Электромобили и плагин-гибриды: Часть 2C. Инфраструктура, суперзарядки Tesla
Про Суперзарядки Tesla написано достаточно много, но больше о всей сети и о планах её развития. Все знают, что это такая штука, которая заряжает батарею Tesla Model S до 80% за полчаса (официальный сайт сейчас гласит: 272 км запаса хода в EPA режиме за полчаса, то есть 64%). Я же сделаю упор на то, как устроена суперзарядка и начну с того, как она появляется. Как нетрудно догадаться, этому предшествует череда всяких разных разрешений, согласований и тому подобных бюрократических процедур независимо от страны, где происходит строительство суперзарядки.
Типичный план работ по Суперзарядке Tesla Motors
Начинается всё с выбора места и переговоров с землевладельцем. Соглашение с ним обычно заключается на 5-10 лет с возможностью продления договора. Большой срок договора необходим, чтобы компания могла переложить свои затраты по обустройству участка на как можно более длительный промежуток времени. Для владельца участка такое сотрудничество - это ассоциация с Tesla, новые клиенты, публикации в прессе и т.д. Обычно это какой-нибудь большой комплекс с кафе, ресторанами и шопинг-моллом, короче МЕГА. А особенно такое сотрудничество интересно компаниям, которые стараются ассоциировать себя как экологически ответственные и заботящиеся об окружающей среде. В итоге далеко не всегда Tesla даже что-то платит за аренду площадки.
Для Суперзарядки нужно 20-55 квадратных метров под оборудование и как минимум 4-5 парковочных мест. Но большинство зарядок устанавливается сейчас с 8-10 "колонками" и заделом на расширение.
После всей бюрократии и подвода кабеля энергокомпанией к месту, начинаются работы на площадке, которые обычно занимают меньше месяца.
Строительство суперзарядки в Берлингтоне (Северная Каролина).
Установлен трансформатор. Проведены кабель-каналы.
Сначала устанавливается трансформатор. Это большой невысокий тёмно-зелёный шкаф, который располагается поблизости (но не внутри) ограды с оборудованием Суперзарядки Tesla. Трансформатор подключен к высоковольтной 3-фазной линии со стороны энергокомпании, например, Суперзарядка в Port St Lucie (Флорида) подключена к линии с напряжением в 12 кВ на мощности в 750 кВт, а после понижения отдаёт тоже 3-фазные, но уже 480 вольт переменного тока.
Суровые мужики с керамическими яйцами осуществляют монтаж
на Суперзарядке в Фармингтоне (Северная Каролина).
Далее устанавливаются распределительные шкафы, в которых размещаются разъединители, автоматические выключатели и, собственно, происходит распределение. К ним электричество поступает от понижающего трансформатора. Чаще всего они серого цвета и совмещены вместе в один широкий шкаф. Они такие же, как в вашем доме только во много раз больше. В типичной установке питание на входе ограничено током в 1000-2000 ампер (3-фазные 480 вольт) и дальше разводится по отдельным шкафам суперзарядок по 200 ампер 480 вольт с нейтралью.
Установленные распределительные шкафы и зарядки
на Суперзарядке в Харрис Ранч (Калифорния).
Потом устанавливаются шкафы зарядки. Каждый из них белого цвета, примерно 60 см шириной с большим вентилятором закрытым козырьком сзади. В шкафу, по крайней мере, раньше было 12 стандартных модулей зарядки, таких же как в самой Model S, сейчас устанавливаются шкафы с более высокой мощностью. Соответственно, 12 стандартных зарядок по 10 квта, а вместе они могут выдать 120 кВт, которые разбиваются на две "колонки".
Строительство суперзарядки в Берлингтоне (Северная Каролина).
Установлен трансформатор, распределительные шкафы и зарядки.
Каждая из отдельных зарядок соединена одной из переменных фаз и нейтралью. Используется соединение к трёхфазной сети 480Y/277 вольт типа "треугольник" (между двумя фазами - 480 вольт, между фазой и нейтралью - 277 вольт). Если вы посмотрите на максимальный ток от 200 амперного автомата, это 160 ампер, 277 вольт * 160 ампер * 3 фазы - 133 кВт переменного тока на входе и 120 кВт постоянного тока на выходе. Разница - максимально возможные потери при зарядке.
Зарядка образца 2012 года.
