Discuție despre infrastructura de stații de încărcare pentru mașini electrice în România

infrastructura-statii-alimentare-masini-electrice-ecoprofit

Avem infrastructură de stații de încărcare pentru mașini electrice în România? Da, avem. Este în stare incipientă (la fel ca piața de mașini electrice, de altfel), dar oportunitățile sunt mari, iar ritmul de dezvoltare mai rapid decât s-ar putea crede. Am cerut și părerile câtorva dintre „actorii” implicați în dezvoltarea infrastructurii de stații de încărcare din România. Pentru că specialiștii au cele mai bune argumente.

Dilema „oul sau găina”

Dilema se împarte între clienți („mi-aș lua mașină electrică, dar unde o încarc?”) și companiile dispuse să investească în rețele de stații de încărcare („de ce să cheltuiesc pe așa ceva dacă lumea nu cumpără mașini electrice?”). Elon Musk a avut curajul să rupă acest cerc vicios prin construirea, în paralel cu mașinile electrice, a unei rețele de stații de alimentare rapidă, botezată Supercharger.

Iată că și în România ultimilor ani au apărut câțiva pionieri, care au decis să ia taurul de coarne și să facă primii pași. Așadar, le-am cerut părerile pe acest subiect lui Alexandru Teodorescu de la Renovatio e-Charge, lui Daniel Vlad de la TMC E-Mobility, lui Mihai Marcolț
de la E-Motion Electric și lui Dragoș Ștefănescu de la ROTRIC.

„Găina e deja aici. Unde sunt ouăle?” a fost marea întrebare pe care a auzit-o Alexandru Teodorescu la o conferință de la Berlin pe tema electromobilității. „Întrebarea face referire la faptul că în vestul Europei infrastructura de stații de încărcare s-a dezvoltat susținut, iar stațiile de încărcare rapidă acoperă suficient de bine zonele de tranzit. În schimb, constructorii auto nu sunt implicați suficient de activ în construirea de mașini electrice, ofertele de până acum nefiind prea atractive pentru public.

Marii producători auto pregătesc noi generații de mașini electrice și plug-in hibride mai performante din punctul de vedere al tehnologiei bateriilor. Iar o parte dintre ei (Daimler-VW-BMW-Ford) au început punerea la punct a unei rețele de stații de încărcare ultrarapidă, de până la 350 kW, pe principalele rute din Europa. Însă toate acestea sunt așteptate doar spre finalul deceniului, în timp ce investitorii în infrastructura de stații deja au pregătit terenul și o dezvoltă în ritm convenabil pe aceasta”.

Daniel Vlad avansează niște cifre surprinzătoare: „Până acum, la jumătatea lui 2017, în România sunt deja instalate aproape 20 de stații fast-charge și în jur de 120 de stații în curent alternativ, de până în 22 kW. Adică în doar doi ani de zile lucrurile s-au mișcat mai repede decât se aștepta oricine, iar asta independent de programul guvernamental de subvenționare a infrastructurii, care nu decurge așa cum ar trebui.

La fel ca în Vest, am putea spune că infrastructura a luat-o înaintea vânzărilor de mașini electrice. Deocamdată avem doar vreo 1.500 de mașini 100% electrice și hibride plug-in, care sunt departe de a folosi intensiv infrastructura în acest moment. Dacă ecotichetul de 10.000 de euro va avea succesul scontat, ar trebui ca la începutul lui 2018 să mai avem circa 1.000 de mașini plug-in pe străzi. De-abia atunci s-ar mai echilibra lucrurile”.

În principiu, oricine ar trebui să înțeleagă că o infrastructură de stații de încărcare nu poate apărea peste noapte. Pe de altă parte, chiar dacă tentația este de a spune că lucrurile evoluează încet, măcar ele evoluează sigur. Dragoș Ștefănescu: „Oamenii au cam înțeles că nu putem avea o piață de mașini electrice fără o infrastructură suficientă, și, chiar dacă pare că numărul stațiilor este insuficient, raportat la câte mașini electrice circulă azi în România stăm foarte bine. Primii pași s-au făcut și direcția este OK”.

Acum s-au inversat rolurile” concluzionează Mihai Marcolț. „Dacă numărăm stațiile, sunt destule, dar oferta de mașini electrice și plug-in hibride rămâne limitată, mai ales dacă vorbim de mașini cu baterii care să ofere autonomii mai mari de 200 km, în mod real. Părerea mea este că problema e la constructori, care încă nu oferă modele cu adevărat accesibile și pragmatice, ci se adresează în special celor cu venituri peste medie, amatori de gadgeturi, pentru unii dintre clienți mașina electrică fiind doar o fiță”.

Cu alte cuvinte, infrastructura de stații de alimentare „s-a născut” și este în prima fază a dezvoltării. Deci următoarea mutare pe „tabla de șah” este a producătorilor auto, care, ce-i drept, trec printr-un proces chinuitor de schimbare a viziunii și politicii – credeți că e așa de simplu pentru un mamut industrial să treacă de la mașini convenționale la mașini electrice doar pocnind din degete? Mai ales că, pe lângă electromobilitate, aceste companii trebuie să aibă în vedere și noile tehnologii de condus autonom, și invazia roboților care aduce provocări în privința concedierilor în masă, etc…

Ce mai, societatea se află în pragul unei schimbări fundamentale. Iar electromobilitatea este unul dintre factorii principali ai acestei revoluții (pe lângă condusul autonom, invazia roboților, etc.). Apare, însă, o întrebare deloc de neglijat, privind electricitatea noastră cea de toate zilele.

Este pregătită rețeaua electrică pentru noua infrastructură?

Una dintre lamentările companiilor și guvernelor ține de temerile privind capacitatea rețelelor de curent și de distribuție de a face față iminentei revoluții a electromobilității. Pe scurt: poate suporta actuala rețea de electricitate creșterea relativ bruscă a consumului de curent pe care-l presupun câteva milioane de mașini electrice, cât se preconizează că se vor vinde în următorii zece ani?

