ADVERTISE SUBSCRIBE TECHNICAL ARTICLES EVENTS ETNdigi ABOUT USCONTACT
etndigi1-2026

IN FOCUS

R&S FSWX: new horizons in signal and spectrum analysis

 

Demanding mobile radio and wireless applications can push HF components to their physical limits. The FSWX signal and spectrum analyzer was developed to characterize components under challenging conditions. The analyzer is the first model with two input ports, filter banks to pre-filter and cross-correlate for noise suppression. The features were previously found only in high-quality phase noise testers.

Lue lisää...

ETNtv

 
ECF25 videos
  • Jaakko Ala-Paavola, Etteplan
  • Aku Wilenius, CN Rood
  • Tiitus Aho, Tria Technologies
  • Joe Hill, Digi International
  • Timo Poikonen, congatec
  • ECF25 panel
ECF24 videos
  • Timo Poikonen, congatec
  • Petri Sutela, Testhouse Nordic
  • Tomi Engdahl, CVG Convergens
  • Henrik Petersen, Adlink Technology
  • Dan Still , CSC
  • Aleksi Kallio, CSC
  • Antti Tolvanen, Etteplan
ECF23 videos
  • Milan Piskla & David Gustafik, Ciklum
  • Jarno Ahlström, Check Point Software
  • Tiitus Aho, Avnet Embedded
  • Hans Andersson, Acal BFi
  • Pasi Suhonen, Rohde & Schwarz
  • Joachim Preissner, Analog Devices
ECF22 videos
  • Antti Tolvanen, Etteplan
  • Timo Poikonen, congatec
  • Kimmo Järvinen, Xiphera
  • 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

Apr # TME square
TMSNet  advertisement
ETNdigi
A la carte
AUTOMATION DEVICES EMBEDDED NETWORKS TEST&MEASUREMENT SOFTWARE POWER BUSINESS NEW PRODUCTS
ADVERTISE SUBSCRIBE TECHNICAL ARTICLES EVENTS ETNdigi ABOUT US CONTACT
Share on Facebook Share on Twitter Share on LinkedIn

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.

MORE NEWS

Trump haluaa 6G-verkon Los Angelesin olympialaisiin

Donald Trump hallinto tavoittelee 6G-teknologian esittelyä jo vuoden 2028 kesäolympialaisissa Los Angeles Summer Olympics 2028. Tavoite on kunnianhimoinen, sillä 6G-standardointi ei ole vielä valmis.

Monimuotoisuus ratkaisee, millaista tekoälyä syntyy

Microsoftilla työskentelevä Vibha Deshpande on palkittu tämän vuoden Mimmit koodaa -palkinnolla. Hänen viestinsä on suora: jos tekoälyä rakentavat tiimit ovat yksipuolisia, myös lopputulos jää kapeaksi.

Congatec tuo tekoälykiihdytyksen edullisempiin moduuleihin

Saksalainen congatecin uusi conga-TC300 tuo erillisen tekoälykiihdyttimen matalan tehon COM Express -moduuleihin. Keskeistä on, että aiemmin Atom- ja Celeron-tason sovelluksiin voidaan nyt lisätä paikallista AI-laskentaa ilman siirtymää raskaampaan alustaan.

Muistipula katkaisi älypuhelinmarkkinan kasvun – hinnat nousevat, volyymit laskevat

Globaalit älypuhelintoimitukset kääntyivät alkuvuonna laskuun ensimmäistä kertaa lähes kolmeen vuoteen. IDC:n mukaan keskeinen syy on muistipiirien saatavuus ja hintapiikki, joka pakottaa valmistajat nostamaan laitehintoja ja leikkaamaan volyymeja. Samalla markkina siirtyy entistä selkeämmin kalliimpiin laitteisiin.

Energiamurroksen pullonkaula ei ole sähkö vaan data

- Myymme laitteita, jotka tuottavat valtavan määrän dataa, mutta emme ole kovin hyviä hyödyntämään sitä, sanoo Schneider Electricin Suomen ja Baltian maajohtaja Jani Vahvanen. Hänen mukaansa energiatehokkuuden suurin este ei ole teknologia vaan datan siiloutuminen ja puutteellinen käyttö.

