ADVERTISE SUBSCRIBE TECHNICAL ARTICLES EVENTS ETNdigi ABOUT USCONTACT
Oct 29/9 30/9 # Rohde supersquare
6/2-15/5 # Period: start idag om möjligt 6/2—15/5 egen prenannons, över- och  underdeldel

ETNtv

Watch ECF videos

 
ECF22 videos
  • Antti Tolvanen, Etteplan
  • Timo Poikonen, congatec
  • Kimmo Järvinen, Ziphera
  • Sigurd Hellesvik, Nordic Semiconductor
  • Hans Andersson, Acal BFi
  • Andrea J. Beuter, Real-Time Systems
  • Ronald Singh, Digi International
  • Pertti Jalasvirta, CyberWatch Finland
ECF19 videos
  • Julius Kaluzevicius, Rutronik.com
  • Carsten Kindler, Altium
  • Tino Pyssysalo, Qt Company
  • Timo Poikonen, congatec
  • Wolfgang Meier, Data-Modul
  • Ronald Singh, Digi International
  • Bobby Vale, Advantech
  • Antti Tolvanen, Etteplan
  • Zach Shelby, Arm VP of Developers
ECF18 videos
  • Jaakko Ala-Paavola, Etteplan CTO
  • Heikki Ailisto, VTT
  • Lauri Koskinen, Minima Processor CTO
  • Tim Jensen, Avnet Integrated
  • Antti Löytynoja, Mathworks
  • Ilmari Veijola, Siemens

logotypen

 2022  # square  (4)
TMSNet  advertisement
ETNdigi
Mar Apr May Jun # Farnell sajt skyskrapa
Mar 1-9/4 # Ansys sajt
A la carte
AUTOMATION DEVICES EMBEDDED NETWORKS TEST&MEASUREMENT SOFTWARE POWER BUSINESS NEW PRODUCTS
ADVERTISE SUBSCRIBE TECHNICAL ARTICLES EVENTS ETNdigi ABOUT US CONTACT
Tweet

TECHNICAL ARTICLES

Sähköauton pikalataus aurinkoenergialla

Tietoja
Kirjoittanut Veijo Ojanperä
Julkaistu: 22.11.2022
  • Power

Tulevaisuudessa sähköautojen määrä kasvaa dramaattisesti ja niille pitää kehittää toimiva pikalatausjärjestelmä. Voisiko autoja pikaladata aurinkoenergialla?

Artikkelin on kirjoittanut onsemin Jon Harper. Hänellä on yli 25 vuoden kokemus tehopuolijohdealan markkinoinnista ja sovelluksista. Nyt hän vastaa onsemillä tehomoduuleista ja GaN-tuotteista Euroopassa. 

Matkustajien ja tavaran kuljetus on käymässä läpi suurta muutosta sähköisten kulkuneuvojen yleistymisen vauhdittamana ja alan markkinoiden odotetaan jatkuvasti kasvavan. Kaikista myytävien kulkuneuvojen markkinoista sähköautot edustavat vielä kuitenkin varsin pientä osuutta. Arvion mukaan vuonna 2025 myydään kymmenisen miljoonaa sähköajoneuvoa ja että niiden osuus tulisi olemaan noin puolet markkinoista vuoteen 2050 mennessä.

Useimmat näistä ajoneuvoista ladataan, kun ne ovat yön yli pysäköityinä yhdistettynä oman parkkipaikan pistoketolppaan, jolloin lataus tapahtuu hitaasti. Osa ajoneuvoista voidaan ladata nopeasti tienvarren latauspisteissä, kun huoltoasemilla tapahtuva pikalataus yleistyy tulevaisuudessa.

Kun useita latauspisteitä toimii yhtä aikaa, sähköverkon kulutushuiput saattavat paikallisesti muodostua suuriksi. Tällöin paikalliset verkkohäiriöt ja kapasiteettikatkokset saattavat yleistyä, ellei siirtoverkkoihin ja voimalaitoksiin tehdä riittäviä – usein massiivisia – lisäinvestointeja. Tässä artikkelissa tarkastellaan sähköajoneuvojen lataamisen nykytilannetta ja pohditaan, miten tilanne tehontarpeen osalta kehittyy lähitulevaisuudessa. Lopuksi tuodaan esiin, miten tehontarpeen lisäys voidaan toteuttaa käytännöllisesti, kestävästi ja kaupallisesti järkevällä tavalla.