Mihai Marcolț se arată cel mai optimist. „Actuala rețea de transport al energiei electrice în România a fost concepută prin anii ’80, fiind gândită să poată asigura zilnic o putere maximă de 12.000 MW pe plan național. De ce? Pentru că, pe fondul avântului industrial heirupist din epoca comunistă, rețeaua trebuia să deservească multe fabrici și uzine, care erau consumatori mari și foarte mari.

După Revoluția din ’89, însă, capacitatea industrială din România s-a redus semnificativ, astfel încât consumul de vârf a ajuns astăzi la mai puțin de 10.000 MW. Atenție, aceste momente de vârf au loc doar în 10-15% dintr-un an, fie în perioadele geroase, când populația folosește multe aparate electrice de încălzit, fie în zilele toride de vară, când oamenii abuzează de aparatele de aer condiționat.

În rest, însă, consumul pe plan național variază între 6.000 și 8.000 MW, deci, cel puțin în teorie, rețeaua națională beneficiază acum de o rezervă de putere de circa 50% față de proiectarea inițială! Ceea ce e suficient pentru a suporta încărcarea, chiar și în regim fast-charging, a câteva mii de mașini electrice în anii următori. Deci rețeaua nu e un factor de risc pe termen scurt”.

În principiu, lucrurile arată bine, dar Alexandru Teodorescu atrage atenția asupra așa-numitelor noduri de congestie. „Să luăm ca exemplu Bucureștiul: dacă mâine se instalează 100 de stații fast-charge de 50 kW, deja vorbim de o putere instalată suplimentară de 5 MW. Trebuie să existe date concrete privind capacitatea rețelei de distribuție în fiecare zonă în parte, îndeosebi în orașele mari, unde este de așteptat să se concentreze majoritatea mașinilor electrice, deci și a stațiilor de încărcare.

Sau să ne gândim la strategia energetică, prin care România și-a impus ca obiectiv un număr de minimum 30.000 de vehicule electrice în circulație până în 2025, pentru care ar fi necesare minimum 3.000 de stații de încărcare (adică cel puțin o stație pentru fiecare 10 mașini). Atenție, după ce numărul stațiilor a fost ajustat de la 10.000 acum doi ani la 6.000 anul trecut… Unde punem aceste stații? Ce putere trebuie să aibă aceste stații pentru ca rețeaua să le suporte? E necesară o viziune coerentă a autorităților, care să pornească de sus în jos”.

Dragoș Ștefănescu continuă: „Este clar că producția și distribuția de curent electric vor fi puse la încercare de multitudinea de consumatori de peste câțiva ani. De exemplu, bateria de 100 kWh a unei mașini Tesla se poate încărca cu 100 kW într-o oră – ceea ce înseamnă că într-o oră consumă curentul pe care îl consumă 10-15 apartamente într-o zi întreagă! Cum după 2020 se vor generaliza mașinilecu baterii mari și foarte mari, problema cu distribuția se arată destul de spinoasă în viitor.

Dar eu cred că o bună rezolvare, subevaluată și neînțeleasă azi, va fi reprezentată de soluțiile vehicle-to-grid. Adică bateria unei mașini electrice va putea fi folosită de rețeaua inteligentă pentru suplimentarea consumului într-o anumită perioadă într-o anumită zonă. Aici văd mai degrabă o prioritizare a adaptării rețelei de curent pentru un management integrat, de tip IoT. Și, oricum, până când cererea de putere va crește substanțial (ceea ce nu se va întâmpla mai devreme de 5-6 ani), cu siguranță capacitățile de producție din surse regenerabile vor fi mai evoluate, poate chiar și soluțiile de stocare statice”.

Daniel Vlad aduce un punct de vedere oarecum incomod în discuție: „În privința rețelelor de distribuție, să nu uităm că, până la urmă, vorbim de un domeniu oarecum monopolist, cu foarte puține companii uriașe care dețin controlul producției de energie și a rețelelor de distribuție. Foarte probabil, aceste companii se vor implica în mod direct în dezvoltarea infrastructurii de stații de alimentare, iar aici e clar că vor avea un avantaj competitiv față de un investitor privat.

În altă ordine de idei, compania de distribuție nu are niciun interes să investească sume uriașe în upgradarea rețelei doar pentru a permite investitorilor privați să dezvolte infrastructura de stații. E adevărat, la nivel declarativ trebuie să avem mii de stații de încărcare și zeci de mii de mașini electrice pe șosele până la finalul deceniului. Dar, în realitate, doar în best-case scenario vom ajunge la acel nivel, iar stațiile fast-charge și ultra fast-charge vor reprezenta un procent mic din infrastructura totală. Deci presiunea pe rețea nu se anunță așa gravă. Doar un cadru legislativ serios va putea forța companiile de distribuție să asigure surplusul de putere unde este nevoie”.

Cred că este clar pentru toată lumea că energia electrică a ajuns azi o banalitate și aș risca să afirm că Homo sapiens a devenit Homo electricus… Prin urmare, este perfect normal ca și mașinile să utilizeze curent electric, alături de iluminatul public sau al locuințelor, televizoare sau calculatoare, frigidere sau mașini de spălat, smartphone-uri sau imprimante și încă un milion de alte chestii din viața noastră. Apropo, chiar și în cazul mașinilor convenționale, motorul termic este pornit cu ajutorul unui electromotor, alimentat de la o baterie.

Cu alte cuvinte, curentul electric este cam peste tot pe unde Homo sapiens are treabă, iar infrastructura de stații de încărcare trebuie privită ca o parte integrantă a sistemului general de electrificare a țării, nu poate fi scoasă din context. Iar aici e cazul să avem o viziune mai largă, care să includă și proiecte de montare a panourilor solare pe acoperișuri, și standarde noi pentru clădiri care să presupună existența de stații de încărcare pentru mașini electrice, și încurajarea soluțiilor de producere a curentului din surse regenerabile, cât mai aproape de locurile unde e nevoie de puteri mari, etc.