Tekoäly tulee jo rakennustyömaille

- Tekoälyä käytetään vain, jos siitä on hyötyä. Mutta potentiaali on valtava, sanoi Admicom-konsernin toimitusjohtaja Simo Leisti eilen Helsingin messukeskuksessa uusilla SähköElectricity-messuilla.

Nokia tuo DDoS-suojauksen suoraan verkon ytimeen

Nokia ja Cinia tuovat Suomeen uuden mallin kriittisen infrastruktuurin suojaamiseen. Kyse ei ole erillisestä turvakerroksesta, vaan ratkaisusta, joka on rakennettu suoraan IP-verkon sisään.

Autojen audiosignaali siirtyy Ethernetiin

Autojen äänijärjestelmät ovat kokemassa arkkitehtuurimuutoksen, kun audiosignaalin siirto siirtyy erillisistä kaapeloinneista auton Ethernet-verkkoon. STMicroelectronics esittelee ratkaisua, jossa sama verkko hoitaa sekä ohjauksen, diagnostiikan että korkealaatuisen audion ilman erillisiä audioväyliä.

Fibox rakentaa kasvua sähköistymisen ympärille

Teollisuuden sähköistyminen ja automaatio kasvattavat nopeasti tarvetta suojata elektroniikkaa yhä vaativammissa ympäristöissä. Fibox hakee nyt kasvua tästä murroksesta, jossa kotelointi nousee kriittiseksi osaksi koko järjestelmän luotettavuutta.

IQM tekee kvanttikoneiden käytöstä helpompaa automatisoimalla kalibroinnin

- Haluamme, että yritykset käyttävät kvanttikoneita, eivät vain tutki niitä. Kalibrointi on ollut hiljainen pullonkaula, sanoo IQM:n Juha Vartiainen. Yhtiö esittelee AI-ohjattua kalibrointia, jolla kvanttikoneiden ylläpitoa pyritään automatisoimaan ja irrottamaan harvinaisesta asiantuntijaosaamisesta.

Kvanttikoneiden skaalautuminen uhkaa kaatua jäähdytykseen

Kvanttitietokoneiden kasvua rajoittaa yhä useammin käytännön laitteistofysiikka eikä pelkkä kubittien määrä. Göteborgilaisen Chalmersin teknisen korkeakoulun tutkijoiden mukaan usean kubitin ohjaaminen yhdellä kaapelilla voi vähentää jäähdytyskuormaa ilman merkittävää hidastusta.

Uusi Z-liitos ratkaisee pinotun elektroniikan heikon kohdan

ETN - Technical articleNykyaikaisen avaruus- ja sotilaselektroniikan suunnittelijoita pyydetään luomaan yhä parempaa suorituskykyä yhä pienemmässä mekaanisessa koossa. Tämä onnistuu parhaiten pinoamalla elektroniikkaa kolmiulotteisesti. Fyysisten rakennevaatimusten lisäksi datansiirtonopeudet kasvavat jatkuvasti ja signaalien eheyden marginaalit kutistuvat.

Verge avasi lisää Donut Lab -akun saloja

Donut Labin videosarja jatkui tänään kahden viikon tauon jälkeen. Nyt yhtiö avasi akun saloja kertomalla lisätietoja Verge-sähkömoottoripyörän TS Pro -mallin standardiakusta, jolla kantama on 350 kilometriä.

Sama virtalähde kelpaa nyt sairaalaan ja kotiin

Norjalainen Mascot laajentaa virtalähdevalikoimaansa uudella 4320-sarjan desktop-mallilla, joka on suunniteltu toimimaan yhtä hyvin sekä lääkintälaitteissa että kotikäytön sovelluksissa.

Samsung haluaa tuoda 8K-ammattivideon mobiililaitteisiin

Samsung Electronics on jo ottanut ensimmäisen konkreettisen askeleen kohti ammattitason videotuotantoa mobiilissa. Yhtiön uusi APV-koodekki on käytössä Samsung Galaxy S26 Ultra -puhelimessa, jossa se mahdollistaa jopa 8K-tasoisen videon käsittelyn reaaliajassa suoraan kuvausvaiheesta editointiin.

Ilmainen seminaari testerien kalibroinnista

Rohde & Schwarz järjestää toukokuussa maksuttoman puolipäiväisen seminaarisarjan, joka pureutuu testaus- ja mittalaitteiden kalibroinnin perusteisiin ja käytännön haasteisiin. Suomessa tapahtuma pidetään Oulussa 27. toukokuuta Nokia Networksin tiloissa.

