На зарядку становись
ЭЗС нового поколения: как «Росатом» трансформирует зарядную инфраструктуру
Электромобильность уже стала частью городской и междугородней инфраструктуры, однако следующий этап ее развития связан не только с увеличением числа зарядных станций. Для «Росатома» это еще и инженерная задача — сделать зарядку гибче, устойчивее и доступнее там, где классическая инфраструктурная модель упирается в ограничения сети, стоимость подключения или особенности городской среды. О том, как развиваются инновационные ЭЗС и какие решения готовит отрасль, «Вестнику атомпрома» рассказали директор бизнес-направления «Электромобильность» Топливного дивизиона «Росатома» Александр Бухвалов и начальник управления по технологии направления «Электромобильность» АО «ТВЭЛ» Кирилл Тимохин.
Александр Бухвалов
Директор бизнес-направления «Электромобильность» Топливного дивизиона «Росатома»
Кирилл Тимохин
Начальник управления по технологии направления «Электромобильность» АО «ТВЭЛ»
ЭЗС в России: сформированный рынок и следующий этап развития
В России на текущий момент уже развернута полноценная сеть электрозарядных станций, и рынок постепенно переходит к этапу ее качественного развития. Сейчас в нашей стране на одну публичную ЭЗС приходится примерно восемь электромобилей — это показывает, что зарядная инфраструктура уже стала заметной частью транспортной системы.
Следующий этап связан не столько с самим фактом установки станций, сколько с их эффективностью: доступностью сетевой мощности, стоимостью технологического присоединения, устойчивостью эксплуатации и возможностью размещать быстрые зарядные решения в самых разных локациях.
По мнению директора бизнес-направления «Электромобильность» Александра Бухвалова, современная ЭЗС — это уже не просто точка подключения автомобиля к сети, а полноценная инженерная система с собственной логикой управления энергией: «Электрозарядную станцию назвать просто «розеткой» для электромобиля можно очень отдаленно. На самом деле это инженерное устройство, которое управляет передачей энергии от внешней сети к аккумуляторной батарее автомобиля. В основе таких станций лежит силовая электроника: преобразователи, контроллеры, защитные системы, интерфейсы связи с автомобилем и программное обеспечение, которое отвечает за корректный и безопасный процесс зарядки. Главная задача станции — принять энергию из сети, преобразовать ее в нужный для автомобиля формат и передать в батарею по соответствующему протоколу зарядки».
ЭЗС условно делятся на медленные и быстрые. Медленные станции работают на переменном токе и имеют меньшую мощность (обычно 7–11 кВт): энергия поступает в автомобиль, а уже бортовое оборудование машины преобразует ее для зарядки аккумулятора. Такой сценарий подходит для мест, где автомобиль может находиться долго: у загородного дома, на офисной парковке, у жилого комплекса или на стоянке, где зарядка не требует высокой скорости.
Быстрые станции работают иначе: они сами преобразуют энергию в постоянный ток и передают ее напрямую в аккумуляторную батарею электромобиля. Поэтому такие станции требуют значительно большей мощности (от 40 до 400 кВт), но позволяют сократить время зарядки. Их устанавливают там, где водителю важно быстро восполнить запас хода: на трассах, у АЗС, торговых центров, туристических объектов и других точек с активным автомобильным трафиком. Именно быстрые ЭЗС становятся основой публичной зарядной инфраструктуры, но одновременно они сильнее зависят от доступности сетевой мощности и стоимости технологического присоединения.
Как в «Росатоме» пришли к идее инновационных ЭЗС
«Причина появления этих решений связана с естественным развитием рынка. Когда базовая сеть ЭЗС уже сформирована, следующей задачей становится не только расширение покрытия, но и повышение качества инфраструктуры. Быстрая зарядка должна появляться не только там, где уже есть достаточная сетевая мощность, но и там, где она особенно нужна пользователям: на междугородних маршрутах, у объектов городской инфраструктуры, на парковках, в жилых и деловых кластерах. Для этого классическую модель зарядной станции необходимо дополнить новыми техническими возможностями», — объясняет Александр Бухвалов.
Так появилась линейка инновационных решений для зарядной инфраструктуры: ЭЗС с накопителем энергии, мобильная зарядная станция и технология быстрой замены батарей. За этими решениями стоят разные сценарии применения, но общая инженерная логика: сделать быструю зарядку доступнее, гибче и менее зависимой от ограничений конкретной локации.
Для разработки таких решений у «Росатома» уже была необходимая технологическая база. В отраслевом контуре существуют компетенции в области накопителей энергии, силовой электроники, систем термостатирования и инженерного моделирования.
Проекты были одобрены к реализации в октябре 2025 года и начали развиваться в формате НИОКР. На первом этапе команда проработала техническую концепцию, подготовила эскизно-конструкторскую документацию, провела аналитические и патентные исследования, а также создала полноразмерный функциональный макет. Эти работы стали основой для дальнейшей разработки продуктовой линейки инновационных ЭЗС.
ЭЗС с накопителем энергии: решение для локаций с ограниченной сетевой мощностью
ЭЗС с накопителем энергии — это решение для масштабирования зарядной инфраструктуры в локациях, где установка классической быстрой станции затруднена. Встроенный аккумулятор позволяет размещать быструю ЭЗС там, где прямое подключение большой мощности экономически нецелесообразно или технически сложно: на междугородних маршрутах, у придорожных кафе и АЗС, в районах старой городской застройки и в других местах, где пользователю важна быстрая зарядка без многочасового ожидания.
Ключевой принцип — разделение мощности подключения и мощности выдачи. Станция способна обеспечивать пиковую мощность зарядки до 150 кВт, но из внешней сети потребляет до 30 кВт. Для энергосистемы она ведет себя ближе к медленной станции, а для пользователя сохраняет сценарий быстрой зарядки. Этот эффект достигается за счет встроенного накопителя емкостью до 148 кВт·ч, собранного на базе модулей-юнибатов, которые производит бизнес-направление «Накопители энергии», входящее в Топливный дивизион «Росатома» (такие модули также применяются в электробусах).
Уникальная особенность такого типа ЭЗС — двунаправленный силовой преобразователь. Встроенный накопитель может не только принимать энергию из сети и отдавать ее электромобилю, но и использоваться как резервный источник электроэнергии, как инструмент сглаживания суточных пиков потребления и как фильтр для скачков напряжения в сети.
«По сути, такая станция с накопителем переносит часть энергетической нагрузки во времени: вместо того чтобы постоянно требовать от сети высокую подключенную мощность, станция постепенно заряжает внутренние батареи в периоды более низкой нагрузки, например ночью, а затем использует накопленную энергию для быстрой зарядки электромобилей в течение дня. Поэтому в ряде сценариев достаточно подвести около 30 кВт, что снижает требования к кабельным линиям, сетевой инфраструктуре и стоимости подключения», — комментирует начальник управления по технологии направления «Электромобильность» АО «ТВЭЛ» Кирилл Тимохин.
Когда автомобиль приезжает на зарядку, один из возможных алгоритмов предусматривает смешанную подачу мощности: часть берется из сети, часть — из батарей. Например, 50% мощности может поступать из доступных 30 кВт сетевого подключения, а оставшаяся часть — из накопителя. Когда автомобиля нет, контроллер зарядного коннектора и протокола видит отсутствие активной сессии, передает информацию в контроллер управления станцией, тот опрашивает BMS (Battery Management System — интеллектуальная система управления аккумуляторной батареей), получает данные о том, сколько энергии было израсходовано после последней зарядной сессии, и дает команду на подзарядку внутренних батарей. После этого срабатывает реле, и ток начинает поступать в накопители.
В перспективе планируется более умный алгоритм управления. После установки на конкретной локации станция в течение двух-трех месяцев будет собирать телеметрию: когда происходят зарядные сессии, сколько энергии передается, в какие часы наблюдается максимальная загрузка. На основе этой информации строятся диаграммы загрузки. Если, например, выясняется, что пик спроса приходится на 18:00–19:00, когда люди возвращаются с работы и хотят подзарядить машины, контроллер сможет планировать заряд накопителей так, чтобы к этому времени батареи были заряжены на 100%.