Первоначально, в конце 2012 года, когда Tesla только начала развивать сеть своих зарядок, использовались зарядки мощностью 90 кВт, но уже тогда говорилось о том, что мощность зарядных станций будет повышаться.
Зависимость мощности зарядки от запаса хода в EPA цикле, сравнение 90 кВт и 120 кВт
станций по замерам одного из владельцев Model S. (265 миль - 100% заряда батареи)
В середине 2013 года, Tesla сообщила о том, что мощность зарядок увеличена до 120 кВт, обновила программное обеспечение для Tesla Model S, чтобы машина стала понимать зарядки повышенной мощности. Все новые зарядки стали устанавливаться с мощностью 120 кВт, а старые постепенно заменяться на более современные.
Свежая зарядка образца 2014 года.
А недавно Tesla Motors начала устанавливать новые 135 кВт зарядки. Все зарядки в Германии установлены с такой мощностью, а позже начнут заменять и старые 120 кВт зарядки по всему миру. Более того, с нынешней батареей и стандартом зарядки Model S может заряжаться и от 150 кВт зарядок, которые должны появиться позже.
Схема типичной Суперзарядки Tesla из разрешительной документации.
Вернёмся к нашей стройке. Трансформатор, распределительные шкафы и зарядки соединяются кабелями, проходящими на под землёй в кабель-каналах на глубине большей, чем промерзание грунта. Они выглядят достаточно обыденно, но это важная часть установки, по которой прооводами соединяются все её части. От энергокомпании к трансформатору идёт высоковольная линия. Далее от трансформатора к распределительным шкафам 3-фазная линия с напряжением 480 вольт переменного тока, от шкафов к зарядкам тоже 3 фазы, 480 вольт. А уже от зарядок к "колонкам", а потом и в саму машину до 410 вольт постоянного тока.
Строительство суперзарядки в Берлингтоне (Северная Каролина).
Установлен трансформатор, распределительные шкафы и зарядки.
Дальше остаются колонки и парковочные места. Колонки запитаны от зарядок, и это то самое место где кабель заканчивается разъемом для подключения к Tesla Model S. Обычно они обозначены как 1A, 1B, 2A, 2B, и т.д. Колонки с одной цифрой по две, например, 1A и 1B подсоединены к одной зарядке, соответственно, если машинами заняты две соседние, мощность разделяется на обе машины с приоритетом на ту, которая раньше приехала. В случае же, когда автомобилей меньше и они стоят через один, на один автомобиль приходится полная мощность зарядки.
Штекер Суперзарядки. По двум толстым штырям подаётся постоянный ток,
остальные используются для установления договорённости с автомобилем.
Заканчивается всё штекером, ток на который по соображениям безопасности подаётся только при наличие договорённости с автомобилем, то есть, например, если кабель обрезать, он сразу будет обесточен. Разъем проприетарный, не совместимый ни с какой другой маркой автомобилей. С Суперзарядкой совместима только Model S и все последующие модели компании, а старый Tesla Roadster пользоваться сетью не может.
Строительство суперзарядки в Берлингтоне (Северная Каролина)
завершено. Все железяки обнесли декоративной оградой.
По завершению работ проходит ввод в эксплуатацию и открытие суперзарядки. По срокам, как я уже сказал, работы на объекте занимают 2-4 недели. Стоимость одной суперзарядки для компании составляет от $100 000 до $175 000 в зависимости от множества факторов. Первоначально станция обходилась Тесле в $250 000, но постепенно удалось снизить издержки за счёт увеличения объемов и стандартизации всех модулей. Сейчас за неделю компания производит оборудование, достаточное для установки 5 Суперзарядок.
Напряжение, ток и мощность при зарядке показываются на мониторе автомобиля.
Tesla Motors, на самом деле, не против того, чтобы другие автомобильные производители делали автомобили совместимые с сетью Суперзарядок и помогали её развивать. Элон Маск, основатель компании, говорит, что Tesla Motors прежде всего должна решить проблему длинных путешествий для своих покупателей, а не ждать пока другие согласятся с её стратегией и стандартами. Если они будут ждать какого-то консенсуса, это может занять много времени. Tesla же просто развивает и будет развивать свою сеть, а другие производители, если хотят, пусть её копируют или присоединяются к ней.
Несколько Суперзарядок оборудованы козырьком с солнечными панелями и аккумуляторами.
