Predavač: mr.sc. Mladen Žunec,dipl.ing. · njeni krajnji korisnici. • Gradovi su vlasnici parkirališnih mjesta na javnim pločnicima, ali oni mogu uvesti i sustav licenciranja

NOVA ENERGETIKA - ELEKTROMOBILNOST Vodice, 23. studenog 2012.

Predavač: mr.sc. Mladen Žunec,dipl.ing.

NOVA ENERGETIKA - ELEKTROMOBILNOST

Električno vozilo - EV

2

• pogonjeno samo električnom energijom pohranjenoj u bateriji u vozilu

• baterija se puni na stanica za punjenje

• postoje i hibridna vozila (el. energija+nafta/benzin) – PHEV (plug-in hybrid electric vehicle)

Izmjenjivač (DC/AC)Ispravljač (AC/DC)

Utičnica za kućno punjenje

Li-ion baterija

Utičnica za brzo (DC) punjenja


Zašto električna vozila?

Proizvodni mix

Ovisnost o primarnom energentu (nafta, plin)

Emisija CO2 iz proizvodnje

iz energetskog i transportnog

sektora

Energetska učinkovitost

Zagađenje u gradovima

3


El. energija iz obnovljivih izvora za elektromobil - HR

35-40% godišnje proizvodnje električne energije iz hidroelektrana Certifikat energije iz obnovljivih izvora Sve hidroelektrane u sastavu HEP-a u RH imaju certifikate o proizvodnji električne energije iz obnovljivih izvora, čime se HEP Proizvodnja d.o.o. svrstava u velike certificirane proizvođače obnovljive energije u Europi.


Energetska ovisnost –svi proizvodi 2008. • U 2008. ovisnost EU-

27 iznosila je 54,8% • ovisnost o uvozu nafte

EU-27 u 2008. dosegla je gotovo 84,3% (22 zemlje su imale ovisnost veću od 90%)

• rezerve nafte značajno opadaju

5

Emisije CO2 – Cestovni promet

6

• U 2008.g., EU prometni sektor doprinosio je s 26% ukupnih emisija ali polovica toga otpada na prijevoz tereta

• cestovni promet obuhvaća 17% emisija CO2 EU (2007.g.)

Izvor: Datamonitor: The European Green Fleet Market 2010; June 2010

Proizvođačka industrija

10%Proizvodnja el.energije i

topline26%

Cestovni promet

17%

Sektor kućanstva

8%

Drugi izvori39%


Utjecaj uvođenja EV na okoliš • električno vozilo koje bi se puno el. en. proizvedenoj u Europi

emitiralo bi oko 105 g/km CO2, što je 34% manje od vozila s motorom na unutarnje sagorjevanje.

• zalihe nafte se smanjuju pa će nekonvencionalna proizvodnja nafte (npr. katranski pijesak) prevladati što je opasnije za okoliš

7

Učinkovitost električnih vozila

8

• konvencionalna vozila s motorom s unutarnjim izgaranjem su vrlo neučinkovita s 80% ili više gubitaka energije kroz otpadnu toplinu.

Učinkovitost od proizvodnje do kotača

Ukupna učinkovitost

El.en. iz plina – 55% Prijenos – 90% EV – 75%

El.en. iz vjetra Prijenos – 90% EV – 75% –100% obnovljivi

Učinkovitost od punjenja goriva do

kotača

Izvor: www.esb.ie

http://www.eeb.ie/�


Li-ion baterije

• Li-ion baterija se može reciklirati –više od 95% materijala se može ponovno upotrijebiti

• 24 kWh Li-ion baterija s jednim punjenjem ima domet oko 160 km

• Očekuje se životni vijek baterija 8 godina i 2.000 punjenja. Ako svakim punjenjem imamo novih 160 km znači da je dizajnirana za 320.000 km

9


Rezerve Litija za baterije za EV • Rezerve litija - DOSTATNE! (zone instraživanja) =14 000 kT • Trenutna potrošnja 14 kT/god.

