Pienisuuri pikalaturi työntyy markkinalle

Jukka Anttonen (vas.) ja Matias Mäenpää kehittävät kaksois-pikalaturia Espoon Otaniemessä.

Sähköautomarkkinalla on syntynyt ehkä vähän yllättäen rakoa uudenlaiselle latauslaitteelle, eli hitaalle pikalaturille. Tällä tarkoitan noin 20-25 kW teholla toimivaa pikalaturia.

Taustoitetaanpa hieman.

Markkinalle on julkaistu viime aikoina parikin isolla akulla varustettua autoa, joissa on vain seitsemän kilowatin sisäinen vaihtovirtalaturi: Jaguar I-Pace ja Mersun EQC. Myös Hyundai Kona ja Kia Niro ovat suuriakkuisia ja pienitehoisia latausvoimaltaan.

Pienitehoinen laturi riittää yön yli ladatessa hyvin arkiajoihin, mutta tien päällä taukopaikalla ladatessa niistä ei ole paljoa iloa. Tunnin ruokatauolla ajokantamaa kertyy akkuun vain 30-40 kilometriä. Ei siis auta vaikka tyypin 2 latauspaikka ravintolan pihassa pystyy antamaan 22 kW tehoa, auto kun voi ottaa siitä vain noin kolmanneksen vastaan.

Vanhemmista autoista esimerkiksi Volkswagenin e-Golf ja Nissan Leaf lataavat akkuja vuosimallista ja varustelusta riippuen 3-7 kW teholla, BMW hieman tehokkaammin.

Ensisijainen tien päällä tapahtuva lataustapa onkin 5-10 kertaisesti tehokkaampi CCS- tai Chademo-liitäntäinen pikalataus. Tällöin auton hidas vaihtovirtalaturi ohitetaan ja auton ajoakku kytketään suoraan ulkopuoliseen pikalatauslaitteeseen. Ikävä kyllä pikalaturit ovat hankintahinnaltaan myös saman 5-10 kertaa kalliimpia.

CCS ja Chademo on mielletty vain suuritehoisten tasavirta-pikalatauksien liitännöiksi, mutta niillä voidaan siirtää myös aivan pieniä tehoja. Olisikohan siis fiksua ohittaa matalatehoinen autolaturi ja siirtää CCS-liitännän yli myös matalampia, 20-25 kilowatin tehoja?

Jukka Anttosen ja Matias Mäenpään luotsaama Otaniemeläinen Unified Chargers kehittää tällaista markkinalla jopa ainutlaatuista matalatehoista pikalaturia.

Laitteen kotelointi on suunnilleen postilaatikon tai tavallisen kaksois-type2 -laturin kokoinen, mutta siinä on kaksi tuttua Phoenix Contactin CCS-latauspistoolia kaapeleiden päässä. Myös Chademo-versio on saatavilla. Kompaktiin kuoriin on saatu mahdutettua muun muassa tasavirtalatauksen tehoelektroniikka sekä jäähdytyselementit, jotka ovat kaikki Unified Chargersin oman tuotekehityksen satoa.

Unified Chargersin laturi on kompaktin kokoinen, ja Suomessa tehty.

Yhteistehoa laturista löytyy 22 kW. Teho voidaan jakaa lennosta vaikkapa puolen watin tarkkuudella kahden laturiin liittyneen auton välille. Teho on karkeasti puolet perinteisten pikalaturien tehosta, mutta kaksin- tai kolminkertainen yleisimpien autolaturien maksimitehoihin verrattuna. Ja noin 5-10 kertainen tavallisimpiin kotilatauslaitteisiin nähden.

– Meidän tehoelektroniikalla tehoa on helppo säätää, lupaa Anttonen lupaa. Tarkka ja nopea tehosäätö on tarpeen, sillä jo viisikin pönttöä vierekkäin voi tuottaa yli sadan kilowatin kuorman sähkökeskukselle. Tällöin kuormanhallinta on keskeinen osa kokonaisuutta.

Tämä ei ole ensimmäinen kerta kun Anttonen esittelee latauslaitettaan. Jotain samansuuntaista taisi olla mukana 2014 äCorolla -konversioautossa josta silloin kirjoitin.

Normaaleja pikalatureita matalammasta syöttötehosta on monia etuja: Latauslaite voidaan tehdä pienemmäksi, joten se ei vie kokonaista, arvokasta parkkiruutua esimerkiksi parkkihallista. Laite on kevyempi, eli parkkihallien lattiakantavuudet eivät muutu rajoitteeksi. Laite on myös merkittävästi edullisempi kuin perinteinen pikalaturi, joskin kalliimpi kuin type2 -vaihtovirtalatauslaitteet.

Täyssähköautoilijaa saattaa miellyttää ajatus siitä, että pistokehybridikuskit eivät voi varata latauslaitetta, mikä toisaalta latauspaikan omistajan näkökulmasta tarkoittaa pienempää potentiaalista asiakaskantaa.

Fortumin Suomen sähköautojen latausliiketoiminnasta vastaava Tero Era pohtii, että kaupallisessa latausasematoiminnassa 22 kW muodostuu usein rajaksi, jota suuremmille lataustehoille joudutaan hankkimaan oma sähköliittymä. Teholtaan 20-25 kW tasavirtalaturi voidaan siis usein liittää latauspalvelua tarjoavan liiketilan sähköihin, mikä tarkoittaa säästöä latauspaikan perustamisessa. Uusi sähköliittymä tuo helposti 10-15 000 euron lisäkustannuksen latauslaiteprojektiin.

