ระดับ 3 EV ข้อกำหนดด้านกำลังไฟของเครื่องชาร์จ: คู่มือการวางแผนฉบับสมบูรณ์

ความแตกต่างที่สำคัญอยู่ที่แถวที่สาม: เครื่องชาร์จระดับ 3 ทำหน้าที่แปลงไฟ AC เป็น DC นอกตัวรถภายในสถานีชาร์จเอง การแปลงพลังงานภายนอกนี้เองที่ทำให้พวกเขาสามารถส่งพลังงานหลายร้อยกิโลวัตต์เข้าสู่แบตเตอรี่ได้โดยตรง และยังอธิบายได้ว่าทำไมความต้องการพลังงานจึงแตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง เครื่องชาร์จระดับ 2 สามารถเสียบเข้ากับโครงสร้างพื้นฐานที่อาคารส่วนใหญ่มีอยู่แล้ว ในขณะที่เครื่องชาร์จระดับ 3 นั้นจำเป็นต้องสร้างสถานีไฟฟ้าย่อยขนาดเล็กบนที่ดินของคุณเอง

ลองนึกภาพแบบนี้: ระดับ 1 คือสายยางรดน้ำต้นไม้ ระดับ 2 คือท่อประปาหลักของบ้าน และระดับ 3 คือหัวจ่ายน้ำดับเพลิง คำถามไม่ใช่ว่าคุณต้องการปริมาณน้ำจากหัวจ่ายน้ำดับเพลิงหรือไม่ แต่เป็นว่าบ้านของคุณเชื่อมต่อกับท่อประปาหลักที่มีขนาดใหญ่พอที่จะจ่ายน้ำให้กับหัวจ่ายน้ำดับเพลิงได้หรือไม่

คำถามแรก — คุณมีไฟฟ้าระบบสามเฟส 480 โวลต์หรือไม่?

นี่คือประเด็นสำคัญ ก่อนที่คุณจะเปรียบเทียบรุ่นเครื่องชาร์จ ก่อนที่คุณจะคำนวณผลตอบแทนจากการลงทุน ก่อนที่คุณจะติดต่อผู้รับเหมา: สถานที่ของคุณมีระบบไฟฟ้า 480 โวลต์ สามเฟสหรือไม่?

เหตุใดไฟฟ้าสามเฟส 480 โวลต์จึงเป็นสิ่งที่ไม่สามารถต่อรองได้

หลักการทางฟิสิกส์นั้นตรงไปตรงมา เครื่องชาร์จระดับ 3 ต้องจ่ายไฟกระแสตรง (DC) 50 ถึง 350 กิโลวัตต์เข้าสู่แบตเตอรี่รถยนต์ การผลิตไฟกระแสตรงปริมาณมากขนาดนั้นจากไฟกระแสสลับ (AC) ต้องใช้กระแสไฟฟ้าขาเข้าในปริมาณที่เหมาะสม และยิ่งแรงดันไฟฟ้าสูงเท่าไร กระแสไฟฟ้าที่ต้องการเพื่อให้ได้กำลังไฟฟ้าขาออกเท่ากันก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น

สูตร: กำลังไฟฟ้า (kW) = แรงดันไฟฟ้า (V) × กระแสไฟฟ้า (A) × √3 ÷ 1,000 (สำหรับระบบสามเฟส)

ลองคำนวณดู: สถานี DCFC ขนาด 200 กิโลวัตต์ ที่แรงดัน 480 โวลต์แบบสามเฟส จะใช้กระแสไฟฟ้าประมาณ 240 แอมป์ หากใช้กำลังไฟ 200 กิโลวัตต์เท่ากันกับวงจรไฟฟ้าแบบเฟสเดียว 240 โวลต์ คุณจะต้องใช้กระแสไฟฟ้ามากกว่า 830 แอมป์ ระดับกระแสไฟฟ้าดังกล่าวจะต้องใช้ตัวนำไฟฟ้าคุณภาพสูง และขนาดสายไฟที่อาคารพาณิชย์ทั่วไปไม่มีให้ใช้ได้ นอกจากนี้ ระบบไฟฟ้าสามเฟสยังช่วยกระจายโหลดอย่างสมดุลไปยังตัวนำทั้งสามตัว ป้องกันปัญหาความร้อนสูงเกินไปที่สายไฟเส้นเดียว ซึ่งเป็นปัญหาที่มักเกิดขึ้นในระบบไฟฟ้าเฟสเดียวที่มีกำลังสูง

ข้อมูลจำเพาะของผู้ผลิต DCFC ทุกรายเริ่มต้นด้วยบรรทัดเดียวกันว่า “อินพุต: 480Y/277VAC, 3 เฟส” นี่ไม่ใช่ความชอบโดยพลการ แต่เป็นข้อกำหนดด้านความหนาแน่นของกำลังไฟฟ้าที่ฝังอยู่ในกฎของวิศวกรรมไฟฟ้า

ถ้าคุณมีไฟสามเฟส 208 โวลต์อย่างเดียว จะทำอย่างไร?

