Tehokas Autonlatauskartoitus

Suunnittele optimaalinen latausinfrastruktuuri älykkäästi ja kustannustehokkaasti

Mikä on autonlatauskartoitus?

Autonlatauskartoitus on systemaattinen prosessi, jossa selvitetään kiinteistön tai alueen sähköauton latausinfrastruktuurin nykytila ja tulevaisuuden tarpeet. Kartoituksen avulla varmistetaan, että latausratkaisu on teknisesti toimiva, kustannustehokas ja tulevaisuuden tarpeet huomioiva.

Kartoituksen päätavoitteet

• Selvittää kiinteistön sähköverkon kapasiteetti ja rajoitteet
• Määrittää optimaalinen latausinfrastruktuurin mitoitus
• Tunnistaa tarvittavat tekniset ratkaisut ja investoinnit
• Luoda pitkän aikavälin suunnitelma latauspisteiden lisäämiselle
• Varmistaa lainsäädännön ja standardien noudattaminen

Suositeltavaa luettavaa: Sähkötieto ry:n ST-kortit tarjoavat kattavan ohjeistuksen latausjärjestelmien suunnitteluun:

• ST 51.90 – Sähköauton lataaminen ja latauspisteiden toteutus
• ST 51.93 – Sähköajoneuvojen latausjärjestelmän tarvekartoitus
• ST 51.94 – Sähköajoneuvojen latausjärjestelmän ja kiinteistön esiselvitys

Tehokas kartoitusprosessi vaihe vaiheelta

1. Nykyisen kuorman selvitys

Ensimmäinen ja kriittisin vaihe on selvittää kohteen todellinen sähkönkulutus ja käytettävissä oleva teho latausjärjestelmälle.

⚡ Kaksi eri mitoitustapaa

Latausjärjestelmän mitoituksessa on kaksi eri lähestymistapaa riippuen siitä, käytetäänkö kuormanhallintaa:

KUORMANHALLINNALLA – Energiapohjainen mitoitus:

Lasketaan käytettävissä oleva energia latausjakson aikana (kWh). Järjestelmä jakaa käytettävissä olevan tehon dynaamisesti kaikkien latuspisteiden kesken ajan yli. Tämä mahdollistaa huomattavasti useamman latauspaikan samalla liittymäteholla.

• Periaate: Käytettävissä oleva energia = Käytettävissä oleva teho (kW) × Latausjakson pituus (h)
• Hyöty: Voit tarjota latauksen useammalle autolle, koska kaikki eivät lataa täydellä teholla samanaikaisesti
• Vaatimus: Älykkäät latausasemat ja kuormanhallintajärjestelmä
• Esimerkki: 100 kW × 10 h = 1000 kWh käytettävissä → riittää 33 autolle (30 kWh/auto)

ILMAN KUORMANHALLINTAA – Tehopohjainen mitoitus:

Jokainen latauspiste voi käyttää täyden tehonsa (kW) samanaikaisesti. Tämä edellyttää suurempaa sähköliittymää, mutta takaa maksimitehon aina.

• Periaate: Latauspaikkoja = Käytettävissä oleva teho (kW) ÷ Latauspisteen teho (kW)
• Hyöty: Jokainen auto saa aina maksimitehon
• Vaatimus: Suuri sähköliittymä
• Esimerkki: 100 kW ÷ 11 kW = 9 latauspaikkaa maksimissaan

📊 Kaksi tapaa selvittää käytettävissä oleva teho

Vaihtoehto 1: Sähköverkkoyhtiöltä

Pyydä verkkoyhtiöltä tuntikohtainen kulutusdata viimeiseltä 12 kuukaudelta. Tästä datasta näet:

• Kulutusprofiilin: Milloin kiinteistö kuluttaa eniten/vähiten sähköä
• Tyypillinen kuorma: Normaali tehontarve eri vuodenaikoina ja kellonaikoina
• Huippukuorma: Suurin mitattu hetkellisteho (vertailua varten)
• Kuormaprofiilit: Arkipäivien vs. viikonlopun kulutus
• Käytettävissä oleva teho: Liittymän koko (kW) – Kiinteistön tyypillinen kulutus (kW) = Teho latausjärjestelmälle (kW)

