Laddinfrastruktur för elfordon

Transkript

1 Laddinfrastruktur för elfordon Vägledning för att sätta upp laddstation eller laddstolpe andra versionen

2 Innehåll Förord... 3 CHECKLISTA om du vill sätta upp en laddstation... 4 Regler för att ansluta en laddstation eller laddstolpe till elnätet Vilka typer av laddsystem finns det? Vilka säkerhetskrav finns och hur uppfyller jag dem? Vilka säkerhetskrav ska laddstolpen uppfylla enligt lag? Vad behöver jag veta om standarder? Vilka allmänna säkerhetsstandarder gäller för utbyggnad av laddstolpar? Vilka standarder gäller specifikt för utbyggnad av laddstolpar? Vilka säkerhetsnivåer finns för laddning av elfordon och när behövs förhöjd säkerhet? Vem ansvarar för elsäkerheten vid laddning av elfordon? Vilka krav ska jag ställa på laddstolpar? Branschgemensamma frågor och svar om ladd-infrastruktur och elfordon ( ) El och elfordon Laddning med el och klimat- och miljöeffekter Standarder och elsäkerhet... 21

3 Förord De första elbilarna har börjat synas i trafiken, de är i dagsläget mycket få men utvecklingen verkar lovande. Med eldrift kan bilen laddas hemma i garaget, medan den står på parkeringen på arbetsplatsen eller utanför stormarknaden när man handlar. Men för de som bor i städer och saknar tillgång till eget garage med eluttag eller som inte kan ladda på arbetsplatsparkeringen, finns det behov av att sätta upp publika laddstationer. Svensk Energi är elbranschens intresseorganisation och medlemsföretagen får alltfler frågor från allmänheten, fastighetsägare, bostadsrättsföreningar och kommuner som vill veta mer om vad som gäller för den som vill sätta upp en eller flera laddstationer. Detta är andra versionen av en vägledning för den som är intresserad av att sätta upp en laddstation eller laddstolpe. Sedan den första versionen, som kom i maj 2010, har marknaden för elfordon utvecklats och kunskapen hos företag och allmänhet har ökat. Denna version har därför kortats väsentligt och begränsas till frågor om regelverk för elnätsanslutning och elsäkerhetsfrågor. I vår ambition att bidra till en kostnadseffektiv utbyggnad av laddinfrastruktur har vi tagit fram denna vägledning som enkelt steg-för-steg beskriver hur man går till väga. Ditt lokala elnätsföretag kan också svara på frågor och hjälpa till att ansluta en laddstation där du vill ha den, om det inte är så att det redan är tillåtet att sätta upp den. Ett särskilt tack riktas till Peter Herbert, Vattenfall, som kvalitetsgranskat och uppdaterat avsnitten om säkerhet och standarder. Ansvaret för eventuella felaktigheter i innehållet vilar dock på Svensk Energi. Stockholm i mars 2013 Kjell Jansson VD Svensk Energi Synpunkter på denna vägledning skickas till henrik.wingfors@svenskenergi.se LADDINFRASTRUKTUR FÖR ELFORDON 3

4 CHECKLISTA om du vill sätta upp en LADDSTATION 1. Sök markägarens (eller garageägarens) tillstånd att sätta upp en laddstation 2. Undersök hos kommunen om andra tillstånd behövs, till exempel bygglov 3. Ta in offerter från olika laddstationsleverantörer utifrån dina behov 4. välj märke och modell i ett upphandlingsförfarande och försäkra dig om att elsäkerhetskrav är uppfyllda (läs mer om elsäkerhet och standarder här) 5. Förbered anslutning av laddstationen till elnätet (läs mer om reglerna här): a. Undersök om det är möjligt att använda det särskilda undantaget för laddning av elfordon eller något annat undantag b. vid anslutning till koncessionspliktigt nät: Teckna ett abonnemang hos aktuellt nätbolag för varje laddstation samt välj elhandelsbolag 6. Anlita en behörig elinstallatör eller en teknikkonsult med elkompetens för att dimensionera elkabell 7. Anlita behörig elinstallatör som drar fram kabeln och installerar laddstationen 4 LADDINFRASTRUKTUR FÖR ELFORDON

5 Regler för att ansluta en laddstation eller laddstolpe till elnätet Vilka regler gäller för anslutning till elnätet? Vem som får distribuera el begränsas av Ellagen (1997:857). Där står att inga starkströmsledningar får byggas eller användas utan tillstånd från regeringen (så kallad nätkoncession ). Elnät är alltså som huvudregel en reglerad monopolverksamhet. Vissa typer av nät är dock undantagna från monopolet och finns listade i förordning (2007:215) om undantag från kravet på nätkoncession enligt ellagen (1997:857), den så kallade IKN-förordningen. IKN står för Icke Koncessionspliktiga Nät. Vissa undantag i förordningen gäller endast för lågspänningsnät. Gränsen mellan högspänning och lågspänning går vid 1000 V. IKN-förordningen är inte helt lätt att förstå eller tolka. Vid tveksamheter, kontakta ditt lokala nätbolag eller Energimarknadsinspektionen. Vad gäller för koncessionspliktiga nät? Nätkoncession kan sökas för ledningsdragning utefter viss sträckning eller inom ett geografiskt område. Den som har nätkoncession för område eller linje är, om det inte finns särskilda skäl, skyldig att på skäliga villkor ansluta en elektrisk anläggning till ledningsnätet. Elnätsföretagen bestämmer själva sina anslutningsavgifter, och en eventuell tvist avgörs i efterhand av Ei. Inspektionens beslut kan överklagas till förvaltningsdomstol. Regler om anslutningsavgifter finns i ellagen. Vidare har Ei tagit fram schablonavgifter för vissa anslutningar. Ellagens bestämmelser anger att den som har nätkoncession är skyldig att mäta mängden överförd el och dess fördelning över tiden. Det är nätkoncessionshavarens ansvar att rapportera resultaten av de mätningar och beräkningar som görs (3 kap. 10 Ellagen). LADDINFRASTRUKTUR FÖR ELFORDON 5

