Latausasemaopas suunnittelijoille

Tämä sivu antaa kuvan mitä asioita sähkösuunnittelijan tulee ottaa huomioon sähköajoneuvojen hitaita tai puolinopeita latausasemia suunniteltaessa. Oli kohde sitten uusi tai saneerattava taloyhtiö, kauppakeskus, työpaikka tai julkinen kohde, löydät tältä sivulta hyvät ohjenuorat onnistuneeseen latausasemien suunnitteluun.

Sähköautoilusta

Sähköautoilun suosion räjähdysmäinen kasvu

Ladattavat ajoneuvot ovat yleistyneet viime vuosina voimakkaasti, ja trendi näyttää siltä, että tulevina vuosina sähköautojen myynti kasvaa entisestään, kun markkinoille saapuvat perinteisten autonvalmistajien laajemmat valikoimat.

Tällä hetkellä (9/2020) Suomen liikenteessä on Trafin tilastojen mukaan 6432 täyssähköautoa (kasvua 37 % edellisvuodesta) ja 33 883 ladattavaa hybridiautoa (kasvua edellisvuodesta 27 %).

Ensirekisteröintien osalta kesäkuuhun 2020 mennessä uusia täyssähköjä oli rekisteröity 1499 autoa ja ladattavia hybridejä 5850, kun koko 2019 vuonna ensirekisteröitiin 1897 täyssähköä ja 5966 ladattavaa hybridiä. Vuoden ensimmäisellä puoliskolla siis ensirekisteröitiin lähes yhtä paljon sekä täyssähkö- että hybridiautoja kuin koko 2019 vuonna. Ajankohtaiset tiedot voit aina tarkistaa Trafilta.

Sähköautoilun räjähdysmäisen kasvun johdosta tarve helposti saavutettaville latausasemille on kasvanut samaa tahtia.

Kun markkina kasvaa nopeasti, kehittyy myös ratkaisut ja toimintamallit niiden ohella. Sen vuoksi tämä verkko-opas on kirjoitettu. Jotta sinä suunnittelijana löydät ajantasaista tietoa yhdestä osoitteesta helposti.

Pyrimme päivittämään oppaan sisältöä jatkuvasti. Saat tiedon sisältöjen päivittymisestä liittymällä sähköpostilistallemme, sekä lähetämme linkin suunnittelijaohjeeseemme:

Sähköautoilu ja tankkaamisen kulttuuri

Kun hyppäämme perinteisen polttomoottoriauton rattiin, emme juurikaan ajattele paljonko tankissa on polttoainetta. Matkaan käydään, ja tankataan, kun on tarve. Ja yleensä tankataan tankki ääriään myöten täyteen, jotta ei koko ajan tarvitse tankilla ravata.

Ja harvoinhan siellä tulee keskimäärin käytyä. Keskiverto kuski nimittäin ajaa 50 km päivässä. Perinteisellä keskiluokkaisella polttomoottoriautolla tankilla tulisi käydä noin 12 – 14 vuorokauden välein eli pari kertaa kuussa.

Samaan aikaan edullisimpienkin täyssähköautojen kantama on jo noin 200 kilometrin tietämillä. Useilla jo paljon enemmän, jopa yli 600 kilometriä. 

Sähköautoilija kuluttaa keskimääräisen päivän aikana kantamastaan 8 – 25 % autosta riippuen. Tällöin lataustarve iskee 4 – 12 päivän päästä. Tämä tietenkin, jos toimimme kuten polttomoottori autoilla: höyryillä tankille ja tankki täyteen!

Näin ei kuitenkaan missään nimessä kannata tehdä: mikäli akut ladataan aina täyteen ja ajetaan miltei tyhjäksi, lyhentää se akkujen elinikää huomattavasti. Akkujen elinkaaren kannalta on parasta pitää akkujen varaus 20 – 80 % latauksessa. Eli pieni elektronitankkaus on paikallaan pysähdysten yhteydessä, mutta harvoin sähköautoilijalla on tarve saada ajoneuvonsa akku täyteen varaukseen.