Edut: Helppo saada, kattaa pitkän ajanjakson, näyttää kausivaihtelut
Haitat: Ei reaaliaikaista dataa, yleensä tunnin tai vartin keskiarvo

Vaihtoehto 2: Energian dataloggeri

Asenna mittauslaite pääkeskukseen mittaamaan todellista kuormaa 2-4 viikon ajan. Dataloggeri antaa tarkan kuvan:

• Reaaliaikainen kuorma: Sekunti- tai minuuttitarkkuus
• Kuormakäyrät: Näet tarkalleen milloin ja miten paljon sähköä kuluu
• Varmuus: Todellinen mittaustieto nykyhetkestä
• Vaiheiden tasapaino: Näet onko kuorma jakautunut tasaisesti
• Käytettävissä oleva teho: Tarkka laskenta todellisesta reservistä eri kellonaikoina

Edut: Erittäin tarkka, reaaliaikainen, näyttää vaiheiden kuormat erikseen
Haitat: Vaatii laitteen asennuksen ja odotusajan

💡 Kriittinen päätös: Valitse mitoitustapa

Jos suunnitelmissa EI ole käyttää kuormanhallintaa:

• Mitoitus on tehtävä tehopohjaisen lähestymistavan mukaan
• Kaikki latuspisteet voivat käyttää täyden tehonsa samanaikaisesti
• Tarvitset suuremman sähköliittymän tai vähemmän latauspaikkoja

Jos käytät kuormanhallintaa:

• Mitoitus tehdään energiapohjaisen lähestymistavan mukaan
• Lasketaan käytettävissä oleva energia latausjakson aikana
• Latausenergia jaetaan älykkäästi kaikkien autojen kesken
• Saat huomattavasti enemmän latauspaikkoja samalla liittymäteholla

2. Esiselvitys ja tiedonkeruu

Kerää perustiedot ennen paikan päällä käyntiä:

• Kiinteistötiedot: Rakennustyyppi, ikä, käyttötarkoitus (asuin-, toimisto-, liikekiinteistö)
• Sähköliittymä: Pääsulakkeen koko, sähkösopimus, tehomaksut
• Käyttäjämäärä: Asukkaiden/työntekijöiden määrä, arvioitu ajoneuvojen määrä
• Parkkipaikat: Kokonaismäärä, sijainti, omistussuhteet
• Nykyiset latausratkaisut: Olemassa olevat latuspisteet ja käyttöaste
• Keskuskaaviot: Pyydä ajantasaiset sähköpiirustukset

3. Paikan päällä suoritettava kartoitus

Käy fyysisesti tutustumassa kohteeseen ja dokumentoi tarkasti:

Sähkökeskuksen tarkastus:

• Sijainti ja tila: Etäisyys parkkialueeseen, vapaata tilaa laajennukselle
• Keskuksen koko ja malli: Onko tilaa uusille komponenteille
• Vapaita sulakkeita: Montako vapaata lähtöä on käytettävissä
• Kiskoston kapasiteetti: Kestääkö nykyinen kiskosto lisäkuorman

Kaapelointimahdollisuudet ja rajoitteet:

⚡ Kaapelien aiheuttamat rajoitteet

Olemassa olevat kaapelit asettavat usein merkittävimmän rajoitteen latauskapasiteetille. Selvitä huolellisesti:

