Effektkrevende apparater - lading av elbiler

Effektkrevende apparater - lading av elbiler 1. Bakgrunn Det er et stort internasjonalt fokus på mer energieffektive elektriske apparater. Det utvikles derfor nå apparater, eksempelvis vannvarmere, som krever (mye) større effekt enn tidligere. Denne type elektriske apparater fører til en helt annen belastning på strømnettet enn tidligere. Energibransjen har stilt spørsmål ved hvordan man skal håndtere nye effektkrevede apparater når de skal tilkobles strømnettet. I 2012 utarbeidet derfor Sintef Energi en rapport «Håndtering av utfordrende elektriske apparater som tilknyttes elektrisitetsnettet». Rapporten drøfter konsekvensene for det norske strømnettet, og hvilke investeringer (med tilhørende kostnader) som må gjennomføres for at nettet skal kunne takle belastningen. Energibransjen er avhengig av å nå både kunder og elektroinstallatører med god informasjon om problemstillingen. Gudbrandsdal Energi (GE) ønsker derfor med dette notatet å være i forkant, og informere før nye og effektkrevende apparater fører til problemer for våre kunder og vårt strømnett. 2. Effektkrevende apparater Under følger eksempler på elektrisk utstyr og beskrivelse av de problemene de forårsaker. 2.1 Gjennomstrømmingsvannvarmere Vannet varmes i det øyeblikket man trenger varmtvann og man trenger derfor ingen varmtvanntank. Internasjonalt kalles slike vannvarmere «tankless water heaters», og kan fås med effekt på 5-30 kw. Det som så langt ser ut til å være mest populært er de på størrelse ca.15 kw for tappevann. Denne effekten kobler inn hurtig for at vannet skal bli varmt når varmtvannkranen skrus på og slås av når kranen slås av. Tradisjonelt har varmtvann blitt lagret i en 200 liters bereder med et lite varmeelement på 2 kw. 2.2 Varmepumper Det finnes flere typer av varmepumper, eksempler er luft til luft, luft til vann og jordvarmepumper i flere typer og størrelser. Luft til luft- og luft til vannvarmepumpene med moderne startsystem (inverterstyring) er de som er «snillest» mot strømnettet i startøyeblikket. Jordvarmepumper blir ofte levert med direktestartet motor for kompressoren, noe som fører til større belastning på strømnettet. 2.3 Induksjonsovner Gudbrandsdal Energi Effektkrevende apparater - lading av elbiler 06.06.2014 Side 1

Det er blitt populært å installere induksjonskoketopper i norske kjøkken. Disse apparatene krever noe mer effekt enn tradisjonelle komfyrer. I tillegg til høyere effektbehov, kan også elektronikken i apparatet påvirke og forstyrre strømnettet. 2.4 Lading av elbiler Det er blitt stort fokus på elektrifisering av transport både for å redusere utslippet av klimagasser, for å bedre luftkvaliteten i byene og for å gjøre transport mer energieffektivt. Salget av elbiler øker kraftig. Økningen forventes å fortsette i takt med den tekniske utviklingen, som fører til stadig større kjørelengde mellom hver lading. Lading av elbiler vil komme som en ekstrabelastning til det forbruket man ellers har i boligen eller på hytta. Spesielt utfordrende er det derfor på kalde vinterdager. Ekstra utfordrende er det i hyttefelt der «alle» er på hytta samtidig, f.eks. i jule- og nyttårshelga, vinterferien og påsken. Man bør derfor ta kontakt med elektroinstallatør når man planlegger å anskaffe elbil. Dette for å avklare om lading hjemme eller på hytta kan medføre behov for tiltak i egen installasjon eller strømforsyningen. Det er to hovedmåter å lade en elbil på hjemme eller på hytta: 1. Normallading (en- og trefase ladere inntil 