מערכת EVM - הפתרון ע"י ניהול טעינת רכב חשמלי
אבי פינס – מנכ"ל – אביאם מערכות בע"מ
- רקע
המקור העיקרי לזיהום אויר בערים הינו מרכב פרטי, כדי להפחיתו, ובהתבסס על הפיתוחים הטכנולוגיים בתחום מצברים ורכב חשמלי, ממשלת ישראל החליטה לחייב בחוק כי בשנת 2030 כל כלי הרכב הפרטיים שימכרו בישראל יהיו חשמליים (תיאסר מכירת רכבים פרטיים עם מנוע בעירה פנימית). יעדי ביניים הם: 2022 – 5%, 2025 – 23% ו-2028 – 61%.
בנוסף ליתרון של מניעת זיהום אויר, רכישת כלי רכב חשמלי פרטי תחסוך לבעלים כ-90% מההוצאות על דלק, רכב חשמלי הוא פשוט יותר ואמין יותר מרכב עם מנוע בעירה פנימית ואחזקתו זולה יותר.
באיור 1(5) מובאת תחזית כמות כלי הרכב החשמליים בישראל. מהנתונים עולה כי בתוך
כ-5 שנים יהיו מאות אלפי כלי רכב פרטיים חשמליים בישראל ובסוף העשור יהיו כמיליון
כלי רכב חשמליים פרטיים בישראל.
כלי רכב אלה יזדקקו לעמדות טעינה, על פי הניסיון בעולם רוב העמדות (מעל 70%) תהיינה בחניונים בבנייני מגורים. טעינה איטית כזו היא האופטימלית לרכב חשמלי, שכן טעינה מהירה מקצרת את חיי מצבר הרכב.
בטבלה מס' 1 מוצגים סוגי רכב חשמלי נפוצים ומאפייניהם:
טבלה 1: סוגי רכבים חשמליים
- הבעיות הצפויות עם חדירת רכב חשמלי
- קריסת תשתיות החשמל בבניינים ובשכונות
כיום מספר הרכבים החשמליים קטן ורובם מטיפוס היברידי נטען (PHEV) שהספק הטעינה שלו נמוך. עם חדירת רכבים חשמליים מלאים, שהספק הטעינה שלהם 22 קוו"ט (כהספק המכסימלי שנצרך בדירה שלמה) תשתיות החשמל בבתי מגורים לא יעמדו בעומס, ביחוד משום שרוב הדיירים יתחברו לטעינה בשעות 18:00-20:00 שהן גם שעות שיא צריכה בדירות. גם תשתיות החשמל העירוניות והאזוריות לא יעמדו בעומס הצפוי ויגרמו הפסקות חשמל מקומיות ואזוריות.
בסעיף 4 במאמר מובאת דוגמה של בניין מגורים אופייני אשר מדגימה כי מערכת החשמל הקיימת בבניין לא תוכל לתמוך בטעינה של רכבים חשמליים ויגרמו הפסקות חשמל רבות והפרעות בלתי נסבלות לדיירים.
- חיוב וגביה עבור צריכת החשמל
הספק הטעינה הנדרש ע"י רכב חשמלי מלא (BEV) גדול בד"כ מההספק של דירה, לכן ברור שלא ניתן להזין את טעינת הרכבים מהתשתית הדירתית. קיימים גם חסמי בטיחות ותקנות שמונעים זאת ומחייבים הזנת הטעינה מלוח ציבורי יעודי בחניון.
כדי לגבות מכל בעל רכב את עלות החשמל שצרך, יש למדוד את האנרגיה הנצרכת ע"י הדייר מהלוח הציבורי ולחייב אותו בעבורה.
- התקנת תשתיות טעינה בבניינים קיימים
חיבור תשתיות טעינה לרכב חשמלי מלא בבניינים קיימים מחייב הכנת תשתית יקרה שעלותה לכל דייר מוערכת באלפי שקלים ולפעמים אינה אפשרית כלל בשל תשתית החשמל הקיימת באזור. ההתנגדות הצפויה מרוב הדיירים (שאינם בעלי רכב חשמלי) להשקעות אלו תסכל את התקנת התשתית הנדרשת.
רכישת הרכבים החשמליים נעשית בנפרד ע"י כל דייר ולכן יהיו בבניינים מיגוון של תחנות טעינה.
- התקנת תשתיות טעינה בבניינים חדשים
משרד השיכון יחייב בקרוב הכנת תשתית טעינה בבנייני מגורים חדשים(6). כך שהתשתית הבסיסית בבניינים חדשים תהיה מבוססת על לוח יעודי וחיבור חשמל נפרד או מהלוח הציבורי שבבניין.
- מערכת eVM לניהול טעינת רכבים חשמליים
חברת אביאם פיתחה מערכת לניהול טעינה בחניונים של בתי מגורים:
- המערכת הינה מודולרית וגמישה, ניתנת להתקנה בהשקעה נמוכה וצומחת עם כל רכב שמתחבר
- מונעת עומסי יתר וקריסת תשתיות חשמל – מקטינה את חיבור החשמל הנדרש פי 10
- אין כמעט צורך בהגדלת תשתית החשמל בבניין ובאזור
- מבצעת חיוב מדויק (Class 0.5) של צריכת האנרגיה לכל רכב
- תשתית החשמל הנדרשת בבניינים חדשים מוזלת לפחות פי 2 לעומת חיבור חשמל ללא ניהול.
