Denne boksen åpner for lading på trefase

En norsk elbillader kan gi en løsning på lading av elbiler i det «særnorske» strømnettet.

Stavanger-selskapet Easee har lansert løsningen, som skal gi bedre utnyttelse av den typen trefase strømnett som er vanlig i Norge.

For har du stor strømkapasitet inn til huset ditt, da har du sannsynligvis trefaseinntak.

Det gjør det mulig å få høy effekt, til for eksempel lading av elbil, slik at det kan gjøres unna på så lite som et par timer.

Spesielt strømnett

Det norske strømnettet er imidlertid ganske spesielt. Abonnentene får trefase med en linjespenning på 230 volt, og lokal jording hos kunden. Dette er et såkalt IT-system (Fransk: Isolée Terre).

Ellers i Europa er det vanlig med trefase med linjespenning på 400 volt og distribuert jord- og nøytralleder. Dette kalles et TN-system (Terre Neutral).

TN-systemet bygges de aller fleste steder hvor nytt distribusjonsnett bygges i Norge i dag.

IT-systemet er utbredt i Norge og Albania, og i enkelte geografisk begrensede områder i Europa. I Norge finnes også en del TT-system, som i hovedsak er likt IT-system, men med både distribuert og lokal jording.

Så hvorfor er dette et problem?

Jo – det skyldes at ladestandarden i praksis er basert på 400 volt TN-system.

Mangler nøytralleder

I TN-systemet er det 230 volt mellom faseleder og nøytralleder. Enfase TN – en enkel kurs – er derfor 230 volt, som i et IT- eller TT-system.

Det er derfor ingen praktisk forskjell mellom nettsystemene når det er snakk om en enfasekurs.

Bilen «ser» at det er 230 volt mellom lederne. Med unntak av enkelte biler som er kresne på jordingen, er dette tut og kjør for alle elbiler.

Når det er snakk om flere faser, blir det mer komplisert. Siden 400 volt TN-system i praksis er den europeiske de facto-standarden, er det dette bilene er konstruert for.

De forventer da et system som har tre faseledere, en nøytralleder og jord. Et IT- eller TT-system presenterer kun tre faseledere og jord. Bilen vil i de aller fleste tilfeller ikke kunne benytte seg av dette.

I utgangspunktet må du da klare deg med én fase, eller du kan gå til innkjøp av en transformator som gir deg trefase 400 volt med nøytral og jord ut. Det er godt nok for bilen.

En slik transformator vil koste opp mot 20.000 kroner eller mer å få installert. Ingen enkel og grei løsning, med andre ord.

Triksekobling

Det finnes imidlertid en måte å koble opp ladeuttaket på, som tar i bruk trefase IT- og TT-nett. Du får ikke ladet bilen med tre faser, men med to. Metoden kalles «åpen delta»-kobling, eller v-kobling.

Trikset er å bruke en av faselederene som nøytralleder. Dermed ser bilen at det er to faser tilgjengelig, og vil i de fleste tilfeller akseptere dette.

Dette er utenfor standarden, og selv om en del biler vil kunne akseptere dette, er det slett ikke sikkert at det er trygt.

Det er opp til utstyrsleverandøren å sørge for at det ikke oppstår farlige situasjoner.

Tesla tillater åpen delta

Tesla har dokumentasjon for slik kobling av sine hjemmeladebokser kalt Wallbox.

I samme dokumentasjon understrekes det at du ikke må koble til en annen bil enn en Tesla.

Dette er uproblematisk så lenge du faktisk passer på at det ikke kobles til andre biler.

Ulempen er at kontakten som brukes er en standard type 2-kontakt.

Det bruker de fleste andre elbiler også, og det vil ikke være noe problem å koble andre biler enn Tesla til.

Kan gi varmgang

Tesla garanterer verken at det vil fungere på eller ikke skade andre biler. Derfor skal ingen offentlig tilgjengelige ladere være koblet slik. Eventuelle problemer eller skader som oppstår vil være huseiers ansvar.

Det samme gjelder naturligvis også om du har koblet en annen type ladeuttak på denne måten, uten at utstyrsleverandøren har gått god for det.

Det vil sannsynligvis ikke oppstå noen skader bare ved å koble til en bil som ikke støtter dette. Trolig vil den bare ikke lade, eller lade med én fase.

Det kan imidlertid oppstå situasjoner med varmgang, som i verste fall kan gi brann i bilen eller utstyret. Dermed er det en sikkerhetsrisiko.

Ifølge Kjetil Næsje, som er teknisk sjef i ladeløsningsleverandøren Easee og komitemedlem i NEK-komiteen NK 69 som omhandler saker relatert til ladesystemer for elbiler, er problemet pluggen.

Han sier at så lenge det brukes en standard plugg på ladeuttak med denne koblingsvarianten, vil alle som kobler seg til forvente at det er trygt å lade.

Noen biler vil kunne misforstå koblingen. De kan ha faseledere dimensjonert for 32 ampere, men få over 40 ampere.

– Da kan det bli varmgang, sier Næsje.

Ingen kontroll på strøm i nøytralleder

Han forklarer at problemet kan oppstå når en bil har en ombordlader som ikke er designet for denne typen koblinger.

Næsje beskriver problemet som ganske enkelt, men ikke opplagt.

I et TN-system vil nøytrallederen ha samme kabeltverrsnitt som faselederne. Normalt sett vil det nesten ikke gå strøm i nøytrallederen når du lader med tre faser, siden lasten fordeles mellom fasene.

I en situasjon med enfaselading vil det gå like mye strøm i nøytrallederen som i faselederen, siden strøm inn og strøm ut skal være lik null.

Når et ladeuttak er koblet til et trefase IT- eller TT-system, er imidlertid en av fasene koblet slik at den fungerer som nøytralleder.