Sähköauton lataaminen nyt

Nykyisten vaihtovirtalatausjärjestelmien yleisissä ja yksityisissä jakeluasennuksissa jaettavan energian määrä vaihtelee. Tason 1 vaihtovirtalaturit toimivat 120 voltilla (enimmillään 2 kW) ja tason 2 laturit toimivat 240 voltilla jakaen enimmillään tehoa 20 kW. Molemmissa tapauksissa AC/DC-tehon muunnos suoritetaan ajoneuvoon asennetussa laturissa pistokeliittymän sijaan (erityisesti suojaus- ja veloitustoimintojen suorittamisen vuoksi). Kustannusten, koon ja painon asettamien rajoitusten vuoksi ajoneuvon kojelaudassa olevan laturin jakeluteho jää tavallisesti alle 20 kW:n.

Vaihtoehtoisesti jos käytetään tasavirtalatausta vaihtovirran sijaan lataus voi tapahtua suuremmilla tehotasoilla. Tason 3 tasavirtalaturit toimivat jopa 450 voltilla (jolloin jakeluteho enimmillään 150 kW) ja uusimmat superlaturit jopa 800 voltilla (tuottaen enimmillään 350 kW). Turvallisuussyistä ylin jännite on rajattu tuhanteen volttiin, silloin kun latauspistoke on yhdistetty ajoneuvoon. Tasavirtalatauksessa tehonmuunnos suoritetaan latausasemassa, joka yhdistetään suoraan auton akkuun. Tällöin ei tarvita ajoneuvon kojepaneelissa olevaa painoa lisäävää ja tilaa vievää laturia.

Mitä tarvitaan tulevaisuudessa?

Sähköautojen määrän yleistyessä maanteillä autoilijat haluavat, että ajoneuvojen lataaminen tapahtuu yhä nopeammin ja vaivattomammin. Kuvitellaan esimerkiksi seuraavanlaista latausskenaariota, mikä saattaa hyvinkin olla todellisuutta kymmenen vuoden kuluessa. Tienvarren latausasemassa on viisi DC-latauspaikkaa, joihin viisi autoa voi pysähtyä samanaikaisesti latautumaan. Jos kussakin autossa on 100 kWh:n akku, jossa latausta on jäljellä 25 %, ja jos kuljettajat haluavat ladata akkunsa 75 % latauskapasiteettiin 15 minuutissa, sähkönsiirtoverkosta tarvittavan tehon kokonaismäärä latausasemalla tulisi olemaan:

 

5 x (75 % - 25 %) x 100 kWh/0,25 h = 1 MW

 

Latausasemaa syöttävän sähkönsiirtoverkon kapasiteetin on pystyttävä kestämään näitä ajoittaisia 1 MW:n huippuarvoja, mistä aiheutuu joitakin seuraamuksia tehonjakelun infrastruktuuriin. Tarvitaan hyvin tehokkaita ja monipuolisia aktiivisia tehokertoimen korjaukseen (PFC) tarkoitettuja komponentteja varmistamaan, ettei sähkönsiirtoverkon taajuutta häiritä ja että se pysyy stabiilina ja suorituskykyisenä. Tarvitaan myös hintaa nostavia muuntajia, kun yhdistetään pienjännitteisiä latausasemia suurjännitteiseen sähkönsiirtoverkkoon, ja kaapeleiden, joilla siirretään tehoa voimalaitokselta latausasemalle, tulee olla mitoitettu siten että ne kestävät siirrettäviä virtatasoja. Mitä suuremman kapasiteetin akuilla ajoneuvot on varustettu, sitä suurempien tehohuippujen sietämistä vaaditaan.

Aurinkoenergialla lisää tehoa

Helpompi ja taloudellisempi ratkaisu, jossa ei ole tarvetta asentaa uusia siirtolinjoja eikä suuria muuntajia, on käyttää paikallisesti toteutettavia uusiutuvan energian lähteitä kuten aurinko- ja tullisähköä osana tehontuottoa. Ne ovat luonteensa mukaisesti myös ainoastaan ajoittain hyödynnettävissä, mutta huolellisesti suunniteltuina niitä voidaan käyttää täyttämään sähköautojen lataamisen aiheuttamia ajoittaisen kysynnän huippuja sähkönsiirtoverkossa.