למערכת יתרונות נוספים:
- מונעת גניבות חשמל וגניבות ציוד
- מאפשרת קבלת עדיפות (Priority) לטעינה בזמן חרום
- כוללת אביזרי בטיחות (מניעת זליגה, עומס יתר וקצר) שנדרשים ע"י התקנים החדשים
- כוללת אופציות ליישומים עתידיים, כגון: שימוש במצבר הרכב כמקור אנרגיה (כולל מונה נפרד לאנרגיה המסופקת מהרכב), חיבור למערכת אגירת אנרגיה מקומית ו/או מערכת סולרית ועוד.
- דוגמה
נתיחס, כדוגמה, לבנין מגורים עם 15 קומות, 60 דירות, חיבור חשמל אופייני של כ-400 קוו"א, 90 מקומות חניה בחניון.
רבים מהדיירים חוזרים מעיסוקיהם בין 17:00 ל-20:00 ומחברים את המכוניות לטעינה. הטעינה נמשכת מספר שעות ולכן תהיה חפיפה בצריכה של חלק מהמטענים ברכבי הדיירים.
טבלה 2 מציגה את הספק הטעינה המכסימלי הצפוי בשעות 18:00 עד 21:00 כאשר כל דייר מתחבר ומטעין בזמן הנוח לו ללא ניהול. יש לזכור כי שעות אלו הן גם שעות שיא בצריכת האנרגיה של הדיירים(7). מהטבלה ברור כי תשתית החשמל בבניין שבדוגמה בהספק 400 קוו"א בלבד לא תוכל לתמוך בטעינה לא מבוקרת וצפויות הפסקות חשמל והפרעות לבניין כולו. ברור גם כי תשתית החשמל האזורית, שתומכת בבתים רבים לא תעמוד בעומס הצפויים ויגרמו הפרעות והפסקות חשמל ונזקים כבדים לדיירים.
הפתרון - טעינה מנוהלת
הפתרון לבעיה זו הינו טעינה מנוהלת, אשר מונעת עומסי יתר וקריסת רשת, ומבטיחה טעינת כל הרכבים בחניון במהלך היממה.
חברת אביאם פיתחה מערכת טעינה אשר מקטינה את צריכת הטעינה המכסימלית הצפויה פי 10 ומבטיחה טעינה מלאה של כל הרכבים בחניון במהלך הלילה. המערכת מאפשרת שימוש בחיבור הקיים או הגדלה קטנה של החיבור.
בדוגמה שהבאנו ניתן להסתפק בחיבור של 25 קוו"א עד לכמות של 15 רכבים חשמליים בחניון. בד"כ ניתן לקבל חיבור בהספק זה מעודפים של חיבור החשמל הציבורי בבניין. ע"י כך ניתן להתגבר על התנגדות דיירים בבניינים קיימים, שאינם בעלי רכב חשמלי ולא מעוניינים להשקיע השקעה משמעותית בתשתית הטעינה.
המערכת הינה מודולרית ומאפשרת השקעה ראשונית נמוכה ולאחר מכן להגדיל את החיבור בהדרגה - צמיחה בתשלום (Pay as you grow). כאשר כל הדיירים בדוגמה מחוברים (90 חניות) תידרש הגדלת החיבור בכ-70 קוו"א בלבד.
בנוסף לפתרון בעית ההעמסה, למערכת המנוהלת יתרונות נוספים: היא מתאימה לכל סוגי תחנות הטעינה (שברכבים), מבצעת חיוב מדויק (0.5%) של צריכת האנרגיה לבעלי הרכב, כוללת אופציות למניעת גניבות חשמל וציוד, מאפשרת חיבור עתידי למערכות אגירת אנרגיה או פריקה של מצברי הרכב ועוד.
קישור למצגת- מערכת EVM לניהול טעינת רכבים חשמליים
ביבליוגרפיה:
- יעדי משק האנרגיה לשנת 2030 – משרד האנרגיה – מרץ 2019
- הגדלת יעדי יצור החשמל באנרגיות מתחדשות לשנת 2030 – רשות החשמל – יוני 2020
- זיהום אויר מתחבורה – סקירת המשרד להגנת הסביבה – דצמבר 2019
- BLOOMBERG NEW ENERGY FINANCE
- מדריך היערכות רשויות מקומיות לתחבורה פרטית חשמלית – מוסד שמואל נאמן – פברואר 2019
- בחינה טכנו כלכלית – תשתיות לטעינת רכבים חשמליים בבנייני מגורים – משרד השיכון – מאי 2020
- Daily Load Profiles for Residential Commercial & Industrial Low Voltage Consumers – IEEE Transactions on Power Delivery – February 2000 – J.A. Jardini, Carlos M.V. Tahan, M.R.Gouvera, Seun Ahn, F.M. Figueiredo