Sähköauton lataamisesta osa 1

Alunperin olin ajatellut kirjoittaa lataamisesta vasta kun autot ovat tulleet ja aiheesta on jo käytännön kokemusta. Tulin kuitenkin toisiin ajatuksiin, voisikin olla ihan mielenkiintoista nimenomaan kirjoittaa aiheesta ensin teoriapohjalta, miten asia oli suunniteltu tehtäväksi, ja myöhemmin sitten siitä miten se käytännössä toteutui.

Meille on siis tulossa kaksi sähköautoa, joiden lataustarpeet ovat hyvin erilaisia.

Jotta sähköauton "henkilökohtainen business case" toteutuisi, täytyisi sitä ladata ahkerasti nimenomaan kotona missä energia on kaikkein edullisinta ja auto viettää eniten aikaa. Ja nimenomaan sitä töpselihybridiä pitää käytännössä ladata aina kun mahdollista. Täyssähköauton lataaminen on tässä mielessä joustavampaa, riippuen suunnitelluista ajoista sitä ei välttämättä edes tarvitse ladata ihan joka päivä.

Seuraava mielenkiintoinen parametri on latausteho. Talon pääsulakkeet ovat 3 x 25A joka asettaa omat rajoituksensa lataamiselle. Koulufysiikasta on jäänyt mieleen tehon kaava

P = U * I

Jossa P=Teho, U= jännite ja I = virta. Kyseinen kaava on yksinkertaistettu versio joka ei ota huomioon kaikkia vaihtovirran piirteitä kuten loistehoa, mutta tähän tarkoitukseen se on ihan riittävän tarkka.

Meille tulevan lataushybridin lataustehoksi on ilmoitettu 3.7kW. Tästä saadaan yo. kaavalla virraksi

I=P/U=3700W/230V=16A

Eli nyt tarkistamaan sulaketaulusta, että minkä kokoinen sulake ko. pistorasiassa on. No onhan siinä 16A sulake eli ensinäkemältä asia tuntuisi olevan kunnossa. Mutta kun ei se ole näin yksinkertaista. Pistorasia on aikoinaan asennettu lohkolämmittimen ja sisätilanlämmittimen käyttöä varten. Niitä käytetään päivässä (ja vain talviaikaan) kaksi tuntia, niitä ei ole suunniteltu jatkuvaan käyttöön 16A virralla. Johto varmaankin sen vielä kestäisi, mutta pistorasia ei. Tästä syystä valopistorasiaan tarkoitettu latauslaite lataakin vain puolella tuosta tehosta, eli 1.8kW teholla. Tämä tarkoittaa nyt tuplasti pidempää latausaikaa kun mitä propagandassa mainitaan, mutta koska virta tipahtaa 8A:n niin pistorasia kestää sen myös pidemmässä käytössä. Tässä vaiheessa on vielä epäselvää voiko tuota edes säätää, eli jos vaihtaisi pistorasiaksi ns. Super-Schuko rasian joka on suunniteltu jatkuvalle 16A virralle, niin olisiko siitä hyötyä.

Mutta meille on siis tulossa kaksi autoa, joista toinen on täyssähköauto. Sen virrantarve on ihan eri luokkaa. Toki senkin mukana tulee tuo valopistorasiasta lataava "matkalaturi", mutta sillä lataaminen vie 20 tuntia tyhjästä täyteen. Eli se ei käytännössä ole vaihtoehto. e-Golf:n laturi lataa 7.2kW:n teholla kahdesta vaiheesta. Tämäkin on nykyisin vaatimaton teho, monet nykyiset autot osaavat jo ladata 11 kW:n teholla kolmesta vaiheesta. Nämä ovat jo ihan merkittäviä lukemia, sillä 3 x 25A pääsulakkeilla koko kiinteistön maksimiteho on noin 17kW ! Koska se e-Golf on nyt meillä luultavasti vain seuraavat kolme vuotta, kannattaa tässä vaiheessa jo varautua siihen, että seuraava täyssähköauto lataakin jo sitten kolmesta vaiheesta. Nuo lataustehot tarkoittavat, että kustakin vaiheesta otetaan virtaa tuo 16A. Täten normaali pistorasia ei enää riitä, vaan tarvitaan tähän tarkoitukseen suunniteltu erillinen latausasema.