6 En ledning för att ansluta en laddstation kan dras fram med stöd av nätkoncession för linje eller område. För att bli elkund behöver du göra följande: 1. Begär ett nätabonnemang hos det nätföretag som har koncession i det område du är intresserad av. Precis som om det gällde exempelvis ett bostadshus betalar du då en anslutningsavgift samt abonnemangsavgift till nätföretaget 2. Välj elhandelsbolag, till vilket du betalar för din elförbrukning. Sedan kan du på valfritt sätt ta betalt av dem som använder laddstationen. Nackdelen är att varje laddstation då behöver anslutas till elnätet samt ha ett separat nätabonnemang. Denna sorts utbyggnad av infrastruktur för att ladda elfordon kan alltså bli både dyrare och mer omständigt än anslutning till ett icke-koncessionspliktigt nät. Det företag som äger det koncessionspliktiga nätet får inte sälja el. De som i sådana fall får sälja el till laddkunder är elhandelsföretag och andra aktörer. Vad gäller för icke-koncessionspliktiga nät? Det finns vissa undantag från ellagens krav på nätkoncession. Dessa undantag regleras i IKNförordningen. I förordningsmotivet till IKN-förordningen (Fm 2007:1), som förtydligar syftet och bakgrunden med bestämmelserna, anges att tre grundläggande förutsättningar måste vara uppfyllda för att IKN-förordningen ska kunna tillämpas: 1. Ledningen ska vara ett internt nät, dvs. innehavaren ska överföra el för egen räkning 2. Ett internt nät får inte ha för stor utbredning 3. Området ska vara väl avgränsat I vissa av undantagen från kravet på nätkoncession får man även överföra el för annans räkning. I de fall där det är tillåtet att överföra el för annans räkning är det också tillåtet att sälja elen vidare till kund utan att söka ytterligare tillstånd. I de fall där det inte är tillåtet att överföra el för annans räkning går det heller inte att ta separat betalt för den uppmätta elförbrukningen. Den som äger laddstolpen får i sådana fall ta betalt för förbrukningen på annat sätt. Exempelvis kan avgiften för laddning inkluderas i parkeringsavgiften, men detta förfarande är dock en juridisk gråzon, som ännu inte prövats rättsligt. 6 LADDINFRASTRUKTUR FÖR ELFORDON

7 Det särskilda undantaget för fordons elbehov Den 1 juni 2012 infördes (22 b ) i IKN-förordningen ytterligare ett undantag från kravet på nätkoncession som tillåter ett internt elnät om det huvudsakligen används för fordons elbehov. Det är också möjligt att överföra el för annans räkning (31 ) på ett sådant nät. Undantaget begränsas till lågspänningsnätet, dvs max 1000 V. Detta är en avsevärd förenkling och torde täcka de flesta av behoven av att sätta upp laddstationer. Betydelsen av detta undantag är att du bara behöver en anslutning till det koncessionspliktiga elnätet (vilket bör betyda minskade anslutningskostnader) och att du alltså kan ansluta en grupp laddstationer på ett internt nät, t.ex: Längs stadsgata Fristående parkeringsplats På stormarknadsparkering I parkeringshus Vid flerfamiljshus Hur många laddstationer det i praktiken kan bli begränsas tekniskt av att det enbart får vara fråga om lågspänningsnätet. Samtidigt, som för andra undantag, får elnätet för laddstationerna inte ha för stor utbredning och det måste vara väl avgränsat. Vad dessa tre kriterier betyder i praktiken, får rättspraxis visa. Om du är osäker på vad som gäller för just den plats/det nät du är intresserad av, så kan Energimarknadsinspektionen på skriftlig begäran lämna ett så kallat bindande besked om nätet omfattas av IKN-förordningens undantag eller inte. Laddstation i parkeringshus Utöver det ovan beskrivna undantaget som gäller för interna nät som huvudsakligen är avsedda för fordons elbehov skulle även andra undantag i IKN-förordningen kunna vara tillämpliga avseende elnät som är avsedda för att ladda elbilar. Det gäller i första hand det undantag som avser interna nät på eller inom byggnad (5 ). Ett elnät inom ett parkeringshus kan vara undantaget från koncessionsplikt enligt denna bestämmelse. Överföring av el för annans räkning får ske på ett sådant nät enligt 24 IKN-förordningen. Detta innebär att man inom byggnaden (parkeringshuset) kan bygga laddstolpar och ta betalt för elen av en laddkund. Hur många laddstationer som i praktiken kan anslutas beror på vilken huvudsäkring som byggnaden har och övrig elanvändning i byggnaden. LADDINFRASTRUKTUR FÖR ELFORDON 7