Să fie clar: în special în mediul urban, electromobilitatea ne privește pe toți, deoarece ajută la scăderea drastică a poluării și a gazelor nocive care ne afectează în mod direct sănătatea (noastră, dar mai ales a copiilor noștri). Deci, pentru o infrastructură sănătoasă și eficientă, sunt necesare și măsuri conexe inteligente, care să asigure necesarul de putere pentru alimentarea viitoarelor mii de mașini electrice.

Iată-ne ajunși în punctul în care e necesară o clarificare privind tipurile de stații de încărcare.

SCURT GHID: TIPURI DE STAȚII DE ÎNCĂRCARE ȘI CONECTORI

În cazul mașinilor convenționale, odată ajuns în benzinărie pentru alimentarea rezervorului trebuie făcută o alegere simplă: benzină sau motorină? În cazul mașinilor electrice, deocamdată lucrurile sunt mai complexe, existând mai multe modalități de încărcare, mai multe tipuri de prize și o gamă variată de stații de încărcare. Simplificând problema, există încărcare lentă sau normală, respectiv încărcare rapidă și ultrarapidă. De la început trebuie precizat că bateriile mașinilor electrice funcționează în curent continuu (DC – Direct Current), însă rețeaua de curent pe care o folosim zilnic furnizează curent alternativ (AC – Alternating Current). Din acest motiv, mașinile electrice sunt dotate cu un converter AC/DC, care poate asigura încărcarea bateriei cu puteri de până la 11 kW. Însă depinde la cât este limitată constructiv puterea de încărcare în curent alternativ a unei mașini – de regulă, mașinile plug-in hibride, care au baterii de capacitate foarte mică, sunt limitate la 3,3 kW, iar cele mai multe mașini electrice actuale ajung la 6,6 kW, cu unele excepții care pot atinge 10 kW.

Cea mai simplă modalitate de încărcare este de la o priză casnică, de 110V sau 220V, care asigură încărcarea în circa 8-10 ore a unei baterii de capacitate mică (de până la 20-25 kWh). Însă, pentru bateriile de capacitate medie sau mare, timpii de încărcare cresc într-o asemenea măsură, încât devine necesară instalarea unor „prize” speciale, de regulă cunoscute ca stații „normal charge”. Față de o priză domestică, aceste stații lucrează cu amperaj mai mare, de peste 32A, iar puterile ajung până la 7,4 kW în curent monofazat, respectiv până la 22 kW în curent trifazic (ba chiar la 43 kW, dar aici deja vorbim de lucrări de branșament speciale, pentru protecția rețelei locuinței sau clădirii). Pentru puteri mai mari sunt necesare stații dedicate („fast charge”), care lucrează în curent continuu și au cabluri de conectare speciale, care rezistă la puteri de 40-50 kW. Aceste stații nu mai trec prin converterul AC/DC al mașinii, ci comunică direct cu BMS-ul și bateria mașinii. Aici, de fapt, apar diferențele cele mai mari, deoarece, în acest moment, există trei standarde pentru încărcarea rapidă.

CCS (COMBINED CHARGING SYSTEM) a fost dezvoltat de un consorțiu format din 7 constructori europeni, fiind generalizat în special în Europa și mai puțin în SUA. Este gândit pentru puteri de până la 80 kW, la 400V, iar mufa de conectare reprezintă o combinație între un conector AC și unul DC. Mai nou, marii producători pregătesc acest standard pentru a fi capabil să suporte puteri de până la 350 kW.

CHAdeMO (ACRONIMUL PENTRU „CHARGE DE MOVE”) a fost dezvoltat în 2010 de către un grup de companii auto japoneze, fiind gândit pentru puteri de încărcare de până la 50-60 kW, la 400V. Mufa de conectare este specific gândită pentru curent continuu, așa încât mașinile electrice care oferă acest standard de încărcare sunt dotate cu două prize: una pentru stațiile în AC, iar cealaltă pentru acest tip de încărcare rapidă.

TESLA SUPERCHARGER se diferențiază de ambele standarde anterioare, fiind gândit pentru puteri de până la 120 kW. Pentru puteri mai mici sau stații cu standard CHAdeMO, clienții au la dispoziție o serie de adaptoare. Totuși, Tesla nu oferă adaptoare care să permită altor mașini electrice să folosească rețeaua Supercharger, ceea ce reprezintă un impediment pentru unificarea standardelor.

Slow-charge, normal-charge, fast-charge sau ultra fastcharge?

Să-i lăsăm pe interlocutori să ne răspundă la întrebarea „ce trebuie prioritizat: stațiile cu încărcare normală sau cele cu încărcare rapidă?”.

Alexandru Teodorescu: „Ambele tipuri de stații sunt importante: cele normale sunt, evident, utile în orașe, iar cele rapide sunt necesare pentru cei care fac drumuri lungi. Cu Renovatio e-Charge ne-am concentrat eforturile pentru a crea prima rețea națională de stații de încărcare rapidă tocmai pentru a mai diminua din efectul «range anxiety», pe care clienții de mașini electrice îl resimt la drum lung. Mai ales raportat la mașinile diesel cu rezervoare mari, care pot merge chiar și 1.000 km cu un plin.

Am gândit, împreună cu partenerul Kaufland, trasee unde distanța între stațiile fast-charge de 50 kW să nu fie mai mare de 80-100 km (pentru că iarna, de exemplu, autonomia scade drastic în condițiile în care încălzirea și dezaburirea sunt folosite intensiv). La acest moment, pe ruta București – Timișoara există stații fast-charge la Pitești, Sibiu și Deva, cu o stație de 22 kW la Râmnicu Vâlcea pentru o siguranță mai mare. De fapt, tu știi foarte bine acest traseu, doar ai câștigat prima cursă de mașini electrice Renovatio Electric Drive, din toamna lui 2016…

Acum completăm ruta București – Cluj Napoca, având stații instalate la Ploiești și Brașov, urmând ca până la finalul anului să finalizăm Târgu Mureș și Sighișoara. Iar din 2018 planul este de extindere spre Iași. Spre Constanța, lucrurile sunt mai sensibile. E de preferat să montezi stații de încărcare rapidă în noduri, nu de o parte și de alta a autostrăzii – așa se blochează două stații, câte una pe fiecare sens, în timp ce, în noduri, aceleași două stații ar putea deservi ambele sensuri. Deoarece pe autostradă se merge cu viteze mai mari, deci consumul de curent e mai mare, sunt de preferat două puncte (de exemplu Lehliu și Fetești), dar încă analizăm lucrurile”.

