Vítejte, dnes je
sobota 19.
duben
2025
Odborný časopis a portál zaměřený na vývoj a výrobu elektroniky 
Nástrahy, spojené s nabíjením nákladních vozidel či kamiónů, poháněných elektřinou, ale také potřebu přesného měření energie rozebírá Florent Balboni, Global Product Manager pro měření a nabíjení EV ve společnosti LEM.
Jedním z pilířů, na kterých stojí naše hospodářství se stává silniční přeprava. Nákladní automobily či kamióny zde řeší zásobování a dovezou potraviny, materiál nebo i spoustu jiného zboží, kam si to jen budete přát. Středně a také těžkotonážní nákladní auta v globálním měřítku sice tvoří jen 4 % vozového parku, nicméně na vypouštění CO2 se budou v silniční dopravě podílet hned z 40 %. Stávají se proto jedním z hlavních zdrojů emisí skleníkových plynů, které musíme s ohledem na dekarbonizaci řešit.
Plány na snižování emisí CO2 pro nákladní vozidla počítají v Evropě s 45 % do roku 2030 a s 90 % o dalších deset let později, což v daném sektoru znamená docela prudký pokles. Mezi různými technologiemi, které takového cíle pomohou dosáhnout, jako je vodík či zkapalněný plyn, bude v popředí stát právě elektrifikace, která rychle staví na systémech, ale i pokroku, jehož jsme svědky v oblasti osobních automobilů. Přední výrobci nákladních vozidel proto pozvolna přechází na elektropohon. To se ale neobejde bez přiměřené nabíjecí infrastruktury, zejména pak v případě dálkových tras.
Od roku 2024 jsou po celé Evropě vypisovány tendry, jejichž cílem je zajistit, aby nabíjecí infrastruktura efektivně podpořila nástup elektrické nákladní dopravy na silnicích. Navazují tím na strategii, iniciovanou ze strany AFIR (Alternative Fuel Infrastructure Regulation). Přepravním a logistickým společnostem se tak otevírá snadnější cesta k e-mobilitě. V čele zde stojí firma Amazon, která začátkem roku oznámila svůj záměr vybavit evropský vozový park více než dvěma stovkami e-trucků pro dálkové trasy poté, co tak již dříve učinila v Severní Americe u elektrických nákladních vozidel, doručujících v poslední části řetězce, na tzv. „poslední míli“. A v blízké budoucnosti bude podobných oznámení zřejmě přibývat, a to v ještě větším měřítku.
Úspěch elektrifikační strategie bude v případě těžkotonážních vozidel záviset na řadě faktorů. Patří mezi ně celkové náklady spojené s vlastnictvím e-trucků, vytvoření komplexní infrastruktury pro nabíjení s vysokým výkonem přímo na cestách, cenově dostupné čerpání energie nebo též otázka maximální povolené hmotnosti a jejího dalšího vývoje v případě větších baterií. Posledně zmiňované řeší Evropská komise revizí „Weight and Dimensions Directive“ (W&D), kdy v porovnání s dieselovými nákladními vozidly vzrostou přípustné hmotnostní limity o dvě až čtyři tuny. Důležité je, že v této náročné přechodné fázi existuje solidní a trvalá spolupráce mezi průmyslem, organizacemi, zajišťujícími standardizaci a také tvůrci dané strategie.
Tempo rozvoje se společně s požadavky, kladenými na e-tahače zvyšuje, takže se neobejdeme bez vhodné nabíjecí infrastruktury, zohledňující různé způsoby využití. Jejich baterie je skutečně veliká, Mercedes eActros má kupříkladu 600 kWh, což oproti kapacitě u osobních EV představuje asi desetinásobek, takže bude s ohledem na kapacitu, ale i kratší dobu, potřebnou k dobíjení, primárně vyžadováno DC nabíjení – viz obr. 1. Osobní elektrovozidla mohou přitom využívat jak AC, tak i DC systémy.
Obr. 1 Průměrná doba při AC či DC nabíjení
Doba nabíjení závisí na konkrétní situaci, protože čas, který strávíme v depu nebo místě určení bude mnohem delší, než na trase – viz obr. 2. Při nočním nabíjení v depu může trvat šest až osm hodin, než se e-tahač nabije, takže bude stačit výkon 200 až 400 kW. Hodit se tudíž mohou již osvědčené systémy CCS (Combined Charging Systems), používané v případě osobních EV. Výkon zde může sdílet větší počet systémů nabíjení CCS, což také bude hrát důležitou roli při vyrovnávání či řízení nabíjení vozového parku elektrických kamiónů, ale i optimalizaci celkových nákladů, spojených s nabíjecím systémem.
