בעידן שבו יותר ויותר אנשים עוברים להשתמש ברכבים חשמליים, אחד מהאתגרים המרכזיים שעולה הוא ניהול נכון של עמדות הטעינה, במיוחד בחניוני דירות ובנייני מגורים. התשתיות הקיימות ברבים מבניינים אלה אינן מתוכננות לטפל בעומס החשמל שיכול להיווצר כאשר מספר רב של רכבים מנסים להיטען בו זמנית. במאמר זה נבין את הבעיות שנגרמות כתוצאה מטעינת רכבים חשמליים בחניון ללא ניהול עומסים בעמדות טעינה, נסקור את כמות העמדות המינימלית שבה נדרש ניהול עומסים, ונדון בדרכים לפתרון הבעיה הזו.

הבעייתיות בטעינת רכבים בחניוני בנייני מגורים

עם עליית מספר הרכבים החשמליים בישראל ובעולם כולו, בנייני מגורים עם מספר דיירים משמעותי נתקלים באתגר גדול: כיצד לנהל את הטעינה של כל הרכבים באופן שלא יפגע באספקת החשמל הכללית, יגרום לעומס יתר, או יוביל לתקלות.

1. עומס יתר על תשתית החשמל

אחת הבעיות העיקריות הנובעת מטעינה של מספר רב של רכבים בחניון היא עומס יתר על תשתית החשמל של הבניין. תשתיות חשמל בבנייני מגורים, במיוחד בבניינים ותיקים, לא תמיד מתוכננות לספק אנרגיה למספר גבוה של רכבים חשמליים שנטענים במקביל. ללא ניהול עומסים בעמדות טעינה, חיבור בו-זמני של מספר רכבים יכול לגרום לקפיצת המפסק הראשי, ניתוקי חשמל והשבתת המערכות החיוניות בבניין.

2. שימוש לא יעיל בחשמל

כאשר כל דייר מטעין את הרכב מבלי להתחשב במצב התשתית ובשעות העומס, נוצרת צריכה גבוהה  ולא מבוקרת של חשמל. התוצאה היא עומס על מערכת החשמל וניתוקים. בנוסף, בשעות העומס (למשל, בערב כאשר כולם חוזרים הביתה) טעינה לא מנוהלת  עשויה להוביל לניתוק ולהפסיק את תהליך הטעינה  של כלי הרכב ולפגיעה בחווית השימוש.

3. סכנות בטיחות

עומס יתר על מערכת החשמל אינו רק עניין של תשתית, אלא גם בעיה בטיחותית. חיבור בו-זמני של מספר רכבים עלול לגרום להתחממות יתר של כבלי חשמל, עלייה בסיכון לקצרים, ואף סכנה של שריפות. במקרים קיצוניים, חוסר ניהול נכון עלול להוביל לתקלות חמורות במערכת החשמל של הבניין כולו.

4. חיכוכים בין דיירים

כאשר אין ניהול מסודר של עמדות הטעינה, עשויים להיווצר חיכוכים בין דיירים על השימוש בעמדות וניצול החשמל הציבורי בבניין. חלק מהדיירים עשויים לתפוס את החשמל הזמין בלוח הציבורי  ולחלק אחר של הדיירים לא תהיה אפשרות להתחבר, מערכת ניהול חכמה מאפשרת לחלק את החשמל הפנוי בין כל העמדות .

מה הכמות המינימלית שמחייבת ניהול עומסים?

כמות הרכבים שיכולה להיטען במקביל בחניון ללא ניהול עומסים תלויה בעיקר בתשתית החשמל הקיימת בבניין. עם זאת, בבנייני מגורים עם מעל 2-3 רכבים חשמליים שמנסים להיטען באותו הזמן, קיים סיכון ממשי לעומס יתר. במצבים כאלו, חיוני ליישם ניהול עומסים בעמדות טעינה על מנת למנוע את הבעיות שתוארו לעיל.