Daniel Vlad ne împărtășește viziunea TMC e-Mobility: „În orașe, nu se simte nevoia de stații de încărcare rapidă. În mediul urban sunt suficiente, pentru majoritatea covârșitoare a utilizatorilor, stațiile în curent altenativ de până în 22 kW. În funcție de capacitatea bateriei și de puterea stației, bateria poate fi încărcată complet în câteva ore – această situație se pretează când ești la birou sau la cinema.

Apoi, în timpul pe care îl petreci la cumpărături sau în vreo întâlnire (de regulă în jur de o oră), încărcarea parțială a bateriei poate asigura o autonomie care poate varia de la câțiva kilometri până la câteva zeci de kilometri. Iar seara mașina poate fi pusă la încărcat acasă sau la o stație publică. Deci, dacă într-un oraș ai pusă la punct o rețea de stații normal-charge, cu o densitate suficientă (în principiu cam la 100-150 de metri una de cealaltă), elimini cam orice situație în care riști să consumi total bateria.

Compania noastră nu dezvoltă o rețea proprie, ci îi ajutăm pe partenerii noștri să-și creeze și să-și administreze propriile rețele. Ne ocupăm și de normal-charge, și de fast-charge, încercând să gândim soluția optimă pentru fiecare caz în parte”.

Mihai Marcolț ne vorbește din perspectiva unui utilizator de mașină electrică: „De câțiva ani conduc zilnic un Mitsubishi i-MiEV, o mașină cu o autonomie modică, raportat la noile modele de mașini electrice. Și totuși, în mediul urban, nu am simțit niciodată nevoia să apelez la o stație fast-charge. Făcând o paranteză, o astfel de stație pune o presiune mare pe rețea și e mult mai scumpă decât stațiile normale.

În majoritatea cazurilor mi-a fost suficientă autonomia oferită de bateria încărcată peste noapte acasă, iar încărcarea bateriei la birou a adus un surplus foarte ok de autonomie. E adevărat, în zilele când aveam de făcut mai multe drumuri, care depășeau limita de 100 km, eram ceva mai stresat cu planificarea și calcularea traseului. Acum, însă, sunt destule stații în București și pur și simplu nu mai îmi fac griji în privința autonomiei.

Ba chiar mă gândesc la mașinile cu baterii mari, care vor apărea după 2020: va fi într-adevăr necesară încărcarea fast-charge preponderentă? Eu cred că nu, stațiile normale vor asigura fără probleme autonomia pentru uzul cotidian și în cazul acestor mașini cu super-baterii”.

Stațiile simple, de putere mică și medie, sunt foarte ușor de implementat la restaurante, magazine, mall-uri, hoteluri, birouri – oriunde te duci și stai mai mult de o oră”, explică Dragoș Ștefănescu. „Chiar și în cazul unei stații de putere mică, într-o oră de încărcare bateria mai câștigă 5-10 km. Absolut suficient pentru utilizarea normală în oraș. Iar, dacă ai la tot pasul astfel de stații, nu ai cum să rămâi în «pana prostului»…

În afara orașelor, pentru rezolvarea mobilității la drum lung, fast-charging-ul de 50 kW rămâne de bază în următorii 5-6 ani. Însă după 2020, când se vor generaliza mașinile cu baterii de 100 kWh, va apărea clar necesitatea unor puteri mai mari de încărcare, de 100 sau 150 kW. Ceea ce va însemna înlocuirea completă a stațiilor – de aceea, ROTRIC folosește stații fast-charge care pot fi upgradate de la 30 kW până la 100 kW doar prin adăugarea de module, hardware-ul fiind același.

E adevărat, trebuie schimbate și cablurile de alimentare cu unele concepute pentru puteri de peste 100 kW. Și se va mai pune problema surplusului de putere necesar în locația respectivă. Dar vom vedea la momentul respectiv cum stă de fapt situația. Eu estimez că în jurul anului 2025 se va trece de la stațiile de 50 kW direct la stații ultra fast-charge de 300-350 kW. De ce? Pentru viitoarele baterii de capacități uriașe va fi nevoie de stații care să asigure încărcarea în maximum 20-30 de minute a bateriei, iar stațiile de 50 sau 100 kW nu vor mai fi capabile să satisfacă această doleanță, primordială pentru cei care folosesc mașina la drum lung. Dar până atunci vom vedea cât de repede sau de încet evoluează lucrurile”.

Daniel Vlad aduce în prim-plan o idee interesantă: „Potențialul de creștere al pieței este enorm, iar concurența între dezvoltatorii de rețele de stații de încărcare va deveni acerbă. Poate părea paradoxal pentru unii, dar companiile petroliere vor intra și ele în joc, cum au făcut-o deja OMV sau Rompetrol. Estimez că, în doar câțiva ani, cam toate rețelele tradiționale de benzinării vor deveni un fel de buticuri de servicii, care să ofere toată gama de combustibili, stații de încărcare normale sau rapide, poate și pompe de hidrogen, pe lângă restaurante, mini-market-uri, spălătorii sau moteluri.