16A) 2. Hurtiglading. (en- eller trefase ladere fra 32A) 2.4.1 Normallading Med normallading mener man ladning med maks16a strømbehov. GE ønsker at man benytter trefase lader. Dette gir bedre belastningsfordeling på installasjonen og kortere ladesyklus enn enfase lader. GE anbefaler at man legger opp en trefase 20A strømkurs, hvor det tilkobles 3-fase 16A lading. Dette for å minske risikoen for overbelastning av kursen over lengre tid. Dette beregnes og vurderes av installatør i hvert enkelt tilfelle. Man skal være varsom med tilkobling av normallading av elbil på eldre installasjoner, der strømkursen, koblinger og kontakter kan være i dårlig forfatning. Strømkursen vil bli belastet av en høy effekt over lengre perioder, noe som kan gi varmgang og i verste fall branntilløp. Elektroinstallatør må derfor kontaktes for en faglig vurdering og sjekk av installasjonen. I tillegg til at det kan komme kostnader i forbindelse med utbedring/forsterking av installasjon, kan det også komme kostnader i forbindelse med forsterking av strømforsyningen frem til hus/hyttevegg. Kostnader vil bli vurdert og beregnet i hvert enkelt tilfelle. 2.4.2 Hurtiglading Med hurtiglading mener man lading med strømbehov fra 32A og oppover. De fleste bolig- og hytteinstallasjoner er ikke dimensjonert for å tåle de belastningene som hurtigladere krever. Gudbrandsdal Energi Effektkrevende apparater - lading av elbiler 06.06.2014 Side 2

GE krever at elektroinstallatør skal forhåndsmelde installasjon av effektkrevende utstyr med strømbehov over 20A. Dette for å kunne beregne om det er risiko for forstyrrelse av strømnettet, noe som kan skape problemer for installasjonen og strømforsyningen. Kunde må derfor ta kontakt med elektroinstallatør eller GE før man eventuelt går til innkjøp av hurtiglader. Elektroinstallatøren og GE kan da sammen gjøre beregninger og se om det skaper utfordringer i forhold til belastningen av installasjon og strømnettet. Med et «føre var»-prinsipp, håper GE at alle parter kan unngå ubehagelige overraskelser. 3. Kostnader- anleggsbidrag Når en kunde øker effektbehovet (uavhengig av type apparat), kan det i mange tilfeller utløse forsterkinger i strømnettet i tillegg til installasjonen. Nettselskapene kan ihht. forskrift om kontroll av nettvirksomhet fastsette et anleggsbidrag for å dekke anleggskostnadene ved nye nettilknytninger eller ved forsterkning av nettet til eksisterende kunder. Formålet med anleggsbidraget er todelt: Anleggsbidraget skal synliggjøre kostnadene ved en ny tilknytning eller forsterkning. Nettselskapene kan derfor kreve at kunden(e) som utløser nye nettilknytninger eller forsterkninger i eksisterende nett, selv må dekke inntil 100% av de nødvendige anleggskostnadene. Overslaget av anleggskostnadene er viktig for at kunden skal kunne vurdere nettilknytning opp mot alternative tiltak. Nettselskapet er ved spesifisering av begregningsgrunnlaget pålagt å informere på en slik måte at kunden i samråd med sakkyndig kan ta stilling til kostnadsoverslaget. Dersom kunden godtar vilkårene, er nettselskapet i henhold til leveringsplikten og tilknytningsplikten pålagt å knytte anlegget til nettet. Den delen av anleggskostnaden som ikke dekkes av kunden som utløser investeringen, men som dekkes av nettselskapet, vil øke nettselskapets inntektsramme som er fastsatt av NVE. Økt inntektsramme innebærer at kostnaden fordeles på alle nettselskapets kunder gjennom en høyere nettleie. Gudbrandsdal Energi Effektkrevende apparater - lading av elbiler 06.06.2014 Side 3

