Sähköautot ovat yleisesti nähty ratkaisuna henkilöliikenteen päästöjen vähentämisessä. Vaikka sähköautojen nykyinen määrä liikenteessä on vielä suhteellisen pieni, noin viisi prosenttia, ne yleistyvät nopealla tahdilla. Samalla kun sähköautojen määrä kasvaa, kasvaa myös lataukseen tarvittavan sähköenergian määrä.
Yleisesti ottaen sähköautojen tarvitsema energia ei ole Suomessa merkittävän suuri. Jos kaikki henkilöautot sähköistyisivät, Suomen sähköenergian kokonaiskulutus kasvaisi vain noin kymmenen prosenttia.
Suurempi ongelma on sen sijaan lataustehot ja latausajankohdat. Ilman latauskuorman ohjausta sähköautot alkavat ladata suoraan latauspistokkeen kytkemisen jälkeen. Monissa tilanteissa tämä ajoittuu juuri niille tunneille, jolloin myös muu sähkön kulutus on korkealla.
Samalla kun sähköntuotannossa siirrytään uusiutuviin energialähteisiin kuten tuuli- ja aurinkovoimaan – joiden saatavuus vaihtelee – tulee entistä enemmän tarvetta säätää sähkön kulutusta tuotannon mukaan. Tässä sähköautojen lataus voi kuitenkin olla osa ratkaisua eikä ongelmaa.
Latauskuormassa riittää joustavuutta
Henkilöliikennetutkimuksen ja Trafin tilastojen perusteella henkilöautoja käytetään keskimäärin vain noin neljä prosenttia ajasta. Keskimääräinen päivittäin tarvittava energia voidaan usein ladata alle kolmessa tunnissa automallista ja latauspisteestä riippuen.
Tämä viittaa siihen, että useimmiten auton latauksessa on joustavuutta. Latausta ei tarvitse aina aloittaa heti eikä suorittaa täydellä teholla, jotta akku olisi täynnä seuraavaa matkaa varten.
Sähköautojen toimintamatka on myös kasvussa. Autoa ei ole välttämättä pakko ladata joka päivä ollenkaan.
Latausstandardeista pohja
älykkäälle kuormanhallinnalle
Sähköautojen älykkään latauksen tarkoituksena on hyödyntää lataustarpeen joustavuutta sekä paikallisen sähköverkon rajoitteiden että laajemman sähköjärjestelmän ja -markkinan tarpeiden huomioimiseksi.
Hitaassa ja pikalatauksessa ei usein ole tällaista mahdollisuutta älykkäälle lataukselle. Hitaassa latauksessa latauspiste ei voi säätää latausvirtaa. Pikalatauksessa taas tavoitteena on usein päästä jatkamaan matkaa niin nopeasti kuin mahdollista.
Usein älykkäästä latauksesta puhuttaessa viitataan niin kutsuttuun puolinopeaan latausmuotoon. Se sisältää standardoidun menettelyn kuormanhallinnan toteutukselle (IEC 61851). Standardin mukaan latauspiste voi asettaa autolle virtarajan, jonka puitteissa sähköauto saa valita käyttämänsä latausvirran. Latauspiste ei siis voi pakottaa autoa lataamaan tarkalleen tietyllä virralla.
”Kuormanhallintajärjestelmän ei tarvitse tietää sähköauton elektroniikan ja akuston tarkkoja tietoja.”
Tämä ratkaisu mahdollistaa yksinkertaisen kuormanhallinnan toteutuksen, jossa kuormanhallintajärjestelmän ei tarvitse tietää sähköauton elektroniikan ja akuston tarkkoja tietoja. Sen sijaan auton sisäinen akustonhallintajärjestelmä huolehtii siitä, että akusto latautuu juuri oikean verran ja että sen käyttöikä pysyy mahdollisimman pitkänä.
Toisaalta, koska sähköauton ulkopuolinen latausjärjestelmä ei tiedä sähköautojen lataukseen liittyviä ominaisuuksia, se ei voi tietää auton ottamaa latausvirtaa muutoin kuin mittaamalla sen. Tämä monimutkaistaa älykkäiden kuormanhallintaratkaisujen toimintaa.
Kuormanhallinnasta kaikki hyöty irti
Jotta älykäs kuormanhallinta olisi käytännöllinen ja skaalautuva, sen tulisi toimia luotettavasti erilaisten sähköautomallien kanssa. Ja jotta kuormanhallinta olisi tehokas, sen tulisi myös pystyä hallitsemaan latauskuormaa tarkasti eri tavoitteiden saavuttamiseksi.
Ylikuormituksen välttäminen on sekin erittäin keskeinen asia kuormanhallinnassa. Mutta jos ei huomioida sitä, että autojen sisäisten rajoitteiden takia latausvirrat saattavat jäädä alhaisemmiksi kuin niille asetetut virtarajat, kuormanhallinnan tehokkuus kärsii.
Tämän seurauksena autoihin ei välttämättä saada ladattua niin paljon energiaa kuin olisi mahdollista – tai saatavilla olevaa tuuli – tai aurinkovoimaa ei ehkä pystytä hyödyntämään lataukseen tehokkaasti.
Adaptiivinen kuormanhallinta avuksi
Tampereen Yliopiston Canemure-hankkeen yhteydessä on kehitetty toiminnallisuus adaptiiviselle kuormanhallinnalle, joka pystyy latausvirtojen mittausten perusteella huomioimaan eri sähköautojen latausominaisuudet ja siten mukautumaan niihin.
Ratkaisu ei itsessään muodosta älykkään kuormanhallinnan kokonaisuutta, mutta sitä voidaan hyödyntää saavuttamaan haluttu kuormanhallinnan tavoite mahdollisimman tehokkaasti.
Tavoitteena voi esimerkiksi olla uusiutuvien energiamuotojen tehokas hyödyntäminen latauksessa tai latauskuorman joustavuuden tarjoaminen säätövoimaksi sähköverkon hyväksi.
Kehitetty toiminnallisuus on testattu laboratorio-olosuhteissa kaupallisilla sähköautoja hyödyntäen Dortmundin Teknillisen Yliopiston kanssa yhteistyössä.
Tämän sisällön mahdollistaa Tampereen yliopisto.
Journalistinen päätösvalta on MustReadin toimituksella.
Tämä artikkeli on julkaistu Creative Commons CC BY-ND 4.0 -lisenssillä.
Keskustelu
Tätä juttua ei ole vielä kommentoitu.