Ja autoilimme sitten millä menopelillä tahansa, niin automme seisoo parkissa keskimäärin 90 % ajasta eli noin 22 tuntia päivässä. Siinä ajassa lataa akut täyteen ajoneuvoon kuin ajoneuvoon.

Ladattavat hybridit

Ladattavat hybridit ovat nimensä mukaisesti sähkö- ja polttomoottorilla varustettuja autoja. Akkujen kapasiteetti vaihtelee tyypillisesti 5-20 kWh, ja latauksella pystyy ajamaan noin 20-100 km.

Ladattavien hybridien etu on ehdottomasti erittäin pieni polttoaineen kulutus keskimääräisessä ajossa, sekä tarvittaessa pitkä kantama. Pitkiä matkoja ajattaessa etu on, ettei latausasemalle pääsylle välttämättä ole niin akuuttia tarvetta, koska autosta löytyy myös polttomoottori.

Suurin osa ladattavien hybridien kuskeista kuitenkin haluavat ladata autonsa aina, kun auto on pysäköity. Tällöin sähköllä ajetaan mahdollisimman paljon, ja kuljettaja on minimoinut sekä päästöt että itselle syntyvät kustannukset.

Täyssähköautot

Täyssähköautot käyttävät voimanlähteenä ainoastaan sähköä. Tyypillisesti täyssähköauton akun kapasiteetti liikkuu 30-100 kWh välillä. Todelliset kantamat vaihtelevat 150-500 km välillä.

Täyssähköllä ajavat haluavat myös ladata autoaan aina, kun se on parkissa. Tarve nopeille latausasemille on kuitenkin ainoastaan silloin, kun täyssähköllä lähdetään ajamaan pidempää reissua. Arkisiin kohteisiin riittää täyssähkökuskillekin 16 ja 32 ampeerin virralla toimivat latausasemat.

Kenelle suunnittelet? Sähköautoilijan tarve edellä

Kuten aiemmin todettiin: keskiverto autoilija ajaa 50 km päivässä. Tuo matka kattaa 80 % tekemistämme matkoista. Ladattavien hybridien omistajat siis useimmiten pärjäävät pelkällä sähkömoottorilla.

Näin ollen kannattaa erityistä huomiota kiinnittää mihin latausasemaa ollaan suunnittelemassa. 

Ajatellaan, että ajetaan täyssähköautolla (100 kWh)  ja ladattavalla hybridillä (20 kWh) parkkiin akun latauksen ollessa 5 %. Tarjolla on 11 kW:n latausasema. Esimerkki ei ota huomioon latausaikojen muutoksia akun varauksen muuttuessa, koska tulos esimerkin laskelmaan ei ole merkittävä.

Esimerkissä on myös oletettu, että

  1. Ladattava hybridi ottaa vastaan 3,66 kW
  2. Täyssähkö ottaa vastaan 11 kW
Pysähdyksen pituusLadattava hybridi (ottaa vastaan 3,66 kW)LH:Akun latausTäyssähkö (ottaa vastaan 11 kW)TS: Akun lataus lähdettäessä
kauppakeskus0,5 – 4 h1,83 – 14,64 kWh14,2 – 78,2 %5,5 – 44 kWh10,5 – 49 %
huoltoasema0,25 – 1 h0,92 – 3,66 kWh9,6 – 23,3 %2,75 – 11 kWh7,75 – 16 %
työpaikkaparkki8h29,28 kWh100 %88 kWh93 %
taloyhtiö> 12 h43,92 kWh100 %132 kWh100 %
omakotitalo> 12 h43,92 kWh100 %132 kWh100 %
Esimerkkilaskelma latausajoista ja saavutettavasta varauksesta eri käyttötilanteissa.

Kauppakeskus

Vierailuajat vaihtelevat paljon. Suurin osa tarpeista täyttyy jo 3,6 kW asemilla. Kiireiset asiakkaat arvostavat puolinopeaa latausta (esim. 11 kW), mutta on hyvä muistaa, että vain vähemmistö ladattavista hybrideistä tai edes täyssähköistä pystyy hyödyntämään nopeimpia latauksia täydellä teholla.

