Električni avtomobili so v zadnjih letih postali stalnica evropskih cest. Prodaja raste, proizvajalci širijo ponudbo, države napovedujejo postopno opuščanje motorjev z notranjim zgorevanjem. Toda resnični prehod v elektromobilnost se ne dogaja v avtomobilskih tovarnah, temveč ob cestah. Ključno vprašanje prihodnjih let ni več, koliko električnih vozil bomo kupili, ampak ali jih bomo sploh lahko dovolj hitro in zanesljivo polnili.
Polnilna infrastruktura postaja nova prometna hrbtenica Evrope. Če je bil v času fosilnih goriv odločilen dostop do nafte, sta danes odločilni dostopnost električne energije in predvsem hitrost, s katero jo lahko prenesemo v baterijo avtomobila.
Evolucija polnjenja
Prve javne polnilnice so bile zasnovane predvsem kot mestna rešitev. Šlo je za počasnejše, tako imenovane AC-polnilnice, kakršne danes najdemo na parkiriščih trgovskih centrov, hotelov ali poslovnih stavb. Vozilo se na njih polni več ur, kar je primerno za dolgotrajno parkiranje, ne pa za potovanja.
Z razvojem električnih vozil se je pokazalo, da takšna infrastruktura ne zadostuje. Vozniki potrebujejo enako izkušnjo mobilnosti, kot so je vajeni pri »klasičnih« avtomobilih: kratek postanek in hitro nadaljevanje poti. Tako so se pojavile hitre enosmerne polnilnice, ki baterijo napolnijo v približno pol ure.
Danes se razvoj premika še korak dlje, k ultrahitrim polnilnicam oziroma sistemom HPC (high power charging). Ti z močjo od 150 do 350 kilovatov omogočajo, da sodoben električni avtomobil v desetih ali petnajstih minutah pridobi več sto kilometrov dosega. Prav takšne postaje Evropska unija vidi kot standard prihodnosti, zato uredba o infrastrukturi za alternativna goriva (AFIR) državam članicam nalaga njihovo postavitev vzdolž glavnih prometnih koridorjev. Toda moč polnilnice je le vidni del zgodbe. Ultrahitra postaja zahteva zmogljiv priklop na elektroenergetsko omrežje, kompleksne pretvornike, hlajene kable, digitalne komunikacijske sisteme in pogosto tudi baterijske hranilnike energije. Polnilnica tako postaja energetski objekt, ne več zgolj prometna infrastruktura.
Tehnologija skrita očem uporabnika
Uporabnik vidi kabel, zaslon in odstotek napolnjenosti baterije, v ozadju pa deluje zapleten digitalno-energetski sistem, ki je bistveno kompleksnejši, kot se zdi na prvi pogled. Sodobna polnilnica namreč ni samostojna naprava, temveč del široke evropske infrastrukture, ki hkrati povezuje energetiko, informacijsko tehnologijo in mobilnost.
Ko voznik priključi vozilo, se najprej vzpostavi komunikacija med avtomobilom in polnilnico. Sistem preveri identiteto vozila, tehnične parametre baterije, maksimalno dovoljeno moč polnjenja in varnostne pogoje. Nato polnilnica stopi v stik z operaterjevim nadzornim centrom, kjer se preverijo avtorizacija uporabnika, plačilni podatki in razpoložljiva moč omrežja. Šele po tej digitalni izmenjavi se začne dejanski prenos energije.
Polnilnice so hkrati povezane tudi v evropske roaming platforme, ki omogočajo, da voznik z eno aplikacijo ali kartico polni vozilo v več državah, ne glede na operaterja infrastrukture. Gre za princip, podoben mobilni telefoniji: uporabnik ostane pri svojem ponudniku, omrežje pa deluje čezmejno. Prav interoperabilnost je eden ključnih ciljev evropske prometne politike, saj brez nje električna mobilnost ne more postati resnično mednarodna.
Tehnološko je v Evropi prevladal standard CCS (combined charging system), ki združuje izmenično in enosmerno polnjenje ter omogoča zelo visoke polnilne moči. Starejši sistemi, kot je CHAdeMO, postopoma izginjajo, infrastruktura pa se prilagaja vedno zmogljivejšim baterijam in višjim napetostnim arhitekturam novih vozil. Razvoj avtomobilov in razvoj polnilnic tako potekata sočasno, vsak tehnološki preskok na eni strani zahteva prilagoditev na drugi.
Slovenska mreža sledi temu evropskemu modelu postopne in tehnološko raznolike gradnje. Največjo javno infrastrukturo upravlja Petrol, kjer uporabljajo opremo različnih proizvajalcev, med drugim Alpitronic, ABB, Delta Electronics in Efacec. Takšna razpršena dobaviteljska struktura je značilna za vso Evropo, saj operaterji infrastrukture praviloma niso proizvajalci polnilnic, temveč integratorji sistema. Iz Petrola pojasnjujejo, da dobavitelje izbirajo prek razpisnih postopkov, ki temeljijo na tehničnih, operativnih in finančnih kriterijih družbe, v primerih evropskega sofinanciranja pa tudi na zahtevah posameznih razpisnih shem. V garancijskem obdobju za operativnost skrbi proizvajalec opreme skladno s pogodbenimi ravnmi storitev, operater pa izvaja nadzor, preventivne preglede in upravljanje sistema. Po izteku garancije vzdrževanje postopoma prevzame lastna strokovna ekipa.
Tak pristop pomeni, da evropske polnilne mreže niso enotne tehnološke celote, temveč živ organizem, ki se razvija projektno in postopno. Različni proizvajalci, različne generacije opreme in stalne programske nadgradnje so pravzaprav znak industrije, ki še ni dosegla končne oblike. Polnilna infrastruktura se danes razvija podobno, kot so se pred desetletji razvijala mobilna omrežja, hitro, neenotno in pod stalnim pritiskom tehnološkega napredka.
Novo ozko grlo je energija, ne več avtomobili
Največji izziv elektromobilnosti danes ni več tehnologija vozil, temveč elektroenergetsko omrežje. Ultrahitra polnilnica ni »navaden« porabnik: postaja z več HPC-priključki lahko potrebuje priključno moč v megavatnem razredu, primerljivo z manjšim industrijskim obratom. Če hkrati polni več vozil, konice porabe hitro presežejo to, za kar je omrežje na lokaciji sploh dimenzionirano.
Zato se pogosto zgodi, da omejitev ni število polnilnic, ampak razpoložljiva moč priključka. Pred postavitvijo je marsikje potrebna nadgradnja transformatorskih kapacitet in kablovodov, posegi, ki trajajo dlje kot sama montaža polnilnic in pogosto določajo tempo širjenja mreže.
Kot vmesna rešitev se uveljavljajo hranilniki energije ob postajah, ki ublažijo konice in omogočijo visoke polnilne moči tudi tam, kjer omrežje ni idealno. V prihodnje bo pomembno tudi »pametno« polnjenje: polnilnice bodo moč dinamično delile med vozila (load balancing) in jo prilagajale obremenitvi omrežja. Deklarirana moč (na primer 300 kW) bo tako vse pogosteje zgolj zgornja meja, realna hitrost polnjenja pa bo odvisna od razmer na lokaciji.
Prav zato hitre in ultrahitre polnilnice niso le nova storitev na servisih, temveč energetski projekt. Če bo razvoj usklajen z zmogljivostjo omrežja, bo električni avtomobil postal samoumeven. Če ne, se bo prehod zataknil pri najosnovnejšem vprašanju: ali je na lokaciji sploh dovolj elektrike, da lahko vsi polnijo hitro in hkrati.