Suurteholatauksissa on eroja – Volvo XC40 suuren virran äärellä

Tämä artikkeli on toteutettu kaupallisessa yhteistyössä Volvon kanssa.

Aikaisemmassa blogautuksessa esittelin sähköauton lataustapoja. Niistä uusin ja monella tapaa mielenkiintoisin on suurteholataus. On aika perehtyä siihen tarkemmin.

Peruslataus lataa Volvo XC40:n kaltaista sähköautoa käytännössä aina 11 kilowatilla. Tavallinen pikalataus, 50 kilowattia, on sekin vakaa ja varmatoiminen. Vasta akkukapasiteetin saavuttaessa noin 80% varaustason alkaa pikalatauksen teho laskea akuston täyttymisen takia. Käytännössä tyhjäakkuista Volvoa voi siis ladata tunnin verran tasaisella teholla, kunnes akku on melkein täynnä.

Klikkaa isommaksi!

Suurteholaturi on kuitenkin toisenlainen kapistus. Se on suhteellisen uusi tapa työntää sähköä autoon. Suomen ensimmäinen tällainen laturi asennettiin nykyisen Recharge Infran verkkoon Lohjan ABC:lle vain kolme vuotta sitten. Nyt suurteholatureita on maassa jo paljon enemmän, kaikissa kolmessa suuressa latausverkossa, erityisesti eteläisen ja lounaisen Suomen kaupunkien liepeillä, Oulussa, Kuusamossa ja Rovaniemellä.

Suurteholatauksessa Volvo voi parhaimmillaan ladata noin 150 kilowatin teholla, mutta latauksen edetessä latausteho vähitellen laskee. Toisaalta huipputeho voi olla myös noin 120 kilowattia. Samoin aivan toimiva latausjärjestelmä saattaakin ladata autoa vaikka 100 tai 75 kilowatin teholla. 

Mistä suurteholatauksen vaihtelevassa lataustehossa on kyse ja miltä suurteholatauksen tulevaisuus näyttää?

Teho on virta kerrottuna jännitteellä

Melkein kaikki sähköautot, myös Volvo XC40, käyttävät 400 voltin järjestelmää. Tällöin auton ajoakun nimellisjännite on mallikohtaisesti jossain 350-400 voltin tietämillä ja tähän myös pikalatauslaitteen latausjännite mukautuu autokohtaisesti.

Suurteholatausta voi tehdä vähän eri virroilla ja jännitteillä. Klikkaa isommaksi.

Latausteho on latausjännitteen ja latausvirran kertolaskun tulo. Latausjännitteen ollessa autokohtainen ja likimain muuttumaton jää latausvirran nosto ainoaksi vaihtoehdoksi nostaa lataustehoa.

Tavalliset 50 kilowatin pikalatauslaitteet lataavat normaalisti enintään 125 ampeerin virralla (400 V x 125 A = 50 kW). Jos auton jännite jää kovasti 400 voltista, voi pikalaturin tehokin jäädä alle 50 kilowattiin. 

Suurteholatauksessa virta nostetaan moninkertaiseksi, jolloin vastaavasti tehokin moninkertaistuu. Tällöin lataustehoa rajaa usein auton akkutekniikka ja lisäksi latausliittimien ja kaapelien lämmönhallintaan täytyy kiinnittää enemmän huomiota.

Deltan valmistama 200-kilowattinen suurteholaturi Kuusamossa K-Latauksen verkossa tarjoaa paksut kaapelit sekä kaksi CCS-liitäntää. Maksimivirta on 500 ampeeria. Yhdelle autolle tarjotaan enintään 200 kilowattia maksimitehoa, josta XC40 pystyy hyödyntämään 150 kW. Jos paikalla olisi kaksi autoa, kumpikin auto saisi sata kilowattia. Kuvassa näkyvä kolmas, sininen liitin on ChaDeMO.
Kuusamon Deltan laturi tarjosi käytännössä täyden tehon, likimain 100 kW kun Volvon akku oli puolillaan. Teho tuli jaettua toisen sähköauton kanssa.
Alpitronic Hypercharger imee runkonsa sisään 75 kilowatin moduuleja enintään neljä. Recharge Infra asentaa niitä tavallisesti kolme, jolloin yhdelle autolle voidaan tarjota 225 kW tehoa tai kahden auton tapauksessa, kuten kuvassa, 75 kW toiselle ja 150 kW toiselle. Laite yltää 800 voltin jännitteeseen ja sen kaapelit voivat olla nestejäähdytettyjä. Tämän laitteen suurin latausvirta on 500 ampeeria.

