【綠色觀點】如何配電?買特斯拉除了錢,還得準備好充電樁

一台吹風機大概 10A,32A~72A 大概等於 3-7 台吹風機加起來需要的電流大小罷了⋯⋯但是!用電是設計階段就規劃好的,但你家當初設計的時候,沒有人知道家裡會多出這台吃電怪獸。
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Photo Credit: REUTERS/Hannah McKay
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作者顏文群從小夢想要擁有一台大排氣量、開起來轟隆轟隆的車子。為了完成夢想,每天努力餵飽小豬。長大後,好不容易小豬也吃飽了,才赫然發現,搞什麼啊現在汽油車變成了電動車,開起來都沒聲音也沒排氣量!為了親手終結自己從小的夢想,善用自己在電池材料的專業,努力提升鋰電池效率,現擔任台灣碩禾電材總經理特助,也是綠學院的綠色帶路人。 

作者吳進忠年少時聽聞孫運璿運籌帷幄、指揮若定,如何在五個月內復原臺灣80%的供電系統,打敗日本人預言的傳奇故事。長大以後成為電力工程師,眼看著這個活兒就是一輩子。閉著眼睛就知道明天的備轉容量率要亮什麼顏色的燈,卻迷惘於國家的電力系統未來要往哪裡去。近年用心研究各國電力調度與市場的創新策略,曾獲邀擔任亞太經濟合作會議(APEC)特聘電力能源專家,同時為台灣科技大學電機系兼任副教授,也是綠學院的綠色帶路人。

作者楊雅雲受到紀錄片《不願面對的真相》啟發,2009年大跨度轉行到台達電子文教基金會,領導莫拉克風災校園重建—那瑪夏民權國小重建工作。擅長融合營利型公司與非營利組織的強項,將設計思考、行銷溝通與環境效益三個領域跨界整合,2014年創辦綠學院,同時為Green Impact Lab綠色創業加速器的共同創辦人,著有《綠領建築師教你設計好房子》一書。  

原文《買特斯拉的關鍵不是錢,而是要搞定這件事?》刊登於綠學院,INSIDE 獲授權轉載。

你看了我們這麼多篇文章之後,下定決心買了一台電動車。接著你想在社區原本的停車格上安裝充電樁,這時你會發現,買了電動車連炫耀的時間都沒有,忽然之間所有以前在電梯裡會對你微笑、跟你打招呼的鄰居們都跟你翻臉,好像你買了一隻會噴火的恐龍一樣。

奇怪了,一般會在家裡設置的充電樁屬於專用充電,也不過就是落在 220V/32A~72A 這個充電規格。220V 你家的冷氣機現在正在用,電壓當然不是個問題;一台吹風機大概 10A,32A~72A 大概等於 3-7 台吹風機加起來需要的電流大小,想想你社區的健身房或游泳池那一排吹風機不就是這樣,你的鄰居幹嘛需要翻臉呢?

這是因為,社區健身房或游泳池的用電是設計階段就規劃好的,但你家當初設計的時候,沒有人知道家裡會多出這台吃電怪獸!

解決充電樁安裝技術問題的難易程度,跟你住在哪種住宅類型有關

首先,如果你家有獨立車庫,那你要解決的主要是配線的問題。

一般家戶總開關的電流容量初始設計大多為 75A,這個 75A 是根據以往的經驗一般家戶用電平均需求來設計的,這個設計並沒有考慮到電動車。當電動車的 220V/32A~72A 充電規格進來之後,電動車在充電時,你家裡其他電器設備大概都必須停止使用,不然除了會使線路電壓降低,你家其他使用中的電器如冷氣機、電暖器、電磁爐等因電壓驟降而導致效能降低甚至跳脫外,嚴重時更可能使你家無熔絲開關(總開關)過載跳脫。所以大家都說要利用晚上睡覺時再來充電,但是晚上睡覺我們也是要用電啊,我們總不能夏天睡覺不開冷氣、冬天睡覺不開暖氣、冬天晚上不吃火鍋吧。

所以你首先要將家戶總開關的電流容量升級,並且把相關的室內配線一併更新。配線安裝費用跳動很大,原因在於電錶與車位的距離因個案而異,如果有樓層的問題又需要穿牆、穿地板,費用更是三級跳。目前我們接觸過的個案從萬把塊到二十萬都有,雖然初期確實是一筆開銷,不過考量電費和油費的價差,其實頗為划算。(註一)

如果你家是公寓大廈或集合式住宅,你的充電樁安裝時配線勢必會經過公共空間,這往往就需要徵得全體住戶的同意,小則面對管委會,大則上到區權會,那你要解決的主要是人的問題。

這種社區配線當時在規劃設計時,會認真考慮健身房或游泳池要大量用電,但不會想到停車場也有一天會需要用到大電流電器設備來充電動車。因此當一個社區內有多個家庭都要安裝充電樁時,就會發生跟前面說的家裡發生過載跳脫狀況相同的問題,只是會變成放大版,影響整個社區的用電安全與穩定。所以這時要請電機技師重新計算一下社區變壓器、相關供電線路及開關設備容量是否足夠。

