Где и как можно заряжать электромобили

Мы уже рассказывали о конструкции современного электромобиля в целом, а также про устройство современных тяговых батарей. Переходим к вопросам эксплуатации электрической машины. Первый и самый главный из них встаёт перед владельцем сразу после покупки электро­мобиля: где и как его заряжать? Давайте разберёмся с режимами зарядки, розетками, стандартами подключения к ним и выгодами от перехода с заправки бензином на электричество.

В чём особенности зарядки электромобиля

При заправке обычного автомобиля главное правило — выбрать проверенную АЗС, чтобы заправляться качественным топливом. Остальное — мелочи: определиться с сортом нужного топлива и не пролить его при заправке. При современном заправочном оборудовании это совсем несложно.

С электромобилями всё иначе. Вопросы чистоты рук и качества топлива отпадают. С условной «сортностью» определиться чуть сложнее: для зарядки электро­мобиля подходят разные источники электро­энергии — бытовые и специали­зированные. Но разобраться с ними, на самом деле, не так уж сложно. Как и с совмести­мостью разъёмов источника и электро­мобиля. А вот на вопрос, где зарядить машину, пока ещё трудно ответить даже тем, кто живёт в мегаполисах. Электро­зарядных станций (ЭЗС) на российских дорогах почти нет, в городах они тоже встречаются нечасто, доступ к ним бывает ограничен, а системы активации зарядки и оплаты нередко совершенно непонятны.

И если недостаток точек для зарядки — это проблема государ­ственного масштаба, серьёзно сдержи­вающая распро­странение электро­мобилей, то на остальные вопросы мы готовы дать ответы. И начнём, как обычно, с основ.

В каких режимах заряжается электромобиль

Чтобы зарядить батарею, недостаточно просто соединить её проводами с источником электри­чества. Для каждого устройства необходимы свои напряжение, ток зарядки и время, по истечении которого процесс нужно прервать. Проще говоря, любой аккумулятор заряжается в определённом режиме (или режимах). По уровню сложности и эффектив­ности их можно разделить на четыре типа.

Mode 1 — это прямое соединение с бытовой электро­сетью без контроля параметров в этой цепи. В нём не прописаны жёстко нормы на заземление и уровень защиты от внешних воздействий, а сеть и устройство не обмени­ваются данными. По этим причинам для зарядки электро­мобилей такой режим не подходит и не используется. В некоторых странах прямое подключение запрещено даже для куда менее мощных потребителей.

Mode 2 — базовый полуавто­матический режим, применимый для зарядки электро­мобиля от сетей переменного тока (АС). Обмен информацией о допустимых режимах в нём тоже не используется, но в кабельном соединении есть электронное устройство защиты сети от перегрузки, которое может при необходи­мости снижать ток зарядки. По такому принципу реализованы зарядные системы, идущие в комплекте к электро­мобилю. Те, что предназ­начены для включения в бытовые однофазные розетки, обеспечивают мощность зарядки не выше 3,5 кВт, а подключающи­еся к промышленным трёхфазным сетям — до 7–11 кВт.

При такой мощности процесс наполнения батареи ёмкостью 70–90 кВтч идёт медленно и может занимать целые сутки. Среди владельцев электрокаров устройства этого типа получили клички «бабушка» (за медлитель­ность) или «кирпич» (по узнаваемому прямо­угольному контроль­ному блоку, размещённому прямо на зарядном кабеле).

Mode 3 — защищённый режим зарядки переменным током от ЭЗС через специальный кабель с информаци­онной шиной. Через неё терминал и электро­мобиль сначала инициали­зируют проверку всех соединений и утечек в изоляции, «договари­ваются» о допустимых режимах, и лишь после этого пускается зарядный ток. Так обеспечи­вается полная безопасность процесса даже в самых неблаго­приятных погодных условиях. В процессе зарядки электроника электро­мобиля может управлять током, выдаваемым ЭЗС.

Теоретически мощность зарядки по Mode 3 может достигать 43 кВт, хотя большинство станций спроекти­рованы на 22 кВт. Поэтому такая зарядка тоже считается «медленной» — на полный заряд, например, кроссовера Jaguar i‑Pace уйдёт больше 4 часов. Причём электро­мобиль, в свою очередь, может устанавливать собственные лимиты на принимаемую мощность для оптимизации процесса зарядки, что ещё больше затянет процесс. Дело в том, что переменный ток нельзя подавать сразу к батарее электро­мобиля — сначала он проходит через инвертор электро­мобиля, где выпрямляется, стабили­зируется и регулируется. Ограничения на этом этапе предотвращают перегрев бортовой электроники и сохраняют ресурс батареи.

