Neste generasjon infrastruktur for ladbare kjøretøy

Den norske infrastrukturen for normallading er enkel og funksjonell, men har sine svakheter og begrensninger knyttet til effekt og sikkerhet. Dagens enkle infrastruktur dekker ikke fremtidens behov og ønsker. Den kan faktisk stå til hinder for eller forsinke lansering av nye elbilmodeller.

Norsk Elbilforening anbefaler at fremtidens offentlige ladeløsning skal være basert på «Mode 3 med type 2 kontakt» for å øke sikkerheten ved lading over 10A / 2,3kW. Ladeløsningen må i tillegg ha støtte for Schuko – vårt vanlige støpsel (det vil si Mode 1 og Mode 2 kabel).

Ladeløsningen anbefales for all nyetablering og oppgradering av eksisterende ladestasjoner i offentlig eller privat regi.

Hjemmeladepunkt kan være dedikerte ladeuttak med Mode 3 funksjon for elbiler som har nytte av dette. Noe som tillater høyere strømstyrker, kommunikasjon og er en forberedelse til smart grid. Alternativt at det er Schukokontakter for lading opptil 10A/2,3 kW eller industrikontakter (IEC 60309) for høyere strømstyrker.

Bakgrunn

Offentlig ladeinfrastruktur er idag basert på vanlig, jordet stikkontakt. I Norge bruker vi standarden Schuko. Pr definisjon er dette ladestandard Mode 1 og Mode 2 avhengig av om ladekabelen har pilot- og sikkerhetsfunksjoner («klumpen»). Den norske infrastrukturen ble etablert med utgangspunkt i hva tidligere elbilmodeller brukte, da det ikke var klarlagt internasjonale standarder.

Schukokontaktene har sine svakheter siden de nødvendigvis ikke er dimensjonert for mange timers strømtrekk i en styrke som det bakenforliggende el-anlegget kan tillate (sikringskursen). Eksempelvis ved 80-100% utnyttelse av en 16A sikringskurs. Schukokontakten er heller ikke bygget for vektbelastning over 0,5 kg, mens den i dag kan utsettes for opp mot 3 kg med Mode 2 kabel med «klump».

En utfordring er at de nyere typene elbilene som kom på markedet i 2010-2011, muliggjør høyere og mer vedvarende trekk enn de tidligere modellene. Maks strømtrekk er i spekteret fra over 13A til 16A.

Enkelte nye elbiler har derfor muligheten til 100% belastning på en 16A kurs. Noe ikke alle Schukokontakter er konstruert for å tåle i mange timer. Resultatet kan bli varmgang som reduserer levetid på kontakt så vel som ladeledning, og som i verste fall kan utvikle seg til brann.
Til sammenligning: En typisk varmtvannstank har et trekk på under 9 A eller under 2.000 W. Ved høyere trekk tillates ikke bruk av Schuko, men må nå ha fast montasje. En fast montasje av elbil er både upraktisk og urealistisk.
Følgeeffekten av for høy varmgang i infrastruktur og ladeledning, er at den vil kunne forplante seg fra kontakt til ladeledning og grunnet svekkelse i komponentene til nye kontakter og ladeledninger. Dette vil påføre ulike eiere kostnader i forbindelse med redusert levetid på utstyr.

Definisjoner

Mode 1 er en helt vanlig ledning, f.eks. motorvarmerledning, og brukes bl.a. til lading av landets over 1.100 Buddyer, gamle Thinker og PSA-biler.

Mode 2 har høyere sikkerhet med en kontroll- og kommunikasjonsboks på ladeledningen tett mot støpslet, slik f.eks. LEAF, «trillingene» og sist generasjon Think har.

For standarden Mode 1 og Mode 2 skjer lading normalt gjennom vanlig, jordet strømuttak (Schukokontakt). Effekttrekket ligger typisk mellom 10A og 16A og med nettspenning på 230V. Forskjellen på disse er at ladeledningen på Mode 2 har en kontrollboks for å ivareta sikkerhet og kommunikasjon med bilen om maks lade/strømeffekt. Effekten elbilen lades med avhenger altså hva kontrollboksen tillater, pr i dag normalt 10A eller 16A.

