Jak jsme přešli na elektromobilitu a vyřešili nabíjení
Na úvod bych se rád podělil o osobní zkušenost s přechodem do světa elektromobility.
Jezdil jsem po dlouhá léta s konvenčními automobily a posledním z nich bylo pohodlné Audi Q8, se kterým jsem byl spokojen a do jisté doby i nepolíben elektromobilem a dnes hojně diskutovanou elektromobilitou.
Díky počáteční neznalosti, dosti komplexní problematiky, jsem byl poměrně silným odpůrcem elektromobilů. Klasika stylu – „Nikam to nedojede a člověk si může vybrat, jestli v tom zmrzne nebo uhoří“ 🙂
Na firmě jsme měli cca dva roky instalovanou FVE 10 kWp postavenou na Froniusu, ale nikdo se jí aktivně nevěnoval a tak nějak si žila vlastním životem.
Vzhledem k tomu, že jsme softwarová firma (přes 20 let se věnujeme vývoji softwarových produktů), tak mě oslovil kamarád z firmy, která se věnuje realizacím FVE s tím, že by rádi měli nad instalovanými elektrárnami komplexní a profesionální dohled a že čínské originální aplikace dodávané společně se střídači, úplně nevyhovují jejich potřebám.
Do vývoje nového softwarového produktu se nám původně moc nechtělo, protože i se stávajícími produkty máme plno práce, ale asi po půl roce jsme se rozhodli, že to zkusíme a uvidíme, co z toho bude. Založili jsme tedy projekt SolarPilot někdy v květnu roku 2023.
Jakmile jsme se pustili do vývoje a pohybovali jsme se v okruhu zákazníků vlastnící FVE, tak jsem dostával často dotazy na to, proč vlastně nemám elektromobil, když máme vlastní FVE, jak je to skvělé poježdění atp.
Moje postoje byly samozřejmě neoblomné a stál jsem si za svým názorem, že je způsob cestování na el. energii jistě slepá ulička. Nějaký měsíc jsem tedy odolával až do momentu, kdy mi kamarád říká: „Tak víš co, já ti jeden starší elektromobil na měsíc půjčím a na vlastní kůži si vyzkoušíš, jaké to je“. Říkám si proč vlastně ne, novým věcem se nebráním (v IT to ani jinak nejde). No a jak kamarád slíbil, tak se také stalo. Dovezl k nám na firmu starší, japonský a dobře zajetý elektromobil – Nissan Leaf z roku 2014, který opravdu nepatří k hezkým autům, ale začít se nějak musí.
Při první jízdě jsem byl nadšený a již na první křižovatce jsem si říkal, že tento postarší kousek, z počátků elektromobility, má lepší zrychlení než má konvenční vznětová Audi Q8, která má krásných skoro 290 koní (210 kW).
Po asi týdnu testování mé nadšení neopadlo ba naopak, rozhodl jsem se, že na firmu pořídíme nějaký elektromobil, abychom se s tím v práci mohli všichni seznámit a trošku se s elektromobilitou „zkamarádit“ tj. pojezdit okolo komína a využít na kratší výlety.
Volba, po předchozích zkušenostech, padla na mladšího japonského „lístečka“ Nissan Leaf z roku 2020, který měl v té době najeto okolo 18 tis. km. Dle mého názoruse jedná o parádní první elektromobil na krátké trasy nebo jako druhé auto do domácnosti. Poměrně prostorné, pohodlné s dojezdem kolem 200 km (dle terénu, zátěže a stylu jízdy). Pro představu máme prakticky vyzkoušeno, že plně naložené (5 osob), v zimním měsíci, dojede bez nabíjení ze Šumperka do Pardubic (cca 130 km).
Po dalším týdnu cestování s novějším Leafem jsem začal uvažovat, že bych vyměnil svoji „fosilní“ Audi Q8 za nějaký kousek na elektrický pohon. Samozřejmě prvním adeptem, v dostupné nabídce elektrických automobilů, byla Tesla. Auto je to hezké, po elektrické stránce vymazlené, ale na pohodlí automobilky Audi prostě a jednoduše nemá. Přece jenom vývoj automobilů Audi má více než stoletou historii oproti cca 10 letům Tesly. Je to samozřejmě věc názoru a osobního pohledu a snad mě ortodoxní Tesla exorcisti neupálí na hromadě lithiových bateriích 🙂 Ať si každý jezdí v tom, co mu vyhovuje a co si pro osobní přepravu vybral.
Nakonec jsem našel v Německu krásný předváděcí model Audi Q8 e-tron z roku 2023, který měl najeto 13 tis. km a 114 kWh baterii. Tento vybraný kousek jsem si nakonec také koupil a sám přivezl domů.