Vaiheiden tunnukset ovat L1, L2 ja L3. Tällä hetkellä tuo autokatoksen lämmityspistoke on vaiheessa L2, joten jos e-Golf:a ja BMW:tä ladataan samaan aikaan tuosta vaiheesta otettaisiin 16A+8A=24A mikä on jo kiusallisen lähellä koko vaiheen maksimivirtaa 25A. Siihen ei tarvita lisäksi kuin hellan päällelaitto tai lämminvesivaraajan päällemeno niin pääsulake poksahtaa. Ensivaiheessa tämä ongelma voidaan hallita sillä, että tuo lämmityspistoke siirretään vaiheeseen L3, koska e-Golf lataisi vaiheista L1 ja L2. Mutta kun e-Golf aikanaan menee vaihtoon niin tämäkin pitää hallita jotenkin muuten.

Tässä tarkastelussa kannattaa myös huomioida mitä muita sähkölaitteita talossa on. Meillä ei ole sähkösaunaa mikä on iso plussa. Lämmitys perustuu PILP:n ja Ilmalämpöpumppuun joiden pitäisi olla melko vähävirtaisia. Lisäksi meillä on 300 litran lämminvesivaraaja, joka haukkaa aika ajoin merkittävät määrät virtaa tehdäkseen meille lämmintä vettä. Ja siihen tietenkin päälle hellat, kuivurit, pesukoneet tms. On aivan selvää, että jos kaikki nämä ovat käytössä samanaikaisesti kun molempia autoja ladataan, niin pääsulake ei kestä kuormaa.

Taas tarvitaan siis hallintakeino. Tähän on oiva apu sähköntoimittajan (omassa tapauksessani Vattenfall) palvelu, josta voi tarkkailla tunnin tarkkuudella sähkönkulutusta vuoden minä tahansa päivänä. Tähän kun yhdistää tietolähteenä Foreca:n havaintohistorian, voi korreloida sähkönkulutusta säätilan kanssa. Kiinteistömme kulutusta tutkittaessa, havaitsin että kiinteistömme Vattenfall mittaushistorian suurin kulutus on ollut 21.-22.1.2019. Tuolloin kuorma yöaikaan oli noin 8-10 kWh.

Forecan havaintohistoriasta voi havaita, että Espoossa koettiin tuolloin noin 24 asteen pakkasia, mitkä lienevät tyypilliset talvipakkaset mihin on syytä varautua.

Eli tämän perusteella on selvää, että paukkupakkaset latauksessa tulee jotenkin huomioida. Jos peruskuorma on jo 10kWh, niin päällelyödyt 7.2kWh (tai varsinkin 11kWh tulevaisuudessa) aiheuttavat varmasti ongelmia. Onneksi sähköautojen lataustehoa voi säätää, eli paukkupakkasia varten tulee määritellä latausteho alemmaksi mikä sitten näkyy tietenkin latausajassa.

Eli tämän hetken suunnitelma on, että e-Golf:a varten tilataan latausasema. e-Golf ohjelmoidaan latautumaan öisin siten, että auto on valmis klo 7 aamulla. "Normaalissa" pahimmassa tapauksessa (nollakelissä tai lämpimämmässä auto on tyhjä kun lataus alkaa) siis tällöin lataus vie hiukan alle 6 tuntia, eli se käynnistyisi aamuyöllä aikaisintaan joskus yhden kahden välillä jolloin muu sähkökuorma talossa on alhainen ja sähkön hintakin edullisempaa. Bemari ladataan sitten siitä valopistorasiasta, jolloin aikaa menee pahimmillaan se kuusi tuntia. Tällöin niitä ei ladata yhtäaikaa, joten pääsulakkeet kestävät kuorman (varsinkin kun ainakin alussa Bemari siis ladataan eri vaiheesta kuin e-Golf). Super-Schuko pistoketta ei olla ainakaan tässä vaiheessa tilaamassa, sillä nykyinen kestää hyvin sen 8A virran mitä siitä ollaan ottamassa. Paukkupakkasilla pitää sitten säätää e-Golf:n lataustehoa alemmaksi ja pitää huoli että autoa ladataan useammin jolloin se ei joudu latautumaan tyhjästä täyteen.

Tämän laskuharjoituksen tuloksena on myös, että mikäli perheessä olisi kaksi täyssähköautoa, niin tällöin niitä joko ei voi ladata samaan aikaan tai talon pääsulakekokoa pitäisi kasvattaa. Ensinmäinen vaihtoehto rajoittaa liikaa käyttöä, ja toinen vaihtoehto rapauttaa "henkilökohtaista business-casea" kalliimpina sähkön kuukausimaksuina ja liittymän noston isoina kertakustannuksia.

Kirjoitan myöhemmin lisää siitä, miten latausaseman valinta meni.