นี่คือคำถามที่ไม่มีบทความใดในผลการค้นหา (SERP) ตอบได้ และเป็นคำถามที่ทำให้เจ้าของอสังหาริมทรัพย์เชิงพาณิชย์นอนไม่หลับ

คำตอบสั้นๆ คือ ในทางเทคนิคแล้วเป็นไปได้ แต่ในทางปฏิบัติแล้วไม่น่าเป็นไปได้ เครื่องชาร์จ DCFC กำลังต่ำบางรุ่น (30 กิโลวัตต์และต่ำกว่า) สามารถทำงานได้ที่ไฟสามเฟส 208 โวลต์ แต่จะมีข้อเสียที่สำคัญ เครื่องชาร์จ 30 กิโลวัตต์ที่ 208 โวลต์จะใช้กระแสไฟประมาณ 83 แอมป์ เทียบกับประมาณ 36 แอมป์ที่ 480 โวลต์ กระแสไฟที่เพิ่มขึ้นนั้นหมายถึงตัวนำที่ใหญ่ขึ้น เบรกเกอร์ที่ใหญ่ขึ้น และความร้อนที่มากขึ้น และเครื่องชาร์จ 30 กิโลวัตต์ก็แทบจะไม่เร็วกว่าเครื่องชาร์จระดับ 2 ระดับไฮเอนด์เลย

หากอาคารของคุณใช้ระบบไฟฟ้า 208V และคุณจริงจังกับการติดตั้งระบบ DCFC ขั้นตอนการอัพเกรดนั้นชัดเจนแต่มีค่าใช้จ่ายสูง นั่นคือ การใช้หม้อแปลงไฟฟ้าแบบเพิ่มแรงดันโดยเฉพาะ ควรเตรียมงบประมาณไว้ประมาณ 15,000 ถึง 50,000 ดอลลาร์สำหรับหม้อแปลงไฟฟ้าเพียงอย่างเดียว บวกกับเวลาจัดส่งและติดตั้งอีก 4-8 เดือน นี่มักจะเป็นรายการค่าใช้จ่ายที่ใหญ่ที่สุดในโครงการ DCFC รายละเอียดเพิ่มเติมอยู่ในส่วนการประสานงานกับหน่วยงานสาธารณูปโภคด้านล่าง

สำหรับไซต์งาน 208V ส่วนใหญ่ วิธีที่ชาญฉลาดกว่าคือเริ่มต้นด้วยเครื่องชาร์จระดับ 2 เพื่อตรวจสอบความต้องการ จากนั้นจึงขุดท่อร้อยสายไฟขนาดใหญ่กว่าปกติในระหว่างการติดตั้ง เพื่อให้สามารถดึงสายเคเบิลคุณภาพสูงสำหรับ DCFC ในภายหลังได้โดยไม่ต้องขุดซ้ำ

ภาพรวมข้อกำหนดด้านพลังงานระดับ 3

ค่าทั้งหมดด้านล่างนี้ มาจากเอกสารข้อมูลของผู้ผลิตและฐานข้อมูลการติดตั้งของศูนย์ข้อมูลเชื้อเพลิงทางเลือก (AFDC) กระทรวงพลังงานสหรัฐฯ

แรงดันไฟฟ้าและเฟส — พื้นฐานทางไฟฟ้า

เกี่ยวกับ ด้านอินพุตมาตรฐานในอเมริกาเหนือคือ 480V/277VAC สามเฟส และในยุโรปและเอเชียส่วนใหญ่คือ 400VAC สามเฟส นี่คือแรงดันไฟฟ้าที่ส่งมาจากหม้อแปลงไฟฟ้าของบริษัทผู้ให้บริการไปยังตู้ชาร์จ ด้านเอาต์พุตเครื่องชาร์จจะแปลงกระแสสลับ (AC) เป็นกระแสตรง (DC) และส่งกระแสตรงระหว่าง 200 ถึง 1,000 โวลต์ไปยังแบตเตอรี่รถยนต์โดยตรง เพื่อให้ตรงกับระบบแรงดันไฟฟ้าของรถยนต์นั้นๆ รถยนต์ไฟฟ้าส่วนใหญ่ใช้ระบบ 400 โวลต์ ในขณะที่รถยนต์รุ่นใหม่ที่มีประสิทธิภาพสูงจะใช้ระบบ 800 โวลต์

การที่กระแสไฟขาออกเป็นกระแสตรง (DC) ทำให้การชาร์จระดับ 3 เร็วขึ้น เนื่องจากกระบวนการแปลงไฟเกิดขึ้นที่สถานีชาร์จ ไม่ใช่ภายในรถยนต์ สถานีจึงสามารถใช้ตัวแปลงกระแสไฟฟ้าเกรดอุตสาหกรรมและระบบระบายความร้อนแบบแอคทีฟที่มีประสิทธิภาพมากกว่าเครื่องชาร์จในรถยนต์ทั่วไป สถานีจะควบคุมการจัดการความร้อนตลอดกระบวนการชาร์จ ไม่ใช่ตัวรถยนต์

