Tilsyn og kontroll av: Elbiler og Ladesystemer for elbiler Sjefingeniør - Jostein Ween Grav Avdeling for forebygging og elsikkerhet Enhet for elektriske anlegg 20.09.2011 08:18 1
Elbiler og elektrisk sikkerhet Elektriske biler oversikt? Hvem er forvaltningsmyndighet og hvilket regelverk gjelder? Lading og utfordringer med elektrisk sikkerhet og brannsikkerhet DLEs rolle 2
Elbiler.. 3
Politisk relevans
Mitsubichi MiEV - 2010 Norges mest solgte småbil.. Elbil grei rekkevidde på batteri Batteri lades enten hjemme i vanlig kontakt (10 timer) eller hurtiglades på 30 minutter (50 kw)
Nissan Leaf - 2011 Elbil grei rekkevidde på batteri Batteri lades enten hjemme i vanlig kontakt (10 timer) eller hurtiglades på 30 minutter (50 kw)
Opel Ampera - 2011 Hybridbil rekkevidde 60km på batteri Batteri lades enten i kontakt eller med bensingenerator i bilen Drives alltid bare av elektrisk motor
Elbiler - lading Langtidslading (typisk hjemme eller på jobb): 3 kw: 10 timer - 1 fase AC lading (lader integrert i bil) 10 kw: 3 timer - 3 fase AC lading (lader integrert i bil) Hurtiglading (på veien over lengre strekninger): 50 kw: 30 min - Høy effekt DC/AC lading (ekstern lader) 250 kw: 5 min - Ultra høy effekt DC lading (ekstern lader) 8
Lading Norsk Elbilforening - elbil.no http://www.aftenbladet.no/energi/norgeskjappeste-ladestasjon-1883355.html 9
Elektriske kjøretøy og ladestasjoner Hvem er forvaltningsmyndighet? Europa-kommisjonen har definert at Kjøretøydirektivet (2007/46/EC) også gjelder for elektriske kjøretøy (inkludert elektrisk drivlinje) Ladesystemer integrert i elektriske kjøretøy vil være Vegdirektoratets ansvar. Eksterne ladesystemer skal følge sikkerhetskravene i Lavspenningsdirektivet og EMC direktivet og er DSBs forvaltningsområde. Elektrisk anlegg er DSBs ansvar
DSBs arbeid med EV Løpende kontakt og oppfølging med: Vegdirektoratet og Transnova Nordiske elsikkerhetsmyndigheter (NSS) Nettselskaper, DLE NEK, IEC og Cenelec og CHAdeMO Interesseorganisasjoner Produsenter av ladestasjoner Bilprodusenter og bilimportører Aktuelle eiere og drivere av ladestasjoner Brannvesen
Utfordring: Sikker innfasing av elektriske biler Vi må sikre at innfasing av elektriske biler skjer uten alvorlige ulykker Vi må unngå hendelser som skaper mistillit til elbil som konsept. Vi må være i forkant av utviklingen. DSB vil bidra med kompetanse som fagmyndighet innen elsikkerhet for å sikre at etablering skjer på en kontrollert og sikker måte. DLE vil føre kontroll med utførelse og vedlikehold av installasjon og ladeutstyr frem til og med ladekontakt 12
Elektriske biler og sikkerhet 13
Elbil utfordringer med elektrisk sikkerhet Høye spenninger og ekstreme kortslutningsstrømmer gir nye utfordringer for bilbransjen, redningsetatene og bileiere Berøring av spenningsførende deler vil medføre livsfare. Kortslutning av batteri vil medføre kraftige lysbueskader. Energien er lagret i batteriene og kan ikke fjernes den kan bare pakkes inn. En elbil har alltid motoren i gang. Arbeid på elbiler krever kompetanse og forståelse for elektriske farer. Viktig med opplæring av servicepersonell og brannfolk Behov for regelmessig tilstandskontroll, vedlikehold og service på både ladestasjoner og kjøretøy. 14
Elektrisk sikkerhet i bilen
Elbil utfordringer brannsikkerhet Brann i litiuimbatteri lar seg ikke slukke inneholder intrinsic oksygen. Trimming av elbil, uoriginale batterier og lader Mangel på originale deler når produsent forsvinner 16
Ladesystem - utfordringer Selv lading med < 3 kw (Schuko) stiller krav til kontakt og kabel for å unngå varmgang og fare for elektrisk sjokk. Ladekontakter og ledninger får ofte varmgang med påfølgende brann: Feil bruk, Feil konstruksjon Skader ved påkjørsel Dårlig vedlikehold Overbelastning. Hva med 50 kw / 250 kw? 17
Lading av elbil - risiko Norsk Elbilforening - elbil.no 18
Elbiler - lading Selv lading med < 3 kw stiller krav til tilkobling og vedlikehold av kontakt og kabel for å unngår varmgang og fare for elektrisk sjokk. 19
Elektrisk sikkerhet ved bruk av standarder Elsikkerhet ivaretas normalt gjennom å benytte standarder som er harmonisert med sikkerhetskravene i EU direktiver (= standarder godkjent av EU kommisjonen) MEN det mangler mange europeiske standarder for hurtigladesystemer - bare deler av følgende normserier er utarbeidet: IEC 61851-X Electric vehicle conductivity charging system IEC 62196-X Plugs, socket-outlets, vehicle couplers and vehicle inlets EU har derfor startet et crash-prosjekt for ta frem nødvendige sikkerhetsstandarder for lading av elbiler. 20