Kauppakeskuksiin siis on perusteltua rakentaa myös nopeaa latausta, mutta enemmistö kannattaa pitää maksimissaan 11 kW teholla, jotta latauspaikkoja saa rakennettua annetulla budjetilla enemmän. Huomioi, että 11kW tehoja ei useimmat ladattavat hybridit pysty hyödyntämään, joten 3,6 kW latausasemat ajavat mainiosti asiansa.

Latausasemien tarve kuitenkin kasvaa koko ajan autokannan nopeasti sähköistyessä, joten kannattaa investoida rahat useampaan latausasemaan, joiden teho riittää hyvin tarpeeseen.

Työpaikka

Työpaikkaparkissa auto yleensä seisoo kahdeksan tuntia. Työpaikka onkin kodin ohella niitä paikkoja, joissa auto seisoo huomattavan pitkän ajan yhdellä kertaan. Tällöin asiakkaan tarpeen täyttää jo 3,6 kW latausasemat. Niiden rakentaminen on myös huomattavasti edullisempaa kuin nopeiden lautausasemien.

Samoihin latausasemiin saadaan myös työpaikkapysäköintiin tarpeellinen mahdollisuus kytkeä auto lämmitykseen.

Taloyhtiö

Taloyhtiöissä sijaitsevat kodit. Kodin pihassa tai tallissa auto useimmiten seisoo ainakin yön yli.

Ajatellaan vaikkapa 30 asunnon yhtiötä, jossa viidellä osakkeenomistajalla on sähköauto. Tällöin voidaan helposti ajatella, että olisi yksinkertaista ostaa yksi tai kaksi nopeaa latausasemaa, jotta säästetään kustannuksissa.

Ongelmaksi kuitenkin muodostuu kuka saa latausasemalle parkkeerata ja milloin. Yhteiskäytössä olevia latauspaikkoja myös vierastetaan käyttäjien toimesta: eTolpan teettämän kyselyn mukaan kukaan ei halua siirtää autoaan kesken sen pysäköinnin ja näin ollen jokainen haluaa ladata autonsa omalla paikalla.

Ja entä jos ladattavia autoja tulee lisää? Ja kuka maksaa sähkön?

Todellisuudessa nopeiden asemien kustannukset ovat suuremmat kuin tavallisella 16 ampeerin virralla toimivat latausasemat, jotka saadaan kustannustehokkaasti saneerattua samalla hinnalla useampaan parkkipaikkaan. Näistä taloyhtiökäyttöön (1,8-3,6 kW) soveltuvista latausasemista on myös mahdollista ottaa lämmitysvirta, sekä optimoida sen käyttöä. Lämmityksen optimoinnista voit lukea lisää tästä.

Lisäksi asemat ovat etäohjattavissa, ja laskutuksenkin voi jyvittää jokaiselle autopaikalle erikseen taloyhtiön niin halutessa.

Latausasemien hallinta ja tietoliikenneyhteydet

Yllättävän monessa kohteessa ei ole huomioitu alussa toimivan tietoliikenneyhteyden rakentamista. Suunnittelupöydällä tämä asia on kuitenkin kohtuullisen helppo tarkistaa. Suunnitteluvaiheessa voidaan vaikuttaa myös latausasemien hallintaan liittyvissä kysymyksissä, kuten esimerkiksi etäohjauksen mahdollisuuksista tai sähkölaskun jyvityksestä.

Kuka maksaa sähkölaskun?

Oli kohde mikä tahansa, niin tämä kysymys pyörii keskustelussa jossain vaiheessa.

Taloyhtiössä on usein totuttu maksamaan lämmityssähkö osana vastiketta. Sähköautojen saavuttua sähköautottomat asukkaat eivät välttämättä halua maksaa sähköautoilijoiden sähköjä.

Työpaikkapysäköinnissä osa työpaikoista haluaa tarjota ilmaisen sähkön ja toiset eivät. 

Kauppakeskuksista osaa haluaa tarjota ilmaista latausta asiakkaiden houkuttelemiseksi, toiset taas haluavat tehdä lataamisesta liiketoimintaa.