8 1. Vilka typer av laddsystem finns det? För att kunna ladda ett elfordon måste det finnas tillgång till ett laddsystem. Man brukar skilja på olika typer av laddning beroende på vilken laddeffekt laddsystemet har. Vilken laddeffekt systemet har påverkar i sin tur hur lång tid det tar att ladda fordonet. En låg laddeffekt ger långsam laddning och en hög effekt kortare laddningstid. Hur lång tid det tar att fulladda ett tomt batteri beror på vilken batterikapacitet elfordonet har. Batterikapaciteten varierar mellan olika bilmodeller. Hur lång körsträckan blir efter laddning beror förutom på laddeffekt och laddtid även på fordonets energiförbrukning. Energiförbrukningen varierar också mellan olika modeller, men i genomsnitt kan man utgå från en energiförbrukning på 2 kwh per mil för normal drift (ej vid stort värme- eller kylbehov i kupén). Följande typer av laddning är aktuella idag: Långsam laddning Semisnabb laddning Snabbladdning På sikt är det även tänkbart att laddning utan kabel, så kallad induktiv laddning, kommer att vara aktuell för elbilar och ladd-hybrider. Långsam laddning De flesta elfordon som finns på marknaden idag har en inbyggd laddare, som kan anslutas till vanligt eluttag för hushållsel. De laddapparater som finns idag klarar att fulladda tomma batterier på 6-9 timmar. Vid långsamladdning i ett hushållseluttag är laddeffekten cirka 2,3 till 3,7 kw (vid 10 respektive 16 A säkring). Som en tumregel gäller att en timmes långsam laddning ger 1 till 2 mils körsträcka (om man räknar med att ett elfordon i genomsnitt använder 2 kwh per mil). De laddställen som finns och planeras i Sverige idag (januari 2010) är med några få undantag laddställen för långsamladdning. Mycket talar för att långsamladdning kommer att vara den dominerande laddningstypen även i framtiden. De undersökningar som gjorts i Sverige av användningen av elfordon visar att merparten av all laddning sker vid nattparkering och då spelar det liten roll om laddningen tar upp till 9 timmar. En annan faktor som talar för långsamladdning är att det är möjligt att utnyttja de flesta befintliga motor- och kupévärmaruttag med mindre modifiering vid behov elsäkerhetskontroll, komplettering med jordfelsbrytare, urkoppling av kopplingsur). Det är också osäkert idag i vilken omfattning kommande laddhybridmodeller kommer att utrustas med en trefasladdare, eftersom en del biltillverkare anser att dagens trefasladdare är för dyra, tunga och skrymmande. För flexibiliteten är det däremot fördelaktigt med kontakter som klarar trefasanslutning och högre strömstyrkor. Semisnabb laddning För att kunna korta laddtiden krävs högre laddeffekter. Högre laddeffekter kräver antingen trefasuttag eller kraftigare säkringar. I första hand är det aktuellt att utnyttja trefasuttag för semisnabb laddning, med en säkring om 16A. Det skulle ge en laddeffekt om cirka 11 kw, alltså en femdubbling av effekten jämfört med långsam laddning. En timmes laddning ger således en ungefärlig körsträcka på 5 mil. Det är dock inte alla elfordon som har trefasladdare. Därför kan en annan möjlighet till semisnabb vara laddning med enfasuttag och en säkring om 32 A, som ger en laddeffekt på drygt 7 kwh. En timmes laddning med denna lösning ger en ungefärlig körsträcka på 3 mil. Ett exempel på semisnabb laddning är McDonalds laddstolpe vid Skärholmen som är utrustad med ett trefasuttag. 8 LADDINFRASTRUKTUR FÖR ELFORDON

9 Långsam laddning Möjligt i jordat hushållsuttag Enfas uttag, spänning 230 V, säkring 10/16A Laddeffekt mellan 2,3-3,7 kw En timmes laddning ger 1 2 mils körsträcka Semisnabb laddning Kräver antingen trefasuttag eller kraftigare säkringar Vid trefas, 16A, blir laddeffekten cirka 11 kw En timmes laddning ger 3 5 mils körsträcka SNABB laddning Separat laddare utanför bilen Laddtiden ej längre än att den som laddar väntar vid fordonet under tiden, dvs max tio minuter Laddeffekt upp till 250 kw Kräver nya typer av batterier, kablar och kontakter pga de höga effekterna Snabbladdning Det finns ingen definition på vad som räknas som snabb laddning. En möjlig definition är att laddningen ska gå så snabbt den som laddar är beredd att stå kvar och vänta vid fordonet under laddningen. Det bör innebära att laddningen ska ta högst tio minuter. För att få så korta laddtider krävs laddeffekter på upp till 250 kw, vanligen avses DC-laddning (likström) från en laddstation utanför bilen. Detta kräver i sin tur laddare som är för stora, tunga och dyra för att ha ombord på bilen och därför utgör separata laddstationer utanför bilen. Det finns idag flera koncept för snabbladdning som utvecklas parallellt av olika tillverkare. Ett hinder för utvecklingen är att det idag inte finns någon färdig standard som gäller snabbladdning (men det är under framtagande internationellt inom IEC). I Europa måste man dock enas hur och vilken/vilka av kommande standardalternativ som ska tillämpas. Ett annat hinder är att snabbladdning ställer större krav på både elnät och laddsystem. Det kräver både nya typer av batterier, kablar och kontakter som klarar så höga laddeffekter. De AC-kontakter som håller på att utvecklas idag (se vidare avsnittet Framtida kontakter nedan), har begränsad möjlighet till snabbladdning. För tunga fordon är koncept som mest liknar snabbladdning det enda laddningsalternativet, eftersom det med enfaskabel inte är möjligt att fylla ett batteri med de energimängder som krävs på rimlig tid. En annan möjlighet är batteribyte. Snabbladdning har hittills utnyttjas endast i liten utsträckning i Sverige. Även i den närmaste framtiden ses snabbladdning som ett komplement till långsamladdning, inte som en ersättning. LADDINFRASTRUKTUR FÖR ELFORDON 9