แอมแปร์และกระแสไฟฟ้า — สิ่งที่ช่างไฟฟ้าของคุณให้ความสำคัญ

เมื่อช่างไฟฟ้าถามว่า “วงจรไฟฟ้านี้ต้องการขนาดไหน?” คำตอบจะขึ้นอยู่กับกำลังไฟของเครื่องชาร์จโดยสิ้นเชิง:

“กฎ 125%” ในคอลัมน์ด้านขวาไม่ใช่ข้อกำหนดที่เลือกได้ ตามมาตรา 625.42 ของประมวลกฎหมายไฟฟ้าแห่งชาติ (NEC) EV อุปกรณ์ชาร์จไฟจัดอยู่ในประเภทใด โหลดต่อเนื่องสามารถทำงานที่กระแสสูงสุดได้นานสามชั่วโมงหรือมากกว่านั้น ตัวนำและอุปกรณ์ป้องกันกระแสเกินทั้งหมดต้องมีขนาด 125% ของพิกัดที่ระบุไว้บนแผ่นป้าย เครื่องชาร์จ 60 แอมป์ ไม่ได้ใช้เบรกเกอร์ 60 แอมป์ แต่ใช้เบรกเกอร์ 80 แอมป์

อีกหนึ่งความแตกต่างที่มักทำให้ผู้ที่กำหนดคุณสมบัติเป็นครั้งแรกสับสน: อินพุต ปัจจุบันและ เอาท์พุต กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านนั้นมีค่าต่างกัน ด้านขาเข้าจะรับกระแสไฟฟ้าสลับ (AC) ส่วนด้านขาออกจะรับกระแสไฟฟ้าตรง (DC) เครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าเป็นกระแสตรง (DCFC) ขนาด 350 กิโลวัตต์ อาจจ่ายกระแสไฟฟ้าตรง 500 แอมป์ให้กับรถยนต์ ในขณะที่ดึงกระแสไฟฟ้าสลับประมาณ 420 แอมป์จากโครงข่ายไฟฟ้า เมื่อทำการเลือกขนาดโครงสร้างพื้นฐานทางไฟฟ้า ควรยึดตามข้อมูลจำเพาะของกระแสไฟฟ้าขาเข้าในคู่มือการติดตั้งของผู้ผลิตเสมอ

พิกัดกำลังไฟฟ้า (กิโลวัตต์) ตามการใช้งาน

การเลือกกำลังไฟที่เหมาะสมกับรูปแบบธุรกิจของคุณนั้นสำคัญกว่าการซื้อเครื่องชาร์จที่มีกำลังไฟสูงสุด ต่อไปนี้คือความสัมพันธ์ระหว่างกำลังไฟกับการใช้งานจริง:

• ร้านค้าปลีกและร้านสะดวกซื้อ (30–50 กิโลวัตต์): ลูกค้าที่ใช้เวลาซื้อของ 30-60 นาที สามารถเพิ่มระยะทางได้ 80-150 ไมล์ เพียงพอสำหรับร้านขายของชำ ร้านขายยา และลานจอดรถในศูนย์การค้าที่มีระยะเวลาการใช้เวลาอยู่ในร้านปานกลาง
• ทางเดินบนทางหลวงและจุดพักรถ (150–250 กิโลวัตต์): ช่วงเวลาชาร์จ 15-30 นาที ตรงกับช่วงพักรถ สถานีเหล่านี้เป็นจุดพักรถสำคัญสำหรับการเดินทางระยะไกล EV เครือข่ายการเดินทางและต้องการความน่าเชื่อถือสูงสุด
• ศูนย์ซ่อมบำรุงยานพาหนะ (60–180 กิโลวัตต์, หลายท่าเรือ): โดยทั่วไปแล้ว รถบรรทุกขนส่งสินค้ามักจะชาร์จไฟระดับ 2 ในช่วงกลางคืนควบคู่กับการชาร์จไฟเสริมด้วยแบตเตอรี่ DCFC ในช่วงกลางวันระหว่างกะการทำงาน ความต้องการพลังงานขึ้นอยู่กับระยะเวลาในการนำรถกลับมาใช้งาน หากคุณต้องการให้รถตู้กลับมาใช้งานได้ภายใน 45 นาที คุณต้องมีกำลังไฟอย่างน้อย 120 กิโลวัตต์
• รถบรรทุกและรถบัสขนาดใหญ่ (350–720 กิโลวัตต์): มาตรฐานระบบชาร์จพลังงานระดับเมกะวัตต์ (MCS) ที่กำลังพัฒนาขึ้นใหม่นี้จะก้าวข้ามขีดจำกัด 1 เมกะวัตต์ การติดตั้งเหล่านี้จะใกล้เคียงกับอุปกรณ์ระดับโรงไฟฟ้ามากกว่าเครื่องชาร์จในลานจอดรถ และต้องการโครงสร้างพื้นฐานระดับสถานีไฟฟ้าย่อยโดยเฉพาะ