Для суперзарядки с солнечной панелью стоимость строительства возрастает до $300 000, но Tesla никогда не ставит сразу стеллу Tesla Motors и козырёк с солнечными панелями, потому что это высокие конструкции, которые требуют дополнительных согласований. На станциях с солнечными батареями есть сетевое хранилище ёмкостью около 500 кВтч для сохранения солнечной энергии до момента использования её для зарядки. Такие станции даже будучи отсоединёнными от электросети, могут продолжать заряжать автомобили.
Фотография из диспетчерской Суперзарядок Tesla от 29 марта 2014 г.
Все суперзарядки контролируются из центральной диспетчерской (через беспроводную связь). Много раз Tesla узнавала о проблеме, прежде чем какой-то клиент пользовался Суперзарядкой. Соответственно, есть небольшая команда специалистов, которая вылетает на объект для ремонта, если это необходимо. Также у мастеров есть дополнительное оборудование для мониторинга, которое можно оставить на Суперзарядках и удалённо проверять их состояние, в случае если проблема носит случайный характер.
Карта активных Суперзарядок в США на начало апреля 2014 года.
Самая свежая карта суперзарядок совмещённая с картами Google есть здесь с отмеченными пользователями суперзарядками на стадии строительства и получения разрешений. В штатах открыты 82 зарядки, в Европе гораздо меньше, 14: 6 в Норвегии, на основных междугородних направлений, а остальные на популярном транспортном коридоре из Голландии через Германию в Австрию. План по строительству суперзарядок, которого старается придерживаться Tesla Motors есть на официальном сайте. Я думаю его все видели, он охватывает большую часть междугородних направлений в Западной Европе к концу этого года, а США к тому же времени охватывает ещё плотнее плюс захватывает самую густонаселённую часть Канады.
Пока развитие сети Суперзарядок Tesla Motors практически не отстаёт от плана, а в этом году начнётся строительство сети в Азии, в Китае, где ожидаются хорошие продажи седана Model S. На данный момент сравнивать сеть зарядок Tesla Motors, например, с CHAdeMO особого смысла нет, потому что нету автомобилей, совместимых со стандартом CHAdeMO, на которых было бы реально преодолевать большие расстояния из-за малого запаса хода. Но Суперзарядки Tesla в любом случае почти в 3 раза мощнее, и размещение на них 8-10 зарядных "колонок" практически всегда гарантирует наличие "свободного штекера".
Оглавление статей на эту тему
Типичный план работ по Суперзарядке Tesla Motors
Начинается всё с выбора места и переговоров с землевладельцем. Соглашение с ним обычно заключается на 5-10 лет с возможностью продления договора. Большой срок договора необходим, чтобы компания могла переложить свои затраты по обустройству участка на как можно более длительный промежуток времени. Для владельца участка такое сотрудничество - это ассоциация с Tesla, новые клиенты, публикации в прессе и т.д. Обычно это какой-нибудь большой комплекс с кафе, ресторанами и шопинг-моллом, короче МЕГА. А особенно такое сотрудничество интересно компаниям, которые стараются ассоциировать себя как экологически ответственные и заботящиеся об окружающей среде. В итоге далеко не всегда Tesla даже что-то платит за аренду площадки.
Для Суперзарядки нужно 20-55 квадратных метров под оборудование и как минимум 4-5 парковочных мест. Но большинство зарядок устанавливается сейчас с 8-10 "колонками" и заделом на расширение.
После всей бюрократии и подвода кабеля энергокомпанией к месту, начинаются работы на площадке, которые обычно занимают меньше месяца.
Строительство суперзарядки в Берлингтоне (Северная Каролина).
Установлен трансформатор. Проведены кабель-каналы.
Сначала устанавливается трансформатор. Это большой невысокий тёмно-зелёный шкаф, который располагается поблизости (но не внутри) ограды с оборудованием Суперзарядки Tesla. Трансформатор подключен к высоковольтной 3-фазной линии со стороны энергокомпании, например, Суперзарядка в Port St Lucie (Флорида) подключена к линии с напряжением в 12 кВ на мощности в 750 кВт, а после понижения отдаёт тоже 3-фазные, но уже 480 вольт переменного тока.
Суровые мужики с керамическими яйцами осуществляют монтаж
на Суперзарядке в Фармингтоне (Северная Каролина).
