szerszym ujęciu w Polsce zauważa się w ostatnich latach intensywny rozwój mniejszych sieci, które stanowią konkurencję dla kilku największych dystrybutorów energii takich jak Greenway, Orlen, Tauron czy Enea. Zgodnie z rankingiem opublikowanym przez WysokieNapięcie.pl liczba stacji wzrasta następująco:

• w 2019 roku ze stacji jednocześnie mogło korzystać około 900 aut,

• na koniec 2020 roku – ponad 1500 pojazdów (wzrost o 65%),

• w grudniu 2021 roku szacuje się dostępność ponad 4200 stanowisk dla samochodów elektrycznych.

Porównując te dane do liczby działających obecnie stacji paliw, których jest około 7700, można zauważyć, że potencjalni właściciele samochodów elektrycznych nie muszą obawiać się problemów z „tankowaniem” auta. Ponadto systematycznie wzrasta też asortyment domowych ładowarek i liczba publikacji, które ułatwiają podjęcie decyzji i zakupu urządzenia dopasowanego do potrzeb.