• Za jednu bateriju (20 kWh) potrebno je od 3-12 kg Litija

• Rezerve su dovoljne za 1-5 mrd EV i bez recikliranja

10

Izvor: EDF, Technologies batteries Litium pour VE

Strategija punjenja – u satima nižeg vršnog opterećenja

11

Izvor: Enel: E-mobility in Italy&G4V and Green eMotion Projects, September,2010 www.hep.hr/ops

Pametno punjenje: • olakšava integraciju OiE u EES

• mogućnost upravljanja mrežom

• izbjegavanje nepotrebnih investicija u mrežu

• optimiranje korištenja proizvodnih kapaciteta

• maksimiziranje vremena punjenja kada to kupcu odgovara

http://www.hep.hr/ops�

Konvencionalni automobil

Značajno utječe na smanjenje kvalitete

zraka (NOx, HC)

Buka Emisije CO2

Uzrokuje zdravstvene

probleme posebice

stanovnicima velikih urbanih

područja


Europska unija aktivno kreira platformu za uspostavu održivih prometnih sustava kroz ograničavanje emisija CO2


Električna vozila znatno učinkovitije iskorištavaju primarnu energiju u odnosu na najsuvremenija vozila današnjice opremljena

Izvor: Protoscar


Zakonski okvir - EU

• Direktiva 2009/33/EC o promoviranju čistih i energetski učinkovitih cestovnih vozila – cilj je poticati tržište na čista i energetski učinkovita vozila za cestovni promet, obvezati na standardizaciju vozila i infrastrukture te raznim poticajnim mjerama osigurati potrebnu razinu potražnje u cilju smanjenja proizvodne cijene vozila

• COM (2010) 186 – Akcijski plan definira Strategiju EU za uvođenjem čistih i energetski učinkovitih vozila (European Strategy on clean and energy efficient vehicle)


Politika EU za električna vozila • “Challenges for a EU market for elelctric vehicles”, June 2010

– EV predstavljaju radikalnu inovaciju omogućavajući globalnom tržištu priliku za razvoj industrije vozila

– ne samo da zahtjevaju nova tehnološka rješenja već i značajne promjene u ponašanju društva u smislu mobilnosti

– EV se smatraju ključnom opcijom za smanjenje stakleničkih plinova u transportnom sektoru s obzirom na postojeći energetski mix Europe

– značajne istraživačke aktivnosti kako bi se došlo do faze masovne proizvodnje električnih vozila, poboljšane pouzdanosti i nižeg troška baterije

– standardizacija na razini EU i globalnoj razini ima krucjalnu ulogu za razvoj tehnologije i tržište EV-a

16


Zakonski okvir - EU • Regulation EC no. 443/2009, EU Parlamenta o postavljanju

stndarda za emisije za nova putnička vozila, kao dio integriranog pristupa smanjenja emisija CO2 iz vozila

• emisije novih vozila ne smiju biti veće od 130 g/km CO2 do 2015. odnosno 95 g/km CO2 do 2020.

• Ukoliko proizvođači vozila ne zadovolje granice plaćaju premiju za emisije za svako registrirano vozilo, i to 5€ za prvi g/km iznad dopuštene granice, 15€ za drugi ,25€ za treći i 95€ za svaki slijedeći g/km CO2.

• prosječne emisije CO2 u 2008. za EU15 (nafta i benzin) su iznosile između 150-160 g/km.


0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

2006 2008 2010 2012 2014 2016 2018 2020 2022 2024 2026 2028 2030

PJ

Opća potrošnja Promet Industrija

22,0%

32,0%

46,1%

2006.

20,6%

33,0%

46,4%

2020.

Energetska strategija RH – Sektor prometa • Sektor prometa sudjeluje u

ukupnoj neposrednoj potrošnji energije s oko 30%.

• Brzina porasta je iznimno visoka (preko 5% godišnje u proteklih pet godina).

• Najveći udjel u potrošnji energije u sektoru ima cestovni promet s gotovo 90%.

Izvor: Energetska strategija RH

Slika - Održivi scenarij neposredne potrošnje energije


Energetska strategija RH – Sektor prometa PROPISANE MJERE (poglavlje 4.2.2.)

• Propisivanje strožih standarda za nova vozila;

• Provedba informacijskih kampanja o energetski učinkovitom ponašanju u prometu;

• Planiranje i uspostava učinkovitijih prometnih sustava;

• Poticanje projekata čistijeg prometa i kupovanje energijski učinkovitijih vozila:

– Raznim će se mjerama poticati primjena vozila s emisijama ispod 120 g CO2/km, električna vozila, hibridna vozila - za pravne i fizičke osobe putem subvencije investicija, ali i osiguravanjem besplatnih parkirnih mjesta, pravom na korištenje žutih traka i sl.