Obr. 2 Typická dálková trasa pro e-tahač
V případě průběžných dobíjecích míst se nám však situace komplikuje. EU nařizuje, že řidiči kamiónů musí každé 4,5 hodiny alespoň 45 minut odpočívat, což také představuje příhodný čas pro dobití e-tahačů. Jenže k rychlému nabíjení obrovských baterií kamiónů pro dálkové trasy bude zapotřebí skutečně velkého výkonu. Vyžadovány jsou systémy MCS (Megawatt Charging Systems) o výkonu přes 1 MW, které však přináší další problémy, spojované s technologiemi pro dobíjení a také rozvodnou sítí, např. teplotní namáhání nebo špičky v požadovaném výkonu, které bude nutné vykrýt.
Typické dobíjecí místo pro e-tahače nabízí výkon mezi 2 MW a 8 MW, společně s několika dobíjecími body, zahrnujícími systémy typu CCS a MCS – viz obr. 3. Podobně jako v depu bude i dobíjení na cestách závislé na sdílení výkonu. Díky dynamickému sdílení výkonu pak mohou dobíjecí místa přizpůsobit výkony, dodávané každému vozidlu a zohlednit přitom jejich počet v daném prostoru, stejně jako vyžadovanou službu. S ohledem na CAPEX tím udržujeme rovnováhu mezi počtem dobíjecích bodů, které máme v úhrnu k dispozici a celkově i dostupným výkonem. Nabíjecí místo může kupříkladu nabídnout několik dobíjecích bodů (MCS a CCS), nicméně plný výkon je zde k dispozici pouze tehdy, máme-li připojený určitý počet e-tahačů.
Obr. 3 Nabíjecí místo pro elektrické tahače obvykle vyžaduje kombinaci několika dobíjecích bodů při uvážení systémů CCS a také MCS
U každé relace, při které dodáváme energii (v kWh) musí mít uživatelé jistotu, že energie, odebraná elektrickým kamiónem bude přesně změřena a také vyúčtována. Měření energie zde zaručuje čestnost i transparentnost jak pro koncové uživatele, tak i třetí strany – majitele kamiónů či provozovatele nabíjecí infrastruktury. Ve světě e-tahačů, kde jsou náklady spojené s vlastnictvím mimořádně citlivou záležitostí, hraje precizní měření s vyúčtováním v kWh zásadní roli, rozhodující o přechodu na elektrifikaci.
DC měření energie u rychlých nabíječek přesně stanoví spotřebovanou energii ve shodě s pravidly a směrnicemi. Zmíněné systémy obvykle kompenzují energetické ztráty, třeba ty, které vznikají na přívodních kabelech. Kvůli zabezpečení najdeme měřicí místo zpravidla u nabíjecího vstupu e-tahače.
Při měření energií zde bude klíčová zákonná metrologie. Zaručuje totiž odpovídající vlastnosti a chrání koncové uživatele před možnými rozpory ve vyúčtování. Evropa má dlouhodobě zavedené směrnice typu Eichrecht (Německo), n° 22.00.570.001.1 (Francie), stejně jako „Europe-wide Measuring Instrument Directive“ (2014/32/EU). A pozadu není ani Severní Amerika s regulacemi, jako jsou „California/National Type Evaluation Program“ (CTEP/NTEP).
Firma LEM je v oblasti nabíjení EV a také měření energií dobře známá. Vždyť se může zpětně pochlubit více než padesáti lety zkušeností, spojených právě s měřením elektrických veličin. Když nabíjení EV coby odvětví teprve začínalo, zkoumala a rozpoznala nově vznikající potřeby, takže se nakonec stala spolehlivým i uznávaným partnerem, ale též první firmou, která přišla s DC měřidlem pro potřeby vyúčtování, uzpůsobeným pro rychlé nabíjecí stanice, vyhovující veškerým předpisům, platným v Evropě či Severní Americe. V LEM rovněž navázali silné partnerství s několika klíčovými zainteresovanými subjekty, pokud jde o testování a certifikace. Nabíjecí infrastrukturu lze proto hladce a jednotným způsobem zprovoznit v různých oblastech.
Díky úzké spolupráci s regulačními orgány a výrobci rychlonabíječek pro EV sehrála společnost LEM klíčovou roli při rozvoji DC měření energií. Razila cestu, pokud jde o podporu a dosažení certifikací typu MID 2014/32/EU pro DC nabíjení v kontextu certifikace a kalibračních regulí na francouzském i německém trhu. Ale nejen to. Svou nabídkou pohotově reaguje na potřeby severoamerického trhu, kdy dodává špičková řešení, která vyhoví z pohledu požadavků na certifikace (CTEP/NTEP) pro všechny rychlé DC nabíječky EV.
