Upload
others
View
7
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
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
NOVA ENERGETIKA - ELEKTROMOBILNOST
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
NOVA ENERGETIKA - ELEKTROMOBILNOST
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.
NOVA ENERGETIKA - ELEKTROMOBILNOST
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%
NOVA ENERGETIKA - ELEKTROMOBILNOST
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
NOVA ENERGETIKA - ELEKTROMOBILNOST
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
NOVA ENERGETIKA - ELEKTROMOBILNOST
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
Konvencionalni automobil
Značajno utječe na smanjenje kvalitete
zraka (NOx, HC)
Buka Emisije CO2
Uzrokuje zdravstvene
probleme posebice
stanovnicima velikih urbanih
područja
NOVA ENERGETIKA - ELEKTROMOBILNOST
Europska unija aktivno kreira platformu za uspostavu održivih prometnih sustava kroz ograničavanje emisija CO2
NOVA ENERGETIKA - ELEKTROMOBILNOST
Električna vozila znatno učinkovitije iskorištavaju primarnu energiju u odnosu na najsuvremenija vozila današnjice opremljena
Izvor: Protoscar
NOVA ENERGETIKA - ELEKTROMOBILNOST
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)
NOVA ENERGETIKA - ELEKTROMOBILNOST
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
NOVA ENERGETIKA - ELEKTROMOBILNOST
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.
NOVA ENERGETIKA - ELEKTROMOBILNOST
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
NOVA ENERGETIKA - ELEKTROMOBILNOST
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
NOVA ENERGETIKA - ELEKTROMOBILNOST
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
NOVA ENERGETIKA - ELEKTROMOBILNOST
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
NOVA ENERGETIKA - ELEKTROMOBILNOST
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
NOVA ENERGETIKA - ELEKTROMOBILNOST
Model 2 – Odvojena infrastruktura
Operator distribucijskog sustava Stanica za punjenje Opskrbljivač električne
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
NOVA ENERGETIKA - ELEKTROMOBILNOST
Model 3 – Neovisni pružatelj e-mobilnosti
Operator distribucijskog sustava Stanica za punjenje Opskrbljivač električne
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
NOVA ENERGETIKA - ELEKTROMOBILNOST
Model 4 – Spot operator e-mobilnosti
Operator distribucijskog sustava Stanica za punjenje Opskrbljivač električne
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
NOVA ENERGETIKA - ELEKTROMOBILNOST
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
NOVA ENERGETIKA - ELEKTROMOBILNOST
Gdje puniti EV?
• prosječno vrijeme parkiranja:
– kod kuće (14 sati),
– na poslu (7 sati),
– u trgovačkim centrima (2 sata).
31
NOVA ENERGETIKA - ELEKTROMOBILNOST
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
NOVA ENERGETIKA - ELEKTROMOBILNOST
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
NOVA ENERGETIKA - ELEKTROMOBILNOST
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
NOVA ENERGETIKA - ELEKTROMOBILNOST
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
NOVA ENERGETIKA - ELEKTROMOBILNOST
Better place –koncept zamjene baterija
• kupiti auto bez baterije
• nova generacija baterija – samo se zamijeni
• http://www.betterplace.com
36
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
NOVA ENERGETIKA - ELEKTROMOBILNOST
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
NOVA ENERGETIKA - ELEKTROMOBILNOST
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
NOVA ENERGETIKA - ELEKTROMOBILNOST
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
NOVA ENERGETIKA - ELEKTROMOBILNOST
EV PRIKLJUČNICE VDE-AR-E-2623-2-2
NOVA ENERGETIKA - ELEKTROMOBILNOST
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