ככל שמספר הרכבים החשמליים בבניין גדל, כך החשיבות של ניהול עומסים גדלה. בניינים עם 10 עמדות טעינה או יותר, שבהם חלק ניכר מהדיירים משתמשים ברכב חשמלי, חייבים להתקין מערכת ניהול עומסים שתווסת את צריכת החשמל ותחלק את העומס בין כל הרכבים.

ניהול עומסים בעמדות טעינה: דרכי הפתרון

כדי להתמודד עם העומס שנוצר כתוצאה מטעינת מספר רכבים בו זמנית, ישנם פתרונות טכנולוגיים יעילים המאפשרים ניהול חכם של צריכת החשמל. הנה כמה מהדרכים המרכזיות לניהול עומסים:

1. מערכות ניהול חכמות

מערכות ניהול עומסים בעמדות טעינה מאפשרות לווסת את כמות החשמל הנדרשת לכל עמדת טעינה, בהתאם ללהספק החשמל וכמות הרכבים שמחוברים.. המערכות האלה מחלקות את עומס החשמל בין העמדות הקיימות באופן אוטומטי, כך שכל רכב יקבל את הכמות האופטימלית של החשמל מבלי לגרום לעומס יתר על התשתית. בנוסף, המערכות החכמות יכולות לווסת את זמן הטעינה בהתאם לתעריפי החשמל המוזלים.

2. הגבלת טעינה בשעות עומס

חלק מהפתרונות לניהול עומסים כוללים ניהול טעינה לפי שעות. כך, ניתן להפחית את הטעינה בשעות העומס (כמו בשעות הערב) ולפזר את הטעינה על פני היממה. אפשרות זו מאפשרת ניצול טוב יותר של החשמל בשעות שבהן צריכת החשמל נמוכה יותר, ובכך להקטין את העומס על המערכת.

3. טעינה דינמית

טכנולוגיית טעינה דינמית מאפשרת חלוקה חכמה של החשמל לפי העומס ברשת. במקום לחבר את כל הרכבים בבת אחת ולגרום לעומס יתר, מערכת טעינה דינמית מבצעת ניתוח של העומס ברשת ומקצה לכל רכב את כמות החשמל המתאימה לפי זמינות. מערכת זו מוודאת שכל רכב יקבל טעינה אופטימלית בהתאם למצב הרשת.

4. ניהול לפי צריכה אישית

ניהול עומסים בעמדות טעינה יכול לכלול גם תמחור מותאם לפי צריכת חשמל אישית. כל דייר משלם בדיוק על פי כמות החשמל שהוא צורך, מה שמגביר את המודעות לחיסכון בצריכת החשמל ומעודד שימוש חכם יותר במשאבי האנרגיה של הבניין.

5. התקנת סוללות אגירה

בחלק מהמקרים, ניתן לשלב מערכת טעינה עם סוללות אגירה שמאפשרות אגירת אנרגיה בשעות שבהן יש פחות עומס ושימוש בה בשעות שבהן יש צורך מוגבר בטעינה. פתרון זה יכול להפחית את הלחץ על רשת החשמל ולשמור על זמינות גבוהה יותר של חשמל לטעינת הרכבים.

עמדות טעינה בבנייני מגורים: איך לשמור על חוויית טעינה טובה?

התקנת עמדות טעינה בבנייני מגורים דורשת לא רק התקנה של עמדות פיזיות, אלא גם מחשבה על ניהול העומס וההתאמה לתשתית הקיימת. חשוב לדאוג להתקנה של מערכת ניהול עומסים בעמדות טעינה שיכולה לתמוך במספר גדול של רכבים. במקרים רבים, התשתית של הבניין אינה מספיקה ותצטרך שדרוגים, ולכן תכנון מראש של ניהול הטעינה יכול למנוע בעיות עתידיות.

דוגמה טכנית: איך עובדת מערכת ניהול עומסים בעמדות טעינה?

מערכת ניהול עומסים בעמדות טעינה משתמשת בטכנולוגיות מתקדמות לניטור ושליטה על כמות החשמל הזמינה ולנתב לכל עמדת טעינה. המערכת מתאימה את כמות החשמל המסופקת  לכל רכב בזמן אמת, בהתאם לכמות הרכבים המחוברים והעומס הכולל על מערכת החשמל של הבניין.