目前比較常用的解決方案是社區另外為充電樁找一個設置相關供電設備的空間,然後申請專用饋線,也就是向台電提出申請增加供電容量,這時很多人就會發現台電的抗拒。

解決充電樁安裝的系統性問題,要從電力調度系統的角度思考

對台電來說,市場上多了幾台需要大電流充電的電動車,老實說對它影響不大,這種用電量就像是在台電這頭大牛上吸點血,牛是連頭也不用回的。

但是我們在《電動車其實是手機而不是汽車!?用馬斯克的思維下一盤電動車的大棋》文章中談到,現在買電動車的人越來越多,只要有 5% 的車主換成了電動車,這樣就有 390,000 台電動車。那這一瞬間的電力需求就是 624 萬瓩,這就牽涉到電力調度系統,也就是台電抗拒的潛台詞!

因為就跟你家或是社區一樣,當初台電設計變電所、變壓器及供電饋線,也不可能考慮到同一時間出現這麼大的用電量負載,所以設備容量在一天當中的某些時刻可能是不足的,如果弄得不好,會造成設備過載跳脫(電),造成整個變電供電區域停電。

所以當你社區提出申請時,台電經過計算,發現它變電所、變壓器及供電饋線可能也要升級,但這樣一來就成了大工程,如果要擴充饋線容量,電力配線設備經過的就不只是一個社區,可能整個鄰里的馬路都會受到影響。以現在國內社會的氣氛,誰管你是為了什麼酷炫的特斯拉,反正先貼上白布條抗議「台電罔顧人民死活」再說,那電動車就只好等你買新屋之後再買吧!(註二)

電力系統調度最怕的就是很多用戶同一時間大量用電或不用電,因為電力調度必須時時刻刻維持電力系統供需平衡,你說不用電就不用電倒是簡單,也不用負什麼責任,但是我發電設備不可能像筆電一樣隨時開關機。現在問題來了,目前的負載預測參數沒有電動車充電負載變動的參數,只要電動車數量一多,無法預測的充電負載又快又急,不僅會增加電力調度的困難,例如機組發電排程與維修安排規劃;也會造成電網運轉的衝擊,例如電壓變動及輸配電設備維修的規劃,弄得不好,你家就有可能停電。

這問題就像《能源高手的智慧電網商機攻略》文章中談到的大量再生能源併網對電力系統的衝擊,而且問題還更嚴重,至少太陽能可以發電的時間大致上有其規律性,但你的電動車何時要充電誰也不知。

這就是為什麼綠學院不停地說我們要老老實實地面對電力調度的挑戰,把上古神器的電網升級成為智慧電網,不能老想著要台電裸泳,因為海水終有退潮之時!

你這時會問,這個問題在美國、歐洲都沒發生,你們綠學院是不是危言聳聽啊?為了回答這個問題,下一篇,我們要帶你認識電力系統發電、輸配電的底層邏輯,還有為什麼歐洲這類的大陸型電網操作方式我們看看就好。

(註一)一般電價一度電 3 元計可以跑 5 公里,也就是成本 0.6 元/公里;離峰電價一度電 1.8 元計可以跑 5 公里,也就是成本 0.36 元/公里;一公升汽油 28 元計可以跑 14 公里,也就是成本 2 元/公里。

(註二)這是因為我國去年底 (2018)內政部公告建築技術規則建築設計施工編」第62條條文修正草案中增列第四款,載明「停車空間應依用戶用電設備裝置規則預留供電動車輛充電有關設備與裝置之裝設空間」,因此新建案都會先預留線路的裝設空間。

責任編輯:Mia
核稿編輯:Chris

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展覽同期搭配逾百場專業論壇及研討會活動,「2021國際論壇-製造業變局下的新競爭力」邀請上銀、佳世達、永進、旭榮等傑出業者,針對全球政經貿易多變情勢下的企業投資經營策略做深入探討;「智動化技術人才媒合活動」匯集所羅門、盟立、廣運、士林電機、上銀、新漢、均豪、新代等二十間參展商開出四百多個職缺的現場一對一洽談機會,加速人才交流達到企業與求職者雙贏;模具展與 3D 列印展三大主辦公協會打造「智慧成型論壇」接力發表智慧成型熱門議題,包括:模具產業導入智慧感測技術、透過數位分身實踐 T 零量產、創新射出及成型技術案例、高速 3D 列印醫療應用、表面處理與複合材料等,可降低國內業者導入智慧成型技術門檻,促進知識交流與跨域合作機會。

今年另一大亮點活動「智慧物流論壇」由物流展及冷鏈科技展四大主辦單位攜手主辦,為期四天主題涵蓋:淨零碳排與永續思維、全球供應鏈布局、企業資安防駭、智慧機器人配送、冷鏈與制冷技術、 AI/AIoT/IoT 應用、 5G 混合實境、元宇宙領袖見解、電商未來趨勢等,期望業者可透過國際視野突破傳統觀點,共同提升國內產業競爭力。

Photo Credit:展昭展覽

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參觀預登現已開放,建議事先完成登記以利參觀。展覽現場將依「中央流行疫情指揮中心」防疫規定實施相關配套措施,若有任何變動及調整,將於官方網站公告。

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