ข้อควรระวังที่สำคัญ: ความเร็วในการชาร์จจะลดลงอย่างมากเมื่อแบตเตอรี่เหลือระดับการชาร์จประมาณ 80% ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่เรียกว่า สอบนี่ไม่ใช่ข้อบกพร่องของเครื่องชาร์จ แต่เป็นข้อจำกัดด้านความปลอดภัยของส่วนประกอบทางเคมีของแบตเตอรี่ เมื่อคุณเห็นข้อความ "ชาร์จถึง 80% ใน 20 นาที" โปรดเข้าใจว่า 20% ที่เหลืออาจใช้เวลาอีก 20-30 นาที การวางแผนการใช้งานที่เหมาะสมควรคำนึงถึงว่าการใช้งานส่วนใหญ่จะสิ้นสุดที่ 80%

ข้อกำหนดรหัส NEC สำหรับการชาร์จเร็วแบบ DC

หากส่วนก่อนหน้านี้ได้กล่าวถึงสิ่งที่เครื่องชาร์จของคุณต้องการแล้ว ส่วนนี้จะกล่าวถึงสิ่งที่ผู้ตรวจสอบจะตรวจสอบ ในสหรัฐอเมริกา เครื่องชาร์จทั้งหมด EV การติดตั้งสถานีชาร์จไฟอยู่ภายใต้ข้อกำหนดของ NFPA 70 (รหัสไฟฟ้าแห่งชาติ) โดยเฉพาะมาตรา 625 (ระบบส่งกำลังไฟฟ้าสำหรับยานยนต์ไฟฟ้า)

กฎการรับน้ำหนักต่อเนื่อง 125% (NEC 625.42)

มาตรฐาน NEC 625.42 ระบุว่า EV โหลดการชาร์จ จะต้องถือว่าเป็นโหลดต่อเนื่องในทางปฏิบัติ หมายความว่า ตัวนำ อุปกรณ์ป้องกันกระแสเกิน และจุดต่อปลายสายทุกชิ้น จะต้องมีพิกัดรับกระแสอย่างน้อย 125% ของโหลดสูงสุดของอุปกรณ์นั้น

ยกตัวอย่างเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้ากระแสตรง (DCFC) ขนาด 50 กิโลวัตต์ ที่มีกระแสไฟเข้า 60 แอมป์ ที่ 480 โวลต์ ตามกฎ 125% จะได้ว่า 60 × 1.25 = 75 แอมป์ เนื่องจากเบรกเกอร์มีขนาดมาตรฐาน จึงปัดขึ้นเป็น 80 แอมป์ สำหรับสายไฟ เบรกเกอร์ 80 แอมป์ ที่ใช้สายทองแดง THHN ในท่อร้อยสาย (พิกัด 75°C ตามมาตรฐาน NEC 310.16) จะต้องใช้สายไฟขนาด #4 AWG แต่ถ้าใช้สาย NM (Romex) ซึ่งต้องมีขนาดตามพิกัด 60°C ตามมาตรฐาน NEC 334.80 จะต้องใช้สายขนาด #3 AWG การตัดสินใจเลือกชนิดสายไฟเพียงอย่างเดียวนี้ ส่งผลต่อต้นทุนวัสดุอย่างมาก เป็นรายละเอียดที่ผู้ติดตั้ง DCFC มือใหม่หลายคนมองข้ามไป

ข้อสังเกตเพิ่มเติมอีกประการหนึ่ง: การคำนวณภาระควรใช้ อินพุต กำลังไฟฟ้า ไม่ใช่กำลังไฟฟ้าขาออก เครื่องชาร์จ DC ขนาด 50 kW ที่มีประสิทธิภาพการแปลง 95% จะดึงพลังงานจากฝั่ง AC ประมาณ 52.6 kW ความแตกต่าง 2.6 kW นี้มีความสำคัญเมื่อคุณมีกำลังการผลิตจากแผงโซลาร์เซลล์จำกัดอยู่แล้ว

การคำนวณภาระ — เหตุใดคุณจึงไม่สามารถใช้ปัจจัยความต้องการได้

ภายใต้มาตรฐาน NEC 2023 ได้มีการเพิ่มมาตราใหม่ (220.57) ขึ้นมาโดยเฉพาะสำหรับเครื่องชาร์จรถยนต์ไฟฟ้า (EVSE): โหลดที่คำนวณได้คือค่าพิกัดบนแผ่นป้ายหรือ 7,200 วัตต์ แล้วแต่ว่าค่าใดมากกว่า ต่อเครื่องชาร์จหนึ่งเครื่อง มาตรา 220.53 ซึ่งอนุญาตให้ใช้ปัจจัยความต้องการ 75% สำหรับเครื่องใช้ไฟฟ้าแบบติดตั้งถาวรสี่เครื่องขึ้นไป ยกเว้นอย่างชัดเจน EV อุปกรณ์ชาร์จในย่อหน้า (5) นี่คือจุดที่ NEC มีราคาแพง

ทำไมถึงต้องปฏิบัติอย่างเข้มงวดเช่นนี้? ต่างจากเครื่องใช้ไฟฟ้าในครัวเรือนทั่วไป ที่เราสามารถคาดเดาได้ว่าเราจะไม่ใช้งานเตาอบ เครื่องอบผ้า และเครื่องทำน้ำอุ่นด้วยกำลังไฟสูงสุดพร้อมกัน แต่สถานีชาร์จ DCFC สำหรับเชิงพาณิชย์นั้นถูกออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการใช้งานพร้อมกัน นี่คือรูปแบบธุรกิจ มาตรฐาน NEC สันนิษฐานว่าเครื่องชาร์จทุกเครื่องสามารถทำงานที่กำลังไฟสูงสุดพร้อมกันได้ เพราะในสถานที่ที่มีผู้คนพลุกพล่าน พวกมันก็จะทำเช่นนั้น