Suurteholataus toimii 300 ampeeriin asti kevyemmällä kaapeleiden lämmönhallinnalla ja tämä onkin yksi suurteholatauksen tekninen raja. Suomessa varsinkin Kempowerin monipaikkaisissa suurteholatureissa ei ole nestejäähdytystä, jolloin Volvon suurimmaksi lataustehoksi Kempowerin latureilla muodostuu hieman jännitteestä riippuen 120-125 kilowattia. Vain harvat autot pysyvät lataamaan täydellä 150 kilowatilla Kempowerin laitteista, koska tämä edellyttää jopa 500 voltin latausjännitettä.

Tämän artikkelin valokuvat ovat 2400 kilometrin roadtripiltä Suomessa Volvo XC40 täyssähköautolla. Lue lisää täältä!

Kevyempien kaapelien käyttö ei siis mahdollista Volvo XC40:n, eikä kovin monen muunkaan laadukkaamman päädyn sähköauton suurinta mahdollista lataustehoa, mutta kaapelivalinta tekee latausasemasta yksinkertaisemman. Yhdessä älykkään kuormantasauksen kanssa kevyemmät kaapelit tekevät monipaikkaisen suuritehoisen latausaseman perustamisen taloudellisemmaksi ja suurien lataajamäärien palvelun helpommaksi. Esimerkiksi S-ryhmän ABC-lataus on ilmoittanut tekevänsä verkostonsa osalta yhteistyötä Kempowerin kanssa.

Volvo XC40 voi ladata oikeanlaisesta laturista enintään 375 ampeerin virralla, jolloin 400 voltin jännitteellä tehoksi muodostuu auton mahdollistama huipputeho 150 kilowattia (375 A x 400 V = 150 kW). Suomen kaikilla kolmella suurella latausverkolla on tarjolla tällaisia latauslaitteita. Laitteita toimittaa tavallisesti Delta tai Alpitronic.

Kempowerin S-sarjalainen lataustekniikka syö 50 kilowatin moduuleja, joiden teho voidaan jakaa kahtia. Kaapeleita ei ole jäähdytetty, joten maksimivirta per latauspaikka on 300 ampeeria. Näin suurin latausteho Volvolle nousee noin 120 kilowattiin. Recharge Infran ja ABC-latauksen asennukset ovat tavallisesti nelipaikkaisia. Koko latauskentän yhteisteho riippuu asennuksesta.
Latauslaitteen näytöstä nähdään, että latauslaite tarjoaa täydet 300 ampeeria auton määrittämällä 408 voltilla. Näin latausteho on tällä hetkellä 122 kW. Tämä on käytännössä maksimiteho (muutaman kilowatin tarkkuudella) Kempowerin laitteista.

Suuri latausteho on usein jaettua tehoa

Monessa suurteholaturissa on kaksi latausliitintä, joiden välillä latausteho jaetaan. Laitteesta riippuen teho voidaan jakaa esimerkiksi puoliksi (100 kW + 100 kW) tai 75 kilowatin osuuksissa (75 kW + 150 kW). Niinpä vaikka latauslaitteessa olisi 200 tai 225 kilowatin maksimiteho ja 500 ampeerin kaapelit, voi suurin latausteho silti jäädä 75 tai 100 kilowatin tasolle jos latauslaitteen jakaa toisen sähköauton kanssa.

Suurteholatausverkko IONITY on tältä osin poikkeus, sen latauslaitteet takaavat aina suurimman mahdollisen lataustehon jokaiselle latauspaikalle. Tämä näkyy latauslaitteiden perustamis- ja käyttökuluissa. Volvo-kuskeille IONITY-lataus on kuitenkin selvästi listahintaa edullisempaa, vain 0,35 € minuutilta Suomessa. 

