В Швейцарии разработана концепция инфраструктуры для быстрой зарядки электромобилей

Два пистолета
Электромобили пока значительно уступают машинам с ДВС в скорости пополнения запаса хода.

Одним из главных ограничений, которые препятствуют развитию электромобилей и не позволяют в полной мере конкурировать с традиционными автомобилями, является время, необходимое для подзарядки батарей. Исследователи Федеральной политехнической школы Лозанны предложили решение, которое позволит обеспечить быструю зарядку, не вызывая чрезмерной нагрузки на электрическую сеть.

Автомобиль с дизельным двигателем за полторы минуты заправляется топливом, которого достаточно для поездки на тысячу километров. Электромобили, заряжающиеся на специальных зарядных станциях, например, Tesla Supercharger мощностью 120 кВт, за это же время пополняют запас хода на 15 км. Процесс можно ускорить с помощью сверхмощных зарядных станций, но столь быстрая зарядка потребует мегаваттных расходов энергии, что приведёт к катастрофической нагрузке на электросети.

Решение, предложенное швейцарскими специалистами, заключается в создании буферных хранилищ энергии, которые могут заряжать электромобили, будучи отключёнными от общей энергосети. Промежуточный накопитель использует литий-ионные аккумуляторные батареи, которые заряжаются постоянно, не превышая относительно небольшой порог пиковой мощности. При этом для зарядки можно использовать источник электроэнергии со средним напряжением, таким которое используется в региональных электросетях, или даже с низким напряжением — таким же, как у конечных потребителей. Это позволит существенно снизить необходимые инвестиции.

Буферное хранилище предлагается реализовать в виде литий-ионной батареи размером с транспортный контейнер, которая постоянно заряжается относительно небольшим током. Когда же требуется быстро зарядить электромобиль, его подключают к батарее. Дополнительная нагрузка на сеть при этом не создаётся.

Сравнение параметров зарядки
Большинство современных автомобилей способны пополнить запас хода на сотни километров за пару минут (рис. 1). Традиционный способ зарядки электромобилей от домашней сети требует 6-8 часов для того, чтобы обеспечить 150 км пробега (рис. 2). Использование скоростных зарядных устройств мощностью порядка 100 кВт обеспечивает тот же пробег уже за 15 минут, и использование буферных накопителей энергии позволит избежать чрезмерных пиковых нагрузок на электросети (рис. 3).

Чтобы продемонстрировать работоспособность идеи, инженеры из Федеральной политехнической школы Лозанны построили прототип, представляющий собой аккумулятор, размещённый в прицепе. Он потребляет энергию от сети общего пользования и способен отдавать за 15 минут до 30 кВт энергии, чего достаточно для полной зарядки стандартной батареи электромобиля.

Швейцарцы также провели моделирование для оценки, какую энергию должна хранить одна такая станция. Приняв во внимание данные по франкоязычной Швейцарии, учёные пришли к выводу, что в течение дня потребуется заряжать 200 электромобилей. С учётом неравномерности спроса ёмкость хранилища должна составить 2,2 МВт·ч. Аккумуляторы, способные хранить такое количество энергии, будут занимать объём, соответствующий четырём транспортным контейнерам.