Ladeløsningen CHAdeMOs svanesang?

Dagens hurtigladere for elbil blir aldri en standardløsning. Tyngdepunktet i bilindustrien sørger for det. De nærmeste åra er det en utfordring for oss. I det lange løp sannsynligvis en gevinst.

Før EVS26 i Los Angeles var det varsla. Den nye hurtigladestandarden for elbiler skulle presenteres. Designa av europeisk (les: tysk) og amerikansk bilindustri. Med aksept og støtte fra de to sammenslutningene av bilprodusenter i Europa og USA. Og fullstendig uten kompabilitet med hurtigladerne vi nå etablerer med CHAdeMO-løsning.

For noen blir kanskje denne artikkelen litt lang, men dette handler vel så mye om makt, business og politikk som teknologi.

Demonstrasjonen

Første møte med den nye kontakten ble på utstillingens dag én. En rad hurtigladere fra ulike produsenter var satt opp bak en BMW ActiveE (en av tusen i en testflåte) og en VW E-Up. Begge bilene var utstyrt med det nye ladeinntaket Combined Charging System.

Dette var en maktdemonstrasjon for å vise at hurtigladeprodusenter av betydning vil støtte den nye standarden. Vel, de alle hadde den nye pluggen i enden av ledningen, men kunne ikke så mye mer enn å få fysisk kontakt. Bortsett fra ABBs som tilsynelatende lada BMWen.

Artig nok stod det en VW eGolf på standen ved siden av. Kun med et helt ordinært AC-ladeinntak. Slik vi er vant til på dagens nyere elbiler. Det var der Volkswagenkonsernet var for noen måneder siden.

På demonstrasjonen fikk vi lov til å plugge inn og ut. Deretter forsøkte vi noen spørsmål og fikk stort sett goddag-mann-økseskaft-svar fra bilingeniørene. Forsøk på å fortelle om elbilhverdagen og alle de ulike ladebehovene som kan oppstå, ble møtt med at «vi tror det er sånn». Uten at det innga særlig tillit om at de har praktisk erfaring.

På spørsmål om hva som vil komme i andre enden av ladekabelen, den som skal tilsluttes strømnettet, fikk vi først til svar at «der er det en ladestasjon». Det vil si med fast kabel montert på ladepunktet. Men etterhvert økte forståelsen, og både BMW og VW bekrefta at bilene vil leveres med kabler med de støpslene vi kan ønske oss.

Til slutt var BMW-ingeniøren lettere oppgitt over oss, vi ble kanskje litt pågående, og så ingen annen løsning enn å gi oss den meget attraktive USBen med all informasjon om Combined Charging System. Vel, skuffelsen ble stor da vi plugga den i datamaskinen. Vi hadde et håp om å få en solid dokumentasjon av den kommende standarden. Så var det intet annet enn de samme to brosjyrearkene som lå på standen, og et par illustrerende bilder. Akk ja sann.

Hva er Combined Charging System?

For ikke å drukne i teknisk stoff, gir vi kun en kort oppsummering:

• Et felles system for AC-lading (vekselstrøm) og hurtig DC-lading (likestrøm).
• Systemet har en en universell ladekontakt i bilene, integrert kontrollenhet og systemarkitektur.
• AC-lading kan f.eks. foregå fra standard husholdningskontakt (Schuko som det heter i Norge), dedikerte kontakter som Mennekes eller fast kabel på ladepunktet.
• Pluggen, støpslet eller skal vi kalle det ladepistolen for vanlig lading (vekselstrøm) som settes i bilen, er slik vi kjenner den fra f.eks. i-MiEV og LEAF. Det er standarden SAE J-1772. Den har overføring både av strøm og kommunikasjon. Kun øverste delen av det universelle ladeinntaket brukes til dette.
• Både 1-fas og 3-fas vekselstrøm takles. Sistnevnte med effekt opptil 22 kW. Tilsvarer da å fylle en batteripakke i «LEAF-størrelse» på ca 1 time eller «i-MiEV» på rundt 40 minutter.
• DC-lading er fra ladestasjoner som, istedenfor elbilens ombordlader, omformer nettets vekselsstrøm til likestrøm som batteriene skal ha. DC-stasjonene har fast kabel med en kontakt som bruker hele det nye ladeinntaket. I bunnen overføring av strøm, mens øvre del brukes for sikkerhet og kommunikasjon.
• Systemet tillater DC-lading med effekt opptil 86 kW. Omtrent det dobbelte av hva som er mulig idag på hurtigladestasjonene som er satt opp i Norge. Klarer batteriene å ta imot strøm så raskt, vil en batteripakke i «LEAF-størrrelse» fylles på under 15 minutter og en «i-MiEV» på under 10 minutter.
• Ved siden av hardwaren vi bruker (plugg og kontakt), skal det være lagt stor vekt på sikkerhet og en god protokoll for kommunikasjon. Siden den bruker HomePlug Green Phy communication, skal den håndtere SmartGrid og alle andre framtidige «complex charging scenarios».
• Standarden skal være så dekkende at den takler ulike strømnett over hele verden, bl.a. forskjellen mellom Europa og USA, slik som vist i figuren lenger ned.