Ok, veți spune că, din punct de vedere al utilizatorului, concurența e benefică. Dar numai dacă investitorii înțeleg că e o investiție pe termen lung și că trebuie definit foarte bine conceptul: rețea la nivelul unui oraș sau la nivel național? Sunt necesare echipamente în curent alternativ sau în curent continuu? Ce înseamnă branșamentul la rețea, suplimentarea de putere, cât de bună este o anumită locație, ce perspective de upgrade sunt în viitor – sunt foarte multe aspecte de luat în calcul și foarte diferențiate. E clar, însă, trendul: infrastructura de stații va evolua, categoric”.

Așadar, sper că ați înțeles că, pentru a deveni utilizator de mașină electrică, e necesară și o adaptare a mentalității. Ceea ce înseamnă și lămurirea influenței încărcării rapide asupra performanțelor bateriei – deoarece vorbim de un factor esențial pentru rezolvarea necesității parcurgerii drumurilor lungi în bune condiții.

CÂT DE MULT DUREAZĂ BATERIA UNEI MAȘINI ELECTRICE?

Tehnologia cea mai întâlnită în domeniul bateriilor este cea generic numită „litiu-ion”, care, în acest moment, oferă cel mai bun echilibru între costurile de producție, densitatea energetică, efectul de memorie și degradarea lentă. Bateriile sunt formate, de fapt, dintr-o serie de celule, fiecare celulă conținând electrozii (catodul și anodul, între care circulă ionii de litiu, producând energie sau când acumulează energie), electrolitul (mediul prin care circulă ionii) și separatorii. Celulele sunt controlate prin intermediul unui sistem denumit BMS (Battery Management System – sistem de management al bateriei). Rolul acestuia este de a limita voltajul la încărcare sau temperatura maximă atinsă de celule în funcționare (procesele chimice din celule au ca rezultat producerea căldurii), dar și de a uniformiza nivelul de încărcare al celulelor, pentru evitarea degradării mai accentuate a unora față de altele. Durata de viață a unei baterii se măsoară, practic, în numărul de cicluri de încărcare/descărcare totale pe care bateria le suportă, până în momentul în care capacitatea totală a acesteia coboară sub un anumit nivel considerat optim de către producător – în general, bateriile sunt considerate fezabile câtă vreme capacitatea se păstrează deasupra pragului de 80%. Din punct de vedere chimic, la fiecare ciclu electrozii se degradează puțin câte puțin, la un moment dat transferul de ioni între electrozi nemaifiind posibil, deci celula respectivă devine nefuncțională.

TEMPERATURA este considerată cel mai mare „dușman” al bateriilor litiu-ion. Pe măsură ce o baterie se încarcă, voltajul ei crește până la o valoare maxim admisă – cele mai multe baterii litiu-ion din domeniul auto au un voltaj maxim de 400V. Peste această limită, procesele chimice din celule produc supraîncălzirea acestora, cu degradarea mai accentuată a electrozilor și apariția riscului de explozie. Așa încât BMS-ul are un rol esențial pentru securitatea unei baterii și buna ei funcționare. Procesele chimice din bateriile litiu-ion se desfășoară optim în intervalul de temperaturi 20-25°C. În afara acestui interval, BMS-ul reduce cantitatea de curent primită de baterie în timpul încărcării, respectiv furnizată de baterie în timpul mersului. De aceea, în sezonul rece, când mașina este utilizată la temperaturi foarte scăzute, performanțele acesteia sunt diminuate, iar autonomia scade simțitor. Iar adoptarea unui stil agresiv, cu demaraje puternice, suprasolicită funcționarea celulelor, ceea ce duce la încălzirea rapidă a lor. Mașinile electrice mai moderne beneficiază de sisteme de răcire/încălzire a bateriilor, care controlează mai eficient temperatura celulelor, deci se reduc perioadele de funcționare în afara intervalului optim de temperaturi.

GRADUL DE ÎNCĂRCARE/DESCĂRCARE al bateriei este de preferat să nu atingă minimul (0%) sau maximul (100%) pentru ca durabilitatea bateriei să fie cât mai mare. Procesele chimice nu se desfășoară liniar cu gradul de încărcare, la extreme (spre descărcare totală sau încărcare maximă) ajungând să afecteze integritatea celulelor. De aceea gradul de încărcare al unei baterii se încadrează, de fapt, între 5-10% și 90-95%. Ceea ce explică și valorile indicate pentru baterii: de exemplu, BMW i3 94Ah are o capacitate totală de 33,2 kWh, dar capacitatea utilă este de 27,2 kWh. La o încărcare completă și o descărcare totală a bateriei, se consideră că s-a „consumat” un ciclu din viața bateriei. Cu cât se apelează mai mult la încărcări/descărcări parțiale, cu atât „consumul” de cicluri va fi eficientizat – de exemplu, încărcarea unei baterii de la circa 15-20% până la 80%, chiar dacă se face în regim de fast-charge, va însemna „consumarea” a numai jumătate de ciclu. Un ciclu mai poate însemna multe încărcări parțiale de numai 10-20% din capacitatea bateriei (situații specifice drumurilor sporadice în mediul urban), astfel încât se poate ajunge la „consumarea” unui ciclu într-o săptămână de utilizare a mașinii.

O CAPACITATE MARE A BATERIEI asigură o durabilitate mai bună a acesteia. Prin comparație, bateriile de capacități mici se descarcă mai rapid în funcționare, fiindcă procesele chimice din celule sunt mai intensive. Unul dintre efecte este creșterea rezistenței interne a bateriei, din cauza depunerilor de material între electrozi, care afectează circulația optimă a ionilor. Capacitatea mare a unei baterii înseamnă o descărcare mai lentă, un număr mai mic de încărcări într-o anumită perioadă și posibilitatea de a menține gradul de utilizare într-un interval optim (uzual între 30-40% și 60-70%). Din observațiile de până acum, acest gen de utilizare „cuminte” poate mări durabilitatea bateriei chiar și de patru ori! Deci nu contează așa de mult dacă încărcarea este lentă sau rapidă, ci e mult mai important cât de mult încărcăm/descărcăm bateria. Aici mai contează un lucru: de exemplu, dacă mașina urmează să fie imobilizată pe perioade lungi de timp, e bine ca bateria să fie descărcată până la 40-50%, astfel conservarea ei fiind optimă. În concluzie, noile generații de baterii, având capacități de peste 50 kWh, se dovedesc mai eficiente per ansamblu și promit o durabilitate mai mare în primul rând datorită necesității de a fi încărcate mai rar, ceea ce sporește intervalul dintre cicluri.