10 Dagens kontakttyper En viktig fråga för utveckling av laddinfrastruken för elfordon idag är att ta fram standardiserade gränssnitt, både för bilens el-intag och för själva kontakten. Ett gemensamt gränssnitt skulle göra det möjligt att ladda elfordonen på alla kommande laddställen, oavsett i vilket land man befinner sig i och vilken typ av fordon man har. Vilka kontakttyper som bör användas för laddstolpar styrs av gällande standarder (standarder beskrivs i avsnitt 2.2). I standarden anges inte vilket fabrikat på kontakt och kabel som skall användas, däremot anger standarden de säkerhetskrav som kontakten och kabeln bör uppfylla. Standarden är dock bara en vägledning. För att uppfylla säkerhetskraven finns i dag tre möjliga kontakter att använda för ladduttag: Jordad hushållskontakt 230V 10/16A, (typ Schuko), Figur 1 Blå industrikontakt 230V 16A, Figur 2 Röd industrikontakt 400V 3x16A, Figur 3 Schuko-kontakten är en vanlig, jordad hushållskontakt för enfas. Av de tre kontakterna är det bara den röda industrikontakten (för 400V) som har tre faser och är alltså den enda som klarar semi-snabb laddning vid säkring om 16A. Figur 1 Figur 2 Figur 3 Jordad hushållskontakt, typ Schuko Blå industrikontakt för enfas Röd industrikontakt för trefas Värt att notera är att det har visat sig att äldre jordade enfas-kontakter (typ Schuko) slits vid en längre tids användning vid 16 A, med värmeutveckling och behov av att byta kontakten som följd. Framtida kontakter För säkrare laddning av elfordon behöver kontakterna ha ytterligare funktioner, exempelvis vill man möjliggöra informationsöverföring mellan fordon och laddställe. Därför har nya kontakttyper utvecklats som är specifika för just fordonsladdning. Det finns tre varianter av kontakter som som är IEC-standard, som visas i Figur 4- Figur 6. Figur 4 Figur 5 Figur 6 Typ 2 (Upp till 3 faser, Typ 1 (Enfas, Typ 3 (Upp till 3 faser, Mennekeskontakten ) Yazakikontakten ) Italiensk-fransk ) 10 LADDINFRASTRUKTUR FÖR ELFORDON

11 2. Vilka säkerhetskrav finns och hur uppfyller jag dem? De säkerhetskrav du bör ställa på en laddstolpe har främst att göra med personsäkerheten vid till exempel kortslutning eller brand. Säkerhetskraven hittar du i: Lagar, förordningar, direktiv och föreskrifter som du är skyldig att följa (kapitel 2.1) Internationella och svenska standarder som fungerar som ett verktyg för att uppnå kraven i lagstiftningen (kapitel 2.2) 2.1. Vilka säkerhetskrav ska laddstolpen uppfylla enligt lag? Det finns ett antal lagar, förordningar, direktiv och föreskrifter som rör laddstolpar för elfordon: Ellagen (1997:857) Starkströmsförordningen (2009:22) Elinstallatörsförordningen (1990:806) Förordningen (1993:1068) om elektrisk materiel Elsäkerhetsverkets föreskrifter om viss elektrisk materiel samt allmänna råd om dessa föreskrifters tillämpning (ELSÄK-FS 2000:1) Starkströmsföreskrifterna (ELSÄK-FS 2006:1, 2008:1, 2008:2, 2008:3, 2008:4) Lågspänningsdirektivet (2006/95/EG) Alla dessa innehåller övergripande regler för elsäkerhet. De kan därför vara svåra att tillämpa för den som vill bygga laddstolpar. För att säkerställa att skall-kraven i lagstiftningen uppfylls finns ett antal standarder framtagna som beskriver vilka säkerhetskrav laddstolpar för elfordon bör uppfylla Vad behöver jag veta om standarder? Standarder fungerar som ett verktyg för att garantera att man tagit hänsyn till alla viktiga säkerhetsaspekter. En standard är dock inget lagstadgat krav, utan fungerar endast som en vägledning. Att uppfylla relevanta godkända standarder är ett bekvämt sätt att veta att aktuella EU-direktiv uppfylls. Det finns i dagsläget ett antal standarder som rör elinstallationer som går att tillämpa för elfordonsladdning. Dessutom finns det specifika standarder som rör just säkerhet vid laddning av elfordon. Där rekommenderas vilken säkerhetsnivå en laddstolpe bör uppnå. Dessa standarder berättar inte vilket fabrikat på kontakt och kabel som skall användas, utan listar endast de säkerhetskrav som kontakten och kabeln bör uppfylla. Vilka produkter som kommer att användas bestäms egentligen av marknaden, men som alternativ till detta kan man föreskriva en viss lösning, nationellt eller på till exempel EU-nivå. För att laddning av elfordon ska bli så användarvänlig som möjligt är det önskvärt med ett gemensamt gränssnitt för exempelvis kontakter och uttag som fungerar internationellt eller åtminstone på EU-nivå. Helst av allt vill man undvika den situation som idag råder för kontakter för hushållsbruk där i stort sett varje land har en egen lösning. Fram till dess att man i EU beslutat sig för vilken/vilka kontakter som ska användas, kan det vara lämpligt att laddstolpar byggs så att det finns utrymme för eventuellt framtida byte av uttaget. I dagsläget (mars 2013) förefaller det mycket sannolikt att EU väljer typ 2-kontakten, LADDINFRASTRUKTUR FÖR ELFORDON 11

