Солнеч­ная энергия для Hyundai и Jeep

Заряжаем в гараже

Roman Rubanovich, NENCOM

Всё чаще соб­ствен­ники домаш­них сол­неч­ных элек­тро­стан­ций заду­мы­ва­ются о покупке элек­три­че­ского транс­порт­ного сред­ства (EV), чтобы более эффек­тивно исполь­зо­вать излишки сол­неч­ной энер­гии. Они хотят полу­чать бес­плат­ное и чистое «топ­ливо» в своём гараже, вместо покупки посто­янно доро­жа­ю­щих бен­зина, газа или дизеля.

Полностью отка­заться от дви­га­те­лей внут­рен­него сго­ра­ния в 2022 году не всегда воз­можно. Плотность энер­гии в акку­му­ля­то­рах боль­шин­ства элек­тро­мо­би­лей пока ещё недо­ста­точна для даль­них путе­ше­ствий. Но для города или корот­ких заго­род­ных поез­док элек­тро­мо­били иде­альны уже сего­дня. Особенно для тех води­те­лей, у кото­рых есть свой дом.

Зарядка от домаш­ней сети, даже по днев­ному тарифу, обхо­дится намного дешевле горю­чего топ­лива в пере­счёте на кило­метр пути. Ночью — ещё дешевле, но вне кон­ку­рен­ции — бес­плат­ная зарядка от солнца. Именно к такому выводу пришёл наш клиент из Софии, кото­рому мы постро­или элек­тро­стан­цию в про­шлом году.

Фотоволь­та­и­че­ская (PV) система полу­чи­лась доста­точна мощная, более 40 kWp (кило­ватт-пик), что пери­о­ди­че­ски при­во­дит к сверх­про­из­вод­ству. Лишнюю энер­гию можно либо про­да­вать в сеть (что не всегда выгодно и тре­бует вре­мени на слож­ные бюро­кра­ти­че­ские про­це­дуры), либо как-то исполь­зо­вать. Конечно, совсем не обя­за­тельно исполь­зо­вать лишнюю энер­гию, для PV системы это не опасно: если в настрой­ках элек­тро­стан­ции уста­нов­лен запрет на подачу энер­гии в элек­тро­рас­пре­де­ли­тель­ную сеть, она будет авто­ма­ти­че­ски регу­ли­ро­вать мощ­ность таким обра­зом, чтобы не про­из­во­дить больше, чем тре­бу­ется на объ­екте в данный момент. Тем не менее соб­ствен­ники подоб­ных систем пред­по­чи­тают найти при­ме­не­ние лишней энер­гии, ведь она бес­платна.

Самый оче­вид­ный способ — доба­вить к сол­неч­ной элек­тро­стан­ции систему хра­не­ния энер­гии (ESS). В сол­неч­ный день, когда элек­тро­стан­ция про­из­во­дит больше энер­гии, чем потреб­ля­ется в хозяй­стве, излишки будут направ­лены на зарядку бата­рей, а после захода солнца можно будет про­дол­жить исполь­зо­вать накоп­лен­ную в бата­реях сол­неч­ную энер­гию. Ещё выгод­нее — уста­но­вить боль­шой бойлер (300-500 литров для семьи из 3-4 чело­век) и исполь­зо­вать его как теп­ло­вой акку­му­ля­тор. Но что делать если акку­му­ля­торы уже заря­жены, вода в бой­лере горя­чая, а PV система всё ещё может про­из­во­дить больше энер­гии, чем тре­бу­ется в данный момент? Хорошее реше­ние — заря­жать элек­тро­мо­биль.

Поскольку сол­неч­ная элек­тро­стан­ция в этом доме бази­ро­ва­лась на ком­по­нен­тах нидер­ланд­ского про­из­во­ди­теля Victron Energy, мы уста­но­вили в гараже заряд­ную стан­цию этой марки. EV стан­ция Виктрон может рабо­тать как само­сто­я­тель­ное устрой­ство, но весь её потен­циал рас­кры­ва­ется, когда она явля­ется частью эко­си­стемы Victron Energy. В этом случае воз­мо­жен полный кон­троль над стан­цией через VRM Portal (портал Victron для мони­то­ринга, управ­ле­ния и настроек), а также опция исполь­зо­ва­ния адап­тив­ного режима, в кото­ром для заряда элек­тро­мо­биля исполь­зу­ются только излишки сол­неч­ной энер­гии.

Экосистема Victron Energy

Hyundai IONIQ 5

Для пере­дви­же­ния по городу наш клиент выбрал Hyundai IONIQ 5 в версии Long Range. Этот пол­но­при­вод­ный элек­тро­мо­биль осна­щён двумя мото­рами: 155 kW на задней оси и 70 kW на перед­ней. Общая мощ­ность двух дви­га­те­лей состав­ляет 225 kW (306 лоша­ди­ных сил), кру­тя­щий момент — 605 N·m, уско­ре­ние с места до 100 km/h — 5.2 s.