• Pääkaapelin koko: Mikä on pääsyöttökaapelin poikkipinta-ala?
  • Tarkista kaapelin tyyppikilvestä tai dokumenteista
  • Selvitä kuormitettavuus voimassa olevista taulukoista
  • Huomioi asennustapa ja ympäristöolosuhteet
• Kaapelointireittien pituus: Mitä pidempi kaapeli, sitä suurempi jänniteenalenema
  • Lyhyet etäisyydet: Tyypillisesti ei ongelmaa
  • Keskipitkät etäisyydet: Vaatii tarkemman laskelman
  • Pitkät etäisyydet: Todennäköisesti tarvitaan välisulakekeskus tai suurempi kaapeli
• Autopaikkojen kaapelointi: Paljonko tehoa voidaan tuoda jokaiselle autopaikalle?
  • Onko autopaikoilla jo kaapelointi (esim. lämmitystolpat)?
  • Mikä on näiden kaapelien poikkipinta-ala?
  • Montako kuormaa yksi kaapeli kestää?
  • Tarvitaanko uusia kaapeleita?
• Jänniteenalenema: Kaapelin pituus ja poikkipinta-ala määrittävät jännitehäviön
  • Tarkista sallitut raja-arvot voimassa olevista standardeista
  • Käytä asianmukaisia laskentakaavoja
  • Jos raja-arvo ylittyy → tarvitaan isompi kaapeli tai pienempi teho

Lisäksi dokumentoi:

• Mahdolliset kaapelointireitit: Kaapelikourut, putket, maanalaiset reitit
• Parkkialueen layout: Mittaa etäisyydet, ota valokuvia, piirrä pohjapiirros
• Rakenteiden soveltuvuus: Seinät, pylväät, katot asennuksille
• Verkko-operaattorin muuntamo: Sijainti ja etäisyys (jos liittymän vahvistus tarpeen)

🔍 Tärkeä vinkki

Ota mukaasi kamera ja mittanauha. Dokumentoi kaikki kaapelit, niiden merkinnät ja koot. Näiden tietojen puuttuminen aiheuttaa myöhemmin viivästyksiä!

4. Tehontarpeen laskenta

Käytä yllä olevaa laskuria määrittääksesi tarvittavan tehon. Laskurissa on kaksi eri laskentamenetelmää:

🚫 Ilman kuormanhallintaa – Tehopohjainen mitoitus

Perinteinen menetelmä, jossa jokainen latuspiste voi käyttää täyden tehonsa samanaikaisesti. Tämä edellyttää suurempaa sähköliittymää, mutta takaa maksimitehon aina.

Laskenta: Latauspaikkoja = Käytettävissä oleva teho (kW) ÷ Latauspisteen teho (kW)

Esimerkki: 100 kW ÷ 11 kW = 9 latauspaikkaa maksimissaan

Huom: Tämä on ainoa turvallinen tapa mitoittaa järjestelmä ilman kuormanhallintaa, sillä kaikki autot voivat ladata samanaikaisesti täydellä teholla.

⚡ Kuormanhallinnalla – Energiapohjainen mitoitus

Moderni menetelmä, jossa älykäs järjestelmä jakaa käytettävissä olevan energian latausjakson aikana. Mahdollistaa useamman latauspaikan pienemmällä teholla.

Laskenta: Perustuu käytettävissä olevan energian laskemiseen

• Käytettävissä oleva energia (kWh) = Käytettävissä oleva teho (kW) × Latausjakson pituus (h)
• Latauspaikkoja = Käytettävissä oleva energia (kWh) ÷ Energiatarve per auto (kWh)

Esimerkki: 100 kW × 10 h = 1000 kWh käytettävissä olevaa energiaa
→ 1000 kWh ÷ 30 kWh/auto = 33 latauspaikkaa

📊 Miksi 30 kWh per auto?

ST-kortti 51.90 ja ST 13.31 antavat ohjeeksi käyttää sähköajoneuvojen taloudellisen ajon keskikulutuksena 0,20 kWh/km (eli 20 kWh/100 km).

30 kWh vastaa 150 km toimintasädettä, joka on tyypillinen päivittäinen tarve Suomen olosuhteissa:

• Työmatka edestakaisin: 50-100 km
• Päivittäiset asioinnit: 20-50 km
• Varmuusmarginaali talviolosuhteisiin

Tämä arvo on hyvä mitoitusperuste kuormanhallintajärjestelmän suunnittelussa, kun halutaan taata kaikille latauspisteille riittävä latausenergia yhdellä latauskerralla.