12 eventuellt med något undantag (i första hand Frankrike). Ett alternativ till byte av uttag är att laddstolpen konstrueras så att hela uttagsmodulen enkelt kan skiftas vid behov (denna lösning finns redan på marknaden). Laddstolpen bör också förberedas för 3-fas, eftersom detta med stor sannolikhet kommer att bli aktuellt i framtiden Vilka allmänna säkerhetsstandarder gäller för utbyggnad av laddstolpar? De rekommenderade säkerhetskrav som gäller i samband med utbyggnad av laddställen för elfordon i Sverige är: Elinstallationsreglerna; Utförande av elinstallationer för lågspänning (SS ) Kopplingsutrustningar för högst 1000V växelspänning eller 1500V likspänning (SS EN ) med relevanta understandarder för stolpar med uttag utomhus Kapslingsklasser för elektrisk materiel (EN 60529) Innehållet i standarder är frivilligt att följa, men det är viktigt att notera att de gäller som en försäkran av att laddstolpen är säker. Nedan lyfts en del av innehållet i Elinstallationsreglerna som särskilt berör laddställen för elfordon fram. Skydd mot barnolycksfall Nätanslutna uttag i lågspänningsanläggningar ska antingen vara försedda med petskydd eller utföras eller placeras så att risken för barnolycksfall begränsas. Vid användning av uttag som inte är utförda med petskydd kan risk för barnolycksfall begränsas genom att uttagen: placeras minst 1,7 m över golv eller mark, eller är skyddade av fast inredning eller stationär utrustning, eller är blockerade 1, eller är försedda med låsbart lock, eller är skyddade på annat sätt (t ex genom elektrisk förregling som vid mod 3) Jordfelsbrytare Varje uttag ska skyddas av en jordfelsbrytare som löser ut om strömstyrkan överstiger 30 ma. Denna jordfelsbrytare ska frånkoppla samtliga spänningsförande ledare, inklusive noll-ledaren. Jordfelsbrytare ska vara av lägst typ A. Överströmsskydd Varje uttag ska vara individuellt skyddat av ett överströmsskydd Vilka standarder gäller specifikt för utbyggnad av laddstolpar? Den generella europeiska standarden för laddning av elfordon, IEC , beskriver i stora drag systemkrav, säkerhetsaspekter samt kontaktering. I standarden ingår följande delar: 1. Generella systemkrav och gränssnitt 2. Stötskydd 3. Koppling mellan strömkälla och elfordon 4. Specifika krav på kontakt, plugg och uttag 5. Laddningskabel 1 Blockerad förklaras i standarden SS , 41A LADDINFRASTRUKTUR FÖR ELFORDON

13 Aktuell standard EN kom våren 2011 och är samma som den internationella standarden IEC Ed2. På internationell nivå pågår för närvarande en omarbetning för att utkomma med IEC Ed3 i mars 2014 enligt plan. Utöver den generella standarden finns vissa tillägg som handlar om kontakter, uttag och liknande. Som alla standarder fungerar IEC:s standarder som ett hjälpmedel i säkerhetsfrågor. Den generella europeiska standarden (IEC ) fungerar till exempel som en försäkran om att alla säkerhetskrav i lågspänningsdirektivet (2006/95/EG) uppfylls. IEC:s och EN-standarder finns även i svenska versioner utgivna av Swedish Standards Institute (SIS) som SS-standarder Vilka säkerhetsnivåer finns för laddning av elfordon och när behövs förhöjd säkerhet? De komponenter som förekommer vid laddning av elfordon kan sammanfattas enligt följande: På fordonet: el-intag där laddningskabeln ansluts På kabeln: kontakt till fordonets elintag och kontakt till laddningsuttaget På väggen (eller laddstolpen): laddningsuttag Vid normal laddning med växelström finns olika säkerhetsnivåer, så kallad moder, för laddning att välja mellan. Dessa fyra moder beskriver passande lösningar för säker laddning och finns beskrivna i IEC:s standarder. Mode 1-laddning är den enklaste säkerhetsnivån för laddning av ett elfordon som används i befintliga uttag. Om eluttaget redan är försett med jordfelsbrytare behövs ingen ytterligare installation. Strömstyrkan är upp till 16A, en-fas eller tre-fas, 230 eller 400V. Mode 2-laddning använder sig fortfarande av vanliga standardeluttag. Säkerhetsnivån garanteras med hjälp av en kontrolldosa monterad på laddningskabeln innehållande bl.a. jordfelsbrytare samt speciella komponenter vid bilens el-intag. Att jordledaren är hel kontrolleras kontinuerligt mellan bilen och kontrolldosan och mode 2-laddning ger därför ytterligare skydd av både kabel och fordon förutsatt att jordat eluttag används. Laddningen sker en- eller trefasigt med en noll-ledare och skyddsjord. Detta är egentligen en variant av mode 3-laddning (se nedan). Funktionen mellan dosa och bil i mode 2 är densamma som i mode 3 mellan laddstation och bil. Mode 3-laddning är den säkraste varianten av fordonsladdning idag, som tagits fram för platser där förhöjda krav på säkerhet ställs. För mode 3-laddning krävs specifik utrustning, både på uttagssidan och vid fordonets el-intag. Mode 3-laddning kan med fördel utnyttjas tillsammans med trefassystem för att få höga laddningseffekter eller för jämnare belastning på faserna. Mode 3 laddning öppnar också möjlighet till kommunikation mellan bil och laddinfrastruktur och därmed samverkan vid laddning med lokal elinstallation och med elnät (V2G) (se kapitel 1). Mode 4-laddning innebär att elfordonet ansluts indirekt mot elnätet via en fast installerad batteriladdare, alltså ej ombordladdare, med likströmsladdning och informationskabel. Sådan laddning förekommer för elfordon inom industrier och för nödladdning vid offentliga platser. Befintliga elinstallationer I Sverige ska alla nyinstallationer av el utomhus ha jordfelsbrytare. Detta motsvaras av mode- 1-laddning ovan. De många äldre utomhusinstallationer utan jordfelsbrytare som finns idag är tillåtna att använda. Om uttaget ska användas för laddning av fordon rekommenderas det dock att fast jordfelsbrytare installeras, alternativt lös jordfelsbrytare ifall en fast inte är tillämplig. Befintliga motor- och kupévärmare (10A, 230V) motsvarar mode 1-laddning ifall de har jordfelsbrytare. De kan därför användas även för laddning av elfordon. LADDINFRASTRUKTUR FÖR ELFORDON 13