Fast-charging vs. capacitatea bateriei

Una dintre marile temeri legate de mașinile electrice ține de durata de viață a bateriei, dar și de influențele negative pe care încărcarea rapidă le poate avea asupra acestei durate. E un aspect foarte prost înțeles de marele public. Producătorii dau o anumită perioadă de garanție pentru baterie, de 6, 8 sau 10 ani. Ceea ce înseamnă că în perioada respectivă de timp bateria ar trebui să-și păstreze un nivel optim al capacității utile, care să nu scadă sub 75-80% (depinde de fiecare producător în parte).

Din punct de vedere tehnic, scăderea capacității unei baterii sub această valoare nu înseamnă neapărat că mașina devine nefuncțională – principalul efect este scăderea autonomiei maxime. E adevărat, însă, că, odată capacitatea ajunsă sub nivelul optim, degradarea bateriei va surveni mai rapid, până în momentul în care computerul central va decide că mașina nu mai poate funcționa. Totuși, durabilitatea unei baterii depinde de numărul de cicluri încărcare/descărcare. Despre care vorbim în continuare.

Daniel Vlad le recomandă clienților de mașini electrice „să citească cu atenție instrucțiunile referitoare la încărcarea bateriei. Uzual, e recomandat ca gradul de încărcare al bateriei să nu scadă sub 15-20% și să nu depășească 80%, astfel durata de funcționare fiind prelungită – adică un ciclu ajunge să fie «consumat» după câteva încărcări/descărcări parțiale.

De altfel, cele mai multe stații fast-charge comunică cu BMS-ul (sistemul de management al bateriei) astfel încât încărcarea rapidă să fie realizată numai până la 80% din capacitatea totală, ceea ce echivalează cu consumarea doar a jumătate de ciclu, deci se privilegiază durabilitatea. Noile baterii, de capacitate mai mare, sunt gândite pentru a suporta mai bine încărcarea rapidă. Dar, ca regulă generală, e bine să nu se abuzeze de fast-charging. De altfel, încărcarea de la 80% la 100% se face mai lent decât de la 5-10% la 80%, pentru a menaja bateria.

Practic, încărcarea totală a bateriei nu se poate spune că e rapidă și merită doar în acele situații când ai nevoie să «storci» cât mai multă autonomie între două încărcări. Va fi interesant de urmărit ce evoluții vor aduce bateriile de capacitate foarte mare, care vor fi adaptate pentru încărcarea ultra-rapidă. Totodată, stațiile ultra fast-charge vor fi mai evoluate, urmând a dispune de sisteme inteligente care să știe să evite vârfurile de tensiune, să fie capabile să facă un load-management, să împartă puterea dacă mai multe mașini încarcă simultan”.

Pentru Dragoș Ștefănescu, această problemă depinde de tehnologia bateriilor: „Procesul chimic din baterie este același, fie că vorbim de încărcare lentă sau rapidă – diferă doar puterea curentului care intră în celula respectivă. Producătorul oricum are obligația să specifice dacă încărcarea rapidă sau ultrarapidă afectează capacitatea bateriei pe termen lung.

Aici intervine rolul major al BMS-ului (sistemul de management al bateriei), care a evoluat sistematic de la primele generații de baterii litiu-ion. O baterie fără un astfel de sistem este extrem de sensibilă și poate ajunge să ia foc din cauza creșterii temperaturii. Or, în cazul mașinilor electrice nimeni nu își permite un asemenea risc. Deci BMS-ul modulează sau limitează încărcarea în funcție de temperatură, gradul de încărcare al bateriei, diferențele dintre celulele individuale (nu toate celulele se încarcă la fel de repede), etc.

BMS-ul este într-un «dialog» continuu cu stația de încărcare, comandându-i ce curent să debiteze și la ce tensiune. Oricum, noile baterii sunt clar concepute să reziste mult mai bine la încărcările rapide, deci nu cred că la mașinile de generație nouă vorbim de o problemă reală. Fast-charging-ul poate fi folosit cu încredere”.

Mihai Marcolț din nou vorbește din perspectiva unui utilizator de mașină electrică: „Da, utilizarea preponderentă a fast-charging-ului are efecte vizibile asupra bateriilor de generație veche și care au capacități mai reduse. Asta deoarece ele au fost inițial concepute pentru încărcarea preponderentă la prize de 220V sau la stații de putere joasă, iar experiența cu încărcarea rapidă era extrem de mică.

Principiul de încărcare rapidă sau ultrarapidă mi se pare mai mult o chestie psihologică, pentru a-i convinge pe cei obișnuiți cu mașinile convenționale care sunt capabile să parcurgă distanțe foarte lungi cu un plin și care se alimentează în doar câteva minute. Totuși, pe de o parte utilizatorul de mașină electrică ajunge să-și adapteze comportamentul destul de repede și nu cred că e cazul să ne împiedicăm de comparația cu mașinile convenționale. Pe de altă parte, rămân la părerea că e de preferat ca încărcările rapide să fie mai rare, pentru a nu suprasolicita BMS-ul și buna funcționare a bateriei”.

Alexandru Teodorescu are o altă abordare: „Dincolo de valorile de pe hârtie, omul trebuie să ia contact direct cu o mașină electrică. Doar așa poate înțelege avantajele în materie de confort și doar așa începe să înțeleagă necesitatea unui stil de condus eco. Nu doar fast-charging-ul poate afecta bateria, ci și o utilizare agresivă, cu accelerații bruște sau viteze foarte mari. Dar, în general, un om obișnuit folosește foarte rar mașina la drumuri lungi, deci și încărcările rapide sau ultrarapide vor fi rare, așa încât degradarea bateriei e un risc foarte scăzut, mai ales dacă se încadrează în maximumul de 80%.