Заряжаем Hyundai IONIQ 5 от солнца

Обычно в элек­тро­мо­би­лях исполь­зу­ется 400-воль­то­вая или 800-воль­то­вая архи­тек­тура (уро­вень напря­же­ния в системе). Более высо­кое напря­же­ние акку­му­ля­тора сни­жает ток при оди­на­ко­вой мощ­но­сти заряда или раз­ряда, что, в свою оче­редь, поз­во­ляет умень­шить сече­ние кабе­лей и сни­зить массу транс­порт­ного сред­ства. В Hyundai IONIQ 5 при­ме­нена 800-воль­то­вая архи­тек­тура, а источ­ни­ком энер­гии для его дви­га­те­лей служит литий-поли­мер­ный (LiPo) акку­му­ля­тор с номи­наль­ным напря­же­нием 653 V и доступ­ной ёмко­стью 70 kW·h. Батарея состоит из 360 ячеек, сгруп­пи­ро­ван­ных в 30 моду­лей (в более новой версии были добав­лены ещё два модуля):

Устрой­ство акку­му­ля­тора Hyundai IONIQ 5, © BaStro

При исполь­зо­ва­нии быст­рых заряд­ных стан­ций посто­ян­ного тока (DC), IONIQ 5 может при­ни­мать мощ­ность более 200 kW на началь­ном этапе заряда.

График мощ­но­сти DC заряда Hyundai IONIQ 5 по данным Fastned

При зарядке от быто­вой сети пере­мен­ного тока (AC), задей­ству­ется встро­ен­ное в элек­тро­мо­биль заряд­ное устрой­ство, кото­рое пре­об­ра­зо­вы­вает пере­мен­ный ток в посто­ян­ный, необ­хо­ди­мый для заряда акку­му­ля­тора. Обычно встро­ен­ные заряд­ные устрой­ства могут рабо­тать с 1-фаз­ными и 3-фаз­ными сетями, при­ни­мая на входе ток до 32 ампер. При этом неко­то­рые из них рабо­тают только с одной фазой и/или имеют огра­ни­че­ние по току на входе менее 32 ампер.

Светоди­оды справа от кон­нек­тора пока­зы­вают уро­вень заряда бата­реи

Зарядная стан­ция Victron Energy может рабо­тать в 1-фазных и 3-фазных сетях, выда­вая ток до 32 ампер на фазу. Встроен­ное в Hyundai IONIQ 5 заряд­ное устрой­ство имеет огра­ни­че­ние 16 ампер на фазу при зарядке от 3-фазной сети (11 kW) и 32 ампера при зарядке от 1-фазной сети (7.36 kW):

Мощность AC заряда Hyundai IONIQ 5 по данным EV Database

В нашем случае сеть 3-фазная, поэтому мы можем пода­вать до 11 kW на встро­ен­ное заряд­ное устрой­ство элек­тро­мо­биля, потра­тив на полную зарядку около 7.5 часов. С учётом потерь при пре­об­ра­зо­ва­нии энер­гии и работы неко­то­рых систем в IONIQ 5 во время зарядки, непо­сред­ственно в бата­рею посту­пает около 10.3 kW элек­три­че­ской мощ­но­сти:

Дисплей Hyundai IONIQ 5 во время зарядки

Светоди­од­ное кольцо на заряд­ной стан­ции пока­зы­вает статус заряда

EV стан­ция Victron Energy осна­щена сен­сор­ным дис­плеем. На фото­гра­фии ниже запе­чат­лён момент, когда заряд­ная стан­ция рабо­тает в ручном режиме с огра­ни­че­нием тока 15 A. Общее потреб­ле­ние в доме состав­ляет 12.7 kW (зелё­ный пря­мо­уголь­ник), из кото­рых около 9.5 kW уходит на заряд элек­тро­мо­биля. Солнеч­ные модули про­из­во­дят 16.9 kW (два жёлтых пря­мо­уголь­ника), из кото­рых 4.2 kW заря­жают домаш­нюю систему хра­не­ния энер­гии (заря­жена на 45%). Потреб­ле­ние от сети состав­ляет 0.2 kW (крас­ный пря­мо­уголь­ник):

Гораздо более подроб­ную инфор­ма­цию можно полу­чить с помо­щью смарт­фона или ком­пью­тера через бес­плат­ный VRM Portal. Давайте рас­смот­рим гра­фики трёх пара­мет­ров системы в пере­мен­ную облач­ность 5 мая 2023 года:

Мощность PV системы

Мы видим, что в 12:36 сол­неч­ная элек­тро­стан­ция про­из­во­дила около 31.8 kW мощ­но­сти, из кото­рых в домаш­нюю систему хра­не­ния посту­пало около 15.4 kW, а на зарядку элек­тро­мо­биля — около 9 kW. Оставши­еся 7.4 kW — теку­щее потреб­ле­ние в доме.