วิศวกรออกแบบที่มีประสบการณ์บางครั้งจะใช้ปัจจัยความหลากหลายเฉพาะพื้นที่โดยอิงจากรูปแบบการใช้งานจริง ตัวอย่างเช่น สถานีชาร์จในร้านค้าปลีกที่มีเครื่องชาร์จ 150 กิโลวัตต์สี่เครื่อง อาจมีปัจจัยความบังเอิญอยู่ที่ 0.6–0.8 ในขณะที่สถานีริมทางหลวงอาจใกล้เคียงกับ 0.8–1.0 แต่ข้อสมมติฐานเหล่านั้นต้องได้รับการรับรองจากวิศวกรที่มีใบอนุญาต มาตรฐาน NEC เองไม่ได้ให้ความช่วยเหลือในเรื่องนี้

ข้อยกเว้นของ EMS ที่เจ้าของไซต์ส่วนใหญ่มองข้าม

มีวิธีทางกฎหมายเพียงวิธีเดียวที่จะลดภาระการใช้พลังงานที่คำนวณได้โดยไม่ต้องเพิ่มขนาดระบบไฟฟ้าให้ใหญ่เกินความจำเป็น นั่นคือ ระบบจัดการพลังงาน (EMS)

NEC 625.42(A) อนุญาตให้กำหนดขนาดของฟีดเดอร์และบริการให้เป็นไปตามค่าสูงสุดที่ EMS กำหนด แทนที่จะเป็นผลรวมของป้ายชื่อเครื่องชาร์จทั้งหมด โดยมีเงื่อนไขว่า EMS ได้รับการรับรองตามมาตรฐาน UL 750.30 และการตั้งค่าขีดจำกัดนั้นต้องมีการเข้าถึงที่จำกัด (แผงควบคุมที่ต้องใช้เครื่องมือ รหัสผ่าน หรือซอฟต์แวร์ที่เข้ารหัส) กล่าวโดยง่ายคือ หากคุณติดตั้งตัวควบคุมที่ได้รับการรับรองซึ่งจะควบคุมกำลังไฟฟ้าขาออกของเครื่องชาร์จโดยรวมโดยอัตโนมัติให้อยู่ต่ำกว่าค่าสูงสุดที่กำหนดไว้ โครงสร้างพื้นฐานทางไฟฟ้าของคุณก็สามารถกำหนดขนาดให้เป็นไปตามค่าสูงสุดนั้นได้ แทนที่จะเป็นค่าสูงสุดตามทฤษฎีที่เกิดขึ้นพร้อมกัน

ตัวอย่างเช่น สถานที่ที่มีกำลังไฟฟ้าสำรอง 300 แอมป์ในสวิตช์เกียร์ที่มีอยู่เดิม สามารถรองรับเครื่องชาร์จ DCFC ขนาด 120 กิโลวัตต์ได้ประมาณหนึ่งเครื่องตามการคำนวณของ NEC แบบดั้งเดิม (144 แอมป์ × 1.25 = 180 แอมป์ เหลือพื้นที่ว่างสำหรับโหลดของอาคาร) แต่ด้วยระบบจัดการพลังงาน (EMS) สถานที่เดียวกันนี้สามารถติดตั้งเครื่องชาร์จขนาด 120 กิโลวัตต์ได้ถึงสามเครื่อง เนื่องจาก EMS รับประกันว่ากำลังไฟฟ้ารวมจะไม่เกินขีดจำกัด 300 แอมป์ โดยการลดกระแสไฟฟ้าของเครื่องชาร์จแต่ละเครื่องลงแบบไดนามิก

ในทางปฏิบัติ ผู้รับเหมาส่วนใหญ่มักยึดตามกฎ 125% แม้ว่าจะมีระบบการจัดการพลังงาน (EMS) อยู่แล้วก็ตาม เพราะมันง่ายกว่า ต้องการการประสานงานกับผู้ผลิตอุปกรณ์น้อยกว่า และผ่านการตรวจสอบโดยไม่ต้องมีการถกเถียงกัน แต่สำหรับสถานที่ที่มีข้อจำกัดด้านกำลังการผลิต การมีระบบการจัดการพลังงาน (EMS) อาจหมายถึงความแตกต่างระหว่าง “โครงการสามารถดำเนินการได้” กับ “โครงการถูกยกเลิกเนื่องจากค่าใช้จ่ายในการอัพเกรดหม้อแปลงไฟฟ้า”

อ้างอิง: สามารถดูข้อความของมาตรา 625 ของ NEC ได้ผ่านโปรแกรมดูออนไลน์ฟรีของ NFPA ที่ nfpa.org/625.