De nysgjerrigste kan klikke her og her for litt mer av den foreløpig beskjedne teknisk informasjonen som er sluppet ut.

Hvem står bak?

Det er et konsortium av store aktører som har drevet fram løsningen. Vi kan trygt si at tysk og amerikansk bilindustri sitter i førersetet.

Sentralt er SAE (Society of Automotive Engineers) med 120.000 medlemmer, lokalisert i USA, og som har som formål på frivillig basis å få etablert standarder i bilindustrien. De har arbeida med det nye systemet og gir sin fulle tilslutning til Combined Charging som framtidas ladestandard. De hevder samtidig at nesten alle globale bilprodusenter støtter den nye standarden.

ACEA (Association des Constructeurs Européens d’Automobiles) som er den europeiske foreningen av kjøretøyprodusenter, uttrykker at Combined Charging seinest fra begynnelsen av 2017 skal brukes for alle nye kjøretøy som produseres i Europa. Det sies at alle dagens medlemmer i ACEA støtter denne standarden. Foruten medlemmer i konsortiumet ovenfor, finner vi: Fiat, Hyundai Europe, Jaguar Land Rover, MAN, DAF, Scania, PSA (Peugeot og Citroën), Toyota Europe, Volvo og Renault. Ikke mange som mangler.

Tidshorisonten

Arbeidet skal ha starta i 2010. I januar 2011 ble det første ønsket sendt til SAE om å få Combined Charging godkjent som internasjonal standard. Gjennom året ble hardwaren for kommunikasjonen validert. Første prototyp i drift i München høsten 2011. I en periode har en rekke av funksjonene og delene, både hardware og software, parallelt blitt utvikla, testa og forberedt for godkjenning.

Nå sies det at hele forarbeidet for standarden er gjennomført og all dokumentasjon overlevert. Det forventes at SAE seinest i juli vil godkjenne Combined Charging som en standard.

Samtidig arbeider både produsenter av kjøretøy og ladeutstyr for å få produkter klare til bruk. Allerede kan de fleste elbilene bruke AC-delen av Combined Charging. Mot slutten av 2012 skal de første sertifiserte DC-hurtigladerne være klare. Fra 2013 vil de første elbilene som også bruker den nye DC-ladeløsningen, være i markedet. Fortroppen er BMW i3 og VW E-Up! i Europa og Chevrolet Spark i USA.

Skal vi tro denne informasjonen, er hele den tekniske utviklingen og standardiseringen foregått på tre år. Det må vi si er tysk grundighet i ekspressfart.

CHAdeMO

Den konkurrerende løsningen CHAdeMO er utvikla av TEPCO (japansk energiselskap) i samarbeid med elbilpionérene i bilindustrien i Japan. Mange produsenter av ladestasjoner har tilpassa utstyret sitt til denne løsningen. Nå rulla ut med nesten 1.500 stasjoner i Japan, USA, Europa, og ikke minst interessant forventer vi 70-80 i Norge i løpet av 2012. Den største pådriveren er Nissan som også deler ut hundrevis av gratis DC-ladere. Kanskje ikke så tungt å gjøre det, da denne gaven neppe utgjør mer enn 20% av investeringen i en ladestasjon.

De største aktørene i bilindustrien har for lengst bestemt seg for å velge bort CHAdeMO, og i SAE blokkert at den skulle bli en omforent standard.