S autem jsem maximálně spokojen a začal jsem tedy řešit vlastní nabíjení. Vzhledem k tomu, že 90% jízd je v okruhu do 20 km a většinu času trávím v práci na firmě, tak jsem začal řešit nabíjení zde, kde jsme v té době měli ještě FVE o výkonu 10 kWp a cenu elektřiny dle denního trhu (spot).
K autu byla v příslušenství originální 11 kW nabíječka. Nabíjení touto domácí nabíječkou bylo v pořádku a funkční, ale ekonomická optimalizace podle spotu znamenala vyběhnout ke garážím a v konkrétní hodinu zapnout nabíjení a čekat až se auto nabije. Audi e-tron má baterii o kapacitě 114 kW a tak nabíjení touto nabíječkou trvalo klidně i 8 hodin, což je celkem dlouho a ukázalo se, že FVE o výkonu 10 kWp moc energie navíc nevyrobí.
Začali jsme přemýšlet, jak nabíjení optimalizovat pro co nejekonomičtější a efektivní použití. Vzhledem k tomu, že v našem SW produktu SolarPilot řešíme monitoring a ovládání střídačů přes protokol Modbus, tak jsme hledali vhodný wallbox, který umí nabíjet výkonem 22 kW a dá se přes tento protokol ovládat a řídit.
Na doporučení kamaráda padla volba na wallbox KEBA KeContact P30 c-series, což je přesně model, který splňuje naše požadavky. Wallbox se dá ovládat pomocí protokolu Modbus nebo Modbus TCP a je možné u něj nastavit i velikost nabíjecího proudu. Ověření pro vypnutí/zapnutí nabíjení probíhá pomocí RFID čipů, podle kterých lze v historii rozlišit jednotlivá auta nebo uživatele, kteří nabíjení na wallboxu využili.
Udělali jsme si tedy s kolegy za slunného dne sobotní brigádu. Vykopali jsme základy na sloupek pro wallbox a zakopali chráničku s kabelem vedoucím k el. rozvaděči ve firemní serverovně. Kamarád z kovovýroby nám na míru vyrobil sloupek, na který jsme mohli wallbox nainstalovat.
Wallbox je nainstalovaný a co dál?
Na celou firmu máme jistič 3×32 A, takže na 22 kW maximálního nabíjecího výkonu bohužel nedosáhnem a nabíjíme stále max. 11 kW, respektive max. 16 A na fázi. Pokud se nabíjí Nissan Leaf, tak je max. výkon nabíjení 3,6 kW, protože umí nabíjet pouze jednou fází. Audi Q8 e-tron však dokáže nabíjet až 3×16 A (11 kW), protože umí nabíjet ze všech tří fází.
Přetoky z naší původní 10 kWp FVE však nedosahovaly takových hodnot, aby pouze z nich bylo možné nabíjet naši malou firemní elektrickou „flotilu“. Spočítali jsme tedy, že by se nám na střechu vlezly další panely o výkonu až 20 kWp a rozhodli jsme se, že tedy naši FVE rozšíříme na celkový výkon 30 kWp.
Chtěli jsme hybridní 20 kW měnič, aby se při jednofázovém nabíjení Nissana přesměrovala všechna energie na jednu fázi. Na trhu moc 20 kW hybridních měničů není a tak jsme nakonec skončili u GoodWe GW20-ET. „Goodwíčko“ jsme z několika důvodů moc nechtěli, ale co se dalo dělat, nic lepšího k dispozici nebylo.
Instalace rozšíření FVE dopadla dobře. Distributor nám schválil maximální přetoky 30 kW a navýšili jsme i hlavní jistič na 3×50 A, takže maximální příkon cca 36 kW. Touto změnou mohl náš nově instalovaný wallbox pracovat na plný výkon 22 kW, což výrazně zrychlilo nabíjení Audi, ale také Nissana, který mohl jednofázově nabíjet až 7,2 kW. V měsíci únoru moc slunce nesvítilo, tak jsme nabíjení optimalizovali dle denního trhu v nejnižších cenách a dle potřeby.
V měsíci březnu však začalo svítit výrazně více, takže přetoky už začaly dávat smysl. Začali jsme ladit algoritmy, aby se naše auta nabíjela pouze ze slunce a nenakupovali jsme nic z distribuční sítě. Jelikož jsou elektromobily převážně zaparkované během dne u firmy, tak máme na toto testování a optimalizaci nabíjení času dost. Díky protokolu Modbus jsme se s wallboxem bez větších problémů spojili a jeho řízení funguje v pořádku.
Díky tomu, že je v systému SolarPilot implementována komunikace se střídačem a díky integrovanému API řešení máme k dispozici informaci o velikosti přetoku do sítě. Na základě informace o velikosti přetoků můžeme wallboxu sdělit, kolik vyrobené energie, naší FVE, může využít pro nabíjení. Energie poslaná prostřednictvím wallboxu do automobilu tedy kopíruje nevyužitou energii v objektu a místo prodávání vyrobené energie za nezajímavou částku ji využijeme pro nabíjení.