ไทม์ไลน์ที่ซ่อนเร้น — การประสานงานด้านสาธารณูปโภค

หากคุณจะจดจำอะไรสักอย่างจากคู่มือนี้ โปรดจำสิ่งนี้ไว้: ชิ้นส่วนที่มีระยะเวลารอคอยนานที่สุดในโครงการ DCFC แทบจะไม่ใช่ตัวชาร์จ แต่เป็นหม้อแปลงไฟฟ้าของระบบจ่ายไฟ

เครื่องชาร์จ DCFC เป็นสินค้าที่ผลิตขึ้นตามสั่ง โดยมีระยะเวลารอคอยมาตรฐานตั้งแต่หลายสัปดาห์ถึงหลายเดือน โครงสร้างพื้นฐานด้านสาธารณูปโภคจะดำเนินการตามกำหนดเวลาของงานสาธารณะ นี่คือระยะเวลารอคอยที่เป็นไปได้จริง:

• หม้อแปลงไฟฟ้าแบบติดตั้งบนเสามาตรฐาน: 4-8 เดือนนับจากวันที่ยื่นขออนุมัติจนถึงวันที่เริ่มใช้งานได้
• หม้อแปลงไฟฟ้าแบบติดตั้งบนฐานขนาดใหญ่ (พบได้ทั่วไปในสถานที่ที่มีกำลังการผลิต 350 กิโลวัตต์ขึ้นไป): 8 – 14 เดือน
• หม้อแปลงไฟฟ้าแบบสั่งทำพิเศษหรือแบบความจุสูง: 12–18 เดือนขึ้นไป
• การเปลี่ยนสายป้อนไฟฟ้าในเขตเมืองที่มีประชากรหนาแน่น: ถึง 2 ปี

การวิเคราะห์ต้นทุนโครงสร้างพื้นฐาน

ราคาซื้อเครื่องชาร์จระดับ 3 เป็นเพียงส่วนที่มองเห็นได้ของต้นทุนที่ใหญ่กว่ามาก นี่คือภาพรวมทั้งหมด โดยอ้างอิงจากข้อมูลการติดตั้ง AFDC ของกระทรวงพลังงานสหรัฐฯ และประมาณการของผู้ผลิต ณ ปี 2025:

ต้นทุนการติดตั้งเฉลี่ยของอุตสาหกรรมต่อพอร์ต DCFC อยู่ที่ประมาณ 80,000 ดอลลาร์ ณ ปี 2024 ช่วงราคากว้างมากเนื่องจากมีตัวแปรหลักสามประการ ได้แก่ (1) ระยะห่างระหว่างห้องไฟฟ้าและตำแหน่งเครื่องชาร์จ (ทุกๆ ฟุตของร่องที่เกิน 100 ฟุต จะเพิ่มต้นทุนสายเคเบิลและท่อร้อยสาย 50–150 ดอลลาร์) (2) กำลังไฟฟ้าที่มีอยู่ของสถานที่ (หากหม้อแปลงไฟฟ้ามีกำลังการผลิตเหลือเฟือ โครงสร้างพื้นฐานด้านไฟฟ้าอาจมีราคา 20,000 ดอลลาร์ หากไม่มี อาจมีราคา 200,000 ดอลลาร์) (3) ค่าแรงและใบอนุญาตในพื้นที่ (การติดตั้ง DCFC แบบเดียวกันอาจมีค่าใช้จ่ายสูงกว่าในนิวยอร์กซิตี้ถึงสามเท่าเมื่อเทียบกับในเขตชานเมืองของรัฐเท็กซัส)

ความประหลาดใจเกี่ยวกับค่าธรรมเนียมการใช้พลังงาน — และเหตุใดการจัดเก็บพลังงานด้วยแบตเตอรี่จึงมีความสำคัญ

มีข้อกำหนดด้านพลังงานที่ซ่อนอยู่สำหรับการชาร์จระดับ 3 ซึ่งไม่ปรากฏในเอกสารข้อมูลจำเพาะของเครื่องชาร์จใดๆ นั่นคือ ค่าใช้จ่ายด้านพลังงานเพิ่มเติมที่จะปรากฏในใบแจ้งค่าไฟฟ้าของคุณ

โดยทั่วไป อัตราค่าไฟฟ้าเชิงพาณิชย์ส่วนใหญ่จะแบ่งออกเป็นสองส่วน คือ ค่าพลังงาน (เซนต์/กิโลวัตต์ชั่วโมง ตามปริมาณการใช้ไฟฟ้าจริง) และค่าธรรมเนียมตามความต้องการใช้ไฟฟ้า (ดอลลาร์/กิโลวัตต์ ปริมาณการใช้ไฟฟ้าสูงสุดของคุณ) ทันที ค่าธรรมเนียมการใช้ไฟฟ้าตามปริมาณการใช้ (โดยปกติจะวัดเป็นช่วงเวลา 15 นาที) เกิดขึ้นเนื่องจากบริษัทผู้ให้บริการไฟฟ้าต้องสร้างโครงสร้างพื้นฐานเพื่อรองรับปริมาณการใช้ไฟฟ้าสูงสุดของคุณ แม้ว่าคุณจะใช้ไฟฟ้าในช่วงเวลาสูงสุดนั้นเพียง 15 นาทีต่อเดือนก็ตาม