Olennaista on miettiä myös mahdollisesti muuttuva tarve. Esimerkiksi kauppakeskus saattaa myöhemmin haluta siirtyä laskuttamaan sähköstä, joten tähän on hyvä varautua.

Oikeilla ratkaisuilla kulut voidaan jakaa tarkasti oikeille tahoille oikeudenmukaisesti, sekä vastata muuttuviin tarpeisiin.

Pysäköintiratkaisut: mille paikalle saa pysäköidä ja kuka?

Yksi iänikuinen ongelma parkkipaikoilla on määrittää, kuka saa parkkeerata minne ja milloin. Kohteessa voi olla samaan aikaan esimerkiksi maksullinen kuukausipysäköinti, maksullinen lyhytaikaispysäköinti ja maksuton lyhytaikaispysäköinti asiakkaille. Yleensä näitä pysäköintioikeuksia hallitaan excelin tai ruutupaperin avulla.

Sitten, kun kuvioon lisätään vielä ladattaville ajoneuvoille tarkoitetut ruudut, niin hallinta pysäköintioikeuksista laskutuksineen käy jo ihan työstä oli kyseessä sitten taloyhtiön, kauppakeskuksen tai oppilaitoksen parkkipaikat.

Suunnitevaiheessa nämä kysymykset on helppo taklata valitsemalla kokonaisuuden, joka sisältää toimivan tekniikan lisäksi älyn kaiken hoitamiseen.

eParking-palvelun avulla parkkialueen haltija hallitsee vaivattomasti pysäköintioikeudet ja laskutukset. Asiakas hoitaa samalla sovelluksella lyhytaikaisen parkkimaksun, energiamaksut, sekä pysäköintiluvat.

OCPP vai eTolppa?

Kohdetta suunniteltaessa kannattaa pitää mielessä tietoliikenneyhteyksien toimivuus, sekä niistä aiheutuvat kokonaiskustannukset asiakkaalle. Kustannuksiin vaikuttaa valittavan protokollan lisäksi latausasemien mahdollisuus liittyä 4G-verkkoon.

Jos olet epävarma fyysisen tilan aiheuttamista haasteista, suosittelemme ottamaan suoraan yhteyden asiantuntijaamme. Konsultointi on ilmaista.

OCPP

OCPP-protokollaa käyttävät latausasemat toimivat omina yksikköinään verkkoon nähden. Ne siis vaativat joko ethernet-kaapeloinnin tai SIM-kortin per yksikkö. Koska jokainen yksikkö on itsessään kiinni verkossa, mukautuu OCPP kuormanhallinnallisiin vaatimuksiin nopeasti.

Tyyppillisesti OCPP-protokollaan nojaavat ratkaisut vaativat hieman enemmän työtä suunnittelijalta ja ovat rahallisesti suurempi panostus asiakkaalta. Kustannuksia nostaa itse laitteen kustannuksen ohella myös vaatimus jokaisen aseman kaapeloinnista tai SIM-kortin hankkimisesta riippuen 4G-verkon vahvuudesta kohteella. 

Milloin OCPP?

  1. OCPP-protokollaan nojaavia ratkaisuja kannattaa suosia julkisissa kohteissa, kuten esimerkiksi kauppakeskuksissa, koska
  2. kyseessä on yleinen protokolla, joten tolppien hallintaan ja lataukseen voidaan valita monia toimijoita. Myös eParking-palvelu toimii OCPP-tolppien kanssa.
  3. Roaming-palvelun mahdollisuus.

Milloin eTolppa?

eTolpat eroavat OCPP:sta siten, että ainoastaan yksi yhteysasema on suorassa yhteydessä verkkoon. eTolpat muodostavat keskenään langattoman verkon (ZigBee-mesh-verkon), jonka kautta jokaisen latausaseman kommunikointi päätyy ZigBee-yhteysasemalle. Yhteysasema liitetään verkkoon joko ethernetillä tai SIM-kortilla.

eTolppa pystyy vastaamaan tyypillisissä pitkäaikaispysäköinnin kohteissa kuormanhallinnan vaatimuksiin hyvin. Siksi eTolppa on usein taloyhtiöiden ja työpaikkojen valinta.