Narazili jsme však na drobná úskalí tohoto ideálního řízení:
- Minimální nabíjecí výkon – elektromobil nelze nabíjet proudem menším než 6 A na fázi. Nissan se může nabíjet minimálně 1,4 kW a Audi 4,2 kW. Menší nabíjecí proud nelze na wallboxu nastavit. Pokud opravdu slunce nesvítí, tak se el. energie dodává ze sítě. Řešením by bylo pozastavit nabíjení a počkat na slunce, ale zatím jsme ponechali alespoň nabíjení min. výkonem.
- Nekonstantní výroba a spotřeba – možný nabíjecí výkon pro wallbox je nastavován každých 30 vteřin a protože spotřeba objektu není konstantní (zapnutí kávovaru, lednice, rychlovarné konvice apod.) a zároveň výroba je závislá na intenzitě slunečního svitu (oblačnost), máme pro použití algoritmu nastaven malý buffer o velikosti 1 kW. Tato hodnota je použita pro výpočet nastavení nabíjecího proudu na wallboxu tak, že velikost přetoku pro použití k nabíjení je o tento buffer ponížen (nižší). Nabíjíme tak o 1 kW menší dostupnou energií. Je to z důvodu, kdy je lepší (v případě momentálně vyšší spotřeby nebo momentálně menší výroby z různých důvodů) mít malý přetok do distribuční sítě než ze sítě energii odebírat (spotová cena + cena za distribuci).
Popis grafu (obrázek výše):
Modrá křivka je spotřeba objektu (převážně ze začátku dne konstantní), žlutá plocha je spotřeba pokrytá výrobou FVE a šedá plocha vyjadřuje přetok do distribuční sítě.
Na grafu je vidět, že nabíjení elektromobilu začalo kolem 8 hodiny (náhlý skok ve spotřebě), kdy ještě slunce moc nesvítilo a wallbox nabíjel Audi min. výkonem 4,2 kW.
Jakmile začalo slunce svítit a FVE vyrábět, tak křivka spotřeby kopírovala výrobu. Odpoledne se objevila nějaká oblačnost a nabíjecí výkon se snížil na minimum a cca v 16 hodin bylo nabíjení přes wallbox ukončeno, takže na závěr vznikly nějaké přetoky do distribuční sítě. Jedná se o ideální stav řízení, kdy se do Audi nabylo cca 60 kWh získané energie ze slunce.
Pokud se nabíjí pouze jednou fází a slunce moc nesvítí, tak střídač (GoodWe) přesměruje veškerou energii na tuto jednu fázi.
Ve výsledku je (na obrázku níže) vidět, že na elektroměru (distribuční síť) není na žádné fázi odběr z distribuční sítě, což je ideální stav.
Při nabíjení wallboxem máme k dispozici interní debug konzoli (obrázek níže), ve které je vidět, co se na straně výroby a následně při nabíjení wallboxem děje. Zobrazují se zde aktuální informace o nastaveném nabíjecím výkonu wallboxu, přetoku do sítě distributora i aktuální korekce nabíjecího výkonu wallboxu dle aktuálního stavu výroby/spotřeby.
Ve finále jsme za cenu nemalých investic docílili toho, že naše malá flotila elektromobilů jezdí ve své podstatě zadarmo. Na firmě máme ještě jeden hybrid (Hyundai Tucson), takže je wallbox využit na své maximum.
Na závěr musím uznat, že jak jsem byl dříve celkem silným odpůrcem elektromobilů a elektromobility celkově, tak mě osobní zkušenost přesvědčila o opaku a po půl roce užívání elektromobilu bych se zpět ke konvenčním spalovacím autům již nevrátil. Každý, ať si jezdí autem, které vyhovuje jeho potřebám a nárokům.
Osobně mi tedy vadí násilné tlačení do elektromobility za každou cenu. To je podle mě špatně a budí to zbytečné emoce a vytváří konflikty ve společnosti. Elektromobilita je super, ale dnes to ještě není pro každého. Elektromobily jsou drahé a plošné nabíjení na veřejných nabíjecích stanicích si nedokážu v realitě dost dobře představit. Asi jen čas nám ukáže, zda-li tento směr je slepá ulička nebo nikoliv.
Elektromobilitě zdar a pokud by někoho zajímal podrobněji náš projekt SolarPilot, tak může mrknout na http://www.solarpilot.eu.
Chcete-li pravidelně dostávat nové informace do vaší emailové schránky, přihlaste se k odběru newsletterů v dolní části této stránky.
23. března 2024
Dušan Sýs
NET Service solution, s.r.o.
SolarPilot