19


CEN, CENELEC i ETSI • u lipnju 2010. EU Komisija je dala mandat europskoj

standardizacijskoj grupi (CEN, CENELEC i ETSI) za razvoj standarda u cilju:

– osiguranja interoperabilnosti i priključenja između mjesta opskrbe električne energije i stanice za punjenje EV (uzimajući u obzir činjenicu da kućne utičnice u EU nisu standardizirane)

– osiguranja interoperabilnosti i priključenja imeđu stanice za punjenje (kada punjač nije u vozilu) i EV-a kao i njegove zamjenjive baterije, tako da bude samo jedan tip punjača za sva vozila i baterije

– smanjenja rizika sigurnosti i elektromagnetske kompatibilnosti punjača prema Direktivi 2006/95/EC i 2004/108/EC

20

Napredna mreža - vizija

Vladine potpore za razvoj i standardizaciju EV infrastrukture

22

• Renault-u je odobren zajam od €140m za razvoj električnih vozila.

• Zajam vrijedan €100m će se osiguirati drugim proizvođačima EV poput Peugeot –a ili Daimlera.

Vlada planira potrošiti €500m za razvoj baterija i izgradnju mreže za punjenje u Njemačkoj.

• Vlada je dala jamstvo za €590m promoviranje i razvoj električnih vozila. Sredstva su najmjenjena poticajeima za EV te izgradnju infrastrukture za punjenje.

• Više od 100 stanica za punjenje psotavljenih, od čega više od 40 je smješteno u Londonu.

• Plan je povećati broj stanica za punjenje na 25,000 u Londonu do 2015.

Trends

• U lipnju 2010., u istraživanju standardizacije infrastrukture za punjenje EV, proizvođači vozila su izradili zajedničku specifikaciju za spajanje električnih vozila na mrežu.

Vladini poticaji za hibridna/električna vozila u EU

23

• 20% popusta na cijenu kupnje vozila, maksimalno do €5,000 za vozila koja emitiraju manje od 60g/km CO2.

• Hibridna vozila koja emitiraju manje od 140g/km CO2 dobivaju poticaj od €2,000 .

Električna vozila su neplaćaju godišnji porez na promet za period od 5 godina od datuma prve registracije

• €3,000 potpore za vozozila koja emitiraju točno 120g/km CO2.

• €3,500 potpore za vozozila koja emitiraju manje od 120g/km of CO2.

• 20% popusta do maksimalnih €6,000 za EV.

• Popust na punjenje vozila noću.

• Kredit za poduzeća koja razvijaju tehnologije za EV.

• 25% popusta na cijenu kupnje vozila, maksimalno do £5,000 (€5,630) za EV i PHEV od 2011.

• Neplaćaju londonsku taksu za zagušenje.

• Besplatno punjenje na javnim stanica za punjenje.

Trends

Izvor:Datamonitor


Porezni poticaji za alternativna vozila u EU (1)

• 16 zemalja EU ima elemente u poreznom sustavau koji se temelje na emisijama CO2 i/ili vrsti goriva

• sve veći broj EU zemalja odobrava poticaje za kupnju EV te na kupnju novog uz uništenje starog vozila

• u nastavku je dan pregled po zemljama EU

24

Modeli izgradnje javne infrastrukture

25

Izvor: Eurelectric: “Market models for the roll-out of electric vehicle public charging”, September 2010


Model 1 – Integrirani model

Operator distribucijskog sustava Stanica za punjenje Opskrbljivač električne

energije

• Vlasnik stanica za punjenje je ODS • Kupac i opskrbljivač sklapaju ugovor za uslugu e-mobilnosti (može biti

pretplatna ili prema potrošnji). • ODS kupcu dodjeljuje Identifikacijski broj (ID) koji je povezan s njegovim

ugovorom o opskrbi električnom energijom za e-mobilnost, no kupac može sklopiti više ugovora s raznim opskrbljivačima i imati više ID-ova.

• Svi kupci sudjeluju u trošku izgradnje infrastrukture. Trošak izgradnje infrastrukture je dio mrežarine čiji se iznos u pravilu ne povećava. Ukoliko kupac zatraži brzo punjenje to će mu se dodatno naplatiti.

• Svi opskrbljivači u ovom modelu mogu slobodno nuditi proizvode i usluge.

26


Model 2 – Odvojena infrastruktura


energije

• Vlasnik infrastrukture nije ODS, već Operator infrastrukture za e-mobilnost čija je djelatnost regulirana i odvojena od opskrbne djelatnosti.

• Izgradnju financiraju krajnji korisnici infrastrukture, odnosno samo prihod od električne energije za e-mobilnost se koristi za pokriće troška investicije.

• Operator infrastrukture će naplatiti naknadu za priključenje na infrastrukturu (eng. access fee) za koju će opskrbljivač uvećati svoju cijenu i naplatiti je krajnjem kupcu. U slučaju brzog punjenja Operator infrastrukture će vjerojatno, kao i u modelu 1, naplatiti višu naknadu zbog većeg troška investicije.

