Слънчева енергия за Hyundai и Jeep

Зареждаме в гаража

Roman Rubanovich, NENCOM

Все по-често соб­стве­ници на домашни соларни елект­ро­цен­трали се замис­лят за покупка на елек­три­че­ско транс­портно сред­ство (EV), за да полз­ват по-ефек­тивно изли­шъ­ците на слън­чева енер­гия. Те искат да полу­ча­ват без­платно и чисто «гориво» в гаража си, вместо да купу­ват посто­янно поскъп­ва­щите бензин, газ или дизел.

Пълният отказ от дви­га­тели с вътрешно горене през 2022 година не е винаги въз­мо­жен. Плътно­стта на енер­гия в бате­ри­ите на пове­чето елек­тро­мо­били все още не е достатъчна за дълги пъте­ше­ствия. Но за града или кратки извън­град­ски пъту­ва­ния елек­тро­мо­би­лите вече са иде­ални. Особено за тези шофьори, които имат соб­ствена къща.

Зарежда­нето от домашна мрежа, дори и по дневна тарифа, излиза много по-евтино от гори­вото при пре­смя­тане на кило­метър път. През нощта е още по-евтино, но извън кон­ку­рен­ция е без­плат­ното заре­ждане от слън­цето. Точно до този извод стигна нашият клиент от София, за когото постро­ихме елект­ро­цен­трала мина­лата година.

Фотовол­та­ич­ната (PV) система се получи достатъчно мощна, повече от 40 kWp (кило­ват-пика), което пери­о­дично води до свръ­х­про­из­вод­ство. Излишната енер­гия може или да се про­дава в мре­жата (което не винаги е изгодно и е свър­зано с вре­ме­емки и скъпи бюро­кра­тични про­це­дури), или някак да се използва. Разбира се, изобщо не е задъ­л­жи­телно да се използва излиш­ната енер­гия, за PV систе­мата това не е опасно: ако в настрой­ките на елект­ро­цен­тра­лата е уста­но­вена забрана за пода­ване на енер­гия към елек­тро­раз­пре­де­ли­тел­ната мрежа, тя авто­ма­тично ще регу­лира мощ­но­стта по такъв начин, че да не про­из­вежда повече, откол­кото се изис­ква на обекта в даде­ния момент. Въпреки това соб­стве­ни­ците на подобни системи пред­по­чи­тат да наме­рят упо­треба на излиш­ната енер­гия, все пак тя е без­платна.

Най-оче­вид­ният начин е доба­вя­нето на система за съхра­не­ние на енер­гия (ESS) към солар­ната елект­ро­цен­трала. В слън­чев ден, когато елект­ро­цен­тра­лата про­из­вежда повече енер­гия, откол­кото се кон­су­мира в дома­кин­ството, изли­шъ­ците ще бъдат насо­чени за заре­ждане на бате­ри­ите, а след залеза на слън­цето ще може да се продъ­лжи използва­нето на натру­па­ната в бате­ри­ите слън­чева енер­гия. Още по-изгодно е да се инста­лира голям бойлер (300-500 литра за семей­ство от 3-4 човека) и да се използва като топ­ли­нен аку­му­ла­тор. Но какво да се прави, ако бате­ри­ите вече са заре­дени, водата в бой­лера е гореща, а PV систе­мата все още може да про­из­вежда повече енер­гия, откол­кото се изис­ква в момента? Добро реше­ние е да се заре­жда елек­тро­мо­бил.

Понеже слън­че­вата елект­ро­цен­трала в тази къща е бази­рана на ком­по­нен­тите на нидер­ланд­ския про­из­во­ди­тел Victron Energy, инста­ли­рахме в гаража зарядна стан­ция на тази марка. EV стан­ци­ята Виктрон може да работи като само­сто­я­телно устрой­ство, но целият ѝ потен­циал се раз­крива, когато тя е част от еко­си­сте­мата на Victron Energy. В този случай е въз­мо­жен пълен кон­трол над стан­ци­ята чрез VRM Portal (портал Victron за мони­то­ринг, управ­ле­ние и настройки), а също така и опция за ползване на адап­ти­вен режим, в който за заре­ждане на елек­тро­мо­бил се използ­ват само изли­шъ­ците на слън­чева енер­гия.

Екосистема Victron Energy

Hyundai IONIQ 5

За пре­движ­ване в града нашият клиент е избрал Hyundai IONIQ 5 във версия Long Range. Този пъл­но­при­во­ден елек­тро­мо­бил е обо­рудван с два мотора: 155 kW на зад­ната ос и 70 kW на пред­ната. Общата мощ­ност на двата дви­га­теля е 225 kW (306 конски сили), въртящ момент — 605 N·m, уско­ре­ние от нула до 100 km/h — 5.2 s.