Aurinkokennojen valosähköisen teknologian hinta on halventunut 80 prosenttia viimeisen kymmenen vuoden aikana, mikä on vaikuttanut uusiutuvien energiajärjestelmien jatkuvaan yleistymiseen. Kehitystä ovat vauhdittaneet vaatimukset hiilipäästöjen vähentämisestä.

Nykyisin aurinkoenergian osuus maailmanlaajuisesta sähköntuotannosta on vielä alle viisi prosenttia, mutta sen osuuden odotetaan olevan kolmannes vuoteen 2050 mennessä. Aurinkoenergian osuuden kasvu vaikuttaa siihen, miten sähköä tullaan tuottamaan ja kuluttamaan – voimalaitosten sähköntuotantoa on hallittava siten, ettei sähkönsiirtoverkkoon syötetä liikaa sähköä ja että kuluttajat enenevässä määrin voisivat käyttää sähköä, joka on tuotettu heidän asuntojen yhteydessä olevilla paikallisilla aurinkoenergiajärjestelmillä. Tämä vaatii huolellista suunnittelua, että pystytään tasapainottamaan sähkönkulutusta keskitetyn sähkönsiirtoverkon ja paikallisen uusioenergiatuotannon syöttämän sähkön välillä, kun reagoidaan muuttuviin kulutustarpeisiin. Tässä esitetyssä esimerkissä latausasema on kytketty suoraan 500 kW tehoa syöttävään aurinkosähköjärjestelmään, jolloin yleisestä sähkönsiirtoverkosta tarvitaan vain 500 kW:n syöttöteho.

Energia talteen kulutusta tasaamaan

Usein väitetään, että aurinkosähköjärjestelmän tuottamaa sähköä käytettäessä suurimmat latausnopeudet ovat saatavissa ainoastaan päivän valoisana aikana, jolloin aurinko paistaa kirkkaimmillaan. Tämä väite ei kuitenkaan pidä aina paikkaansa. Järkevä ratkaisu saadaan aikaa energian varastointijärjestelmää (ESS, Energy Storage System) käyttämällä. Ne ovat sähköisiä vastineita kaasu- ja öljysäiliöille, joita käytetään monissa kotitalous- ja teollisuussovelluksissa. Kotitalouden sovelluksissa on varsin suoraviivaista kytkeä PV-invertteri varaavaan akkuun, joka latautuu auringon paistaessa päiväsaikaan ja jolla voidaan sitten yöaikaan ladata sähköauton akkua.

Teollisuusympäristössä ESS-järjestelmä soveltuu moniin tarkoituksiin PV- ja muiden uusioenergiaa tuottavien teholähteiden reguloinnista tai pimeäkäynnistysten varmistamisen tuottamisesta dieselgeneraattorien tarpeen korvaamiseen. ESS-järjestelmien käyttö on myös taloudellisesti järkevää, koska niitä hyödyntämällä olemassa olevia siirtolinjoja voidaan päivittää tai vaihtaa asteittain pidemmän ajan kuluessa, kun sähköautojen pikalatauksen kysyntä kasvaa. Näiden järjestelmien markkinoiden arvioidaan kasvavan nopeassa tahdissa nykyisestä 20 GWh:sta yli 2000 Gwh:iin vuoteen 2050 mennessä.

Tässä esitetyssä latausasemassa ESS-järjestelmä käyttäytyy suurikapasiteettisen akun tavoin varastoiden ja syöttäen aurinkosähköjärjestelmän (tai muiden uusioenergialähteiden) tuottamaa energiaa latauspaikalle tarpeen mukaisesti ja että kaikki ylijäämäenergia jaetaan sähkönsiirtoverkkoon. ESS-järjestelmä mitoitetaan siten, että saavutetaan paras tasapaino huipputehon kysynnän ja energiavaraston kapasiteetin välillä (mihin suuresti vaikuttaa saatavissa olevan paikallisesti tuotetun energian (aurinko, tuuli, ja muut) määrä, latauspaikkojen lukumäärä ja muut paikallisesti yhdistettävät kuormitukset).