Mode 4 — продвинутый защищённый режим зарядки постоянным током (DC). Здесь используется специальный кабель, машина и зарядная станция обмениваются информацией о допустимых токах и напряжении, а зарядка начинается лишь после полной проверки всех систем. А также исключаются потери на преобразо­вание, поэтому уже выпрямленный ток от внешней станции заряжает батарею практически напрямую.

Самые «слабые» DC-станции обеспечивают, как правило, мощности 43–50 кВт. Но в сетях скоростных зарядок, работающих в Mode 4, уже встречаются терминалы мощностью 100, 150, 250 и даже 320 кВт (сеть Porsche Turbo Charging, например), которые способны наполнить батарею мощного электрокара всего за час. Сеть таких станций на дорогах в перспективе должна полностью снять проблему дальних путешествий на электро­мобилях. Ведь на них получится пополнить запас хода на пару сотен километров всего за несколько минут, в течение которых водитель может немного размяться и выпить кофе. Но при всех своих преимуществах терминалы постоянного тока намного сложнее и на порядок дороже АС-станций.

В какую розетку включать электромобиль

Опытные путешественники знают, как легко в другой стране оказаться отрезанным от электричества — просто потому, что штепсель устройства банально не подойдёт к местной розетке. Проблему решает переходник, который должен быть в багаже.

В мире электромобилей тоже пока нет единого стандарта зарядных разъёмов, а простым переходником проблему уже не решить. Правда, и вариантов розеток для электрокаров меньше, чем для бытовой электроники: всего семь.

Type 1. Однофазный разъём (иногда ещё обозначаемый как J1772), ставший в 2009 году первым стандартом для специали­зированного подключения электро­мобилей. Он рассчитан только на зарядку переменным током в режимах Mode 2 и Mode 3, а используется в основном в США и Японии. Максимальная мощность заряда — 9,2 кВт.

Type 2. Комбинированный (одно-/трёхфазный) разъём, принятый для подключения электро­мобилей в Европе. Разработан компанией Mennekes и допускает мощность зарядки 43 кВт в режиме Mode 3.

CCS Combo 1 (на фото под этим абзацем — слева) и CCS Combo 2. Понимая недостатки стандартов Type 1 и Type 2, автопроиз­водители инициировали создание более продвинутых разъёмов. В них есть дополнитель­ная проводка, рассчитанная на зарядку постоянным током (Mode 4) мощностью до 400 кВт. Зарядить от такого терминала электро­мобиль с кабелем Type 1 / Type 2 не получится, а вот обратная совместимость есть — «комбо»-электрокар можно подключить к станции медленной зарядки.

Tesla Supercharger. Как понятно из названия, этот разъём внедрила компания Tesla, развивающая собственную сеть зарядных станций, чтобы обойти ограничение по мощности американ­ского стандарта Type 1. Он комбини­рованный — с его помощью авто­мобиль можно заряжать как «медленным» переменным током, так и от DC-станций мощностью до 135 кВт. А новая версия кабеля Supercharger V3 с жидкостным охлаждением позволяет увеличить мощность зарядки до 250 кВт.

Автомобили Tesla для экспортных рынков оснащены разъёмами Type 2, что делает их совместимыми с европейскими зарядными терминалами. А от местной станции Tesla Supercharger машину можно зарядить и мощным постоянным током.

CHAdeMO. Cтандарт, который активно используют в США и Японии конкуренты Tesla. Этот сложный разъём в версии 2.0, разработанной в 2018 году, обеспечивает мощность зарядки до 400 кВт постоянным током (при наличии жидкостного охлаждения терминалов), но при этом способен отдельно подпитывать 12-вольтовую сеть электро­мобиля. Правда, большинство оснащённых таким «штепселем» электро­мобилей (в основном японских и корейских) сегодня в состоянии принять только 50 кВт. С помощью специального адаптера к терминалам стандарта CHAdeMO можно подключать и электрокары Tesla.

GB/T. Этот разъём (точнее, сразу два разъёма — для переменного и постоянного тока) создали в Китае, переняв некоторые проверенные решения из существующих стандартов. GB/T обеспечивает мощность DC-зарядки (Mode 4) до 237 кВт, а в новой модификации с жидкостным охлаждением обещает достичь фантастических 900 кВт.

