Dynaaminen kuormanhallinta sähköauton latauksessa

Sähköauto haukkaa suomalaisen pientalon sähköverkosta valtavan osan. Tavallinen 3x25 ampeerin pääsulake kestää noin 17 kilowatin kokonaistehon. Kun pihassa seisova ajoneuvo vetää 11 kilowattia, jää kodin muulle sähkönkulutukselle vain rippeet. Talvipakkasilla sähkölämmitys, kiuas ja uuni kääntävät yhtälön nopeasti mahdottomaksi. Tällöin dynaaminen kuormanhallinta pelastaa tilanteen. Se sovittaa sähköauton latauksen joustavasti kiinteistön sähkökapasiteettiin estäen sulakkeiden palamisen.

Miten järjestelmä suojaa sulakkeita

Sähköverkon ylikuormittuminen ei tyypillisesti johdu kokonaistehon ylityksestä. Se johtuu yksittäisen vaiheen ylikuormituksesta. Vaihtovirtaverkossa teho jaetaan kolmeen vaiheeseen (L1, L2, L3). Jos perhe laittaa päälle astianpesukoneen ja pyykinpesukoneen, jotka molemmat saavat virtansa vaiheesta L1, juuri tämän vaiheen sulake lähestyy palamispistettä.

Dynaaminen kuormanhallinta tarkkailee kiinteistön sähkönkulutusta reaaliajassa. Latausasema ei pelkästään vähennä kokonaistehoa sokeasti. Edistyneimmät laitteet tunnistavat tarkalleen, mikä vaihe on ahtaalla. Useimmat sähköautot kuitenkin noudattavat IEC 62196 -standardia, joka vaatii saman ohjausvirran jokaiselle vaiheelle. Tämän vuoksi latausasema tyypillisesti pudottaa kolmivaiheisen latauksen ampeerimäärää tasaisesti kaikkien vaiheiden osalta. Tavoitteena on pitää raskaimmin kuormitettu vaihe turvallisissa rajoissa. Tietyt premium-luokan järjestelmät osaavat jopa pudottaa latauksen kokonaan yksivaiheiseksi, mikäli kiinteistön kokonaiskuorma nousee äärimmilleen.

Staattisen ja dynaamisen ohjauksen erot

Latausaseman tehoa voi rajoittaa monella tavalla. Asentaja määrittää staattisen ohjauksen rajat yleensä kerran asennuksen yhteydessä. Sähköasentaja kääntää laitteen sisällä olevia kytkimiä tai ohjelmoi sovellukseen kiinteän ylärajan, esimerkiksi 8 ampeeria.

Tämä ratkaisu turvaa sähköverkon. Samalla se hidastaa latausta silloinkin, kun talo nukkuu eikä mikään muu laite kuluta sähköä.

Dynaaminen kuormanhallinta sen sijaan elää hetkessä. Kun kiuas lämpenee, auton latausvirta putoaa automaattisesti sekunnin murto-osissa. Heti kun sauna on sammutettu, auto imee jälleen maksimaalisen sallitun virran. Sähköverkko hyödynnetään näin mahdollisimman tarkasti. Kallista sähköliittymän suurentamista 3x35 ampeeriin ei tarvita.

Miten järjestelmä mittaa sähkökeskuksen virtaa

Tieto kiinteistön sähkönkulutuksesta siirtyy latausasemalle eri tekniikoilla. Fyysinen asennustapa vaikuttaa suoraan järjestelmän reagointinopeuteen ja toimintavarmuuteen.

• Virtamuuntajat: Nämä sähkökeskuksen pääjohtimiin asennettavat induktiosilmukat mittaavat virtaa erittäin tarkasti. Tieto siirtyy tyypillisesti langallisella RS485-kaapelilla Modbus-protokollaa hyödyntäen suoraan latausasemalle.
• Sähkömittarin HAN-portti: Uusissa suomalaisissa älymittareissa on asiakasrajapinta (HAN/P1-portti). Latausasema tai erillinen ohjausyksikkö kytketään suoraan verkkoyhtiön mittariin.
• Langattomat ratkaisut: Osa laitevalmistajista käyttää sähkökaappiin asennettavaa radiolähetintä. Se kommunikoi latausaseman kanssa Wi-Fi-verkossa tai omalla radiotaajuudella. Helppo asennus säästää aikaa, mutta signaali saattaa heiketä paksujen kiviseinien läpi.

Langallinen tiedonsiirto voittaa aina luotettavuudessa. Kun data kulkee fyysistä kaapelia pitkin, radiohäiriöt tai Wi-Fi-verkon pätkimiset eivät pääse keskeyttämään ohjausta.

Taloyhtiöiden hierarkkiset latausverkot

Rivitaloissa ja kerrostaloissa pelkkä pääkeskuksen mittaus ei riitä. Pysäköintialueella saattaa ladata kymmeniä sähköautoja samanaikaisesti. Niiden yhteenlaskettu tehontarve ylittää usein moninkertaisesti koko kiinteistön sähkökapasiteetin. Tästä syystä dynaaminen kuormanhallinta rakennetaan tasoihin.

Järjestelmän äly keskitetään yhteen isäntälaitteeseen (Master). Se jakaa käytettävissä olevan sähkön älykkäästi alueen muille latausasemille (Slave). Isäntälaite ei seuraa ainoastaan autojen välistä suhdetta, vaan se huomioi kiinteistön pohjakulutuksen muutokset reaaliajassa.

Vuorottelu ja vaiheiden tasaus korostuvat suurissa kohteissa. Jos useampi auto lataa yksivaiheisesti pelkästään L1-vaiheesta, verkon vinokuorma kasvaa nopeasti valtavaksi. Älykäs hallintajärjestelmä kytkee autot lennosta tasaisesti eri vaiheisiin tai jaksottaa latausta. Näin varmistetaan, että aamuun mennessä jokainen akku on riittävästi latautunut.

Sähkötöitä koskeva lainsäädäntö edellyttää aina, että asennukset tekee pätevöitynyt sähköalan ammattilainen. Asiantuntija mittaa oikosulkuvirrat, tarkastaa suojamaadoitukset ja varmistaa laitteiston oikean toiminnan asennustestereillä. Oikein suunniteltu ja asennettu latausjärjestelmä suojelee kiinteistön sähköverkkoa ja palvelee sähköautoilijaa täysin automaattisesti.