Ce este gestionarea sarcinii (load management) la încărcarea vehiculelor electrice?

Când doriți să încărcați mai multe vehicule electrice în același timp, ceea ce de multe ori nu este suficient nu este stația de încărcare, ci capacitatea electrică a clădirii. Puterea contractată a unui bloc de locuințe, a unui loc de muncă sau a parcării unui centru comercial este limitată; dacă toate stațiile de încărcare funcționează simultan la putere maximă, siguranța principală declanșează sau transformatorul este suprasolicitat. Exact această problemă o rezolvă gestionarea sarcinii (load management).

Ce este gestionarea sarcinii (load management)?

Gestionarea sarcinii este o metodă de control care distribuie inteligent puterea către mai multe stații de încărcare, fără a depăși capacitatea electrică disponibilă a unei instalații. Sistemul monitorizează permanent puterea totală consumată și o echilibrează crescând sau reducând curentul (amperajul) livrat de stațiile de încărcare. Astfel, chiar dacă numărul vehiculelor care se încarcă simultan crește, consumul total rămâne în limita sigură a instalației.

Pe scurt, gestionarea sarcinii înseamnă „împărțirea puterii”. Când se încarcă un singur vehicul, acestuia i se poate aloca mai multă putere; când pe aceeași linie se conectează al doilea și al treilea vehicul, sistemul împarte automat puterea între ele. Niciun vehicul nu consumă atât de mult încât să pună rețeaua în pericol.

De ce este necesară? Relația dintre putere (kW) și capacitate

kW exprimă puterea, adică viteza încărcării; kWh este cantitatea de energie transferată vehiculului. Și puterea contractată a unei instalații este limitată, exprimată în kW (sau kVA). De exemplu, chiar și o singură stație AC wallbox de 22 kW poate folosi o parte importantă din capacitatea disponibilă a unei clădiri mici.

Când se instalează mai multe puncte de încărcare, calculul se complică rapid. Dacă cinci stații wallbox de 22 kW funcționează simultan la putere maximă, apare o cerere de 110 kW. Puterea contractată a majorității blocurilor de locuințe sau a firmelor mici nu poate susține acest lucru. Fără gestionarea sarcinii, singura soluție ar fi o creștere costisitoare a puterii contractate sau o investiție într-un transformator. Datorită distribuției inteligente, infrastructura existentă este păstrată.

• Previne declanșarea siguranței principale și întreruperile de curent.
• Reduce nevoia unei creșteri costisitoare a puterii contractate sau a unei investiții în transformator.
• Permite instalarea mai multor puncte de încărcare pe aceeași infrastructură.
• Asigură încărcarea tuturor vehiculelor în siguranță și în mod echilibrat.
• Previne costurile suplimentare cu energia electrică generate de depășirea cererii.

Ce este echilibrarea statică a sarcinii?

Echilibrarea statică a sarcinii este metoda prin care puterea totală alocată stațiilor de încărcare este limitată de un plafon fix (stabilit în prealabil). Instalației i se definește, de exemplu, un buget de 40 kW; sistemul împarte acești 40 kW între vehiculele conectate și nu depășește niciodată această limită.

În această abordare, stațiile de încărcare nu știu câtă putere consumă restul clădirii (lift, iluminat, climatizare etc.). Bugetul alocat încărcării este stabilit sigur și redus, pornind de la momentul în care celelalte consumuri ale clădirii sunt la maxim. Echilibrarea statică a sarcinii se instalează simplu și nu necesită un contor suplimentar; însă, deoarece nu poate folosi capacitatea rămasă liberă în rețea, eficiența ei este limitată.

Ce este echilibrarea dinamică a sarcinii?

Echilibrarea dinamică a sarcinii este o metodă mai avansată care, prin intermediul unui contor de curent/energie (contor inteligent) montat la intrarea principală a instalației, citește permanent consumul real instantaneu al clădirii și transferă în timp real către stațiile de încărcare capacitatea liberă rămasă.

De exemplu, ziua, când la locul de muncă funcționează climatizarea și utilajele, încărcării i se alocă puțină putere; seara, când consumurile scad, aceleași puncte de încărcare primesc mult mai multă putere. Când consumul total se apropie de limita puterii contractate, sistemul reduce automat curentul de încărcare și îl crește din nou când capacitatea se eliberează. Astfel, infrastructura existentă este folosită cât mai eficient, atât pentru clădire, cât și pentru vehicule.

Echilibrarea statică a sarcinii alocă încărcării un buget fix; echilibrarea dinamică citește consumul instantaneu al clădirii și distribuie în timp real capacitatea liberă rămasă.

Ce este echilibrarea fazelor (phase balancing)?

În Turcia, la majoritatea instalațiilor corporative și mari, energia electrică este furnizată pe trei faze (trifazat). Unele vehicule și stații de încărcare consumă putere de pe o singură fază (monofazat), în timp ce altele folosesc toate cele trei faze. Dacă sarcinile de încărcare sunt distribuite inegal pe faze, o fază poate fi suprasolicitată în timp ce celelalte rămân neîncărcate; aceasta duce la declanșarea siguranțelor și la folosirea ineficientă a capacității.