Зареждаме Hyundai IONIQ 5 от слън­цето

Обикно­вено в елек­тро­мо­били се използва 400-вол­това или 800-вол­това архи­тек­тура (нивото на напре­же­ние на систе­мата). По-висо­кото напре­же­ние на бате­ри­ята нама­лява тока при същата мощ­ност на заре­ждане или раз­ре­ждане, което от своя страна поз­во­лява да се намали сече­ни­ето на кабе­лите и да се понижи масата на транс­порт­ното сред­ство. В Hyundai IONIQ 5 се използва 800-вол­това архи­тек­тура, а източ­ни­кът на енер­гия за него­вите дви­га­тели е лити­ево-поли­мерна (LiPo) бате­рия с номи­нално напре­же­ние от 653 V и достъ­пен капа­ци­тет от 70 kW·h. Батери­ята се състои от 360 клетки, групи­рани в 30 модула (в по-новата версия бяха доба­вени още два модула):

Устрой­ство на бате­ри­ята Hyundai IONIQ 5, © BaStro

При използване на бързи зарядни стан­ции с посто­я­нен ток (DC), IONIQ 5 може да приема мощ­ност повече от 200 kW в начал­ния етап на заре­жда­нето.

График на мощ­но­стта на DC заре­ждане на Hyundai IONIQ 5 по данни от Fastned

При заре­ждане от битова мрежа с про­мен­лив ток (AC), се задей­ства вгра­де­ното в елек­тро­мо­била зарядно устрой­ство, което пре­об­ра­зува про­мен­лив ток в посто­я­нен, необ­хо­дим за заре­ждане на бате­ри­ята. Обикно­вено вгра­де­ните зарядни устрой­ства могат да рабо­тят с 1-фазни и 3-фазни мрежи, при­е­майки на входа ток до 32 ампера. Някои от тях обаче рабо­тят само с една фаза и/или имат огра­ни­че­ние по ток на входа под 32 ампера.

Светоди­о­дите вдясно от конек­тора показ­ват нивото на заряда на бате­ри­ята

Зарядната стан­ция Victron Energy може да работи в 1-фазни и 3-фазни мрежи, давайки ток до 32 ампера на фаза. Вграде­ното в Hyundai IONIQ 5 зарядно устрой­ство има огра­ни­че­ние от 16 ампера на фаза при заре­ждане от 3-фазна мрежа (11 kW) и от 32 ампера при заре­ждане от 1-фазна мрежа (7.36 kW):

Мощност на AC заре­ждане на Hyundai IONIQ 5 по данни от EV Database

В нашия случай мре­жата е 3-фазна, така че можем да пода­ваме до 11 kW към вгра­де­ното зарядно устрой­ство на елек­тро­мо­била, като пъл­ното заре­ждане отнема около 7.5 часа. Отчитайки загу­бите при пре­об­ра­зу­ване на енер­гия и работа на някои системи в IONIQ 5 по време на заре­ждане, непо­сред­ствено бате­ри­ята полу­чава около 10.3 kW елек­три­ческа мощ­ност:

Дисплей на Hyundai IONIQ 5 по време на заре­ждане

Светоди­од­ният пръ­стен на заряд­ната стан­ция показва ста­туса на заре­ждане

EV стан­ци­ята Victron Energy е обо­рудвана със сен­зо­рен дис­плей. Снимката по-долу улавя момента, в който заряд­ната стан­ция работи в ръчен режим с огра­ни­че­ние на тока от 15 A. Общото потреб­ле­ние в къщата е 12.7 kW (зеле­ният пра­воъ­гъл­ник), от които около 9.5 kW отиват за заре­ждане на елек­тро­мо­била. Соларните модули про­из­веж­дат 16.9 kW (двата жълти пра­воъ­гъл­ника), от които 4.2 kW заре­ждат домаш­ната система за съхра­не­ние на енер­гия (заре­дена на 45%). Потреб­ле­ни­ето от мре­жата е 0.2 kW (чер­ве­ният пра­воъ­гъл­ник):

Много по-подробна инфор­ма­ция може да се получи с помо­щта на смарт­фон или ком­пютър чрез без­плат­ния VRM Portal. Нека да раз­гле­даме гра­фи­ките на три пара­метъра на систе­мата в про­мен­лива облач­ност на 5 май 2023 година:

Мощност на PV систе­мата

Виждаме, че в 12:36 солар­ната елект­ро­цен­трала е про­из­веж­дала около 31.8 kW мощ­ност, от които в домаш­ната система за съхра­не­ние са оти­вали около 15.4 kW, а за заре­жда­нето на елек­тро­мо­била — около 9 kW. Остана­лите 7.4 kW са теку­щото потреб­ле­ние в дома.