PC-alaa vetää pelko kallistuvista komponenteista

PC-toimitukset kasvoivat vuoden 2026 ensimmäisellä neljänneksellä 2,5 prosenttia 65,6 miljoonaan laitteeseen. IDC:n mukaan kasvu nojaa kuitenkin osin ennakoivaan ostamiseen, Windows 10 -siirtymään ja uusiin malleihin, kun samaan aikaan muistipula, logistiikkahäiriöt ja nousevat hinnat alkavat jo jarruttaa markkinaa.

Näinkin voi tehdä: ADC-valmistaja lukitsi hinnat kahdeksi vuodeksi

Analogipiirien markkina käy nyt kuumana. Hinnat nousevat ja toimitusajat venyvät. Yhdysvaltalainen Silanna Semiconductor yrittää kääntää asetelman päälaelleen lupaamalla jotain poikkeuksellista. Yhtiö tarjoaa kahden vuoden hintalukon kaikille suorituskykyisille AD-muuntimilleen.

NATO panostaa suomalaiseen ilmalaivaan

Nato on tehnyt ensimmäisen sijoituksensa suomalaiseen yhtiöön. Kohteena on Kelluu, jonka autonomiset ilmalaivat lupaavat ratkaista yhden modernin valvonnan keskeisistä ongelmista: jatkuvan tilannekuvan puutteen.

Reaaliaikaohjaus ja kvanttiturva samaan mikro-ohjaimeen

Microchip tuo dsPIC33A-perheeseen uuden DSC-ohjaimen, joka yhdistää nopean analogian, tarkan reaaliaikaohjauksen ja post-kvanttitietoturvan. Integraation tavoitteena on yksinkertaistaa erityisesti datakeskusten tehonmuunnosta ja moottoriohjausta. Samalla se nostaa esiin kysymyksen siitä, kuinka paljon yhdellä piirillä voidaan oikeasti korvata erilliskomponentteja.

ETNdigi - Watch GT Runner 2
16 17  # puffbox mobox till tme native
16 17  # puffbox mobox till square
TMSNet  advertisement

© Elektroniikkalehti

 
 

TECHNICAL ARTICLES

Uusi Z-liitos ratkaisee pinotun elektroniikan heikon kohdan

ETN - Technical articleNykyaikaisen avaruus- ja sotilaselektroniikan suunnittelijoita pyydetään luomaan yhä parempaa suorituskykyä yhä pienemmässä mekaanisessa koossa. Tämä onnistuu parhaiten pinoamalla elektroniikkaa kolmiulotteisesti. Fyysisten rakennevaatimusten lisäksi datansiirtonopeudet kasvavat jatkuvasti ja signaalien eheyden marginaalit kutistuvat.

Lue lisää...

OPINION

Agenttikoodaus muuttaa myös sulautetun kehityksen

CodeBoxxin perustajan Nicolas Genestin mukaan ohjelmistokehitys on kääntynyt päälaelleen: koodia ei enää kirjoiteta, vaan tekoälyä orkestroidaan kohti tavoitetta. Muutos näkyy erityisen voimakkaasti sulautetuissa järjestelmissä, joissa tiukka laitteisto–ohjelmisto-integraatio, pitkät validointisyklit ja virheiden korkea hinta tekevät agenttipohjaisesta kehityksestä poikkeuksellisen merkittävän murroksen.

Lue lisää...

 

LATEST NEWS

  • Trump haluaa 6G-verkon Los Angelesin olympialaisiin
  • Monimuotoisuus ratkaisee, millaista tekoälyä syntyy
  • Congatec tuo tekoälykiihdytyksen edullisempiin moduuleihin
  • Muistipula katkaisi älypuhelinmarkkinan kasvun – hinnat nousevat, volyymit laskevat
  • Energiamurroksen pullonkaula ei ole sähkö vaan data

NEW PRODUCTS

  • Sama virtalähde kelpaa nyt sairaalaan ja kotiin
  • Vesitiivis USB-C piirikortille ilman lisäkokoonpanoa
  • Kolmivaiheinen tuuletinohjaus ilman koodia
  • AES ei vielä tee muistitikusta turvallista
  • Toughbook 56 tuo tekoälyn kentälle ilman pilveä
 
 

Section Tapet