Echilibrarea fazelor distribuie sarcina de încărcare cât mai egal posibil între cele trei faze, astfel încât nicio fază să nu fie suprasolicitată. Sistemele inteligente de gestionare a sarcinii optimizează distribuția ținând cont de faza de pe care consumă fiecare vehicul și ajută la obținerea randamentului maxim din capacitatea existentă.

Rolul OCPP și CSMS în gestionarea sarcinii

În instalațiile cu mai multe stații, gestionarea sarcinii are nevoie de un „creier” central. OCPP (Open Charge Point Protocol) este un standard de comunicare deschis între stațiile de încărcare și software-ul central de management (CSMS). CSMS vede starea tuturor stațiilor, stabilește limitele de curent și trimite comenzile de împărțire a puterii între dispozitive.

Astfel, dispozitivele compatibile OCPP pot fi monitorizate de la distanță, grupate și gestionate cu profiluri de încărcare inteligentă. Administratorul poate configura central scenarii precum prioritizarea încărcării în tariful de noapte, reducerea puterii la anumite ore sau definirea unor limite diferite pentru grupuri de vehicule. Modelele Bemis compatibile OCPP sunt proiectate pentru astfel de scenarii de gestionare inteligentă și de la distanță.

Gestionarea sarcinii locală și bazată pe cloud

Gestionarea sarcinii poate funcționa pe două niveluri. În gestionarea locală, dispozitivele comunică între ele în aceeași rețea a instalației pentru a împărți puterea; echilibrarea continuă chiar dacă internetul cade. În gestionarea bazată pe cloud/CSMS, software-ul central preia funcții mai largi, precum facturarea, raportarea și controlul de la distanță. Instalațiile robuste folosesc de obicei cele două niveluri împreună.

Scenariu exemplu: multe vehicule cu o putere contractată limitată

În parcarea unui bloc de locuințe se dorește instalarea a 6 stații wallbox de 11 kW, dar bugetul de putere pe care clădirea îl poate aloca încărcării este de doar 33 kW. Fără gestionarea sarcinii, dacă cele 6 dispozitive ar funcționa simultan la putere maximă, ar apărea o cerere de 66 kW, iar capacitatea clădirii s-ar dubla; acest lucru nu este posibil.

Cu gestionarea dinamică a sarcinii, scenariul funcționează astfel: dacă noaptea târziu este conectat doar 1 vehicul, acestuia i se pot aloca aproape toți cei 11 kW. Când se conectează simultan 3 vehicule, cei 33 kW se împart la trei, iar fiecare vehicul primește aproximativ 11 kW. Dacă se conectează 6 vehicule deodată, sistemul alocă fiecăruia, în medie, în jur de 5,5 kW; vehiculele se încarcă puțin mai lent, dar toate în siguranță și simultan. Limita de 33 kW nu este depășită în niciun moment. Pe măsură ce vehiculele își termină încărcarea și pleacă, capacitatea eliberată este transferată automat vehiculelor care se încarcă în continuare.

Ce instalații necesită gestionarea sarcinii?

• Parcările blocurilor de locuințe și ale complexurilor rezidențiale: locuri unde multe apartamente împart o putere contractată comună limitată.
• Parcările locurilor de muncă și ale birourilor: instalații în care vehiculele angajaților se încarcă împreună în timpul zilei.
• Mall-uri, hoteluri și parcări comerciale: zone cu trafic mare de vehicule și cerere variabilă.
• Centre de încărcare pentru flote: depozite unde multe vehicule sunt încărcate împreună la anumite ore.
• Toate instalațiile cu mai multe puncte conectate la o singură putere contractată: orice loc în care cererea totală poate depăși limita.

Într-o instalație independentă de vilă, cu o singură stație wallbox, gestionarea sarcinii nu este obligatorie; însă în orice scenariu în care două sau mai multe puncte de încărcare împart aceeași putere contractată, gestionarea sarcinii este în practică o necesitate.

Alegerea echipamentului potrivit

Pentru a beneficia de gestionarea sarcinii, stațiile de încărcare trebuie să fie modele cu capacitate de comunicare, care își pot modifica de la distanță setarea de curent. Produsele Bemis Type 2 AC wallbox (3,7–22 kW) și unitățile de încărcare rapidă DC CCS2 oferă opțiuni potrivite pentru instalații multiple și scenarii de încărcare inteligentă; modelele compatibile OCPP pot fi integrate în configurații de management central și echilibrare dinamică.

Bemis E-V Charge, producător din Bursa (Turcia), cu fabrică proprie, susține proiecte de diferite dimensiuni, de la blocuri de locuințe la flote, cu echipamente certificate CE și protejate IP65–IP66. Pentru alegerea corectă a dispozitivului, a cablului și a arhitecturii, cea mai sănătoasă abordare este planificarea de la început a bugetului de putere al instalației și a numărului de vehicule.

Rezumat

Gestionarea sarcinii este cheia încărcării în siguranță a mai multor vehicule fără a depăși o capacitate electrică limitată. Echilibrarea statică alocă încărcării un plafon fix, în timp ce echilibrarea dinamică citește consumul real al clădirii și folosește în timp real capacitatea liberă. Împreună cu echilibrarea fazelor și managementul prin OCPP/CSMS, instalațiile cu mai multe dispozitive pot fi extinse fără investiții costisitoare în infrastructură.