สถานี DCFC คือหายนะด้านค่าไฟฟ้าที่เกิดจากความต้องการใช้ไฟฟ้าสูงสุดที่รออยู่ ทันทีที่รถยนต์เสียบปลั๊กและเครื่องชาร์จเพิ่มกำลังไฟจาก 0 เป็น 150 กิโลวัตต์ กำลังไฟ 150 กิโลวัตต์นั้นจะกลายเป็นความต้องการใช้ไฟฟ้าสูงสุดของเดือนนั้น ในพื้นที่ที่มีอัตราค่าไฟฟ้าตามความต้องการ 20 ดอลลาร์ต่อกิโลวัตต์ ซึ่งเป็นอัตราทั่วไปของ PG&E ในแคลิฟอร์เนีย การชาร์จเพียงครั้งเดียวที่ 150 กิโลวัตต์จะสร้างค่าใช้จ่ายตามความต้องการรายเดือนถึง 3,000 ดอลลาร์ หากคุณขายไฟฟ้าในราคา 0.35 ดอลลาร์ต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง การชาร์จครั้งนั้นจะสร้างรายได้จากพลังงานประมาณ 26 ดอลลาร์ ในขณะที่ต้องเสียค่าปรับตามความต้องการ 3,000 ดอลลาร์ การชาร์จเพียงครั้งเดียวในหนึ่งเดือน ก็ขาดทุนแล้ว

นี่คือจุดที่การจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่ (BESSระบบนี้ช่วยพลิกโฉมเศรษฐกิจ แบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต (LFP) ขนาด 200 kWh ที่ติดตั้งควบคู่ไปกับเครื่องชาร์จ สามารถปล่อยพลังงานระหว่างการชาร์จเพื่อจ่ายพลังงานสูงสุด ในขณะที่การเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าจำเป็นต้องจ่ายพลังงานพื้นฐานเฉลี่ยเท่านั้น แทนที่บริษัทไฟฟ้าจะเห็นการใช้พลังงานพุ่งสูงถึง 150 kW ก็จะเห็นการใช้พลังงานคงที่ 50 kW ทำให้ค่าใช้จ่ายรายเดือนลดลงจาก 3,000 ดอลลาร์เหลือ 1,000 ดอลลาร์ BESS ต้นทุนระบบโดยประมาณอยู่ที่ 60,000–90,000 ดอลลาร์สหรัฐ สำหรับหน่วย 200 kWh ระยะเวลาคืนทุนจากการประหยัดค่าใช้จ่ายด้านพลังงานเพียงอย่างเดียวคือ 2.5–4 ปี หลังจากนั้น เงินที่ประหยัดได้จะส่งผลดีต่อผลกำไรสุทธิโดยตรง

วิธีที่ตรงไปตรงมาที่สุดในการติดตั้งระบบนี้คือการจัดหาเครื่องชาร์จและแบตเตอรี่จากผู้ผลิตรายเดียวกัน วิธีนี้จะช่วยลดปัญหาการโยนความรับผิดชอบไปมา และหมายความว่าหมายเลขติดต่อฝ่ายสนับสนุนเพียงหมายเลขเดียวจะครอบคลุมทั้งระบบ บริษัทที่จำหน่ายทั้งเครื่องชาร์จเร็วแบบ DC (ตั้งแต่แบบติดผนังขนาด 30 kW ไปจนถึงระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวขนาด 600 kW) และแบตเตอรี่สำหรับใช้ในเชิงพาณิชย์ BESS (ระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวขนาด 100 kW/230 kWh พร้อมระบบป้องกันอัคคีภัยสามชั้น และระดับการคายประจุ 90%) แสดงให้เห็นว่าระบบนิเวศการชาร์จและการจัดเก็บพลังงานกำลังเติบโตจนกลายเป็นหมวดหมู่ที่มีผู้จำหน่ายรายเดียว BENYระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่เชิงพาณิชย์ของบริษัท เป็นตัวอย่างหนึ่งของแนวทางแบบบูรณาการนี้

ข้อสรุป: หากคุณกำลังประเมินสถานที่ตั้ง DCFC ให้เพิ่ม “ขอเอกสารอัตราค่าไฟฟ้าเชิงพาณิชย์จากบริษัทผู้ให้บริการไฟฟ้าของคุณ” ลงในรายการตรวจสอบของคุณ ก่อน การลงนามในใบสั่งซื้อเครื่องชาร์จ รายการค่าใช้จ่ายตามความต้องการอาจเป็นตัวกำหนดว่าโครงการของคุณมีความคุ้มค่าทางการเงินหรือไม่ และคุณจำเป็นต้องมีแบตเตอรี่หรือไม่

การกำหนดขนาดที่เหมาะสมในทางปฏิบัติ — ตัวอย่างในโลกแห่งความเป็นจริง

เรามาลองทำตามขั้นตอนการคำนวณขนาดอย่างละเอียดสำหรับสถานการณ์ทั่วไปกัน: ศูนย์การค้าขนาดเล็กแห่งหนึ่งต้องการติดตั้งเครื่องแปลงกระแสไฟฟ้าเป็นไฟกระแสตรง (DCFC) ขนาด 120 กิโลวัตต์ เพื่อดึงดูดลูกค้าที่ขับรถยนต์ไฟฟ้า