Далее устанавливаются распределительные шкафы, в которых размещаются разъединители, автоматические выключатели и, собственно, происходит распределение. К ним электричество поступает от понижающего трансформатора. Чаще всего они серого цвета и совмещены вместе в один широкий шкаф. Они такие же, как в вашем доме только во много раз больше. В типичной установке питание на входе ограничено током в 1000-2000 ампер (3-фазные 480 вольт) и дальше разводится по отдельным шкафам суперзарядок по 200 ампер 480 вольт с нейтралью.
Установленные распределительные шкафы и зарядки
на Суперзарядке в Харрис Ранч (Калифорния).
Потом устанавливаются шкафы зарядки. Каждый из них белого цвета, примерно 60 см шириной с большим вентилятором закрытым козырьком сзади. В шкафу, по крайней мере, раньше было 12 стандартных модулей зарядки, таких же как в самой Model S, сейчас устанавливаются шкафы с более высокой мощностью. Соответственно, 12 стандартных зарядок по 10 квта, а вместе они могут выдать 120 кВт, которые разбиваются на две "колонки".
Строительство суперзарядки в Берлингтоне (Северная Каролина).
Установлен трансформатор, распределительные шкафы и зарядки.
Каждая из отдельных зарядок соединена одной из переменных фаз и нейтралью. Используется соединение к трёхфазной сети 480Y/277 вольт типа "треугольник" (между двумя фазами - 480 вольт, между фазой и нейтралью - 277 вольт). Если вы посмотрите на максимальный ток от 200 амперного автомата, это 160 ампер, 277 вольт * 160 ампер * 3 фазы - 133 кВт переменного тока на входе и 120 кВт постоянного тока на выходе. Разница - максимально возможные потери при зарядке.
Зарядка образца 2012 года.
Первоначально, в конце 2012 года, когда Tesla только начала развивать сеть своих зарядок, использовались зарядки мощностью 90 кВт, но уже тогда говорилось о том, что мощность зарядных станций будет повышаться.
Зависимость мощности зарядки от запаса хода в EPA цикле, сравнение 90 кВт и 120 кВт
станций по замерам одного из владельцев Model S. (265 миль - 100% заряда батареи)
В середине 2013 года, Tesla сообщила о том, что мощность зарядок увеличена до 120 кВт, обновила программное обеспечение для Tesla Model S, чтобы машина стала понимать зарядки повышенной мощности. Все новые зарядки стали устанавливаться с мощностью 120 кВт, а старые постепенно заменяться на более современные.
Свежая зарядка образца 2014 года.
А недавно Tesla Motors начала устанавливать новые 135 кВт зарядки. Все зарядки в Германии установлены с такой мощностью, а позже начнут заменять и старые 120 кВт зарядки по всему миру. Более того, с нынешней батареей и стандартом зарядки Model S может заряжаться и от 150 кВт зарядок, которые должны появиться позже.
Схема типичной Суперзарядки Tesla из разрешительной документации.
Вернёмся к нашей стройке. Трансформатор, распределительные шкафы и зарядки соединяются кабелями, проходящими на под землёй в кабель-каналах на глубине большей, чем промерзание грунта. Они выглядят достаточно обыденно, но это важная часть установки, по которой прооводами соединяются все её части. От энергокомпании к трансформатору идёт высоковольная линия. Далее от трансформатора к распределительным шкафам 3-фазная линия с напряжением 480 вольт переменного тока, от шкафов к зарядкам тоже 3 фазы, 480 вольт. А уже от зарядок к "колонкам", а потом и в саму машину до 410 вольт постоянного тока.
Строительство суперзарядки в Берлингтоне (Северная Каролина).
Установлен трансформатор, распределительные шкафы и зарядки.
Дальше остаются колонки и парковочные места. Колонки запитаны от зарядок, и это то самое место где кабель заканчивается разъемом для подключения к Tesla Model S. Обычно они обозначены как 1A, 1B, 2A, 2B, и т.д. Колонки с одной цифрой по две, например, 1A и 1B подсоединены к одной зарядке, соответственно, если машинами заняты две соседние, мощность разделяется на обе машины с приоритетом на ту, которая раньше приехала. В случае же, когда автомобилей меньше и они стоят через один, на один автомобиль приходится полная мощность зарядки.