Řada měřidel DCBM (Direct Current Billing Meter) od firmy LEM, navržených tak, aby zjednodušily proces integrace do složitých a modulárně řešených rychlonabíječek EV, zde nabízí řešení jak pro rychlé DC nabíjení, tak i DC systémy, provozované v cílové stanici. Patří mezi ně DCBM 400/600 a také DCBM 100, pro které je příznačné vlastní přesné měření a monitorování. Data v reálném čase, energie nebo též informace, dané ze zákona, jsou zobrazovány koncovým uživatelům a sdělovány kontrolérům nabíječky EV prostřednictvím jasných a rozšířených komunikačních rozhraní. Řešení DCBM reaguje na potřeby jakýchkoli rychlonabíjecích DC stanic se schopností dodat až 600 A, resp. 1000 V DC a zajišťuje přitom zabezpečenou komunikaci, přesné vyúčtování, spojení s back-endovými systémy, ale i rychlejší proces certifikace ve shodě s metrologickými předpisy.
Podobně, jako je tomu v případě Eichrecht a směrnice 2014/32/EU MID, resp. francouzské regule n° 22.00.570.001.1, vyhoví DCBM od společnosti LEM požadavkům EN 50470-1:2006, EN 50470-3:2006, PTB-A 50.7, PTB-A 20.1, CISPR32, emise třída B, IEC 61000-6-2:2016, IEC 61000-6-3:2016, UL 61010-1, CAN/CSA-C22.2 No. 61010-1 a UL94-V0, takže budou DCBM certifikovány pro použití napříč Evropou i Severní Amerikou. Jednotky DCBM od firmy LEM jsou již v Evropě hojně instalovány a také zde při stejnosměrném nabíjení tvoří klíčové řešení.
Jak jsme viděli, nabíjecí infrastruktura pro elektrické kamióny bude mít specifické požadavky, provázející nabíjení od depa a dále i v průběhu celé trasy, kdy více nabíjecích systémů CCS a MCS společně sdílí výkon, takže lze pokaždé vyhovět potřebám – efektivně, bezpečně a také za rozumnou cenu. Klíčovou roli zde budou hrát nejlepší měření ve své třídě. Ve světě e-tahačů se totiž rovnou propisují do cenových úspor. Jakákoli odchylka, pokud jde o přesnost měření, znamená za náročných podmínek při dobíjení o vysokém výkonu odlišnou cenu za vyúčtovanou energii.
Společnost LEM neustále rozšiřuje svou nabídku a podporuje tím rozvoj nabíjecí infrastruktury pro e-tahače. Řešení pro DC měření se budou kupříkladu dále adaptovat na specifické požadavky nabíjení v depech, kdy máme komunikační kabely navržené s ohledem na stropní nabíjení (tzv. „overhead“). Měřicí senzory tak lze instalovat do příslušného vzdáleného systému, zatímco zobrazování zůstane pro uživatele stále dobře dostupné. Zmíněné řešení se využije jak pro nové instalace, tak i při modernizaci těch stávajících.
Firma LEM vyvíjí novou generaci modulárních produktů s proudovými rozsahy do 1500 A, které budou pracovat v širokém provozním rozsahu teplot od -40 °C až do +85 °C, takže se skvěle hodí pro aplikace MCS. Nabíjecí systémy s podporou jak CCS, tak i MCS mohou proto těžit z důvěryhodného a spolehlivého řešení pro jakostní měření energie, které je pro zmíněné náročné aplikace zapotřebí za všech provozních podmínek.
Nové produkty zde nabídnou kompletní služby měření energií a také monitorování, zahrnující podepsaná a ověřená data, informace v reálném čase, jako např. měření teploty, nebo též údržbu cestou softwarových aktualizací. Nové portfolio LEM vybaví místa pro dobíjení nákladních vozů poháněných elektřinou robustním a důvěryhodným řešením pro měření energie a související monitorování, takže koncoví uživatelé budou, podobně jako provozovatelé dobíjecích míst, chráněni při platbách, vycházejících ze spotřeby energie.
Pokud jde o záměr dekarbonizovat dálkovou přepravu, a také přechod k e-tahačům, nacházíme se stále na začátku cesty. Jenže přesnost měření společně s robustností nasazovaných řešení budou zcela zásadní právě na takovém počátku. Zajistíme tím úspěšnou realizaci spolehlivé infrastruktury rychlého DC nabíjení pro těžkotonážní vozidla či elektrické tahače, vyřešíme přepravu na dálkové trasy a vyhovíme i z pohledu příslušných emisí. Měření energií zde představuje klíčový předpoklad, stojící za spolehlivým řízením nákladů, spojených s nabíjením. Jen díky těm nejrobustnějším, osvědčeným a certifikovaným řešením pak dokáží provozovatelé rozšiřovat svou infrastrukturu a položit i základy, na kterých lze dále stavět.