Fortumin ensimmäinen matalatehoinen (24 kW) pikalaturi avataan tällä viikolla Vantaan Varistoon McDonald’s ravintolan yhteyteen. Laitteessa on CCS, CHAdeMO ja myös Type 2 latausmahdollisuus.

– Varisto on mielenkiintoinen avaus ja muutama muukin hitaampi pikalaturi tulee varmaan sen lisäksi. Laite voi olla hyvä täydennys latausverkostoon esimerkiksi kaupunkialueella, Era arvuuttelee.

Variston latauslaite ei ole Unified Chargersin valmistama. Missä ja milloin on siis mahdollista ladata Otaniemeläistekniikalla autoaan?

– Tämän vuoden puolella, tässä pääkaupunkiseudulla, Anttonen lupailee.

Fortumin uusimman Varistoon asennetun laturikaapelit olivat vielä muutama päivä sitten nippusiteissä.

Matalatehoisiin latauslaitteisiin voi sisältyä myös toisenlainen taloudellinen insentiivi. Lähitulevaisuudessa siintävät suurteholaturit lataavat autoja jo niin nopeasti, että kuski ja matkustajat eivät välttämättä enää asioi lähistön kahviloissa ja palveluissa latausta odotellessaan. Yhden suurteholaturin hinnalla ja sähköliitynnällä voisi helposti saada vaikka 10-20 matalatehoista laturia, jotka sitten vaativat tunnin, pari merkityksellisen ajomatkan lataamiseen. Ja se aikahan voidaan viettää vaikka siellä huoltoasemalla tai ostoskeskuksessa. Ja tämä tietysti kauppiasta miellyttää.

Tämä ilmiö on jo nähtävissä Teslan Supercharger -asemilla: yllättävän usein Tesla-kuski istuu auton sisällä odotellessaan auton latautumista.

Teslan Supercharger-asemissa on toinenkin mielenkiintoinen yksityiskohta: Niiden latausliittimessä ei ole CSS-liitännästä tuttuja isoja nastoja Mennekes Type2-liitännän alla. Liitin on siten sirompi ja ehkä hieman mukavampi käyttää. Tätä herkkua on luvassa myös eurooppalaisilla valmistajilla. Tyypin 2 latausliitäntään on työn alla DC-laajennos, osana IEC 62196 -standardia. Mennekes itse määritteli DC-latauksen jo vuosia sitten, ja Tesla hyödyntää tätä. Teslalle standardin keskeneräisyys ei ole ongelma, koska sekä Superchargerit että niitä käyttävät autot ovat samalta firmalta.

– Tuoreimmat muutosehdotukset IEC 62196 -standardiin olivat lausuntokierroksella kesällä 2018, ja parhaassa tapauksessa ne saadaan voimaan ensi vuonna. Mitään radikaaleja muutoksia niihin tuskin enää tulee, mutta koska autoihin ja latauspisteisiin pitää saada täysin saumattomasti keskusteleva tekniikka, tuotteita ei kannata tuoda markkinoille ennen kuin standardi on vahvistettu virallisesti, pohtii sähköautopiireissäkin yleisesti tunnettu ja kansalliseen standardointiin itsekin osallistuva autoelektroniikan lehtori Vesa Linja-aho Metropolia-ammattikorkeakoulusta.

On siis mahdollista, että tulevaisuudessa Type 2 “Mennekes” -latausliitin muuntuu todelliseksi yleislatausliittimeksi, tarjoten pistokehybrideille matalatehoista, yksivaiheista vaihtovirtaa ja täyssähköautoille jopa 20-kertaa isompaa, kuormanhallittua tasavirtaa.

On hyvä kysymys, miksi niin moni valmistaja on päätynyt laittamaan autoonsa 1- tai 2-vaiheisen, matalatehoisen laturin. Taustalla voi olla vaikkapa se, että laturit ovat kalliita, joten niihin ei haluta käyttää turhaan rahaa. Laturit ovat myös melko painavia ja kookkaita ja vaativat jäähdytystä, joten niiden upotus autoon on oma haasteensa. Lisäksi voidaan ajatella, että 1-vaiheinen lataus on ainoa todella joka puolella maailmaa toimiva sähköratkaisu, joten miksi turhaan investoimaan kolmiveihelaturiin mikä on kuitenkin vain eräänlainen Euroopanherkku.

Matalatehoinen pikalataus on tällä hetkellä niche koko laajalla lataustekniikan kentällä. Mutta jos sähköautot yleistyvät niinkuin on ennustettu, riittää markkinoilla tilaa myös tämän kaltaisille laitteille. Ainakin niiden business case on selkeä. Yksi yllyke niille on kenties yleistyvä V2G-tekniikka; sekin vaatii toimiakseen tasavirtakytkentää latauslaitteen ja auton akun väliin (kirjoitin V2G-tekniikasta noin vuosi sitten). Toinen on CCS-tekniikan yleistyminen kodeissa. Esimerkiksi Mercedes-Benz tarjoaa jo tällaista latauslaitetta.

Otaniemessä on muuten kehitteillä aivan toisenlaistakin pikalataustekniikkaa. Mutta siitä myöhemmin lisää.

Teksti ja valokuva Jukasta ja Matiaksesta: Tuomas Sauliala
Lataustehokuvitus: Tuomas Sauliala
Mallinnus Unified Chargersin latauslaitteesta: Unified Chargers, Matias Mäenpää
Valokuva Variston uudesta latauslaitteesta: Fortum

Leave a Reply

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