Сложно? На самом деле нет. В России приняты «европейские» стандарты Type 2/CCS Combo 2. Наличие любого из этих разъёмов под зарядным лючком электро­мобиля снимает вопрос совмести­мости. На некоторых европейских моделях такие порты ставят парами и с разных сторон. А на американских или японских электро­мобилях, предназ­наченных для рынка Европы, часто встречаются и двойные стандарты — рядом с «родным» CHAdeMO будет сосед­ствовать и обязательный «локальный». Терминалы с CHAdeMO, кстати, встречаются и в России.

Если вы решите купить автомобиль, предназна­ченный не для европейского рынка, то придётся озаботиться приобрете­нием кабеля с разными разъёмами на противо­положных концах или специаль­ными адаптерами под Type 2. Но знайте, что первый окажется бесполезен на ЭЗС, которые уже оборудованы своим несъёмным кабелем вместо розетки. А второй вносит в цепь дополни­тельное соединение, что может стать причиной сбоев и даже повреждений зарядного оборудова­ния. Кроме того, переходники довольно дороги — например, тесловский адаптер под CHAdeMO стоит несколько сотен долларов.

Где в России можно заряжать электромобиль

Публичные или коммерческие точки зарядки с нужными разъёмами помогают отыскать специальные мобильные приложения или сайты для владельцев электрокаров. Например, Plugshare, который показывает ЭЗС по всему миру. Удобство этого приложения в том, что, помимо данных о количестве и типах доступных розеток в нём, у владельцев электрокаров есть возможность оставлять фотографии и отзывы об актуальном их состоянии — неработающие станции в России, увы, не редкость.

Но главная проблема владельцев электромобилей — нехватка точек зарядки. Станций, где хотя бы теоретически можно «заправить» свой транспорт, очень мало, особенно за пределами Москвы и Санкт-Петербурга. А покрытие авто­магистралей не развито совсем, за исключением платной трассы М11 из Москвы в Санкт-Петербург.

И даже столицу пока нельзя поставить в пример развития инфраструктуры для электро­мобилей. Коммерческие зарядные сети находятся в зачаточном состоянии — если таковыми вообще можно назвать компании, поставившие всего по несколько терминалов, к тому же часть из них находится на территориях с ограниченным доступом. По сути, это просто «образцы продукции». Установив­шие их фирмы Fora, EV‑Time, Volt For Drive (V4D), Sitronics Electro ориенти­рованы на производство и продажу самих зарядных станций, а не на платное обслуживание владельцев электро­мобилей. Мощность терминалов — до 22 кВт при зарядке переменным током и до 50 кВт постоянным. Разъёмы — Type 2, CCS Combo 2, CHAdeMO.

Для доступа к коммерческим терминалам необходимо установить приложение соответ­ствующей компании, через которое ведётся учёт выданного электри­чества и списывается плата. И кое-где она настолько высока, что по стоимости километра пробега электро­мобиль вплотную приближается к автомобилю с ДВС.

Поэтому вся надежда российских владельцев электро­мобилей — на общественные сети, которые развивают московский департамент транспорта и ПАО «Россети» (компания «МОЭСК» в самой Москве и «МосОбл­Энерго» на территории области). Доступ к первой осуще­ствляется через приложение «Транспорт Москвы» по картам «Тройка». Доступ к двум оставшимся — через приложение «Мосэнерго­сбыт Зарядки». Терминалы Мосэнерго заряжают только переменным током (мощность до 22 кВт) через разъём Type 2.

Но и таких станций пока ещё слишком мало, так что добрая половина точек в приложении Plugshare — просто розетки на стенах зданий, АЗС или даже на «умных столбах». Они в лучшем случае выдают 5–7 кВт из трёхфазной электросети, но чаще это просто обычная евро­розетка на 3,5 кВт, к которой электро­мобиль можно подключить через «кирпич».

Наконец, зарядные терминалы встречаются на парковках у дилерских центров. Большинство из них, как и общественные станции, предлагают зарядку переменным током через разъём Type 2. Хотя произ­водители мощных электрокаров (Audi, Porsche) уже начинают устанавливать у своих техцентров мощные зарядки постоянным током с розетками CCS Combo. Но это, скорее, имиджевый проект, чем решение проблемы — не будешь же через день ездить в гости к дилеру, чтобы заправиться и попить кофе…

Как зарядить электромобиль дома или в офисе

Парадокс в том, что большинству сегодняшних электро­мобилей мощные станции зарядки практически не нужны. Мировой опыт показывает, что лучший терминал — тот, что стоит прямо дома у владельца электро­мобиля. Или на работе. То есть в тех местах, где машина проводит большую часть дня или ночи. А значит, проблема мощности и скорости зарядки отпадает сама собой. Достаточно, вернувшись домой, подключить электро­мобиль к розетке — и утром можно снова отправляться в путь с полной батареей.