Vedlegg 1 Lading av elbiler og sikkerhet Denne artikkelen med disse rådene er fra Norsk Elbilforening - elbil.no. Se også http://www.ladestasjoner.no/ladehjelpen/praktisk/52-lading-av-elbiler-og-sikkerhet http://www.ladestasjoner.no/hurtiglading En forutsetning for elbilisme er selvfølgelig at elbilen kan lades, og et av de viktigste ladestedene er hjemmet / basen til elbilbrukerne. Da må vi sørge for at lading foregår på en trygg måte. Elbilen er en relativt høy effektforbruker av elektrisk energi under lading, sett i forhold til andre elektriske apparater vi bruker. Dette stiller derfor krav til det elektriske anlegget hvor bilen skal lades. Svakheter eller feil i det elektriske anlegget i huset kan i ytterste konsekvens føre til brann på grunn av varmegang og personskade. Elsikkerhet er et viktig tema for Elbilforeningen og for videre utvikling av elbilsaken. Elbilforeningen oppfordrer elbilbrukerne til å tenke elsikkerhet, slik at elbiler kun lades på en trygg måte. Det å lade en elbil og bruke originale ladeledninger skal i seg selv være trygt så lenge bilen eller ladeledningen ikke er tuklet med av ukyndige, eller på annen måte skadet. Videre kreves det at normale vedlikeholdsrutiner for elbilen er fulgt. Derimot kan det elektriske anlegget elbilen lades fra, utgjøre en fare. Hvorfor, skal vi se litt nærmere på i det følgende. For en bolighusholdning er elbilen faktisk en heller beskjeden forbruker av energi, selv om ladingen av elbilen er noe effektkrevende. For de fleste utgjør elbilen mindre enn 10% av det totale strømforbruket. Effekten elbilen krever under normal lading, er heller ikke avskrekkende og kan sammenlignes med en stor varmtvannsbereder. Det er derimot den vedvarende effekten over tid som er en ny og krevende operasjon for elanlegget. Tradisjonelt har en 16A-kurs med stikkontakter aldri fått en høy effekt punktbelastning over lang tid, før elbiles inntreden i el-anlegget i de tusen hjem. Mange el-anlegg er ikke dimensjonert med tanke for en høy vedvarende belastning, noe som igjen er skummelt og kan medføre varmgang og branntilløp. Det er derfor viktig at man forsikrer seg om at elanlegget holder forskriftsmessig standard Eksempelvis vil en Nissan LEAF som har 10A-ladekabel, konstant trekke 2300W i mange timer ved tomt batteri. 10A utgjør ca. 62% av sikringskursen. Samme bilen med en 16A-ladeledning vil trekke nær 3700W, dvs. den utnytter 100% av sikringskursen. En i-miev, ion, eller C-ZERO som har 16A-ladekabel, trekker til sammenligning 13,8A / 3174W, ca. 86% av kursen (da den innebygde laderen ikke trekker mer). Gudbrandsdal Energi Effektkrevende apparater - lading av elbiler 06.06.2014 Side 4

Innenfor elteknikk regnes det for dårlig fagarbeid å belaste en sikringskurs 100%. Det er og har alltid vært normal praksis å holde seg innenfor 80% utnyttelse, slik at det er sikkerhetsmarginer å gå på. Er det svakhet i el-anlegget (kontakt, koblingsboks eller ledninger), vil det spesielt ved høy vedvarende belastning kunne utvikle seg varme. Varme som i verste fall kan medføre brann, i beste fall at sikringen slår ut ved overbelastning eller oppvarming. I installasjonssammenheng var det en periode, under spesielle vilkår, tillatt å sikre en 1,5 mm² tykk kabel med inntil 15/16A alt etter forlenging og avstand fra sikringsskap. Erfaringen med dette var at selve tilkoblingen på stikkontakten rett og slett ikke tålte belastningen og medførte høy temperatur, noe som fikk plastisolasjonen til å avgi gasser som så kondenserte på kontaktflatene. I sin tur