Koska eTolpat eivät vaadi erillistä CAT-kaapelointia eikä SIM-kortteja, ovat niiden asentamisesta aiheutuvat kustannukset asiakkaalle pienemmät, sekä suunnittelijalle nopeampi ja helpompi toteuttaa suunnitelmiin.

eTolppa on myös loppuasiakkaalle hankintahinnaltaan tyypillisesti edullisempi ratkaisu.

Milloin eTolppa?

  1. Kun halutaan kustannustehokas ratkaisu, jossa
  2. sekä laitteisto että tarvittava ohjelmisto kokonaisuuden hallintaan,
    • Parkkipaikkojen hallinta ja maksaminen
    • Lataamisen hallinta ja sähkön maksaminen
  3. ja asennus suoraviivaista ja helppoa.

Kuormanhallinta ja -valvonta

Kun latausasemia asennetaan uuteen tai saneerattavaan kohteeseen, tulee miettiä sähköverkon kuormanhallinta ja -valvonta kohdetta parhaalla mahdollisella tavalla palvelevaksi. 

Schuko-pistokkeilla kuormanvalvontaa

Schuko-pistokkeelliset latausasemien kuormanvaltonta perustuu virran katkaisemiseen ja päälle kytkentään. Schuko-pistokkeilla ei siis voida reaaliajassa laskea autolle menevää sähkövirtaa, vaan virta joko on päällä tai pois.

Schuko-pistokkeita on kuitenkin mahdollista käyttää osana älykkäällä ohjauksella toimivaa latausasemien kenttää. Latausasemien virran kulutusta valvotaan reaaliajassa, ja sen perusteella latausasemille annetaan käskyt joko olla päällä tai pois päältä.

Kuvitellaan vaikka taloyhtiön parkkipaikka, jossa on 5 latausasemaa. Mikäli kaikki viisi ovat samaan aikaa käytössä, ei viimeinen latausasema mene päälle, koska muutoin ylitettäisiin maksimikuorma.

Tässä tapauksessa viimeksi saapuneen lataus alkaisi, kun älykäs ohjausjärjestelmä huomaisi jonkun latausaseman auton akun tulevan miltei täyteen. Tällöin järjestelmä katkaisee virran siltä latausasemalta ja antaa vapautuneen kapasiteetin viimeksi saapuneelle.

Type 2-pistokkeilla dynaamista kuormanhallintaa

Älykkäästi ohjatut latausasemat type 2-pistokkeilla mahdollistavat dynaamisen kuormanhallinnan. Dynaamisessa kuormanhallinnassa virta jaetaan niiden latausasemien kesken, jotka virtaa tarvitsevat.

Edellisen esimerkin taloyhtiössä dynaaminen kuormanhallinta tarkoittaisi, että jokainen latausasema saisi koko ajan saman verran virtaa käyttöönsä. Saatavilla oleva virta jaetaan tasaisesti kaikkien latauspaikkojen kesken reaaliajassa.

Mikäli latausasemat tarjoavat myös mahdollisuuden auton lämmittämiseen, tulee latausaseman pystyä ilmoittamaan myös lämmitykseen tarvitsemansa tehon. Tehon tarve vaihtelee sen mukaan onko käytössä pelkkä lohkolämmitin vai sen lisäksi myös sisätilalämmitin. Älykkäällä ohjausjärjestelmällä lämmityksen tehon tarpeet voidaan huomioida, ja asettaa esimerkiksi prioriteetiksi.

Kaapeloinnissa tulee jokaiselle latausasemalle vetää latausaseman salliman maksimitehon mukainen kaapelointi.

Dynaamisen kuormanhallinnan etuja:

  1. Virranhallinnan ominaisuudet laajenevat, kun mittaus saadaan pysäköintialueen kaikista pisteistä – myös lämmityspisteistä. Tällöin kuormanhallintaan voi luottaa.
  2. Kustannukset tippuvat, koska välistä voidaan mahdollisesti jättää keskuksia pois.