Presentasjonen

Så var det neste dag. Vi var lovet et panel hvor alle bilprodusentene bak den nye ladestandarden skulle være tilstede. Det var fullt av publikum – og fullt panel. Hva vi kan kalle «high-flyers» stilte fra alle produsentene. Vi fikk en fin blanding av amerikansk direkthet og omstendelige forklaringer på engelsk med tysk aksent. Litt kjedelig til å begynne med fordi det tydeligvis var bestemt at alle aktørene skulle få tale – og si det samme. Så slapp det seg litt løs etterhvert som publikum fikk stille spørsmål. Vi memorerer litt av opplevelsen og hva som ble sagt.

En kontakt for alle behov

Sjølsagt hadde de studert elbilistenes behov grundig. En løsning for både å dekke de lange reisene (DC hurtiglading), hjemmelading (AC sakte) og en litt kjappere, men ikke for plass- og kostnadskrevende offentlig infrastruktur (DC eller AC).

Prosjektets visjon har vært å skape et system world-wide. Derfor har de forsøkt å være skikkelig inkluderende og ta med alle bilprodusentene i hele verden. Det har vært svært viktig at standarden skal være så transparent som mulig slik at flest mulig kan ta den i bruk.

Dagens CHAdeMO-løsning har blitt grundig vurdert. Men har blitt forkasta i SAEs standardiseringsarbeid. Begrunnelsene:

• Vil ha noe som er lettere å håndtere for brukeren, også en god ergonomisk løsning er særdeles viktig.
• Av produksjons- og kostnadsmessige hensyn ønsker de kun ett hull og ett ladeinntak i bilene.
• Vil ha en bedre kommunikasjonsprotokoll.

Combined Charging slår ikke bare beina under CHAdeMOs løsning for plugg- og kontaktdesign, men også sikkerhet og kommunikasjonsprotokollen anses som utilstrekkelig og må gjøres annerledes. Dette er det sterkeste virkemiddelet for å unngå kompabilitet mellom CHAdeMO og Combined Charging. F.eks. noe Petter Smart løsninger med adaptere kunne ha gjort hvis det bare var pluggen som var forskjellig.

Slik de ser det, så er alt i orden med AC-kontakten (SAE J-1772) som idag brukes og tidligere er godkjent av SAE. Det var bare muligheten for å overføre DC-strøm som mangler på den. Derfor beholdes dagens AC-kontakt for å sikre kompabilitet for bilene som er i salg og ladestasjoner som er satt opp. Eksempelvis de 7.000 ladepunktene i USA som i løpet av året vokser til 12.000.

Det var ikke grenser for hvor mange ganger det ble påpekt at hele verden må ha samme løsning. En standard som er kostnadseffektiv (ett hull, én kontakt og minst mulig materialer), sikrer masseproduksjon av en enhet, fleksibel mot infrastrukturen og ikke minst gjør det enklere å sette opp infrastruktur. Da skal elbilene rulle ut i store mengder.

Mens vi venter på godkjenning av standarden, testes løsningen både på BMW ActiveE i Europa og Chevrolet Spark i California. Derfor var det så viktig å presentere den nye standarden skikkelig på EVS26. Nå som den er rett rundt hjørnet.

«Is this the death of CHAdeMO?»

Salen fikk så slippe til. Det første spørsmålet var ingen overraskelse, og fra en belgier som nå ruller ut CHAdeMO-hurtigladere. Spørsmålet om CHAdeMOs død ga en respons som var dødsstille. Ihvertfall fra panelet. Så kom det første kremtet fra en av karene:
«Eh, vi har sett helhetlig på dette og må gjøre det beste valget for industrien og forbrukerne.»

Da løsna det litt i panelt og dama fra GM tok ordet:
«Vi diskriminerer ikke CHAdeMO. Men vi har hatt et krystallklart mål – å skape en felles løsning. Det er ikke CHAdeMO, det er Combined Charging.»

Etter disse svarene smilte hele panelet til salen, ja dette var riktig godt sagt. Den stakkars belgieren svetta enda mer, og lurte på om det virkelig vil bli slik at han snart må reinvestere i en ny hurtigladeløsning nå sånn rett etter første runde, uten i det hele tatt å få tid til å nedbetale den første?

En av de engelsktalende med tysk aksent presiserte at det er nettopp derfor de nå er så tidlig ute, og så tydlige på at de kommer med en ny, felles standard for store deler av industrien: «Tenk godt gjennom hva du gjør nå», var oppfordringen (som vi ikke kan si var formildende for belgieren). En annen av paneldeltakerne forsøkte å trøste med at tross alt er 70-80% av kostnadene graving, kabling og el-utstyr. Det blir ikke dobbelt kostnad, bare selve ladeenheten som må byttes.

Det ble sagt at det allerede finnes en hurtiglader som kan betjene både Combined Charging og CHADeMO. Noe som kan gjøre framtidige tilpasninger enklere. Da vi spurte ABB om hva de trodde om dette, mente de at det ikke var så enkelt. Nok om det, vi får tro at de glupe hodene i ladeutstyrsbransjen veit å lage ladestasjoner som ihvertfall for en periode kan betjene begge DC-løsningene. Det må være et konkurransefortrinn.

Noen spurte også om panelet trodde hurtiglading kunne være skadelig for batteriene. VW svarte først: «We don’t know, don’t know». Hvor BMW raskt presiserte at de ikke er bekymra for lading som tilsvarer 0-100% så sant det tar 1 time eller mer…. Da bør batteriene fortsatt ha 8-10 års levetid.

Tesla?

Selvsagt var det Teslaentusiaster i salen. Og det ble henvist til Teslas strategi med adaptere for å tilpasse seg alt. Vil det funke for Combined Charging og for CHAdeMO?

Kommunikasjonsprotokollen er Teslas store utfordring med å bruke CHAdeMO-ladere. Men det er ikke et like stort problem for Tesla med Combined Charging da de skal ha samme kommunikasjonsstandard, bare ikke samme plugg. Som ifølge en av paneldeltakerne likevel kan bli et stort problem fordi: «You will never see a DC-adapter».

Wireless?

Så reiste det seg en japansk professor som hadde vært med på standardiseringsarbeidet av SAE J-1772. Han stilte et et kritisk spørsmål om hvorfor det hasta sånn med den nye standarden. Hvorfor ikke ta seg litt bedre tid for også å få inkludert wireless charging som vi nå ser komme?

Panelet var enig i at det var interessant, men ikke for hurtiglading, da wireless kun vil ha effekt 3-6 kW. Da sier professoren at wireless kan være opptil 200 kW hvis det blir kontrollert riktig, som i en standard.

Dette var et godt forsøk på å skape en usikkerhet i standardiseringsjaget. Men det lyktes ikke selv om alle nikka da den japanske professoren påpekte at en standard ikke skal lages for 3 år framover, men 10-20 år. Svaret var at wireless heller får komme som et tillegg. Det vil ikke berøre pluggen og neppe heller eksisterende forhold rundt kommunikasjon og sikkerhet.

Lite sentimentalitet

Så lakket det mot slutten. Alle i panelet smilte, i forståelse om at de er på samme lag. For å si det sånn, det var ingen paneldeltakere som forsøkte å pynte på kaka – eller liket som de kanskje foretrekker å anse CHAdeMO å være.

Makta rår

De 8 selskapene i konsortiet for Combined Charging hadde i 2011 en markedsandel i det vest-europeiske bilsalget på 51%.

Tar vi med selskapene i den europeiske produsentforeningen ACEA som har akseptert standarden, og lovt at alle bilene skal ha den fra seinest 2017, inkludert PSA-gruppa, Renault og Toyota, er vi nesten på 92%.

I USA er det mer enn godt nok å ha de tre store GM, Chrysler og Ford med.

Hvem vi mangler? Først og fremst Nissan og Mitsubishi som i 2011 tilsammen hadde 4,2% markedsandel av bilmarkedet i Vest-Europa. Og har satsa beinhardt på CHAdeMO.

Sabotasje?

Noen kan anta at Combined Charging er et sabotasjeforsøk fra bilindustrien for å utsette eller unngå innfasing av elektriske biler? Tja, ville de da lagt ned så store ressurser i en ny standard som virker fornuftig? Neppe. Dette er mer et tegn på at de forbereder masseproduksjon av ladbare biler. Så blir det opp til myndighetene, både i EU og USA/California, å opprettholde trøkket på bilindustrien gjennom regelverk og forordninger. Da slipper de ikke unna.

Åpenbart er det forretningsmessige grunner som skaper råkjøret med den nye standarden. Nissan og Mitsubishis forsprang innenfor utvikling, produksjon og leveranser av elbiler har blitt et problem for dem som har beveget seg langsommere. Publisering og aktiviteter rundt den nye standarden kan bidra til en forsinkelse i utviklingen av elbilmarkedet. Vi forbrukere – og alle som vil tjene på mindre forurensende transport, vil tape på denne forsinkelsen.