Teknisestä ratkaisusta riippuva maksimiteho, kaapelien vaihtelevat lämmönhallintaratkaisut ja toisaalta jaettu teho tarkoittavat sitä, että suurteholataus on luonteeltaan hyvinkin erilainen tapa ladata kuin muut lataustavat. Maksimiteho voi tilanteen mukaan vaihdella paljonkin, mutta kuitenkin suurteholaturi tarjoaa käytännössä aina enemmän tehoa kuin pikalataus, yleensä paljonkin enemmän.

Vaihtelevan lataustehon ja esimerkiksi kylmän kelin hidastaman latauksen takia minuutissa ladattu energiamäärä voi vaihdella rajusti. Suurteholatauksessa onkin paineita siirtyä aikapohjaisesta hinnoittelusta kilowattituntipohjaiseen hinnoitteluun. Yksi este tälle on soveltuvien energiamittarien vaikea saatavuus. Kirjoitin aiheesta reilu vuosi sitten, ja teksti on edelleen pääosiltaan ajankohtainen. 

Jännitteet ylös, tehot jakoon

Sähköautojen latauksen tulevaisuus näyttäisi tuovan yhä korkeampia, mutta myös laajemmin jaettuja lataustehoja. 

Latausvirran nostoa yli 500 ampeerin ei ole näköpiirissä lähivuosina, mutta latausjännite kaksinkertaistuu vähitellen 800 volttiin. Tämä mahdollistaa 200-240 kilowatin huipputeholla lataamisen ilman jäähdytettyjä kaapeleita tai jopa 350 kilowatin lataamisen lämpöhallituilla järjestelmillä. Näin suuri latausteho tarjoaa autotehtaille mahdollisuuden kehittää tekniikkaansa, sillä tällä hetkellä mikään henkilöauto ei lataa yli 270 kilowatin teholla.

Sähköautojen yleistyessä latauspaikkoja tarvitaan rutkasti lisää. Yksi näköpiirissä oleva kehityssuunta on latausasemien latauspaikkojen lukumäärän kasvu ja niiden välinen tehonjako. Vielä muutama vuosi sitten pikalaturit olivat yksittäisiä laitteita vaikkapa huoltoaseman pihassa, mutta vähitellen 2-4 latauspaikan latausasemat ovat yleistyneet. Yhä suurempia latausasemia lienee jo piirustuspöydillä.

Kun latauspaikkoja on useita yhtä latausasemaa kohden, on luontevaa jakaa koko latausaseman teho kaikkien latauspisteiden kesken. Näin se auto, joka ottaa vaikkapa latauksen loppuvaiheessa pienempää lataustehoa mahdollistaa vieressä lataavalle autolle tarvittaessa suuremman tehon. Tai latauspaikalle unohtunut, jo täyteen ladattu auto ei varaa itselleen varsinaista lataustehoa lainkaan. Näin kallis sähköliittymä ja latauslaite saadaan paremmin hyödynnettyä.

Suomessa kehitetään maailmanluokan lataustekniikkaa, erityisesti tällaisten tehoa jakavien latauslaitteiden osalta. Lahtelainen Kempower ja Otaniemestä ponnistanut Unified Chargers ovat tästä hyviä esimerkkejä. 

Sähköautojen lataustehot ja akkukapasiteetit samoin kuin latausasemien kokonaisteho kasvavat vähitellen. Perinteisen 50 kilowatin pikalatauksen osuus kaikesta latauksesta saattaa hyvinkin kääntyä muutaman vuoden kuluessa laskuun, autoilijoiden ladatessa joko kotona tai työpaikalla – tai mahdollisimman tehokkaasti tien päällä.

Teksti, kuvat ja kuvitus: Tuomas Sauliala

Korjasin juttua 9.8.2021 kaapelien lämmönhallinnan osalta.


Kirjoittaja on sähkötekniikan, viestinnän ja markkinoinnin ammattilainen, joka on kirjoittanut sähköautoista ja niiden latausjärjestelmistä sekä ajoneuvojen ohjelmistoista vuodesta 2013 alkaen.


2 Comments

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *