Rozhýbaná elektrická budúcnosť

Rozhýbaná elektrická budúcnosť

25. 03. 2022

Počas koronavírusovej pandémie mala veľká časť ľudstva menej pohybu ako pred ňou, jedno sa ale nezastavilo: pokrok. V oblasti mobility pandémie len zvýraznila a prehĺbila trendy, ktoré sa naštartovali v posledných rokoch, vrátane toho najvýraznejšieho: elektromobility. Elektrická budúcnosť cestnej dopravy však vyžaduje nové riešenia. Riešenia, ktoré spoločnosť Siemens pripravila už dnes.

Niektoré problémy elektromobility nebudú vlastne nové. Elektromobily samy nemenia nič na tom, že dnešné mestá sú plné na prasknutie. Vodiči prakticky všetkých svetových metropol riešia napríklad problém s parkovaním. V prípade elektromobilistov navyše pribúda starosť, kde dobiť. Problém ešte môže zhoršiť plytvanie cennými miestami pri dobíjacích bodoch a staniciach. Či už u nich stoja elektromobily, ktoré dobíjanie nepotrebujú, alebo vodiči s vozidlami na spaľovací motor (či z nepozornosti, alebo bezohľadnosti).

Siemens vyvinul jednoduché a lacné riešenie tohto staronového problému. Spočíva v inštalácii kamerového systému do dobíjacej stanice, ktorý dokáže skontrolovať, či je miesto pred dobíjačkou prázdne, alebo nie. A pretože si dokáže skontrolovať aj status samotného dobíjacieho miesta, nie je problém spoznať, či dané vozidlo miesto skutočne využíva, alebo nie. Rovnaký systém potom prevádzkovateľom väčších flotíl môže pomôcť k optimálnemu využitiu ich dobíjacích kapacít. Za pomocou algoritmov sa softvér kamery naučí sám rozoznávať parkovacie miesta, a priebežne hlási, či sú obsadené, alebo nie. Údaj tak môže byť preposlaný do aplikácie, ktorú používajú elektromobilisti, a do systému prevádzkovateľa stanice. Ani používatelia, ani prevádzkovateľ pritom nemusia mať obavu, že by kamerový záznam bol zneužitý. Systém je vytvorený tak, aby plne zodpovedal požiadavkám európskej smernice na ochranu súkromia (GDPR). Zhotovené snímky sa ukladajú iba lokálne, priamo v zariadení. Nikam sa neposielajú a po analýze sú automaticky odstránené. Majitelia vozidiel tak môžu oveľa lepšie plánovať svoje zastávky a cesty na základe priebežne aktualizovaných informácií. Prevádzkovatelia dobíjacích staníc zase vďaka tomu majú presné dáta o využití svojich voľných kapacít. Prípadne tiež na základe týchto údajov zistiť, ktoré miesta bývajú často blokované, zistiť príčiny a nájsť riešenie.

Ochotný pomocník

V doprave neprebieha v súčasnosti len revolúcia elektrická, ale aj výpočtová. Nástup osobných autonómnych vozidiel vo väčšom meradle nie je rozhodne otázkou niekoľkých nasledujúcich rokov, ale blíži sa. Navyše existujú oblasti, v ktorých autonómne vozidlá nájdu uplatnenie nepochybne podstatne skôr ako v osobnej preprave. Príkladom môžu byť najrôznejšie autonómne stroje pohybujúce sa po firemných areáloch, či už pôjde o výrobné závody, prístavy alebo sklady. Na dopravu po mestách tiež môžu slúžiť v blízkej dobe nízkou rýchlosťou sa pohybujúce robotické minibusy, ktoré sa môžu pohybovať po vytýčených trasách buď už úplne samé, alebo napríklad za občasnej asistencie vodiča sediaceho vo vzdialenom operačnom stredisku. A so sebou prinášajú aj otázky týkajúce sa infraštruktúry. Kto napríklad zapojí zástrčku do nabíjania, keď autonómne vozidlo samo nájde voľnú dobíjaciu stanicu? Odpoveď spoločnosti Siemens je jasná: autonómny dobíjací systém. Takéto riešenie má niekoľko výhod, ale nie je tak jednoduché, ako by sa mohlo zdať. Elektrické vozidlá sú už dnes typovo veľmi rôznorodé, a rôznych typov bude zrejme pribúdať. Autonómna dobíjacia stanica si teda bude musieť vedieť vo väčšine prípadov poradiť s pomerne pestrou škálou úloh. Budú k nej najskôr prichádzať vozidlá malé, veľké, s rôznymi typmi konektorov umiestnenými v rôznych častiach vozidla.

Ľudský mozog by si s takouto úlohou dokázal poradiť, pre dnešné počítačové „mozgy“ to ešte nie je úloha triviálna. Riešenie spoločnosti Siemens, ktoré sa pripravuje na vstup na trh okolo roku 2023, si však dokáže poradiť v podstate s ľubovoľným vozidlom, ktoré bude vybavené z boku prístupným konektorom CCS. Ide pritom o modulárne riešenie, ktorého rozmery a nabíjací výkon bude možné prispôsobiť požiadavkám zákazníka. A čo viac, umožní ďalšie výrazné zrýchlenie dobíjania.

Na človeka je to veľa

Zatiaľ čo ľudský mozog má proti tým počítačovým v mnohých ohľadoch výhodu, ľudské svaly za strojmi zaostávajú, aspoň čo sa sily týka. Autonómna nabíjacia stanica môže pracovať s oveľa ťažšími komponentmi ako ľudské paže. Robotické stanice môžu využívať ťažšie, objemnejšie káble ako ľuďmi obsluhované a vďaka tomu nabíjať podstatne väčšími výkonmi.

Čo je zásadné pri elektrifikácii úžitkových vozidiel ťažších hmotnostných kategórií. Na pohon veľkých vozidiel s veľkou nosnosťou sú potrebné veľké batérie. Zároveň podobné vozidlá strávia na ceste oveľa väčšiu časť svojej životnosti ako vozidlá osobné. Inak sa nemôžu svojim majiteľom vyplatiť.

Práve preto by mal byť počas niekoľkých nasledujúcich rokov predstavený nový dobíjací štandard, určený primárne práve pre nákladné vozidlá. Mal by umožniť, aby sa počas povinných prestávok dobíjali výkonom až okolo 4 MW.

Aby bolo možné podobné výkony dosiahnuť, musia byť použité komponenty veľmi robustné. To znamená okrem iného, ​​že používané káble budú príliš silné, a teda aj ťažké na to, aby s nimi mohol manipulovať človek. Využitie autonómnych, robotických dobíjacích staníc sa teda minimálne pre potreby nákladnej dopravy (a aj ďalších ťažkých úžitkových vozidiel) javí ako nevyhnutný krok k zaisteniu vyššej miery elektrifikácie.

Megawatt dokáže veľa

Dostať sa k tomuto cieľu však bude vyžadovať samozrejme ešte ďalšiu snahu a prácu. V niekoľkých nasledujúcich rokoch napríklad nedôjde na využitie spomínaného dobíjacieho štandardu na 100 %. Budúca generácia dobíjacích staníc, ktorá by mohla byť dostupná zhruba za dva roky, zatiaľ má mať výkony okolo 1 MW. Aj to by malo však byť dosť na to, aby sa počas povinných prestávok vodičov podarilo z veľkej miery nabiť aj batériu nákladného vozidla.

Na výkone a lokalite záleží

Podobné výkonné dobíjacie stanice nemožno pripojiť k sieti a prevádzkovať bez rozmyslu. Pre bezpečnú, hospodárnu a ekologickú prevádzku budú rovnako dôležité aj úpravy na strane energetickej siete: dostatok zdrojov a výkonné inteligentné siete. Aj tu môže Siemens ponúknuť globálne technologické znalosti a skúsenosti získané za uplynulé desaťročia. Vďaka svojim riešeniam v oblasti elektromobility je tak silným partnerom pre výrobcov a subdodávateľov systémov, energetické spoločnosti, dopravné podniky a správcov vozových parkov, firmy, obce a mestá aj koncových zákazníkov. Rovnako dôležité je aj efektívne riadenie dobíjania priamo v rámci samotnej stanice. Pripojenie k sieti bude mať vždy (aspoň v dohľadnej budúcnosti) do istej miery obmedzený výkon, ktorý by mal byť optimálne využívaný, ako v záujme užívateľov, tak v záujme prevádzkovateľa. Preto spoločnosť Siemens pripravuje pre svoje megawattové dobíjacie systémy funkciu dynamického riadenia výkonu. Vďaka nemu bude možné maximálne využiť možnosti pripojenia a uspokojiť v čo najkratšom čase čo najviac záujemcov.

Sieťové pripojenie tiež nie je zďaleka jediný praktický problém, ktoré veľké dobíjacie stanice musia riešiť. V rade lokalít bude podobný problém predstavovať aj priestor. S dobíjacou infraštruktúrou sa pri plánovaní dnešných čerpacích staníc nepočítalo, a nie vždy bude možné ich plochu jednoducho navýšiť. Spoločnosť Siemens preto od začiatku navrhuje svoje megawattové dobíjacie body ako kompaktné modulárne systémy, ktoré bude vo väčšine prípadov ľahké integrovať do existujúcich čerpacích staníc. To platí aj pre samotné pripojenie k rozvodnej sieti. Konštrukcia umožňuje jednoduché pripojenie do rozvodu vysokého napätia (v SR od 1 do 50 kV).

Robot k vašim službám

Spoločnosť Siemens v septembri 2021 na mníchovskom autosalóne IAA Mobility ukázala novú autonómnu nabíjaciu stanicu. Určená je nielen na dobíjanie autonómnych vozidiel či osoby so zníženou pohyblivosťou. Umožní totiž aj podstatne rýchlejšie nabíjanie. Zariadenie má dobíjaciu kapacitu až 300 kW, ktorá bude v ďalšej fáze vývoja zvýšená až na viac ako 1 MW. Vďaka tomu bude možné rýchlo dobiť aj batériu elektrických úžitkových vozidiel. Na to je však potrebných dobíjacích káblov, ktoré sú pre ľudí príliš ťažké. Robotické zariadenie to zvládne. Na testovaní autonómneho dobíjacieho systému v reálnych podmienkach a dokončení jeho vývoja spolupracuje Siemens s popredným vývojárom autonómnych a elektrických dopravných systémov Einride AB. V rámci skúšok bolo prvýkrát uskutočnené nabitie autonómneho nákladného vozidla z autonómnej ultravýkonnej dobíjacej stanice.

Čisté dobíjanie

Faktom však aj v blízkej budúcnosti bude, že veľká časť dobíjania bude prebiehať inde ako u „megadobíjačiek“. Užívatelia osobných vozidiel podobné výkony potrebovať nebudú, a vo väčšine prípadov sa zaobídu bez pomoci robotov a autonómnych dobíjacích systémov. To ale neznamená, že v ich prípade sa nedá nič vylepšiť a dobíjanie by malo zostať navždy rovnaké. Jednou možnosťou, ako ich zážitok výrazne vylepšiť, je zavádzanie indukčného nabíjania, teda nabíjania bezdotykového. Bez konektorov a káblov. V podstate by spočívalo v nabíjaní cez špeciálne „plochy“ vo vozovke, či oveľa skôr na vyhradených dobíjacích státiach.

Technológia nie je v princípe nijako nová. Indukčné napájanie sa už používa napríklad pri osobnej elektronike (rozšírené je pri mobilných telefónoch alebo chytrých hodinkách), v elektromobilite sa však zatiaľ neuchytilo. Doterajšie pokusy skončili komerčným neúspechom. Čo bolo však dané aj tým, že boli pomerne roztrieštené a nekoncepčné. V odbore zatiaľ chýbal všeobecne uznávaný štandard. V blízkej dobe by sa to však malo zmeniť as tým sa otvoria dvere na širšie využitie tejto technológie.

Nabíjanie by potom mohlo byť oveľa bezstarostnejšie ako dnes. Víziou spoločnosti Siemens je, že by sa o neho používatelia elektromobilov v podstate nemuseli starať. Vo vozidlách s možnosťou autonómnej prevádzky by mohlo prebiehať prakticky úplne bez jeho dozoru: vozidlo by si mohlo vhodné miesta nájsť sám. A pretože indukčné dobíjanie nevyžaduje zložité mechanické komponenty – v podstate ide o „dosku“ umiestnenú na vozovke – dobíjacích bodov by mohlo byť k dispozícii dosť pre všetkých.

Cesty nestačia

Treba si tiež uvedomiť, že cesty všetky problémy budúcej mobility nevyriešia. S tým, ako sa stále zvyšuje počet obyvateľov svetových miest, trvalo rastie objem dopravy. Tento tlak pôsobí priamo proti snahe o znižovanie emisií priamo škodiacich zdraviu aj pre klímu nebezpečných emisií CO2. Preto je maximálne dôležité múdro skombinovať jednotlivé systémy a prostriedky dopravy. Cestná doprava budúcnosti, hoci bude elektrifikovaná, by mala byť ucelene prepojená s dopravou po železnici. Dôsledné zapojenie digitálnych technológií by malo hranice medzi nimi rozostriť. Postupne by tak malo vzniknúť inteligentné riešenie, v rámci ktorého by mobilita mala byť ponúkaná ako komplexná, prehľadná a užívateľsky maximálne prívetivá služba. Postavená tak, aby sme sa nielen rýchlo dostali tam, kam potrebujeme, ale pritom neublížili svojmu okoliu a planéte, za ktorú nemáme náhradu.

Sdílet článek