Men når det er sagt, er det noen som synes at LEAFens avbildede «ladebrønn» er en vinner? Kontra kontakten nedenfor? Eller det noen som synes det er smart å løpe rundt på forskjellige sider av elbilen avhengig av om du skal lade vekselsstrøm eller likestrøm? Ikke akkurat brukervennlig noe av det. Og ihvertfall ikke kostnadseffektivt i produksjon.

Konsekvenser

De to åpenbare spørsmålene er:

• Hva slags hurtigladere skal vi sette opp nå?
• Risikerer jeg nå å kjøpe en elbil som om noen år ikke vil få tilbud om hurtiglading?

Her gjelder det å holde tunga rett i munn. Det er brutalt hva som skjer. Resultatet på lang sikt er overtydelig. Tyngdekraften er særdeles gjeldende i bilindustrien, og Combined Charging tar markedet når de store tyske og amerikanske selskapene begynner å levere elbiler.

Men innen vi kommer så langt, blir dette et bikkjeslagsmål om infrastrukturen som skal tilpasses nasjonale og regionale markeder for elbiler. I forrige uke var temaet oppe i en høring i det californiske senatet. Det gikk ikke pent for seg. Nissan og andre CHAdeMO-kollegaer vil forsøke å rulle ut flest mulig av deres hurtigladere så lenge de er aleine på markedet om å kunne tilby elbiler med DC-hurtiglading. Helt forståelig.

Norske erfaringer med å etablere hurtigladestasjoner viser at den største kostnaden er alt arbeidet fram til ladestasjonen, som graving, kabling, el-tavler osv. Det kan virke som at selve strømpumpa ikke utgjør særlig mer enn 20% av totalkostnaden, og mindre etterhvert som prisen på den faller.

Så lenge det blir masse «CHAdeMO-biler» på markedet, som i Norge, må infrastruktur for disse opprettholdes. Derfor må det på kort sikt investere med måte i DC-hurtiglading for elbilene som idag er tilgjengelige. Akkurat slik som vi nå gjør det i Norge.

Alle som setter opp hurtigladere bør dessuten være forberedt på oppgraderingskostnader. For i Norge må vi framover regne med å betjene både den nye Combined Charging og CHAdeMO. Det er prisen for å være «early-movers».

Krigen om hurtigladestandard vil trigge industriutvikling. Om det lar seg gjøre å ha felles ladepumper for CHAdeMO og Combined Charging, kan være tvilsomt. På standen på EVS26 var ABB usikre. Men vi ser allerede at en stor aktør som Schneider-Electric lanserer en hurtigladestasjon med CHAdeMO-protokoll, men sier at den kan oppgraderes til Combined Charging så snart den nye standarden er ferdig.

Hvor fort vil forandringene skje?

Foreløpig har vi ikke kommet lenger enn at noen intenst forsøker å bremse veksten i utrullingen av hurtigladere. Først når elbilene med den nye hurtigladeløsningen kommer på markedet, trenger vi de nye ladepumpene. I Norge vil det neppe skje før i 2014. Vi er ikke det markedet som får elbilene først. CHAdeMO vil relativt raskt bli uaktuelt i mange markeder, men ikke så raskt i Norge siden vi allerede er et relativt modent elbilmarked – og vil ha mange, mange elbiler fra de japanske pionérene.

Derfor er det liten grunn for noen til å vente med å kjøpe elbil. Nødvendig hjelp til å hurtiglade elbilen din vil du i alle fall få. Enten du er en CHAdeMOist eller Combo.

Hurtiglading er ikke alt

Hurtiglading er kun toppen av ladekaka og slett ikke alfa og omega for den store mengden elbilister. Vel så viktig er å fortsette utbyggingen av en robust normalladeinfrastruktur som vil være til meget god hjelp i elbilhverdagen. De fleste elbiler, som andre biler, står parkert minst 22 timer i døgnet.

Og etterhvert som det kommer elbiler som kan bruke det, tilby AC semi-hurtiglading på 1-3 timer. Det vil fylle svært manges behov for raskere lading, kan fint kombineres med andre aktiviteter enn å vente ved strømpumpa, være uten risiko for batterienes levetid, lettere å finne lokasjoner for enn hurtig DC-lading og være rimeligere å investere i.

Er det trist at CHAdeMO taper? En internasjonal kommentar om Combined Charging er vel verdt å ta med seg:
«It’s a killer combination of standardization and convenience that could break the U.S. electric car market wide open.»