Kun Tesla 2012 aloitti oman Supercharger-verkkonsa rakentamisen Pohjois-Amerikassa, ei missään oikeastaan ollut vakiintunutta suurteholatausstandardia. Teslalle olikin luontevaa kehittää oma liitin, joka mahdollistaa todella suurien tehojen siirtämisen ja on myös helppokäyttöinen. Tätä liitintä Tesla edelleen käyttää amerikkalaisessa latausverkostossaan.
Ajan myötä Euroopassa vakiintui käyttöön standardimuotoinen CCS-liitin, joka on samalla tapaa helppokäyttöinen, mutta paljon isompi kuin Teslan amerikkalainen vastine. Myös Amerikoissa käytetään nykyään CCS:ää, joskin liitin on mekaanisesti hieman erilainen Euro-vastineeseensa verrattuna. Lisäksi CCS:n markkinaosuus Yhdysvalloissa on Teslan tekniikkaan verrattuna pieni: CCS-liittimen varaan kattavaa suurteholatausta on rakentanut lähinnä Volkswagenin Yhdysvaltain operaatio Electrify America.
Teslan kehittämä NACS kokovertailussa amerikkalaisen CCS1-liitännän kanssa. Euro-CCS on oleellisesti samanlainen, mutta siinä ei ole mekaanista lukitusta liittimen päällä.
Ei suljettuja standardeja, vaan avoimuutta Eurooppaan
Euroopassa tilanne on täysin toinen. Täällä Tesla on vahvasti sitoutunut meikäläiseen CCS-standardiin. Esimerkiksi Model 3 on aina myyty CCS-liitännällä ja myös uusimmat V3 (ja jopa V4) Superchargerit ovat CCS-liitännällä varustettuja.
Tesla avasi oman amerikkalaisen latausliittimensä standardin syksyllä 2022 nimellä NACS (North American Charging Standard). Uutinen ei kummemmin toimialaa hetkauttanut, olihan CCS paitsi Euroopassa vakiintunut, myös muualla maailmassa vakiintumassa standardiksi ja suunnilleen kaikki sähköautoja julkaisseet valmistajat, Tesla pois lukien, olivat jo varustaneet autonsa CCS-liitännällä myös Amerikoissa. NACS:n avaus nähtiin Teslamaisen erikoisena, joskin myöhästyneenä peliliikkeenä.
Todella isot uutiset pamahtivatkin tänä keväänä: Sekä Ford että GM ilmoittivat alkavansa tukea NACS-liitintä. Myöhemmin muita valmistajia, kuten Rivian, hyppäsi kelkkaan. Yhtäkkiä Teslan oma töpseli olikin se kiinnostavampi, parempi, tulevaisuuden liitin.
Mistä ihmeestä on kyse?
Ei vain Tesla, vaan myös Kempower
Myös Kempower ilmoitti kesäkuussa tarjoavansa latausrautaansa myös NACS-liitännällä.
– Teknisesti muutos CCS-liitännästä NACS-liitäntään on yksinkertainen, kertoo Kempowerin teknologiajohtaja Mikko Veikkolainen.
– Lisäksi standardi on avoin, eli esimerkiksi lisenssimaksuja NACS-liitännän käytöstä ei tarvitse maksaa, Veikkolainen jatkaa.
NACS-liitännässä huomiota kiinnittää sen kompakti koko CCS:ään verrattuna. Taustalla on eurooppalaisen ja amerikkalaisen sähköverkon arkkitehtuurinen ero: Meillä sähköä siirretään pääsääntöisesti kolmivaiheisena vaihtovirtana, siten että kotitalouksien verkkojännite on 230 volttia vaihetta kohden. Tämä mahdollistaa teknisesti helpon 11 kilowatin peruslatauksen, kunhan vain käytössä on riittävästi pinnejä. Ja niitähän peruslatausliitin (Type 2, “Mennekes”) tarjoaa.
CCS on peruslatausliitännän laajennus, siten että se lisää liittimeen kaksi järeää tasavirtaliitintä peruslatausliitännän alle. Niinpä CCS on väistämättä kokolailla suuri kapula, mutta meillä Euroopassa käytön helppouteen koko ei liiemmin vaikuta.
Ei vanhaa kolmevaihevirtaa vaan vapauden kaksivaihetta
Amerikkalainen sähköverkko on toteutettu kevyemmin. Se on yleensä kaksivaiheinen ja tarjoilee kotitalouksiin jännitettä vain 120 volttia vaihetta kohden.
Kaksivaiheinen lataus mahdollistaa ratkaisun, jossa tasavirtamuotoisen suurteholatauksen kaksi järeää pinniä otetaan tarvittaessa kotilatauksessa vaihtovirtalatauksen käyttöön, siirtämään kahta sähköverkon tehollista vaihetta. Pieni maapinni ja CP- ja PP-pinnit voidaan tuoda isojen tehonsiirtopinnien alle.
Toisin sanoen siinä missä meikäläinen CCS-liittimen kotelo pitää sisällään paljon pinnejä ja vaihto- ja tasavirta kulkee eri liitoksissa, hyödyntää Teslamainen NACS kahta suurta pinniä sekä suuritehoisen tasavirran että matalatehoisen vaihtovirran siirtoon. Näin liittimestä voidaan tehdä mukavan kompakti.