14 Skäl för extra säkerhet? På vissa laddningsplatser kan det vara önskvärt med kommunikation och förhöjd säkerhet och därför rekommenderas tillämpning av mode 3-laddning. Ett sådant exempel är vissa miljöer där det finns explosiva gaser där man vill undvika gnistbildning, vilket medför att mode 3-laddning är lämplig. På andra laddningsplatser är istället fordonsbrand den största risken och där är man extra rädd för rök- och gasutveckling. Vid obevakade laddställen, exempelvis i gatumiljö, finns också anledning till förhöjd säkerhet, med tanke på risken för personskador. Strömmen i en skadad kabel kan teoretiskt sett ta närmsta vägen genom en människokropp och i detta fall löser inte jordfelsbrytare ut. Även stolpen kan bli skadad, till exempel om den blir påkörd av ett fordon eller liknande, vilket kan resultera i olyckor. Oavsett vilken laddningsmode som tillämpas finns dock möjlighet att göra uttaget/stolpen strömlös om inget fordon är anslutet Vem ansvarar för elsäkerheten vid laddning av elfordon? Vem är då ansvarig för att gällande säkerhetskrav uppnås? Enligt förordningen (1993:1068) om elektrisk materiel bär tillverkaren, importören, uthyraren, återförsäljaren eller ägaren ansvaret för att materielen är CE-märkt och därmed har de försäkrat att den följer EU-regelverk. När laddstolpen används är det den som äger eller svarar för användningen av stolpen som ska se till att användningen av laddstolpen är säker och underhållen så att säkerheten bibehålls. Den som använder stolpen är dock ansvarig för att förvissa sig om att laddstolpen är säker för användning. 14 LADDINFRASTRUKTUR FÖR ELFORDON

15 3. Vilka krav ska jag ställa på laddstolpar? Det finns många frågor att ta hänsyn till när ett nytt laddställe ska uppföras för att få till stånd en väl fungerande och säker laddning. Nedan följer en sammanställning av de krav som bör ställas på ett laddställe. Checklistan omfattar såväl säkerhetskraven i Elinstallationsreglerna (Utförande av elinstallationer för lågspänning, SS ) och rekommendationer från några aktörer med erfarenhet av att uppföra laddställen. Följande kontakter bör användas för ladduttaget: o om säkringen är upp till 10A: jordad kontakt 230V, typ Schuko, i vissa fall även acceptabelt upp till 16A 1 (IEC ) o om säkringen är 16A och uppåt: antingen blå industrikontakt, 230V, 16A (IEC 60309) eller röd industrikontakt, trefas, 400V, 3x16A (IEC 60309) o Typ 2 uttaget som är framtaget speciellt för elfordonsladdning. Uttaget kommer med stor sannolikhet slå igenom i Europa. Avsedd för mode 3 laddning (och mode 2 laddning mot bilen). Kan användas både för enfas- och 3-fasladdning och har möjlighet till kommunikation mellan bil och laddstation. För att undvika barnolycksfall ska uttag ha någon form av petskydd eller utföras så att risken begränsas. Risken kan begränsas genom att uttaget: o placeras minst 1,7 m över golv eller mark, eller o är skyddade av fast inredning eller stationär utrustning såsom spis eller kylskåp, eller o är blockerade, eller o är försedda med låsbart lock, eller o är skyddade på annat sätt (t ex genom elektrisk förregling som vid mode 3 laddning). Varje uttag bör skyddas individuellt av en jordfelsbrytare, lägst typ A (vars märkutlösningsström är högst 30 ma) och varje uttag ska vara individuellt skyddad av ett överströmsskydd. Uttagen bör placeras i kapsling som i största mån skyddar mot åverkan som kan medföra elsäkerhetsproblem eller funktionsstörningar. Med åverkan avses här både utsatthet för väderförhållanden under längre tid och vandalisering. En laddstolpe bör förberedas för att kunna byta till nya kontakttyper om behov skulle uppstå. Laddstolpen bör förberedas för att kunna byta till trefasuttag genom att matas av en femledarkabel med ledararea på minst 2,5 mm 2. Laddstolpen bör vara användarvänlig. Det bör exempelvis vara enkelt att sätta in och dra ut kontakten i laddstationen, öppna/stänga lucka och hänga upp mode 2 dosa (i förekommande fall). 1 Val av 16A Schuko kan avgöras av hur ofta och i vilken miljö ett uttag används. Vid frekvent användning och om strömmen bryts genom att kontakten dras ut (med strömmen på) kan livslängden på uttagen begränsas. Vid lösningar där kontakten tas ut efter att strömmen har brutits på annat sätt är detta problem mindre. LADDINFRASTRUKTUR FÖR ELFORDON 15

16 Laddstället bör, om platsen är offentlig, förses med skylt som anger att det är ett laddställe för elfordon. Laddstället bör utformas och placeras så att det inte stör stads- eller landskapsbilden, renhållningen (inklusive snöröjning) eller trafiken (inkl gångoch cykeltrafik samt handikappsfordon). Det bör vara möjligt att enkelt felanmäla laddstolpen om den är ur funktion. För laddställen i garage eller annat slutet utrymme ska luftväxlingen uppfylla Boverkets byggregler, BFS 1998:38, krav för garage i 6:232. Dessa regler nämner dock inte Litiumjonbatterier eller Nickelmetallhybrid, som är de batterier som är aktuella för elbilar och laddhybrider. Det råder därför oklarheter vad som gäller vid laddning av elfordon i slutna utrymmen. Det kan därför finnas anledning att kontakta brandmyndighet eller räddningstjänst. För publika laddställen kan det vara lämpligt att förbereda laddstolpen så att det är möjligt att installera elmätare och/eller ett administrativt system som kan låsa upp och sätta på spänningen i uttaget när någon ska ladda, samt ett betalningsystem. Betalsystemet bör vara enkelt och känt och inte låsa in kunden i ett separat system för laddning. Vilka lösningar som bör beaktas beror på vilken typ av laddställe det är, och måste avgöras från fall till fall. 16 LADDINFRASTRUKTUR FÖR ELFORDON