Faselederen som fungerer som nøytral vil være koblet sammen med to faseledere i ladeuttaket.

En delt nøytralleder i et oppsett som dette, vil i praksis være fordelt på to faseledere. Som å ha en og en halv leder til hver, med andre ord.

– Siden returstrømmen skal være omtrent lik den strømmen som går inn, så får du 73 prosent mer strøm i den felleslederen sammenlignet med hva du får ved normal lading. De 73 prosentene utgjør en brannrisiko.

Bygger sensor inn i ladestasjon

Biler med ombordlader bygget for TN-system mangler en strømsensor i nøytrallederen. Det vil jo tross alt aldri være et problem med høyere strøm i nøytrallederen i et TN-system.

For lading i et IT-system er dette imidlertid svært viktig, forklarer Næsje. Når bilen ikke har dette, vil den ikke oppdage en feil før det eventuelt oppstår varmgang.

Oppstår dette i ladeuttaket eller kabelen, er det mulig å oppdage. Næsje sier han har sett bilder av smeltede ladekabler. Da er problemet ganske åpenbart.

Oppstår det inni bilen, kan det være umulig å oppdage. I verste fall kan det ta fyr.

Lager løsning for Norge

Her kommer det norskutviklede ladeuttaket fra Easee inn i bildet. De har bygget laderen med sensorer som ser etter den typen strømmer i nøytrallederen, slik at de kan oppdage feil.

Laderen vil da reagere med å redusere ladeeffekten dersom den oppdager antydning til varmgang. Den kan også avbryte ladingen om det er behov for det.

Laderne er satt opp slik at de kan veksle mellom enfase og trefase på IT- og TT-systemer. Dermed kan ladestasjonen fungere på alle biler. Den støtter også TN-systemet.

Det viktigste er imidlertid at Easee har testet og verifisert løsningen, og tar ansvar for at den er trygg.

For en av tankene bak såkalt Mode 3-lading, som du får ved å bruke en ladestasjon, er at brukeren selv ikke skal trenge å håndtere sikkerhetsrisikoen. Det er systemet som skal håndtere dette.

Han sier at de fleste biler vil akseptere at de får strøm på bare to av tre faseledere. Men siden de ikke kan teste alle biler, velger de heller å gjøre det mulig å kutte ladingen om en problematisk situasjon skulle oppstå.

Åpnes med programvare

Siden ladeuttaket er designet med trefase IT-lading i utgangspunktet, har de også bedt kunder med trefase IT eller TT om å koble stasjonene med en faseleder som nøytralleder.

Det fordi de mener at det beste er å koble ladeuttaket slik at man kan ta ut så mye som mulig effekt. Nå ruller de ut en programvareoppdatering som tillater denne måten å lade på.

Det hele koker ned til hvor mange ladere bilen har om bord. Har bilen trefaselader har den i praksis tre ladere. Spørsmålet er om den aksepterer at det bare er to faseledere som har strøm.

I tillegg er det et spørsmål om hvorvidt ombordladeren kan kobles om ved behov.

Næsje sier at enkelte kan få store økninger i ladeeffekt.

Full guffe på Tesla Model 3

– De fleste Tesla-modeller får 17 prosent mer effekt. Model 3 får 73 prosent mer effekt, og kan oppnå 11 kilowatt med denne løsningen.

Ombordladeren på Tesla Model 3 kan håndtere både dette ladetrikset, gjerne kalt «åpen delta», men kan også kobles i «full delta» slik at ladelastene ligger mellom alle fasene. Dette gjøres med releer i bilen. Da kan den koble om mellom delta- og stjernekobling, alt etter hvilken type nett den tilkobles.

– Hver av lademodulene er separate, og hver fase har sin separate elektronikk. Det er ikke en felles likerettet trefase. De er galvanisk skilt fra hverandre.

Siste utgave av Volkswagen e-Golf har også en mulighet for å lades med åpen delta. Det er antakelig ikke et bevisst valg Volkswagen har gjort, da det vil gå 27 ampere i nøytrallederen når bilen er stilt til å lade med 16 ampere.

Easee tester nå e-Golf, Mercedes-Benz B Electric, Audi E-Tron og Jaguar I-Pace med løsningen. Når testingen er ferdig, skal programvaren pushes ut til Easee-laderne.

Planen er ifølge Næsje at dette skal skje i løpet av mai.

Easee selger sin ladeløsning direkte, men også via en avtale med Elbilforeningen og Tibber, og via Circle K.

Laderne er tilkoblet internett via 4G, og oppdateres med ny programvare direkte. Dermed kan de også oppdatere med mulighet for å støtte flere biler etterhvert. Releene i ladeuttaket kan kobles om automatisk basert på hva slags bil som kobler seg til.

Skjevlast

Det er mulighet for å få skjevlast i forsyningsnettet om mange lader med løsninger som dette. Årsaken er at det vil være en relativt stor forskjell på belastningen i de tre fasene.

Næsje mener imidlertid at det for strømnettet er bedre med denne løsningen fremfor store enfasekurser på 32 ampere. I et trefase IT-system vil det går 32 ampere på to faseledere, siden en enkelt kurs består av to faseledere. Det vil da gå 32, 32 og 0 ampere i faselederne.

Med en åpen delta-løsning vil det trekkes effekt fra alle tre fasene. Selv om lasten ikke er symmertrisk, blir lasten 16, 16 og 27 ampere. Strømmen i to av fasene blir dermed vesentlig lavere enn ved normal enfaselading.

– Vi har testet dette i flere hus og ser at de som har lite strøm inn i huset kan oppnå en mye bedre utnyttelse av den totale linjekapasiteten, forklarer han.