• Operatora infrastrukture može biti više, ali svi moraju imati sustav za autentifikaciju i obračun.

• Operatori infrastrukture trebaju ishoditi dozvole od lokalne samouprave za postavljanje infrastrukture.

• Opskrbljivači imaju jednake uvjete pristupa.

27


Model 3 – Neovisni pružatelj e-mobilnosti


energije

• Pružatelj usluga e-mobilnosti postavlja vlastitu infrastrukturu i prodaje električnu energiju zajedno s drugim uslugama, uključujući punjenje.

• Pružatelj usluga e-mobilnosti prodaje samo usluge, ali treba imati dozvolu za opskrbu električnom energijom.

• Izgradnju infrastrukture financiraju krajnji korisnici infrastrukture. • Pružatelj usluga e-mobilnosti kupcima naplaćuje mjesečnu naknadu

za uslugu (slično kao Operator telekomunikacijskih usluga), umjesto naplate potrošene električne energije (kWh). Naknada će uključivati trošak izgradnje infrastrukture, a brzo punjenje vjerojatno neće biti skuplje.

28


Model 4 – Spot operator e-mobilnosti


energije

• Spot operator je vlasnik stanice za punjenje. • Vlasnik ili koncesionar parkirališnog mjesta je vlasnik infrastrukture i prodaje električnu energiju, dok

izgradnju infrastrukture plaćaju njeni krajnji korisnici. • Gradovi su vlasnici parkirališnih mjesta na javnim pločnicima, ali oni mogu uvesti i sustav licenciranja za

poduzeća kako bi se nadmetala za najinteresantnije lokacije. Vlasnici parkirališnih mjesta u ovom modelu grade i upravljanju infrastrukturom te prodaju električnu energiju.

• U ovom modelu pojavljuje se novi subjekt koji treba omogućiti licenciranim poduzećima prodaju električne energije.

• Mali „igrači“ (poduzeća) i opskrbljivači natječu se za najbolja parkirališna mjesta (postoji i mogućnost uvjetovanja prihvaćanja manje atraktivnih lokacija u postupku licenciranja).

• Ovaj model može stvoriti lokalne oligopole i onemogućiti tržišne cijene. • Može se dogoditi da kupac želi sklopiti više ugovora s različitim pružateljima e-mobilnosti u

graničnim/susjednim područjima. Alternativno, moguć je „roaming“ na način da jedan Operator prepozna ID kupca drugog Operatora i omogući mu priključenje na infrastrukturu.

• Operatori slobodno određuju cijene i natječu se za lokacije odnosno postavljanje kućnih punjača, punjača za poslovne zgrade i trgovačke centre.

• U pravilu, oni sklapaju ugovor s opskrbljivačem električne energije za određenu stanicu za punjenje, a kupcu naplaćuju naknadu za parkiranje ovisno o atraktivnosti parkirališnog mjesta.

29


Vrijeme punjenja

Načini punjenja

Izvor napajanja Snaga (kW) Vrijeme

1 -kućno AC, 1F, 16A do 3,7 kW cca 6 h AC, 3F,16A do 11 kW cca 2 h

2-kućno AC, 1F,32A do 7,4 kW cca 3 h AC, 3F,32A do 22 kW cca 1 h

3 -dedicirano AC, 1F,32A do 7,4 kW cca 3 h AC, 3F,32A do 22 kW cca 1 h

4 DC do 400A > 22 kW cca 30 min. Zamjena baterije

- - cca 3 min.

30


Gdje puniti EV?

• prosječno vrijeme parkiranja:

– kod kuće (14 sati),

– na poslu (7 sati),

– u trgovačkim centrima (2 sata).

31


Tipovi lokacija za napajanje vozila • A – javne površine u javnom vlasništvu

– ceste, pločnici, javne telefonske govornice, javna parkirališta.

– potrebno je ishoditi koncesije i dozvole .

– postojeći priključci na tim površinama obuhvaćaju javnu rasvjetu, reklamne panoe, prometnu signalizaciju, te privremene priključke za cirkuse i sl.

– stanice za napajanje predstavljaju novi priključak na postojeće TS (SN/NN) – u nekim slučajevima potrebna je dodatna investicija u mrežu.

– korisnici ovih stanica za napajanje su kupci koji žive u stanovima bez privatnih stanica za napajanje (napajanje bi trajalo preko noći, nekoliko sati) ili kupci koji parkiraju vozila (kraće vrijeme napajanje 20-40 min do postizanja 70-80% ukupnog kapaciteta baterije).

32


Tipovi lokacija za napajanje vozila • B – javne površine u privatnom vlasništvu

– njima se slobodno može pristupiti, npr. trgovački centri, privatna parkirališta, garaže poslovnih zgrada.