שלבי פעולה של מערכת ניהול עומסים:

1. ניטור רשת החשמל:
   • המערכת מתחברת ללוח החשמל היעודי לעמדות הטעינה ועוקבת אחרי העומס המשותף בזמן אמת. היא בודקת כמה חשמל זמין לשימוש עבור עמדות הטעינה מבלי להעמיס יתר על רשת החשמל.
2. חלוקת עומסים חכמה:
   • לאחר שהמערכת קובעת את העומס הנוכחי ברשת, היא מחלקת את כמות החשמל לכל עמדת טעינה לפי הכמות הזמינה. לדוגמא, אם האנרגיה הזמינה  יכולה לתמוך בטעינה של 4 רכבים בלבד בעומס מלא מתוך 10 רכבים המחוברים במקביל, המערכת תווסת את הטעינה כך שכל רכב יקבל חלק יחסי עד לסיום טעינה של אחד הרכבים ואז יעלה זרם הטעינה לשאר הרכבים.
3. הקצאת עדיפות לפי משתמשים או זמנים:
   • ניתן להגדיר את המערכת כך שתעניק עדיפות למשתמשים מסוימים (למשל, רכב של מנהל במשרד של חברה או רכבים שנטענים שעות ארוכות). כמו כן, ניתן להגדיר תזמון לטעינה בשעות השפל, כאשר תעריף החשמל נמוך יותר.

אינטגרציה עם סוללות אגירה:

בחלק מהמערכות המתקדמות יותר, ניתן לשלב סוללות אגירה לאגירת חשמל בשעות שבהן יש ייצור עודף (כמו בשעות היום כשיש אנרגיה סולארית). סוללות אלה יכולות לשמש כמקור אנרגיה נוסף בשעות העומס, כך שעמדות הטעינה יוכלו להמשיך לפעול גם כשהעומס ברשת החשמל של הבניין גבוה.

יתרונות הטכנולוגיה:

• שמירה על תשתיות החשמל: המערכת מגנה על תשתית החשמל של הבניין על ידי הקצאה חכמה של עומסים ומניעת העמסת יתר.
• חיסכון בעלויות: על ידי ניצול יעיל של החשמל, דיירים יכולים לצרוך  אנרגיה בשעות השפל בתעריף מוזל  ולחסוך בעלויות החשמל לטעינה.
• טעינה רציפה ויעילה: גם אם כל הרכבים מתחברים ביחד, המערכת מבטיחה שכל רכב יקבל את החשמל המקסימלי האפשרי בהתחשב בעומס הנוכחי.

דוגמה זו מסבירה בצורה טכנית ומפורטת כיצד מערכות ניהול עומסים בעמדות טעינה פועלות, מה שמחזק את ההיבט הטכנולוגי של המאמר ומספק עומק נוסף לקוראים שמחפשים מידע יותר מקצועי ומעמיק.

1. עומס על תשתית חשמל בבנייני מגורים:

רכב חשמלי ממוצע צורך כ-11 קילוואט לשעה (kW/h) בעת טעינה בעמדת טעינה ביתית ברמת מתח רגילה (AC). במקרה של עמדות טעינה מהירות, הצריכה עשויה להגיע ל-22 kW ומעלה.

• דוגמה מספרית: נניח חניון בבניין מגורים עם 10 רכבים חשמליים שמנסים להיטען במקביל.
  • אם כל רכב נטען בהספק של 11 kW, מדובר בצריכה של 110 kW לשעה עבור כל הרכבים.
  • תשתיות חשמל בבניינים רבים אינן מתוכננות לעמוד בעומסים כאלה, במיוחד כשיש עומסים נוספים בבית (כמו מזגנים, דודי חשמל וכו’), מה שעלול לגרום לניתוקי חשמל תכופים.