Домашний способ зарядки хорош по нескольким соображениям. Таймерное подключе­ние позволяет получать электро­энергию по сниженным ночным тарифам. Может ко времени отъезда из дома прогреть или охладить электро­мобиль от сети, не растрачивая энергию аккуму­лятора. Одно­временно решается проблема совмести­мости разъёмов — в своём гараже или на площадке перед частным домом владелец волен поставить терминал с нужной розеткой. Четвёртый плюс в использо­вании своей «медленной» подзарядки — она меньше изнашивает дорого­стоящую батарею за счёт снятия критических нагрузок, которые могут создавать общественные станции скоростной зарядки.

Когда ежедневный пробег не превышает 50–100 километров, для заряда не очень мощного электро­мобиля можно спокойно обходиться домашней розеткой на 220 В. Главное, чтобы проводка к ней была в исправном состоянии, а сеть не сильно «просажива­лась» при подключении такого потребителя (иначе электро­мобиль сам ограничит ток зарядки). Даже самая медленная «бабушка» за ночь пополнит батарею зарядом, достаточным, чтобы проехать такую дистанцию.

Если же требуется каждодневная подпитка на 150–200 км, то лучше обратиться в местную электрическую компанию, чтобы к дому (или гаражу) сделали трёхфазную подводку. Тогда электро­мобиль уже можно будет заряжать с мощностью 7–11 кВт и ночи будет хватать, чтобы пополнить заряд батареи до 100 процентов.

Ещё лучше установить специальный настенный терминал (их выпускает большое число производителей), который заряжает электро­мобиль в режиме Mode 3 и обеспечивает мощность до 22 кВт. Такое устройство за шесть часов обеспечит наполнение батареи, которого хватит на дистанцию в 200–400 км. Основная проблема — получить разрешение на энерго­потребление такой мощности и соответ­ствующую подводку от местной энерго­сбытовой компании.

Есть ещё один способ ускорить зарядку на дому — использовать внешний инвертор, преобразующий переменный ток домашней сети в постоянный и подающий его через соответ­ствующий разъём (CHAdeMO, GB/T, CCS Combo). Производители таких устройств утверждают, что скорость зарядки при данном подключении возрастает почти в четыре раза относительно Mode 2. Но и нагрузка на проводку дома тоже увеличивается.

Сколько стоит энергия для электромобиля

Общественные сети в России пока заряжают авто­мобили бесплатно, хотя в перспективе наверняка перейдут на коммер­ческие рельсы. Совсем по-простому (вставил кабель — пошла зарядка) и на безвозмездной основе можно зарядиться от «медленных» станций, размещённых на некоторых АЗС, от «умных столбов», а также от настенных или колоночных станций, которые устанавли­вают у себя крупные автодилеры. Некоторые, правда, требуют активации специаль­ной картой, но её могут предоставить на стойке ресепшена. Впрочем, бывают случаи, когда дилерские центры отказывают в такой услуге, если видят, что на зарядку приехал автомобиль «чужого» бренда.

А ещё бесплатно или условно бесплатно можно зарядиться от «медленных» зарядок, которые стали устанав­ливать на своих парковках некоторые столичные отели, бизнес-центры или крупные ТРЦ (их ЭЗС тоже обозначены на портале plugshare.com). В этом случае заплатить придётся разве что за парковочное время. Исходя из типовой скорости зарядки в таком терминале, увеличивающем за час запас хода на 30–35 км, и стоимости парковки (100 рублей/час), километр пробега электро­мобиля обойдётся примерно в 3 рубля. Что эквивалентно расходу 6 л/100 км обычного автомобиля с ДВС. А в пересчёте на электри­чество это примерно 10–15 руб./кВт⋅ч.

Для сравнения: в коммерческих сетях стоимость «переменного» киловатт-часа составляет около 8 рублей, а при быстрой зарядке постоянным током может достигать 17 рублей. Если же пользоваться настенным терминалом, подключённым к дому на территории Московской области, то максимальная цена энергии составит 5,93 руб./кВт⋅ч. А в обычной розетке по тарифу для хозяйств с электроплитой и трёхзонным счётчиком цена киловатт-часа в ночное время будет ниже 2 рублей. Таким образом, полная зарядка даже самой большой батареи электро­мобиля (вмещающей, скажем, 100 кВт⋅ч) обойдётся всего в 200 рублей. А хватить её должно на 400–500 км пробега. Такие цифры делают электро­мобиль очень выгодным средством пере­движения в сравнении с традици­онными машинами.