Vaihekierrätys

Vaihekierrätyksen avulla säästetään merkittävästi kustannuksista, koska kaapeloinnin tarve vähenee. Vaihekierrätyksessä yhden vaiheen takana oleva teoreettinen maksimikuorma usein ylittää sulakkeen maksimikuorman, mutta kannattaa pitää mielessä, että latauskenttiä suunniteltaessa kaikki paikat eivät ole läheskään aina samaan aikaan maksimitehoilla käytössä.

Esimerkki latauskentästä, jossa käytetty vaihekierrätystä.

Latausasemat voivat olla joko 1- tai 3-vaiheisia. Kannattaa muistaa, että suurin osa markkinoilla olevista ladattavista hybrideistä hyödyntää latauksessa ainoastaan yhtä vaihetta.

Kuvitellaan tilanne, jossa on 32 ampeerin sulake ja tarve asentaa sulakkeen taakse neljä latausasemaa. Jokainen kolmesta vaiheesta antaa siis maksimissaan 10,7 ampeeria.

3-vaiheisen latausaseman vaihekierrätys

Latausasema 1: kytketään L1, L2, L3

Latausasema 2: kytketään L3, L1, L2

Latausasema 3: kytketään L2, L3, L1

Latausasema 4: kytketään L1, L2, L3

Latausasema 1:stä vaiheet kytketään Latausasema 2:teen ja Latausasema 2:sta Latausasema 3:een ja niin edelleen. Kun vaihekierrätys on tehty oikein, jakautuu tehon tarve usealle vaiheelle, ja mahdollisesti vain yhtä vaihetta käyttävät autot eivät aiheuta vinokuormaa.

Yhteenveto

Onnistuneen latausasemakentän suunnitteluun ei siis liity ainoastaan tekniset näkökulmat, joilla taataan latausasemakentän turvallisuus ja tekninen toimivuus. Toimivan kokonaisuuden luominen vaatii kokonaisvaltaista perehtymistä kohteeseen ja sen käyttäjien tarpeisiin.

Kohde ja asiakas

Jokaisen kohteella on erilaiset pysäköintiajat ja asiakkaat. Näiden huomioiminen suunnittelussa varmistaa, että ratkaisu on loppukäyttäjälle sopiva. Samalla varmistetaan, että käytettävällä budjetilla saadaan aikaiseksi juuri se mitä pitääkin.

Budjetti

Asiakkaalla on todennäköisesti latausasemakentälle budjetti. Budjetti saattaa usein näyttäytyä projektin rajoittavana tai mahdollistavana tekijänä. On kuitenkin hyvä muistaa, että oli budjetti mikä tahansa, suunnittelun lähtökohdaksi kannattaa ottaa käyttäjille sopivin ratkaisu. Tämä siitäkin huolimatta, että rahaa jäisi käyttämättä tai pientä budjettia olisi hieman kasvatettava.

Hyvin käyttäjätarpeeseen suunnittelu ratkaisu maksaa itsensä aina nopeammin takaisin kuin budjetti edellä tehty ratkaisu, joka ei loppujen lopuksi vastaa käyttäjien tarpeeseen.

Hallinta

Latausasemakentän hallinta niin parkkipaikkojen kuin maksujen osalta ei välttämättä kuulu suunnittelijan pöydälle, mutta asiakas varmasti arvostaa suunnittelijaa enemmän, jos hänellä on tietoa valmiin kokonaisuuden hallintaa auttavista teknologioista. eParking-palvelun avulla voidaan hallita lupia ja maksaa sähköstä sekä pysäköinneistä.

Esimerkkejä

Tässä muutama esimerkki kohteista, joissa koko projekti aina suunnittelusta käyttöön asti on palvellut käyttäjien tarpeita erinomaisesti (linkit avautuvat uuteen välilehteen):

Liity suunnittelijoiden sisäpiiriin!

Saat ensimmäisenä tiedon alan uusista tuulista, sekä Latausasemaoppaan sisällön päivittymisestä.