Штекер Суперзарядки. По двум толстым штырям подаётся постоянный ток,
остальные используются для установления договорённости с автомобилем.
Заканчивается всё штекером, ток на который по соображениям безопасности подаётся только при наличие договорённости с автомобилем, то есть, например, если кабель обрезать, он сразу будет обесточен. Разъем проприетарный, не совместимый ни с какой другой маркой автомобилей. С Суперзарядкой совместима только Model S и все последующие модели компании, а старый Tesla Roadster пользоваться сетью не может.
Строительство суперзарядки в Берлингтоне (Северная Каролина)
завершено. Все железяки обнесли декоративной оградой.
По завершению работ проходит ввод в эксплуатацию и открытие суперзарядки. По срокам, как я уже сказал, работы на объекте занимают 2-4 недели. Стоимость одной суперзарядки для компании составляет от $100 000 до $175 000 в зависимости от множества факторов. Первоначально станция обходилась Тесле в $250 000, но постепенно удалось снизить издержки за счёт увеличения объемов и стандартизации всех модулей. Сейчас за неделю компания производит оборудование, достаточное для установки 5 Суперзарядок.
Напряжение, ток и мощность при зарядке показываются на мониторе автомобиля.
Tesla Motors, на самом деле, не против того, чтобы другие автомобильные производители делали автомобили совместимые с сетью Суперзарядок и помогали её развивать. Элон Маск, основатель компании, говорит, что Tesla Motors прежде всего должна решить проблему длинных путешествий для своих покупателей, а не ждать пока другие согласятся с её стратегией и стандартами. Если они будут ждать какого-то консенсуса, это может занять много времени. Tesla же просто развивает и будет развивать свою сеть, а другие производители, если хотят, пусть её копируют или присоединяются к ней.
Несколько Суперзарядок оборудованы козырьком с солнечными панелями и аккумуляторами.
Для суперзарядки с солнечной панелью стоимость строительства возрастает до $300 000, но Tesla никогда не ставит сразу стеллу Tesla Motors и козырёк с солнечными панелями, потому что это высокие конструкции, которые требуют дополнительных согласований. На станциях с солнечными батареями есть сетевое хранилище ёмкостью около 500 кВтч для сохранения солнечной энергии до момента использования её для зарядки. Такие станции даже будучи отсоединёнными от электросети, могут продолжать заряжать автомобили.
Фотография из диспетчерской Суперзарядок Tesla от 29 марта 2014 г.
Все суперзарядки контролируются из центральной диспетчерской (через беспроводную связь). Много раз Tesla узнавала о проблеме, прежде чем какой-то клиент пользовался Суперзарядкой. Соответственно, есть небольшая команда специалистов, которая вылетает на объект для ремонта, если это необходимо. Также у мастеров есть дополнительное оборудование для мониторинга, которое можно оставить на Суперзарядках и удалённо проверять их состояние, в случае если проблема носит случайный характер.
Карта активных Суперзарядок в США на начало апреля 2014 года.
Самая свежая карта суперзарядок совмещённая с картами Google есть здесь с отмеченными пользователями суперзарядками на стадии строительства и получения разрешений. В штатах открыты 82 зарядки, в Европе гораздо меньше, 14: 6 в Норвегии, на основных междугородних направлений, а остальные на популярном транспортном коридоре из Голландии через Германию в Австрию. План по строительству суперзарядок, которого старается придерживаться Tesla Motors есть на официальном сайте. Я думаю его все видели, он охватывает большую часть междугородних направлений в Западной Европе к концу этого года, а США к тому же времени охватывает ещё плотнее плюс захватывает самую густонаселённую часть Канады.
Пока развитие сети Суперзарядок Tesla Motors практически не отстаёт от плана, а в этом году начнётся строительство сети в Азии, в Китае, где ожидаются хорошие продажи седана Model S. На данный момент сравнивать сеть зарядок Tesla Motors, например, с CHAdeMO особого смысла нет, потому что нету автомобилей, совместимых со стандартом CHAdeMO, на которых было бы реально преодолевать большие расстояния из-за малого запаса хода. Но Суперзарядки Tesla в любом случае почти в 3 раза мощнее, и размещение на них 8-10 зарядных "колонок" практически всегда гарантирует наличие "свободного штекера".
Оглавление статей на эту тему