Sähköautojen myynnin kasvaesdsa autoilijoilla on syytä odottaa, että auto on mahdollista ladata lyhyessä ajassa, mikä merkitsee pikalatausinfrastruktuurin yleistymistä. On selvää, että nykyistä sähkönsiirtoverkkoa ei ole suunniteltu odotettavissa olevaa ajoittaisen huippukulutuksen tarpeita varten. Kun yhdistetään aurinkosähköisiä PV-järjestelmiä energian varastointijärjestelmiin, saadaan toteutettua realistinen ja kilpailukykyinen vaihtoehto suurimittaiselle sähkönsiirtoverkon infrastruktuurin kunnostusurakalle, joka muussa tapauksessa olisi odotettavissa.

back to top
MORE NEWS

Embedded World ylitti järjestäjien odotukset

Sulautetun elektroniikan ammattilaiset kokoontuivat viime viikolla Nürnbergiin alan tärkeimmille messuille. Järjestäjän mukaan Embedded World oli menestys ja kävijämäärä ylitti järjestäjän odotukset.

Piirit alkavat tukea uutta Bluetoothia

Bluetooth Special Interest Group on julkaissut Bluetooth-tekniikan uusimman version. Tekniikan versio 5.4 tuo erityisesti IoT-käyttöön tärkeitä uusia ominaisuuksia, joita piirien valmistajat haluavat nyt hyödyntää. Infineon on yksi ensimmäisiä 5.4-versiota siruissaan tukevia.

Suomen Yhteisverkko sai uuden toimitusjohtajan

DNA:n ja Telian yhteisesti omistaman Suomen Yhteisverkko Oy:n toimitusjohtaja Antti Jokinen jättää tehtävänsä yhtiön palveluksessa. Uudeksi toimitusjohtajaksi on nimitetty huomisesta alkaen Sami Siiki, joka on aiemmin työskennellyt Telian verkoista vastaavana johtajana ja Suomen Yhteisverkko Oy:n hallituksen varapuheenjohtajana.

Neljä kymmenestä pelkää, että tekoäly vie oman työn

ChatGPT osoittaa, ettei tekoälyn kanssa kannata edes yrittää kisata ainakaan missään rutiinitehtävissä. Esimerkiksi muistioiden yhteenvedot tekoäly tekee paremmin ja nopeammin kuin kukaan. AtlasVPN:n esittämän datan perusteella neljä kymmenestä eli lähes joka toinen pelkää, että lopulta tekoäly vie oman työn.

OnePlus esittelee pian seuraavan hittipuhelimensa

Esimerkiksi Elisan viime vuoden myydyin älypuhelin ei ollut mikään tuhannen euron lippulaivamalli, vaan OnePlussan Nord CE 2 Lite, jota tällä hetkellä myydään 169 eurolla. Nyt OnePlus kertoo, että hittipuhelimen päivitysmalli lanseerataan huhtikuun 4. päivä.

Puolijohteista halutaan Suomeen jättibisnes

Suomi ei tule ihan ensimmäisenä mieleen, jos haetaan puolijohdealan merkittäviä kehittäjiä. Meillä on kuitenkin varsin kunniakas historia puolijohteissa ja nyt alasta hautaan iso bisnes vuoteen 2030 mennessä.

Renesas kutisti 8-bittisen

8-bittisiä ohjaimia tarvitaan yhä laajasti eri sovelluksissa, mutta niidenkin toivotaan vievän yhä vähemmän tilaa. Renesas vastaa kysyntään uusilla RL78-perheen mikro-ohjaimilla. G15-sarjan pienin piiri sopii vain 3 x 3 millimetriin.

Nyt tekoäly tulee sykemittariin

Pian ei mistään löydy laitetta, johon ei olisi lisätty tekoälytoimintoja. STMicroelectronics n nyt esitellyt ensimmäiset tekoälyllä parannetut kiihtyvyysanturit. Ne parantavat monien laitteiden suorituskykyä ja tehokkuutta. Antureita voi käyttää esimerkiksi sykemittareissa.

Tehoelektroniikkaa nopeammin simuloimalla

Tehoelektroniikan suunnittelu on vaativa ja usein aikaa vievä prosessi. Suunnittelijoiden ongelmia helpottaakseen onsemi on esitellyt simulaattorin, joka nopeuttaa prosessia tuomalla oivalluksia jo kehityssyklin aikaisessa vaiheessa.