17 FRÅGOR OCH SVAR OM EL OCH ELFORDON Hur mycket el behöver en elbil? Hur långt går en elbil? Hur mycket el en elbil drar beror på många faktorer, bland annat bilens vikt, hastighet och trafikförhållanden (start & stopp). Dessutom spelar utomhustemperaturen in om bilen skall värmas med el eller kylas via luftkonditionering. Ofta anges elförbrukningen till cirka 2 kwh/ mil, men förbrukningen kan vara både högre och lägre beroende på bilmodell. Hur långt en elbil kan köra på en laddning bestäms av körförhållanden och av batteriets storlek. Det bilar som finns idag går mellan 10 och 20 mil på en laddning. Den dagliga körsträckan för våra personbilar är ofta ganska kort. Man brukar säga att körsträckan är kortare än 5 mil % av den tid vi använder bilen. Det betyder att elbilens begränsade körsträcka troligen mer än väl räcker till i de flesta situationer. Laddhybriden är försedd med ett batteripaket (cirka 5-16 KWh) som kan laddas med el från vägguttaget. Laddhybriden kan köra en kortare sträcka på enbart el, vanligen 2 8 mil. Förbränningsmotorn användas då bara vid långfärder, dvs. när batterikapaciteten inte längre räcker till eller laddningsmöjlighet saknas. Vad kostar en elbil att köra per mil? Det beror på elpriset och var du laddar någonstans. Om du laddar hemma, så är priset per kwh beroende på elnätsavgift och det elhandelsavtal som du har med din elhandlare tillsammans med skatterna på elen. Priset per kwh i Sverige varierar över tiden och mellan olika avtal och elhandlare. Under 2012 låg det genomsnittliga elpriset per kwh (inklusive nätavgift) på cirka 2 kr/kwh för dem med rörligt avtal. Med rörligt elpris skulle priset bli cirka 4 kr/mil för en eldriven som drar 2 kwh/mil. I framtiden kommer det att finnas offentliga laddstationer på en rad olika platser. Priset att ladda där kommer troligen att variera efter bland annat läge och kunders betalningsvilja. Man kan också tänka sig att priset för laddning ingår i till exempel parkeringsavgiften. Snabbladdning av batteriet på kort tid kommer troligen att vara dyrare per mil än långsammare laddning. Existerande infrastruktur, till exempel jordade uttag på parkeringsplatser och garage, gör det möjligt att ladda billigt jämfört med länder som måste bygga ut en helt ny publik laddinfrastruktur. LADDINFRASTRUKTUR FÖR ELFORDON 17

18 Hur lång tid tar det att ladda en elbil? Laddningstiden bestäms framför allt av två faktorer. Lite förenklat vilken säkring man har och om man laddar med 1-fas eller 3-fas. Sedan avgör givetvis batteriets storlek hur mycket energi som kan lagras. Vanliga vägguttag är i hemmet är normalt 1-fas 10 ampere säkring. Att ladda hemma över natten kommer att bli vanligt. Att ladda för cirka 10 mils körning (20 kwh) tar cirka 10 timmar. I tabellen nedan anges hur många mil som kan köras efter 1 timmes laddning beroende på säkring och om det är 1- eller 3-fas. Körsträcka per laddningstid [mil/timme] Säkring 1-fas, 230V 3-fas, 400V 10A A 1,6 4,8 20A A 3,2 9,6 63A 6,3 18 Trefasladdning på höga amperetal (över 25 A) är knappast aktuellt i hushåll och det finns få elfordon på marknaden som tar trefasladdning. Det kan tyckas ta lång tid att ladda en elbil jämfört med att tanka en vanlig bil för samma körsträcka, men laddning är tänkt att ske medan bilen ändå står parkerad. 18 LADDINFRASTRUKTUR FÖR ELFORDON

19 Kommer det att finnas laddstationer i hela Sverige? För dem som bor i villa så finns det i de flesta fall redan laddningsmöjlighet via vanliga jordade eluttag, eller så krävs bara en enklare installation. Eluttagen bör givetvis också vara försedda med jordfelsbrytare. På många platser finns redan idag motorvärmaruttag som kanske går att använda. För de som saknar tillgång till garage eller egen parkeringsplats med laddmöjlighet, oftast i stadsmiljö, kan det bli fråga om att sätta upp laddstolpar längs vissa gator eller på parkeringsplatser. I vissa fall kan det vara möjligt att ladda bilen medan man står parkerad på sin arbetsplatsparkering. (Det är troligt att sådan laddel måste förmånsbeskattas.) I Sverige finns inte idag (mars 2013) några generella offentliga stöd för utbyggnad av laddstationer utan marknadsbehoven styr. En rimlig gissning är att vi kommer att ser mer av laddstationer till exempel i parkeringshus, längs vissa gator, infartsparkeringar och vid stormarknader. Redan idag finns det offentliga laddstationer som en del av demonstrationsprojekt. Fler aktörer, utöver elbolag, visar intresse för att bygga laddstationer. För så kallad snabbladdning (under 15 minuter) finns det ännu inte allmän tillgång till laddstationer i hela landet, men på några platser i storstäderna Stockholm, Malmö och Göteborg och till exempel i Jämtland har man varit tidigt ute och satt upp snabbladdningsstationer. Om alla personbilar gick på el, räcker elen i Sverige då? Hela transportsektorn använder cirka 100 TWh årligen, varav personbilarna cirka 45 TWh. Om alla personbilar i Sverige (cirka 4,4 miljoner) ersattes med laddhybrider och elbilar, så skulle det krävas cirka 13 TWh, alltså en avsevärd energieffektivisering. Hela årliga svenska elanvändningen uppgår till cirka 150 TWh/år. Det är inte sannolikt att ett sådant massivt teknikskifte sker de närmaste åren. Utfasningen av den vanliga glödlampan spar cirka 2 TWh el årligen. Den elen räcker till ungefär elfordons årliga körning. (I räkneexemplet beräknas bilarna dra 2 kwh/mil och körs cirka 1500 mil/år.) Klarar elnätet en massintroduktion av elbilar? Ja, det svenska elnätet är i grunden mycket väl utbyggt. Vid större utbyggnader av laddmöjligheter kan man dock behöva förstärka elnäten lokalt. Med intelligent teknik kan på sikt också dygnsladdning styras att ske lite senare på kvällen och på natten när elanvändningen är lägre. På så vis kan överbelastning av elnätet i form av effekttoppar undvikas. Vad ska jag tänka på om jag vill ladda hemma i garaget? Innan du till vardags hemma i garaget börjar ladda din elbil, så bör du låta en fackman se över anläggningen, ledningarna och säkringarna. Oftast har inte det jordade uttaget i garaget använts annat än undantagsvis för att till exempel dammsuga eller borra och det är en annan sak att belasta det varje natt med laddning av sin elbil. När du köper en elbil eller laddhybrid bör du kontrollera med återförsäljaren om det följer med vissa krav på laddning av just din modell. Det förekommer att en s.k. laddbox rekommenderas vilken alltså måste installeras innan du börjar ladda hemma i garaget. Behöver reglerna för elnät, undantag från kravet på nätkoncession, rätten att sälja el vidare osv ändras för att byggandet av ett stort antal laddstationer ska kunna underlättas? Nyligen (1 juli 2012) infördes nya regler som förenklar för utbyggnad av laddstationer. Sammanfattningsvis så innebär de nya reglerna att en aktör kan ansluta en grupp laddstationer på ett och samma elabonnemang, till exempel längs en gata eller på en fristående parkeringsplats. Antalet laddstationer begränsas av att detta endast får ske inom lågspänningsnätet (<1000V). Läs mer om reglerna för anslutning till elnätet här. LADDINFRASTRUKTUR FÖR ELFORDON 19