Ei vain fyysinen liitos, vaan myös ISO-15118
Suurteholatausraudan näkökulmasta CCS ja NACS ovat hyvin samanlaisia lataustekniikoita. Niiden ainoa ero on latausliittimen mekaaninen muoto, sillä liikennöintiprotokolla ISO-15118 PLC:n yli on molemmissa tekniikoissa sama. Hieman kärjistäen Kempowerin tolpasta voitaisiin ruuvata CCS-liitin ja kaapeli irti ja korvata ne NACS-liittimellä ja kaapelilla ja kokonaisuus toimisi edelleen.
Kempowerin näkökulmasta isoin hidaste NACS-liitännän yleistymiselle amerikkalaisessa Kempowerin latausraudassa onkin yhteensopivien ja hyväksyttyjen komponenttien puute.
– Odotamme vielä tarjontaa paikallisesti hyväksytyille kaapeleille ja liittimille, Veikkolainen kertoo.
Kempowerin omassa laboratoriossa voidaan toki testata mitä vain, mutta ilman viranomaisen hyväksymiä komponentteja uutta latauslaitetta ei yleiseen käyttöön nouse.
NACS-liittimen muutkin määritelmät ovat monelta osin auki. Esimerkiksi CCS-liitännän tämän hetken suurin mahdollinen teho, 500 kW (1000 volttia, 500 ampeeria) on yleisesti tiedossa, hyväksytty ja toimittajilta saa tavaraa sen mukaisesti. Standardia myös kehitetään edelleen.
Tesla kuitenkin toteaa lehdistötiedotteessaan, että NACS mahdollistaa jopa megawatin tehon siirron. On epäselvää millä jännitteellä, virralla ja muilla ehdoilla tämä teho saavutetaan. Alan yleisenä totuutena tuntuu olevan, että Tesla käyttäisi noin 700–750 ampeerin virtaa (ja jopa 1,5 kV jännitettä) ja kehittynyttä nestejäähdytystä isoissa tehoissa, mutta sähköturvallisuus ja tyyppihyväksynnät vaativat asioihin varmuutta ja yksiselitteisyyttä.
– Kannattaa myös huomata, että Tesla on aiemmin tuottanut paitsi latauslaitteen, myös auton liittimineen. Niinpä Teslallalla on lämmönhallinnan näkökulmasta hallussaan koko tehonsiirtoketju sähköverkosta auton akkuun, Veikkolainen jatkaa. Tällöin tehojen nosto on helpompaa.
Analogiaa NACS:n ja CCS:n rinnakkaiseloon voisi hakea esimerkiksi Suomessakin tutun CHAdeMO:n ja CCS:n yhdistämisestä samaan latauslaitteeseen. NACS ja CCS yhdistyvät kuitenkin helpommin, sillä ne molemmat siirtävät bittiä PLC:n yli, siinä missä japanilaisstandardi CHAdeMO on CAN-väyläpohjainen.
Ei vain sähkötekniikkaa, vaan myös politiikkaa
Miksi Tesla lopulta avasi NACS-liitännän?
– NEVI-ohjelma vaatii, että tuettavan infrastruktuurin tulee olla vähintään kahden autovalmistajan käytössä, Veikkolainen kertoo.
Tätä pitää hieman avata: NEVI, eli National Electric Vehicle Infrastructure on Bidenin hallinnon julkistama, jopa viiden miljardin dollarin ohjelma jolla uuden mantereen latausinfralle annetaan vauhtia. Se on tietysti hyvin kiinnostava myös Kempowerin näkökulmasta.
Jotta NACS-tekniikkaan perustuva latausrautainvestointi, eli oleellisesti Teslan Supercharger, voisi saada NEVI-tukea pitää siis jonkun muunkin automerkin käyttää kyseistä rautaa. Niinpä on luonnollista, että Tesla avasi NACS-standardin ja Supercharger-verkon muille autovalmistajille, jotta veronmaksajien infratuki valuisi helpommin nykyään Texasissa pääkonttoriaan pitävän valmistajan kirstuun.
Kempower odottelee siis vielä jonkin aikaa sopivia komponentteja latausrautaansa. Myös jonkun muun kuin Teslan valmistamia NACS-autoja odotellaan vielä muutama vuosi. Esimerkiksi GM kertoo tuovansa NACS-liitännä noin vuodesta 2025 alkaen autoihinsa.
– Yleisesti ottaen NACS-standardin käyttöönotto vaikuttaa aika nopeasti valmistellulta, Veikkolainen muotoilee.
Amerikkalaisen autoilijan näkökulmasta NACS:n avaus on varmasti hyvä asia. Kevään uutiset osoittavat myös Teslan olevan edelleen kykenevä mielenkiintoisin liikkeisiin. Meille Euroopassa vaikutukset jäävät hyvin pieniksi – joskin eräs lahtelainen rautavalmistaja saanee lisää puotia.
Teksti ja kuvat: Tuomas Sauliala, paitsi kuva CCS- ja NACS-liittimistä on Teslalta.
Kirjoittaja on sähkötekniikan, viestinnän ja markkinoinnin ammattilainen, joka on kirjoittanut sähköautoista ja niiden latausjärjestelmistä sekä ajoneuvojen ohjelmistoista vuodesta 2013 alkaen. En omista Kempowerin, enkä Teslan osakkeita.