medførte dette dårligere forbindelse og mer varmgang. Det hele ender med avbrente kabler og/eller fastsveisede, smeltede støpsler og stikkontakter. I mer moderne el-anlegg er det vanlig med 2,5 mm² tykke kabler på 16A. Nyere forskrifter forbyr belastning på mer enn 10A på en 1,5 mm². Skal man pr. i dag sikre en standard stikkontakt med 16A, MÅ man legge en kabel med hele 4 mm² for å få den godkjent. De fleste av oss kjenner ikke el-kravene og i langt mindre grad hvilke ledninger som brukes. Strømkontakten elbilen plugges i, er ett av de svakeste punktene i sikringskursen. I kontakten er det klemmer som skal klemme rundt polene på støpslet, og grunnet slitasje i forbindelse med til- og frakopling, kan klemmeevnen svekkes. Dersom klemmene blir slakke og ikke strammer tilstrekkelig rundt støpslet, vil det spesielt ved vedvarende høy effekt utvikles varme. Årsaken til varmgang er at en stor strømmengde sliter med å passere, det utvikles motstand, og det resulterer i varme. Problemet med varmgang er, avhengig av el-materiellets egenskaper og kvalitet, at man kan få en eskalerende varmeutvikling. På veien mellom sikringsskap og stikkontakt kan det også være koblingsbokser med avgreninger som i seg selv kan medføre en blanding av gammelt og nytt med ulike kabeltverrsnitt og kvalitet. Den samme varmgangen vil oppstå om ledningen i kontakt eller koblingsboks ikke er godt nok skrudd eller dimensjonert, eller dersom ledningen har en svakhet. Den variable kvaliteten er grunnen til at «alle» elbiler nå kommer med 10A som standard ladestrøm, der man i stedet tilbys mer effekt med stasjonære kvalitetssikrede ladepunkter (hjemmeladeuttak) der man lader. Til slutt noen råd: 1. Sjekk ladeledning for varme. Overbelastning vil over tid medføre at kontakten bli varmere og varmere til den rett å slett sier takk for seg. Ta derfor en egen sjekk ved å kjenne på støpsel og kontakt under lading med jevne mellomrom. Støpsel og stikkontakt skal normalt ikke bli mer enn såvidt lunken ved høy belastning. Gudbrandsdal Energi Effektkrevende apparater - lading av elbiler 06.06.2014 Side 5

2. Heng opp boksen på ladeledningen For å redusere økt slitasje på klemmene i kontakten, oppfordres det til at «vorta» / boksen på ladeledningen ikke henger på kontakten, men avlastes med en krok. 3. Unngå bruk av skjøteledning Det anbefaler ikke lading med skjøteledning eller adaptere som en permanent løsning, kun i spesielle tilfeller. Da er det viktig å sikre at utstyret er av riktig utførelse, at det ikke er skader og at det er dimensjonert for den ladestrømmen som benyttes. Eventuelle skjøteledninger bør være 2,5 mm², både av hensyn til varmgang og fordi spenningsfall i ledningen fører til dårligere ladning. Ved bruk av skjøteledning og adapter bør man berøringssjekke kontakten for varmgang 1-2 timer etter ladestart. Hvis kabelsnelle benyttes, er det veldig viktig at hele kabelen trekkes ut av snellen før den benyttes selv om det ikke er behov for hele lengden. Gjenværende kabel på en kabelsnelle vil medføre varmegang ved så store strømmer som vi her snakker om. 4. Vurder hjemmeladeuttak Har du behov for raskere lading enn hva 10A-ladeledning gir, bør du vurdere anskaffelse av et dedikert ladeuttak for elbil. Da får du samtidig en samsvarserklæring på ladekursen fra den godkjente installatøren for arbeidet. Hvorvidt man synes dette er dyrt, får bli en helhetsvurdering den enkelte får ta. Tenk trygghet, tenk elsikkerhet. Gudbrandsdal Energi Effektkrevende apparater - lading av elbiler 06.06.2014 Side 6