Kuormanhallinnan edut:

• Useampi latuspaikka: Sama teho riittää monelle enemmälle autolle
• Pienempi liittymä: Säästöt liittymämaksuissa ja tehomaksuissa
• Älykäs priorisointi: Voi huomioida autojen akun tilan ja lähtöajan
• Tasainen kuormitus: Välttää verkon ylikuormituksen
• Dynaaminen säätö: Järjestelmä säätää latausvirtaa automaattisesti kokonaiskuorman mukaan
• Optimoitu energiankäyttö: Lataus tapahtuu silloin kun kiinteistön muu kuorma on alhainen

Kuormanhallinnan toteutusvaihtoehtoja (ST 51.90):

• Perinteiset sähkökuormien vuorottelut: Yksinkertainen mutta tehokas
• Latausteho puolitus: Jakelun kuormituksen noustessa teho puolitetaan
• Portaaton säätö: Latausteho säätyy jatkuvasti kuormituksen mukaan

Kuormanhallinnan haasteet:

• Vaatii älykkään latausjärjestelmän (lisäkustannus)
• Yksittäinen auto ei aina saa täyttä tehoa
• Edellyttää riittävän pitkän latausjakson (esim. yön yli)
• Kommunikaatioyhteyden katkeaminen ei saa vaarantaa sähkönjakelua

💡 Suositus

Taloyhtiöissä ja toimistokiinteistöissä kuormanhallinta on lähes aina kannattavaa. Julkisissa pikalatauspisteissä ilman kuormanhallintaa on parempi, jotta jokainen auto saa maksimitehon.

5. Teknisten ratkaisujen valinta

Valitse sopivat komponentit ja järjestelmät:

🔌 Latauspisteen teholajit ja lataustavat

Lataustapa 2 – Kotitalouspistorasialataus:

• 3,6 kW: Perushidastauslataus kotitalouspistokkeella

Lataustapa 3 – Vaihtosähkölataus (peruslataus):

• 3,6 kW: Type 2 liitännällä, sopii koteihin yölataamiseen
• 7,4 kW: Type 2 liitännällä, yleinen kotilatauksessa
• 11 kW: Type 2 liitännällä, suosittu työ- ja asuntokohteissa
• 22 kW: Type 2 liitännällä, edellyttää 3-vaiheliittymää

Lataustapa 4 – Tasasähkölataus (teholataus):

• 50+ kW: CCS/Combo 2 liitännällä, julkisille latausasemille

Huom: Julkisten latauspisteiden tulee noudattaa EU:n jakeluinfradirektiivin (2014/94/EU) vaatimuksia: Type 2 liitäntä normaalitehoissa (≤22 kW) ja CCS/Combo 2 liitäntä suuritehoissa (>22 kW).

Lisäjärjestelmät ja taustajärjestelmät:

• Kuormanhallintajärjestelmä: Dynaaminen tehon jako estää ylikuormituksen. Voi perustua virtamittaukseen, ohjelmallisiin pilvipalveluihin tai releohjauksiin
• Käyttäjätunnistus: RFID, PIN-koodi tai mobiilisovelluspohjainen tunnistautuminen
• Energiamittaus: Latauspistekohtainen mittaus, laskutuksessa tarvittaessa MID-sertifioitu
• Ohjausjärjestelmä: Paikallinen tai pilvipohjainen järjestelmä latauspisteiden hallintaan
• Etähallinta: Käyttäjähallinta, raportointi, huolto- ja ylläpitologit

⚠️ Turvallisuushuomio

Turvajärjestelmien (paloilmoitin, hätävalaistus yms.) sähköt eivät saa olla kuormanhallinnassa mukana – näille on jätettävä aina oma reservi!

1. Alimitoitettu sähköliittymä

Ongelma: Nykyinen liittymä ei riitä latausinfran tehontarpeeseen.
Ratkaisu: Kartoita tehoreservi heti alussa selvittämällä todellinen mediaanikuorma (ei huippukuorma!). Varaudu liittymän vahvistuskustannuksiin tai harkitse kuormanhallinnan käyttöä.