ขั้นตอนที่ 1: สภาพพื้นที่ ระบบไฟฟ้าที่มีอยู่: แผงควบคุมสามเฟส 800 แอมป์ 480Y/277V กระแสไฟฟ้าสูงสุดที่วัดได้: 450 แอมป์ (จากการศึกษาโหลด 30 วัน) กำลังไฟฟ้าสำรองที่ใช้ได้: 800 × 0.8 (ลดกำลังไฟฟ้าเมื่อใช้งานต่อเนื่อง) = 640 แอมป์ กำลังไฟฟ้าสำรอง: 640 − 450 = 190 แอมป์

ขั้นตอนที่ 2: ความต้องการของเครื่องชาร์จ กำลังไฟฟ้าขาออก 120 กิโลวัตต์ ที่ประสิทธิภาพ 95% = กำลังไฟฟ้าขาเข้า 126.3 กิโลวัตต์ กระแสไฟฟ้าขาเข้า: 126,300 ÷ (480 × √3 × 0.95 PF) ≈ 160 แอมป์ ขนาดวงจรขณะใช้งานต่อเนื่อง: 160 × 1.25 = 200 แอมป์ → เลือกเบรกเกอร์ขนาด 200 แอมป์

ขั้นตอนที่ 3: ตรวจสอบความเป็นไปได้ กำลังการผลิตสำรอง 190 แอมป์ เทียบกับความต้องการ 200 แอมป์ ถือว่าอยู่ในเกณฑ์ที่พอดี จะใช้งานได้ก็ต่อเมื่อค่าสูงสุด 450 แอมป์จากการศึกษาโหลดนั้นเป็นกรณีที่เลวร้ายที่สุดจริง ๆ และไม่มีแผนที่จะเพิ่มโหลดในอนาคต ในความเป็นจริงแล้ว สถานที่นี้จำเป็นต้องอัพเกรดแผงควบคุมไฟฟ้าหากต้องการเผื่อไว้สำหรับการขยายตัวในอนาคต

ขั้นตอนที่ 4: การเลือกขนาดตัวนำ เบรกเกอร์ 200 แอมป์, สายทองแดง THHN ในท่อร้อยสาย, คอลัมน์ 75°C → #3/0 AWG ตามมาตรฐาน NEC 310.16 สำหรับการเดินสายระยะ 80 ฟุตจากแผงควบคุมไปยังตำแหน่งเครื่องชาร์จ แรงดันตกคร่อมที่โหลดเต็มที่ประมาณ 1.1% ซึ่งอยู่ในเกณฑ์สูงสุดที่ NEC แนะนำไว้ที่ 3% สำหรับสายป้อนไฟ

ขั้นตอนที่ 5: การประเมินค่าใช้จ่าย ฮาร์ดแวร์เครื่องชาร์จ ($45,000) + โครงสร้างพื้นฐานทางไฟฟ้า ($25,000–$40,000 สำหรับการดัดแปลงแผงควบคุม ท่อร้อยสาย และสายไฟ) + งานโยธา ($15,000 สำหรับการขุดร่องและฐานราก) + การออกแบบ/การขออนุญาต (15% = ~$13,000) รวมทั้งหมด: $98,000–$113,000 รวมค่าติดตั้ง

คำตัดสิน: ในทางเทคนิคแล้วเป็นไปได้ แต่พื้นที่ค่อนข้างจำกัด หากศูนย์การค้าแห่งนี้คาดว่าจะเพิ่มเครื่องชาร์จเครื่องที่สองหรือมีผู้เช่ารายใหม่ที่มีปริมาณการใช้ไฟฟ้าเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญภายในห้าปี การอัพเกรดระบบไฟฟ้าเป็น 1,200 แอมป์ในตอนนี้จะประหยัดกว่าการอัพเกรดแยกกันสองครั้ง

ระดับ 2 เทียบกับระดับ 3 — คุณต้องการระดับไหนกันแน่?

หลังจากที่เราได้พูดคุยกันมาทั้งหมดแล้ว คำถามที่สำคัญที่สุดก็คือคำถามที่ง่ายที่สุด: ผู้ใช้ของคุณใช้เวลาอยู่กับเว็บไซต์ของคุณนานแค่ไหน?

ปัจจุบัน สถานที่จอดรถเชิงพาณิชย์จำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ ใช้รูปแบบผสมผสาน โดยมีช่องจอดรถระดับ 2 จำนวน 4 ช่อง สำหรับผู้จอดรถทั้งวัน และช่องจอดรถระดับ 3 จำนวน 2 ช่อง สำหรับผู้จอดรถแบบจอดแล้วจอดอีกไม่นาน วิธีนี้ช่วยให้ได้ประโยชน์จากทั้งสองแบบโดยไม่ต้องสร้างมากเกินไปในด้านใดด้านหนึ่ง