20 Laddning med el och klimat- och miljöeffekter Hur många elbilar räcker ett vindkraftverk till? Det beror förstås på vindkraftsverkets storlek och bilarnas laddbehov. I exemplet nedan utgår vi från att en personbil körs cirka 1500 mil/år och drar 2 kwh/mil. Ett vindkraftverk på 2 MW (ett medelstort 1 ) levererar cirka 5 GWh/år. Ett vindkraftverk skulle därför kunna försörja cirka 2000 elfordon årliga laddbehov. Det betyder att elbilar skulle behöva cirka 360 medelstora vindkraftverk för sitt årliga laddbehov. Det går idag att bygga vindkraftverk på upp till 5 MW. Sexhundra stycken stora - 5 MW - havsbaserade vindkraftverk skulle i princip kunna försörja hel svenska personbilsflottan med el. Hur stor är skillnaden i minskade koldioxidutsläpp mellan en vanlig personbil och en elbil? All energiproduktion innebär koldioxidutsläpp sett ur ett livscykelperspektiv. Det finns emellertid stora skillnader mellan olika sätt att producera el och stora skillnader mellan olika länders elproduktion. I Norden är utsläppen av koldioxid i genomsnitt 100 g/kwh, medan motsvarande utsläpp i EU som helhet är drygt 400 g/kwh. Ny och effektivare teknik minskar successivt utsläppen från elproduktionen inom EU. Som elkund kan du teckna så kallade produktspecifika elavtal (ursprungsmärkt el) och på så vis försäkra sig om att de köper el från en önskvärd energikälla, till exempel förnybar el som innebär mycket låga utsläpp av koldioxid. De koldioxidutsläpp som refereras till för elbilar är de utsläpp som sker vid produktionen av elen, när man väl kör bilen blir det inga utsläpp. När man pratar om utsläpp hos bensin- och dieselbilar är det dock just utsläppen vid körning som man refererar till. Skillnaden i koldioxidutsläpp mellan en vanlig bensin- eller dieselbil och en bil som går på el varierar med andra ord. Med siffrorna ovan skulle utsläppen för eldrift landa mellan cirka g koldioxid/km om vi antar att elbilen drar 2 kwh/mil. Finns det andra positiva eller negativa miljö- eller klimateffekter av elbilar? 2 Elbilar ger inte upphov till samma partikelutsläpp lokalt som bensin- och dieselbilar. De andra ämnen som minskar vid en övergång till el från bensin eller diesel är utsläpp av till exempel kolväten och kväveoxider. Partiklar till följd av till exempel dubbdäck på asfalt eller sandning påverkas inte. Produktionen av batterier (litiumjonbatterier och andra typer) har givetvis en viss miljöpåverkan och det är viktigt att utvinningen kontrolleras så att det sker på ett miljömässigt acceptabelt sätt. Elbilsbatterierna, som andra bildelar, måste självklart också återvinnas på ett ansvarsfullt sätt. Elfordon är också tystare vid framdrift vilket har stora fördelar. Vi kan därmed få tystare trafik och minskat buller både i våra städer och efter vägarna. Det gäller dock samtidigt att vara uppmärksam på att elfordon, särskilt i låga farter, nästan är ljudlösa vilket kan skapa incidenter. Det kan därför -paradoxalt nog - bli nödvändigt att lägga in ljud i fordonen vid körning i låga farter. För att minska utsläppen av koldioxid från transportsektorn kommer även andra alternativ med lägre utsläpp av koldioxid att behövas, till exempel biogas, etanol, biodiesel, bränsleceller med mera. 1 Lillgrunds vindkraftspark mellan Sverige och Danmark består av 48 vindkraftverk på 2,3 MW, de är 93 m höga och 115 till högsta vingspets. 2 UTKAST till Elforskrapport: El-hybridbilar från miljösynpunkt. Jämförelse med konventionella personbilar, Gunnar Hovsenius, Roger Westerholm, juni LADDINFRASTRUKTUR FÖR ELFORDON