Altfel stă situația în cazul flotelor de mașini, de exemplu pentru firmele de distribuție. În acest domeniu se justifică montarea de stații fast-charge în orașe, iar noi chiar ne concentrăm în București pe găsirea unor locații pentru hub-uri, în care să avem minimum cinci stații de încărcare rapidă, pentru ca mașinile pe care le deservesc să nu ajungă să  stea la coadă.

Estimez că, odată cu implementarea limitărilor și taxării poluării mașinilor convenționale (cele mai multe utilitare au motoare diesel), va crește și interesul companiilor pentru mașini electrice și stații de încărcare rapidă. Dar e clar că aceste mașini, care sunt utilizate intens față de cele proprietate personală, vor avea baterii mai rezistente, capabile să facă față unui număr mare de încărcări rapide și ultrarapide”.

Cred că v-ați dat seama până acum că evoluția tehnologiei bateriilor a ținut seama și de acest aspect, al influenței încărcării rapide asupra durabilității bateriilor. N-ar trebui să fie de mirare, câtă vreme evoluțiile în domeniul bateriilor sunt de-a dreptul galopante comparativ cu alte ramuri din domeniul auto: prețurile scad vertiginos, eficiența energetică e din ce în ce mai bună, ceea ce înseamnă autonomii din ce în ce mai mari și timpi de încărcare din ce în ce mai reduși.

Cu alte cuvinte, mașinile electrice tind să devină foarte rapid alternative reale la mașinile convenționale. Iar, dacă tot ce ați citit până acum v-a convins de acest lucru, să vedem și estimările interlocutorilor noștri privind o ultimă întrebare.

Când va deveni electromobilitatea populară în România?

Alexandru Teodorescu este tranșant: „Când se vor implica companiile cu achiziții de flote de mașini electrice. În momentul de față, mașina electrică e văzută mai mult ca un gadget, de aceea sunt și destul de puțini clienți dispuși să cumpere așa ceva (iar mulți dintre ei nu o fac pentru a salva planeta…).

Pentru companii, mașina electrică trebuie să facă sens din punct de vedere business, iar aici se remarcă un trend clar: marile corporații își schimbă radical standardele de CSR în privința amprentei de carbon, deci se orientează din ce în ce mai mult spre mașini electrice și plug-in hibride. Așa încât și producătorii auto trebuie să se adapteze la noile cerințe și să ofere modele mai pragmatice și cu un TCO (costul total al utilizării) cât mai atractiv pentru companii.

Doar așa vom asista la boom-ul preconizat al mașinilor electrice. Însă mai sunt o serie de factori care trebuie puși la punct: strategiile guvernamentale pe termen lung pentru încurajarea adopției electromobilității (politicile coerente sunt mai importante decât subvențiile de moment), un cadru legislativ serios care să asigure implicarea companiilor de distribuție în upgrade-ul rețelelor pentru a putea permite noile infrastructuri de ultra- fast-charging, eliminarea diverselor piedici birocratice pentru investitori, etc.

Realist vorbind, după 2025 mașinile electrice și stațiile de încărcare vor deveni normalitate și în România”.

Daniel Vlad ridică și o altă problemă: „Cred că prin 2020 vom putea vorbi de un număr suficient de mașini electrice pe străzi, precum și de o infrastructură capabilă să facă față deservirii fără probleme a acestor mașini, dar care să asigure și deplasarea pe distanțe lungi, între orașele importante, fără bătăi de cap.

Dar ce facem cu utilizatorul de mașină electrică, mai ales într-un peisaj cu multe rețele concurente? Îl obligăm să se aboneze la toate aceste rețele concurente, să umble cu zece carduri în portofel și zece aplicații de mobil? Ar fi un impediment, deci trebuie avută neapărat în vedere, încă de la început, interconectivitatea între stații și între rețele – dacă vrei, un sistem de roaming după modelul telefoniei mobile, în care cu aceeași autorizare poți utiliza orice stație, poți plăti online, o poți rezerva, poți vedea disponibilitatea ei în timp real, etc.

După care trebuie acordată o atenție mare și factorului costuri, din punctul de vedere al utilizatorului, fie el persoană fizică sau companie. Cu siguranță costul încărcării la o stație fast-charge va fi mai mare decât de la priza de acasă, deci, dacă utilizarea unei mașini electrice va fi la fel de scumpă ca în cazul unei mașini convenționale, vorbim de o barieră în calea adoptării în masă a electromobilității.

Deci un sistem de gestiune și monitorizare devine hotărâtor, mai ales că interconectivitatea rețelelor poate fi de un real ajutor și pentru autorități sau companiile de distribuție, care pot lua decizii optime pe baza statisticilor obținute. Poate că e cazul creării unui departament interministerial specializat pe reglementarea electromobilității – altfel, dacă dezvoltarea infrastructurii este haotică, problemele vor deveni majore”.

Mihai Marcolț e și el reținut: „Dacă luăm ca referință jumătatea acestui deceniu, aș da nota 7 evoluției infrastructurii de stații de încărcare în România. Din păcate, nu pot fi mai optimist din cauza birocrației, care a adus programul guvernamental de finanțare a infrastructurii într-un impas. E clar că trebuie rezolvate multe lucruri la nivelul administrației centrale, în primul rând ținând de viziunea de ansamblu a autorităților. Fără așa ceva, nu văd ca electromobilitatea să devină cu adevărat populară la noi.

Să ne gândim și la gradul de risc ridicat pentru investitorii din acest domeniu. Piața e prea puțin previzibilă la noi, chiar și în condițiile unui ecotichet atât de generos lumea nu se înghesuie să cumpere mașini electrice. Iar estimările sunt destul de volatile – cine garantează că în 2020 chiar vor fi 30.000 de mașini electrice pe șosele? Sper să nu cădem în greșeala celor de la Better Place, care s-au bazat pe proiecții de vânzări peste măsură de optimiste, dar care încă din anul următor s-au dovedit «umflate cu pompa».