160 milliwattia ultraviolettivaloa yhdestä sirusta

Ultraviolettivaloa käytetään monessa sovelluksessa esimerkiksi tappamaan bakteereja. Japanilaisen Crystal IS:n tytäryhtiö Asahi Kasei on nyt kehittänyt yhden sirun ultraviolettiledin, jolla saadaan tuotettua 160 milliwatin UV-valonlähde yhdellä ainoalla sirulla 260-270 nanometrin alueella. Kyse on uuden polven Klaran-ledistä. Sen tehoa käytetään nopeuttamaan ultraviolettivalojen alojen käyttöönottoa ja nopeuttamaan matalapaineisten elohopealamppujen laajaa vaihtamista tehokkaampaan tekniikkaan.

 2022  # mobilbox
TMSNet  advertisement
6/2—15/5 # egenannons mobilbox ecf
Mar Apr May Jun # Rohde mobilbox
Mar Apr May Jun  # Farnell  mobilbox f skyskrapa
Mar 1-9/4 # Ansys sajt

© Elektroniikkalehti

 
 

TECHNICAL ARTICLES

Valitse langaton teknologia oikein - osa 1

Nykyisin on käytössä useita erilaisia langattoman tiedonsiirron standardeja ja protokollia, jolloin saattaa olla vaikea valita oikeanlainen, tiettyyn sovellukseen soveltuva teknologia. Tässä artikkelissa tuodaan esiin eräitä tärkeimpiä kriteerejä, joita on syytä ottaa tarkastelun kohteeksi, kun valittavana on neljä suosittua vaihtoehtoa: Wi-Fi, Bluetooth Low Energy, valmistajakohtainen RF-tekniikka ja Connectivity Standards Alliancen protokolla Green Power.

Lue lisää...

OPINION

Poliitikot eivät kykene ratkaisemaan autoalan verotusta

Autoalan tiedotuskeskus järjesti tänään Nollasta sataan -paneelikeskustelun, jossa poliitikot keskustelivat sekä liikenteen päästöistä että sen verottamisesta. Paneeli osoitti ennen kaikkea, että poliitikoilla tulee olemaan suuria vaikeuksia laatia kestäviä, tasapuolisia ja järkeviä ratkaisuja ongelmiin.

Lue lisää...

LATEST NEWS

  • Embedded World ylitti järjestäjien odotukset
  • Piirit alkavat tukea uutta Bluetoothia
  • Suomen Yhteisverkko sai uuden toimitusjohtajan
  • Neljä kymmenestä pelkää, että tekoäly vie oman työn
  • OnePlus esittelee pian seuraavan hittipuhelimensa

NEW PRODUCTS

  • Lähes gigatavu sekunnissa muistikorteille
  • 65 watin laturiproto nopeasti
  • Intelin ARC-näytönohjaimen saa nyt Rutronikilta
  • Sovellus lataa sähköauton automaattisesti halvimmalla sähkönhinnalla
  • Farnellilta nyt tekoälyä verkon reunalle
 

NEWSFLASH

twitter
ETN_fi @ETN_fi
ETN_fi RT @joeprkns: Last night I used GPT-4 to write code for 5 micro services for a new product. A (very good) dev quoted £5k and 2 weeks. G…
maalis 17 • reply • retweet • favorite
ETN_fi This is why Nokia lost the game in mobile phones - an insiders view https://t.co/NB5Wndkx5p
joulu 12 • reply • retweet • favorite
ETN_fi @OnePlus_FI lahjoittaa Pelastusarmeijalle 50 puhelinta jouluapuun. Iso- Britanniassa samanlainen lahjoitus tehdään… https://t.co/LKdl2Pywie
joulu 07 • reply • retweet • favorite
ETN_fi Finnish PM Sanna Marin: We need to cut our dependence on China. https://t.co/598gQXKvlj #Slush2022 #China #electronics #semiconductors
marras 17 • reply • retweet • favorite
ETN_fi https://t.co/ugg6A09vln Need cm level accuracy in your positioning device? Now you can explore this with #ublox two… https://t.co/5rQNxsAu5V
loka 07 • reply • retweet • favorite
web design services
 

Section Tapet