– postojeći SN ili NN priključak na mrežu, dimenzioniran je za potrebe posjeda, platio ga je vlasnik posjeda koji sklapa 2 ugovora (korištenje mreže i opskrba el. en.).

– postojeće instalacije posjeda najčešće nisu dimenzionirane za punjenje električnih automobila pa je potrebna nadogradnja.

– vlasnik posjeda odgovoran je za ispravnost električnih instalacija na svojoj mreži (iza brojila) i ovisno o zakonodavstvu smije ili nesmije preprodavati električnu energiju trećoj strani (koja bi punila automobile).

33


Tipovi lokacija za napajanje vozila

• C – privatne površine u privatnom vlasništvu – kućno punjenje, najčešće u garažama

– priključak kupca na SN ili NN mrežu

– priključna snaga i elektroinstalacije su projektirane prema potrebama posjeda,

– vlasnik posjeda ima sklopljene potrebne ugovore.

34


Tipovi lokacija za napajanje vozila • D – lokacije za brzo punjenje

– nisu povezane s vrstom lokacije već s tehničkim karakteristikama opremom za napajanje.

– najčešće se nalaze na javnim površinama u privatnom vlasništvu ali mogu biti i na javnim površinama u javnom vlasništvu.

– najčešće su na autocestama (pumpne stanice ili trgovački centri) te posebno označenim mjestima u gradu.

– brzo punjenje zahtjeva stalni priključak, veću snagu i potreban je veći angažman ODS-a u planiranju mreže.

– nema opće prihvaćene definicije ali interpretira se kao izmjenično trofazno napajanje do 43 kW, istosmjerno od 20 - 100njak kW, te visokonaponsko induktivno punjenje. Za ove potrebe brzo punjenje se odnosi na priključak >32A, 230V AC.

35


Better place –koncept zamjene baterija

• kupiti auto bez baterije

• nova generacija baterija – samo se zamijeni

• http://www.betterplace.com

36

http://www.betterplace.com/�

Baterije za električna vozila

37

E-mobilnost – pregled (1)

38

Upravljački centar

Obračun/računi

Račun/online usluge

VOZILO

Mreža

Potvrda punjenjaRačun za energijuRačun za usluge

WEB pristupE-račun (bez papira)

Mjerno mjestoPriključak na mrežu

Komunikacija s utičnicomJednostavnost (spajanje i punjenje)

AutentifikacijaMjerni podaciKoordinacija mreže

NavigacijaOdobrenjeHotline

Stanica za punjenje

Izvor: RWE: Communication for teh V2G interface, April 2011

ESB - Lokacije za punjenje

39

• 2000 kućnih stanica za punjenje • 1500 javnih stanica za punjenje • 30 stanica za brzo punjenje


EDF

• proizvodnja el. energije u Francuskoj ima nisku stopu emisija CO2 (95% proizvodnje je bez CO2); električno vozilo koje bi se puno el. en. proizvedenoj u Francuskoj emitiralo bi između 10 i 20 g CO2/km! U Francuskoj vozila s motorom s unutarnjim sagorijevanjem emitiraju prosječno 160 g CO2/km.

• sektor transporta u Francuskoj odgovoran je za 31% krajnje potrošnje energije i 38% emisija CO2.

40


EDF

• Ciljevi uvođenja elektromobilnosti: – smanjenje ovisnosti o naftnim derivatima

– trošak goriva i do 5x manji/km

– 8-10 puta manje emisija CO2 u Francuskoj

– kraj lokalnom zagađenju, poboljšanje zdravlja stanovnika

– smanjenje buke

– novi oblici transporta.

41


Enel E-mobilnost

• Kućna stanica za punjenje EV kod kuće (brojilo je instalirano u garaži) • Javna stanica za punjenje

postavljena na ulici u

dogovoru s lokalnom upravom

• Personalizirana kartica

koja prepoznaje kupca i omogućava aktiviranje i prekid punjenja

42


EV PRIKLJUČNICE VDE-AR-E-2623-2-2


IEC 15118-1 – DRAFT – Raspored punjenja • EVSE raspored treba

odrediti vozilu da se ne puni potpunosti za vrijeme vršnog opterećenja

• ako brojilo ima krivulju opterećenja (satno), kupci mogu značajno uštediti na punjenju

44

promjena struje punjenja

Documents

Predavač: mr.sc. Mladen Žunec,dipl.ing. · njeni krajnji korisnici. • Gradovi su vlasnici parkirališnih mjesta na javnim pločnicima, ali oni mogu uvesti i sustav licenciranja