Mode 3 standarden er en sikrere løsning hvor kontroll- og kommunikasjonsboksen på ladeledningen til Mode 2 integreres i ladeuttaket. For et Mode 3 ladepunkt kan du ha fast kabel fra ladepunktet til å plugge inn i elbilen, eller benytte ladekabel med en dedikert elbilplugg i enden. Pluggen Type 2 er hva som ser ut til å bli valgt av industrien.

Mode 3 inkluderer også kommunikasjon mellom ladepunkt og kontrollsystem. Noe som igjen for elbilisten kan utnyttes til sanntidsinfo om ladingen av elbilen og tilgjengelighet på ladepunkt.

Mode 3 med plugg type 2 er en fabrikkstandard som også har tatt høyde for kommende elbiler med mulighet for rask lading (f.eks. 32A 3fas 400V).

Alternativet til Mode 3 er bruk av industrikontakt IEC 60309 for å gi en sikrere lading ved høyere strømstyrker enn det Schukokontakten egner seg til. Imidlertid risikerer vi da for mange ulike tilkoblingsløsninger for elbilistens ladekabel. Noe som vil oppleves som problematisk og kan være ødeleggende for innfasingen av elbiler.

Mode 4 er en standard som beskriver hurtiglading, og er uaktuell i denne sammenheng.

Industriplugger er kjent som den blå eller røde, runde kontakten og støpslet som vanligvis finnes på industribygg, bensinstasjoner og andre næringsbygg for tilkobling av maskiner. Disse tåler betydelig høyere strømstyrker enn vanlige stikkontakter.

Imidlertid ønsker ikke de store bilprodusentene å bruke denne kontakten og pluggen, men latt den være et grunnlag for utvikling av de dedikerte elbilladekontaktene (Type 1-3). Grunnen er at den ikke kan kommuniserer med et kommende smart strømnett («smart grid») og ikke er like brukervennlig som de dedikerte pluggene.

Industripluggen kan likevel være et alternativ for mange av de eksisterende elbilene uten Mode 3 støtte/-kabel, for kunne tilby sikrere lading, f.eks. hjemme.

Konklusjon

Elbilforeningen er en ansvarlig samfunnsaktør og har som formål å jobbe for en mest mulig elektrifisering av veitransporten. For å nå disse målene mener Elbilforeningen at ladeinfrastrukturen må bli mer framtidsrettet. Tekniske løsninger må ha økt sikkerhet, økt brukervennlighet og utnytte kommunikasjonsmuligheter mellom bil og strømnett og ladepunkt og bruker. Samtidig må løsningene være pragmatiske og ikke bidra til at det blir for kostbart eller vanskelig å lade elbiler. Endringene må fases inn i takt med økt elbilsalg og utbygging av ladeinfrastrukturen.

Norsk Elbilforening anbefaler at fremtidens offentlige ladeløsning skal være basert på «Mode 3 – med type 2 kontakt», for å øke sikkerheten ved lading over 10A / 2,3kW. Ladeløsningen må i tillegg ha støtte for det vanlige støpselet Schuko (det vil si Mode 1 og Mode2 kabel) ved lading opptil 10A / 2,3kW.

Ladeløsningen anbefales for all nyetablering og oppgradering av eksisterende ladestasjoner i offentlig eller privat regi.

Hjemmeladepunkt kan være dedikerte ladeuttak med Mode 3 funksjon for elbiler som har nytte av dette. Noe som tillater høyere strømstyrker, kommunikasjon og er en forberedelse til smarte strømnett. Alternativt at det er Schukokontakter for lading opptil 10A / 2,3 kW eller industrikontakter (IEC 60309) for høyere strømstyrker.

Konsekvensene

• Framtidsrettede utbyggere av ladepunkt etablerer ladeuttak som er en kombinasjon av Mode 3 og Schukokontakt.
• Over tid forsøkes det ved større vedlikehold å oppgradere eksisterende ladepunkt til Mode 3 og Schuko.
• Mode 3 kompatible biler fra leverandørens side må leveres med dobbelt sett med ladeledning (for både Mode 2 og Mode 3).