2. דרישות חשמל לתשתיות קיימות:

כדי להמחיש את העומס האפשרי:

• דירה ממוצעת צורכת כ-4-6 kW בשעת עומס (שימוש במכשירים כמו תנור, מזגן ומדיח כלים). תוספת של עמדות טעינה לכל דירה מגדילה את הצריכה הכוללת של הבניין בצורה ניכרת.
• עבור חניון משותף עם מספר דיירים בעלי רכב חשמלי, אם לא תבוצע חלוקת עומסים, התשתית תתקשה לעמוד בזרם החשמל הנדרש.

3. הוצאות חשמל בשעות עומס:

בשעות שיא, עלויות החשמל עלולות להיות גבוהות יותר. נתונים שנאספו מישראל מראים שבשעות העומס (17:00-22:00), תעריפי החשמל גבוהים  משמעותית מאשר בשעות השפל. מערכות ניהול עומסים חכמות יכולות לנצל את שעות השפל כדי להטעין רכבים בצורה יעילה וחסכונית יותר.

• לדוגמה: אם מערכת ניהול עומסים מצליחה לפזר את הטעינה לשעות הלילה או שעות שבהן צריכת החשמל בבניין נמוכה, ניתן לחסוך עלויות ניכרות עבור כל דייר.

4. העמסת רשת החשמל הכללית:

בישראל, יש עלייה מתמדת בצריכת החשמל עקב אימוץ הרכב החשמלי. לפי נתונים של רשות החשמל, בכל שנה ישנה עלייה של כ-30% בכמות הרכבים החשמליים הנכנסים לשוק. כל רכב כזה מוסיף כ-15,000 קילוואט שעה (kWh) לצריכת האנרגיה השנתית שלו.

• דוגמה: בבניין עם 20 רכבים חשמליים, מדובר בתוספת שנתית של 300,000 kWh, מה שמהווה תוספת משמעותית לעומס הכללי על רשת החשמל, במיוחד אם לא מיישמים ניהול עומסים חכם.

5. תפוקה של מערכת סולארית משולבת עם סוללות אגירה:

חלק מהפתרונות כוללים שילוב מערכות סולאריות עם סוללות אגירה. לדוגמה, מערכת סולארית בגודל 20 קילוואט על גג בניין מגורים יכולה לייצר בממוצע כ-100-150 קילוואט ביום (בהתאם לעונות השנה), אותם ניתן לאגור לשימוש בשעות הערב.

• בשילוב עם ניהול עומסים, ניתן להשתמש בחשמל שנאגר בשעות היום כדי להטעין רכבים חשמליים בשעות השיא בערב, וכך להקטין את התלות ברשת החשמל הארצית ולחסוך בעלויות.

מסקנה:

בהתבסס על נתונים אלו, ניהול עומסים בעמדות טעינה הוא חיוני כדי למנוע עומסים על רשת החשמל ולשמור על תשתיות קיימות. השימוש במערכות ניהול עומסים חכמות לא רק עוזר להימנע מתקלות, אלא גם מאפשר חיסכון משמעותי בעלויות חשמל, במיוחד בשעות שיא, ומבטיח טעינה אופטימלית של הרכבים לכל דייר.

סיכום

עם העלייה בשימוש ברכבים חשמליים, האתגר של ניהול הטעינה בבנייני מגורים הופך ליותר ויותר משמעותי. טעינת רכבים בחניונים משותפים עלולה לגרום לעומס יתר על תשתית החשמל, לבזבוז משאבים, ולסיכון בטיחותי, ולכן יש צורך חיוני ביישום פתרונות לניהול עומסים בעמדות טעינה. בעזרת מערכות ניהול חכמות, תכנון נכון של זמני הטעינה, וטכנולוגיות טעינה מתקדמות, ניתן לשמור על יעילות אנרגטית, בטיחות ונוחות לדיירים.

מילת מפתח עיקרית: ניהול עומסים בעמדות טעינה
מילות מפתח משניות: עמדות טעינה בבנייני מגורים, עמדות טעינה לרכב

למידע נוסף ופתרונות ניהול עומסים, ניתן לבקר באתר EVDOR.