Мощност на заре­ждане/раз­ре­ждане на ESS систе­мата

Две минути по-късно слън­цето се скри зад облака и гене­ра­ци­ята на PV систе­мата се намали до 10-12 kW, но елек­тро­мо­би­лът продъ­лжи да се заре­жда с мощ­ност от 9 kW, тъй като заряд­ната стан­ция рабо­теше в ръчен режим с фик­си­ран заря­ден ток. Дефицитът на PV мощ­ност през този период беше ком­пен­си­ран от домаш­ната система за съхра­не­ние на енер­гия.

Мощност на EV заряд­ната стан­ция

При заре­ждане с фик­си­рана мощ­ност при­о­ри­тетно се използва слън­чева енер­гия, а при неин дефи­цит към про­цеса на заре­ждане се вклю­чва домашна система за съхра­не­ние на енер­гия или мрежа, в зави­си­мост от настрой­ките. По този начин се гаран­тира зада­де­ната ско­рост на заре­ждане, неза­ви­симо от метео­ро­ло­гич­ните усло­вия или рабо­тата на други кон­су­ма­тори на енер­гия.

В адап­ти­вен режим за заре­ждане на елек­тро­мо­била се използва само излиш­ната слън­чева енер­гия. Например, ако слън­цето се скрие зад обла­ците или се включи бой­лерът, заряд­ната стан­ция може вре­менно да пре­крати заре­жда­нето или да намали мощ­но­стта му, а при нали­чие на бла­го­при­ятни усло­вия — отново да продъ­лжи заре­жда­нето с пълна мощ­ност.

Jeep Wrangler Sahara

Допълни­телно към Hyundai IONIQ 5 нашият клиент е купил плъгин хибрид (PHEV) Jeep Wrangler 4xe във версия Sahara, за да го използва както за кратки пъту­ва­ния, така и за дълги пъте­ше­ствия.

Зареждаме Jeep Wrangler 4xe от слън­цето

Автомо­би­лът е обо­рудван с 2.0-литров бен­зи­нов дви­га­тел с тур­бо­ком­пре­сор, а вътре в 8-сте­пен­ната ско­ростна кутия е мон­ти­ран елек­три­че­ски мотор. Общата мощ­ност на двата дви­га­теля е 280 kW (380 конски сили), въртящ момент — 637 N·m, уско­ре­ние от нула до 100 km/h — 6.4 s.

Литиево-никел-манган-кобалт-оксид­ната (Li-NMC) бате­рия с капа­ци­тет от 17.3 kW·h с 400-вол­това архи­тек­тура се състои от 96 клетки Samsung SDI и е раз­по­ло­жена под зад­ната седалка на авто­мо­била във водо­устой­чив корпус. Всички офроуд спо­соб­но­сти на кла­си­че­ския Jeep Wrangler са напълно запа­зени, в същото време се уве­личи вър­тя­щият момент при ниска ско­рост на дви­же­ние, което поз­во­лява по-плавно да се пре­одо­ля­ват пре­пят­стви­ята. В напълно елек­три­че­ски режим този хибрид може да измине около 30 кило­метра.

PHEV система Wrangler 4xe, © Jeep

Под капака на Wrangler 4xe има още един малък елек­тро­мо­тор-гене­ра­тор, свър­зан с бен­зи­но­вия дви­га­тел чрез ремъчно задвиж­ване. Този мотор служи както за плавна работа на систе­мата «start-stop», така и за заре­ждане на висо­ко­вол­то­вата бате­рия в ситу­а­ция, при която бен­зи­но­вият дви­га­тел работи, докато авто­мо­би­лът е непо­дви­жен. Основният елек­тро­мо­тор, вгра­ден в ско­рост­ната кутия, може да заре­жда бате­ри­ята само при дви­же­ние по инер­ция или спи­ране (реку­пе­ра­ция).

Вграде­ното зарядно устрой­ство на Вранглер може да работи само с една фаза, при­е­майки на входа до 32 ампера. По този начин мак­си­мал­ната мощ­ност на заре­ждане съставя около 7.3 kW, а за пълно заре­ждане на бате­ри­ята са необ­хо­дими около 2.5 часа.

Станци­ята Виктрон поз­во­лява заре­жда­нето на елек­тро­мо­били по зада­ден график, а също така има мно­же­ство други настройки. Нашата ком­па­ния е офи­ци­а­лен пред­ста­ви­тел на Victron Energy в България. Ние използ­ваме зарядни стан­ции в нашите про­екти, про­да­ваме ги на едро и дребно, обу­ча­ваме мон­таж­ници и дилъри.

Докумен­та­ция

В тази папка раз­по­ло­жихме тех­ни­ческа доку­мен­та­ция за заряд­ната станция Victron Energy:

Victron Documentation