Ladeprinsipper: Mode 1 Mode 2 Mode 3 Mode 4 21
22
Lading Mode 1 23
Lading Mode 2 24
Lading Mode 3 25
Mode 4 lading - CHAdeMO DC hurtiglading typisk 120A - 400VDC I prinsippet lik Mode 3 lading men likeretter er plassert i den faste elektriske installasjonen og ikke i bilen (sparer vekt). Elektronikken i bilens ladesystem kommuniserer ladestaus og status på tilkoblingskabel med ladesystemet. Normalt basert på CHAdeMO ladestandard definert av TEPCO 26
Lading Mode 4 27
Ladestasjoner for elektriske biler 28
Ansvar Produsent av ladestasjon er ansvarlig for at utstyret er CE merket og tilfredsstiller sikkerhetskrav i forskrift om elektrisk utstyr. Gjelder også dokumentasjon og betingelser for bruk og installasjon. Prosjekterende er ansvarlig for valg av utstyr, risikovurdering og dimensjonering av den elektriske installasjonen. Utførende monterer utstyr og kobler dette sammen. Utføres normalt av en elvirksomhet. Produsent kan koble eget utstyr sammen internt dersom dette fremstår som en enhet. Tilkobling til forsyningsnettet må gjøres av en elvirksomhet som er registrert i DSBs elvirksomhetsregister. Bruker av elbil er ansvarlig for at elbil og tilhørende utstyr er i forskiftsmessig stand og brukes etter produsentens anvisninger. 29
Hurtigladesystemer Ladesystemet er et elektrisk utstyr som må tilfredsstille sikkerhetskravene i feu som omfatter LVD og EMC-direktivet. Harmoniserte normer gjør dette enklere. Ladestasjonen er elektrisk utstyr som blir del av et lavspenningsanlegg Installasjonen må tilfredsstille rammekravene i forskrift om elektriske lavspenningsanlegg (fel) Fare for elektrisk sjokk ved jordfeil må ivaretas. Elektrisk støy (EMC) fra ladesystemet må håndteres. Fare for at strøm fra bilens batteri mates tilbake til nett må håndteres. Beskyttelse av bilens elektroniske system mot overspenninger. 30
Krav til risikovurderinger Er plassering innenfor EX område? Ekslosjonsverndokument. Fare for påkjørsel av ladestasjon og konsekvenser Fare for at vann, snø og støv trenger inn i utstyr som følge av vær og vind, rengjøring, trykkspyling eller feiing og påfølgende feilfunksjon? Fare for at låsefunksjon i kontakt bli inaktiv på grunn av ising? Er utstyret (også kabler) tilpasset temperaturforholdene på stedet? Eventuell fare ved gjeninnkobling etter strømutfall? Tilgjengelighet til TN-nett? Fare for sabotasje og tyveri som gir skader som kan medføre fare? Behov for overvåkning? Vedlikehold, bruk, kontroll og utskifting 31
Elbiler hurtiglading- CHAdeMO Japansk industristandard TEPCO DC lading Hurtiglading Langtidslading DC ladesystem er ikke integrert i bilen 32
Elbiler hurtiglading CHAdeMO 33
Elbiler hurtiglading- Mennekes kontakt Europeisk industri standard AC lading Hurtiglading 3 fas Langtidslading 1 fas DC ladesystem er integrert i bilen 34
Retningslinjer prosjektering Prosjekterende gjennomgår behov og ønsker med eier og foretar en risikovurdering av faktiske forhold på stedet og forventet bruk. Beskyttelse mot elektrisk sjokk skal ivaretas med jordfeilvern 30mA type A eller B eller med skilletrafo Det skal installeres overspenningsvern Beskyttelse mot elektromagnetiske forstyrrelser skal være ivaretatt for bruk på installasjonsstedet (industri eller boligområde) 35
Retningslinjer prosjektering Kontakter med merkestrøm høyere enn 30A skal ha mekanisk sperre som hindrer frakobling under last Det må anordnes fysiske barrierer som hindrer skade på utstyr All brukerdialog skal være på norsk Ladeboks for mode 2 lading må ikke henge i kontakten men skal ha eget oppheng (Schuko tåler bare 0,5 kg sidebelastning). 36
Elbiler hurtiglading CHAdeMO 37
Elbiler - lading 38
DLEs tilsyn og kontroll DSB og DLE har ansvar for tilsyn med den elektriske lavspenningsinstallasjonen som omfatter alt som ikke er installert i bilen altså helt frem til kontakten i selve bilen. DLE kan sjekke at bruker ivaretar sitt ansvar i henhold til fel 9 bilen kan sammenliknes med elektrisk utstyr som tilkobles en fast elektrisk installasjon. Statens Vegvesen har ansvar for tilsyn med kjøretøyet og ladesystemer som normalt er integrert i bilens drivlinje. Bruker vil ha ansvar for at bilen er i forskriftsmessig stand inkludert bilens ladesystem og kontakt. 39
Fremtiden er her allerede http://www.elbil.no/