Мощность заряда/раз­ряда ESS системы

Спустя две минуты солнце скры­лось за обла­ком и гене­ра­ция PV системы сни­зи­лась до 10-12 kW, но элек­тро­мо­биль про­дол­жил заря­жаться мощ­но­стью 9 kW, так как заряд­ная стан­ция рабо­тала в ручном режиме с фик­си­ро­ван­ным током заряда. Дефицит PV мощ­но­сти в этот период был ком­пен­си­ро­ван из домаш­ней системы хра­не­ния энер­гии.

Мощность EV заряд­ной стан­ции

При зарядке с фик­си­ро­ван­ной мощ­но­стью при­о­ри­тетно исполь­зу­ется сол­неч­ная энер­гия, а при её дефи­ците к про­цессу заряда под­клю­ча­ется домаш­няя система хра­не­ния энер­гии или сеть, в зави­си­мо­сти от настроек. Таким обра­зом гаран­ти­ру­ется задан­ная ско­рость заряда вне зави­си­мо­сти от погод­ных усло­вий или работы других потре­би­те­лей энер­гии.

В адап­тив­ном режиме для заряда элек­тро­мо­биля исполь­зу­ется только лишняя сол­неч­ная энер­гия. Например, если солнце скры­лось за обла­ками или вклю­чился бойлер, заряд­ная стан­ция может вре­менно пре­кра­тить заряд или пони­зить его мощ­ность, а при нали­чии бла­го­при­ят­ных усло­вий — снова про­дол­жить заряд на полной мощ­но­сти.

Jeep Wrangler Sahara

В допол­не­ние к Hyundai IONIQ 5 наш клиент купил под­клю­ча­е­мый гибрид (PHEV) Jeep Wrangler 4xe в версии Sahara, чтобы исполь­зо­вать его как для корот­ких поез­док, так и для даль­них путе­ше­ствий.

Заряжаем Jeep Wrangler 4xe от солнца

Автомо­биль осна­щён 2.0-лит­ро­вым бен­зи­но­вым дви­га­те­лем с тур­бо­над­ду­вом, а внутри 8-сту­пен­ча­той коробки пере­дач уста­нов­лен элек­три­че­ский мотор. Общая мощ­ность двух дви­га­те­лей состав­ляет 280 kW (380 лоша­ди­ных сил), кру­тя­щий момент — 637 N·m, уско­ре­ние с места до 100 km/h — 6.4 s.

Литий-никель-мар­га­нец-кобальт-оксид­ный (Li-NMC) акку­му­ля­тор ёмко­стью 17.3 kW·h с 400-воль­то­вой архи­тек­ту­рой состоит из 96 ячеек Samsung SDI и рас­по­ло­жен под задним сиде­ньем авто­мо­биля в водо­не­про­ни­ца­е­мом кор­пусе. Все вне­до­рож­ные спо­соб­но­сти клас­си­че­ского Jeep Wrangler пол­но­стью сохра­нены, в то же время уве­ли­чился кру­тя­щий момент при низкой ско­ро­сти дви­же­ния, что поз­во­ляет более плавно пре­одоле­вать пре­пят­ствия. В пол­но­стью элек­три­че­ском режиме этот гибрид может про­ехать около 30 кило­мет­ров.

PHEV система Wrangler 4xe, © Jeep

Под капо­том Wrangler 4xe есть ещё один неболь­шой элек­тро­мо­тор-гене­ра­тор, свя­зан­ный с бен­зи­но­вым дви­га­те­лем ремен­ным при­во­дом. Этот мотор служит как для плав­ной работы системы «start-stop», так и для заряда высо­ко­вольт­ной бата­реи в ситу­а­ции, когда бен­зи­но­вый дви­га­тель рабо­тает на непо­движ­ном авто­мо­биле. Основной элек­тро­мо­тор, встро­ен­ный в коробку пере­дач, может заря­жать бата­рею только при дви­же­нии нака­том или тор­мо­же­нии (реку­пе­ра­ция).

Встроен­ное заряд­ное устрой­ство Вранглера может рабо­тать только с одной фазой, при­ни­мая на входе до 32 ампер. Таким обра­зом, мак­си­маль­ная мощ­ность заряда состав­ляет около 7.3 kW, а на полную зарядку бата­реи потре­бу­ется около 2.5 часов.

Станция Виктрон поз­во­ляет заря­жать элек­тро­мо­били по задан­ному гра­фику, а также имеет мно­же­ство других настроек. Наша ком­па­ния явля­ется офи­ци­аль­ным пред­ста­ви­те­лем Victron Energy в Болгарии. Мы исполь­зуем заряд­ные стан­ции в наших про­ек­тах, про­даём их оптом и в роз­ницу, обу­чаем инстал­ля­то­ров и диле­ров.

Докумен­та­ция

В этой папке мы раз­ме­стили тех­ни­че­скую доку­мен­та­цию на заряд­ную станцию Victron Energy:

Victron Documentation