Trendul ecomobilității e clar, dar e bine să fim precauți”.

Iată cum vede Dragoș Ștefănescu soluția de a-i convinge pe oameni să accepte electromobilitatea: „Orice tehnologie nouă are un anumit ritm de adopție în funcție de componenta demografică. Adevărul este că marea majoritate a populației va accepta mașinile electrice doar după o perioadă de câțiva ani, în care tehnologia va demonstra că nu are probleme și că poate reprezenta o alternativă mai bună la actualele mașini convenționale.

Și nu trebuie minimizată influența «experienței vecinului», pentru că, în general, oamenii nu vor să riște, ci au nevoie de o anumită siguranță a alegerii. Oricum, stațiile de alimentare fast-charge, în curent continuu, nu sunt «Alfa și Omega » electromobilității. Chiar dacă infrastructura de astfel de stații va fi cel puțin suficientă, proprietarii de mașini electrice vor utiliza pe scară largă tot stațiile în curent alternativ, pentru că acestea vor domina peisajul urban (unde e folosită preponderent o mașină) și vor presupune costuri mai mici.

Cred că doar undeva prin 2030 vom putea spune că electromobilitatea i-a convins pe români”.

SĂ LĂMURIM PROBLEMA COSTULUI RIDICAT AL MAȘINII ELECTRICE FAȚĂ DE O MAȘINĂ CONVENȚIONALĂ SIMILARĂ

Închipuiți-vă că, la achiziționarea mașinii, cumpărați și combustibilul necesar pentru cei 10 ani, să zicem, în care intenționați să utilizați această mașină. Presupunem că îmi iau un Logan nou-nouț, la 6.950 euro, cu un consum mediu de 5,4 litri/100 km, pe care estimez că îl voi folosi cam 20.000 km pe an, timp de 10 ani. Deci aș avea nevoie de vreo 10-11.000 de litri de benzină, care acum m-ar costa vreo 11-12.000 de euro. Realist vorbind, cel mai ieftin Logan m-ar costa, de fapt, aproape 20.000 de euro. În condițiile în care consumul real n-ar fi mai mare (dar știm că, față de teorie, diferența e chiar și cu 40% mai mare, ma ales dacă mașina e folosită preponderent în mediul urban), iar prețul carburantului ar rămâne fix. Și n-am adăugat costurile necesare întreținerii (reviziile anuale) sau cele aferente diverselor intervenții la partea mecanică odată cu trecerea timpului.

Vi se pare o situație hilară, de neconceput? „Cum să cumpăr și două cisterne de benzină odată cu mașina?!”. Ei bine, așa stă, de fapt, situația cu mașinile electrice, în cazul cărora rolul cisternelor de benzină este jucat de baterie. De altfel, bateria este și cea mai scumpă componentă a unei mașini electrice, cercetările în domeniul tehnologiilor de stocare a energiei „înghițind” multe zeci, poate chiar sute de miliarde de dolari până acum. Comparând o mașină convențională cu una electrică, similare dimensional și ca performanțe, calculele ne vor arăta că, într-o perioadă de 10 ani, de exemplu, vom ajunge la costuri oarecum asemănătoare, conform ecuației: (cost mașină convențională) + (cost carburant) + (cost întreținere) = (cost mașină electrică) + (cost baterie) + (cost curent).

Dar, pentru că, în realitate, carburantul pentru mașina convențională îl cumpărăm „în rate”, prima (și cea mai puternică impresie) este că mașina electrică este mult mai scumpă decât una convențională similară. Acesta este motivul pentru care Renault, de pildă, a decis implementarea sistemului cu chirie separată pentru bateria mașinii, după modelul abonamentelor la telefonia mobilă. Din păcate, cum lumea este reticentă la schimbare, iar metehnele adânc înrădăcinate nu pot fi modificate peste noapte, acest sistem nu s-a dovedit convingător pentru marele public. Dar asta este o altă discuție. Momentan sper că v-ați dat seama că așa-zisul preț prohibitiv al unei mașini electrice este efectul unei prime impresii eronate.

CONCLUZIE

Ca avocat al electromobilității, încerc să mă abțin de la a trage o concluzie, deoarece sunt mult prea subiectiv și m-ați putea acuza că vreau să vă manipulez…

Dar mi-e greu să cred că, în lumina atâtor argumente, prezentate de specialiști în domeniu, cine a citit acest articol e dispus să rămână sceptic în privința mașinilor electrice și a infrastructurii de stații de alimentare. Iar, cui mă va trage de mânecă „uită-te în jur, trăim într-o Românie înapoiată, nu vom avea mașini electrice nici în 100 de ani!”, îi voi răspunde simplu: smartphone-urile sau televizoarele LED ne-au „invadat” în doar câțiva ani, iar tehnologic suntem la același nivel cu ceilalți europeni.

Nu înseamnă că, dacă acum suntem o țară tributară mașinilor second hand vechi și poluante, în zece ani lucrurile nu se vor schimba radical. Bazele au fost puse, iar infrastructura de stații se dezvoltă încet și sigur. Deja nu se mai poate spune că utilizarea unei mașini electrice în România este riscantă, iar dovezile cele mai bune ni le aduc experiențele pozitive ale utilizatorilor (cele puține negative sunt utile pentru remedierea potențialelor probleme).

Infrastructura, posibilitățile logistice și tehnice nu mai reprezintă un „călcâi al lui Ahile” pentru evoluția electromobilității la noi. Mai degrabă, această celebră metaforă se aplică mentalității noastre, capacității de a accepta schimbarea și viziunii pe care o avem despre viitor. Din punctul meu de vedere, lucrurile sunt foarte simple: adaptarea cât mai rapidă ne asigură un viitor sustenabil, în timp ce stagnarea și latența favorizează inerția negativă a lucrurilor. Alegerea e cam clară.

SHARE