⚠️ Kriittinen virhe: Älä käytä pelkkää huippukuormakaavaa laskemaan kuormanhallintajärjestelmälle tarvittavaa tehoa! Huippukuorma antaa harhaanjohtavan kuvan todellisesta tehontarpeesta. Selvitä kiinteistön mediaanikuorma verkkoyhtiön datasta tai dataloggerilla – tämä on oikea lähtökohta kuormanhallinnalla varustetun järjestelmän mitoitukseen.

2. Kaapelointimatkojen aliarviointi

Ongelma: Pitkät etäisyydet nostavat kustannuksia merkittävästi.
Ratkaisu: Mittaa tarkat etäisyydet ja suunnittele kaapelointireitit huolellisesti. Harkitse välisulakekeskusten käyttöä.

3. Tulevaisuuden tarpeiden unohtaminen

Ongelma: Järjestelmä on täydessä käytössä heti alusta, ei laajennettavissa.
Ratkaisu: Varaa aina 20-50% ylimääräistä kapasiteettia. Suunnittele modulaarinen ratkaisu, joka on helppo laajentaa.

4. Kuormanhallinnan puute

Ongelma: Kaikki latuspisteet täydellä teholla ylikuormittavat verkon.
Ratkaisu: Käytä aina dynaamista kuormanhallintaa. Se maksaa itsensä takaisin välttämällä liittymän vahvistuksen.

Esimerkkilaskelmat

Esimerkki 1: Taloyhtiö ilman kuormanhallintaa

Lähtötiedot:

• 50 autopaikkaa
• Latauspisteen teho: 11 kW
• Käytettävissä oleva teho: 100 kW

Laskenta:

Maksimi latauspaikkoja = 100 kW ÷ 11 kW = 9 latauspaikkaa

Lopputulos:

Vain 9 autopaikkaa voi saada latauspisteen, mikä on 18% kaikista paikoista. Jokainen piste käyttää 11 kW täydellä teholla. Yhteensä 99 kW käytössä.

Esimerkki 2: Taloyhtiö kuormanhallinnalla ✨

Lähtötiedot:

• 50 autopaikkaa
• Latauspisteen maksimiteho: 11 kW
• Käytettävissä oleva teho: 100 kW
• Latausjakso: 10 tuntia (yön yli)
• Tavoite: 30 kWh/auto (150 km toimintasäde, ST 51.90 mukaan)

Laskenta:

Kokonaisenergia = 100 kW × 10 h = 1000 kWh
Latauspaikkoja (30 kWh/auto) = 1000 kWh ÷ 30 kWh = 33 latauspaikkaa

Lopputulos:

Kuormanhallinnalla voidaan tarjota lataus 33 autopaikalle (66% kaikista paikoista)! Jokainen auto saa keskimäärin 30,3 kWh energiaa 10 tunnin aikana, mikä vastaa noin 150 km ajomatkaa.

Ero: Kuormanhallinta mahdollistaa 3,7× enemmän latauspaikkoja samalla teholla! Tämä tarkoittaa merkittäviä säästöjä liittymäkustannuksissa.

Esimerkki 3: Toimistotalo kuormanhallinnalla

Lähtötiedot:

• 100 autopaikkaa
• Latauspisteen maksimiteho: 22 kW
• Käytettävissä oleva teho: 200 kW
• Latausjakso: 8 tuntia (työpäivän ajan)
• Tavoite: 30 kWh/auto (150 km toimintasäde)

Laskenta:

Kokonaisenergia = 200 kW × 8 h = 1600 kWh
Latauspaikkoja (30 kWh/auto) = 1600 kWh ÷ 30 kWh = 53 latauspaikkaa

Lopputulos:

Yli puolet autopaikoista saa latauspisteen. Jokainen auto saa 30 kWh energiaa työpäivän aikana, mikä vastaa noin 150 km ajomatkaa.