Такая модель особенно востребована там, где сеть ограниченная, подстанция расположена далеко, доступная мощность недостаточна или увеличение технологического присоединения становится экономически неоправданным.
Мобильная зарядная станция для городской инфраструктуры
Мобильная ЭЗС — это станция, рассчитанная на городские и парковочные сценарии. Она представляет собой автономное передвижное устройство на колесах, которое может перемещаться в пределах заданной территории: парковки бизнес-центра, жилого комплекса, торгового центра, подземного паркинга или придорожной парковочной зоны. Пользователь вызывает станцию через клиентское приложение, после чего она самостоятельно подъезжает к автомобилю и выполняет зарядку.
Если ЭЗС с накопителем ориентирована прежде всего на локации с ограниченной сетевой мощностью и сложным технологическим присоединением, то мобильная станция расширяет возможности зарядной инфраструктуры внутри городской среды. Она позволяет организовать быструю зарядку там, где установка достаточного количества стационарных точек затруднена или где зарядные места часто заняты.
В основе решения также лежит накопитель энергии. С учетом ограничений по габаритам, колесной базе и допустимой массе в мобильной ЭЗС используется аккумуляторная система общей емкостью до 105 кВт·ч. Станция обеспечивает быструю зарядку постоянным током с пиковой мощностью до 60 кВт. После завершения зарядной сессии она автономно возвращается к собственному модулю зарядки и восполняет запас энергии через пантограф мощностью до 30 кВт. Зарядка батареи электромобиля средней емкости занимает порядка 30 минут, что сопоставимо с параметрами современных станций быстрой зарядки.
«Такой сценарий меняет саму логику взаимодействия пользователя с инфраструктурой. Электромобилю не обязательно занимать конкретное место у стационарной ЭЗС: зарядная станция сама перемещается к автомобилю в пределах обслуживаемой зоны. Ночью, в периоды более низкой нагрузки на сеть, мобильная ЭЗС может заряжаться, а днем работать на парковке, обеспечивая быструю зарядку без необходимости переставлять автомобиль», — отмечает Александр Бухвалов.
Система навигации мобильной станции основана на сочетании виртуальных цифровых карт и технологий компьютерного зрения. Встроенная камера, лидар и радар определяют положение станции и окружающих объектов в пространстве, а виртуальная карта в операционной системе устройства обновляется в реальном времени с учетом препятствий и пешеходов.
Как команда учит мобильную станцию ориентироваться в реальной парковочной среде, поясняет Кирилл Тимохин: «Работу беспилотной части мы начинаем с оцифровки территории. Сначала создается цифровая карта конкретного парковочного пространства. После этого лабораторный образец мобильной ЭЗС с камерами, лидаром, радаром и контроллером приезжает на эту территорию. По заданным алгоритмам он выполняет первые тестовые заезды: объезды, подъезды к объектам, подъезды к автомобилям и отработку движения в ограниченной зоне. Сначала тестирование проводится на небольшом, локальном участке парковки, затем зона может расширяться до подземного паркинга, затем до комбинированного сценария: подземный паркинг, небольшой участок дороги и надземная парковка».
Виртуальные испытания в разработке инновационных ЭЗС
При разработке ЭЗС с накопителем энергии и мобильной зарядной станции команда использует виртуальные испытательные стенды. Это позволяет заранее увидеть, как будущая станция поведет себя в разных режимах работы, и проверить ключевые инженерные решения еще до физических испытаний.
Для такой станции особенно важны тепловые расчеты: специалисты оценивают работу батарей, силовой электроники и системы охлаждения при высоких нагрузках и разных температурных условиях. Для мобильной станции дополнительно проводятся прочностные расчеты, поскольку мобильная станция будет работать в парковочной среде и должна сохранять безопасность при возможных внешних воздействиях.
«На этапе разработки важно не только собрать физический образец, но и заранее проверить его поведение в разных эксплуатационных сценариях. Такой подход делает разработку более предсказуемой и надежной: часть сложных сценариев можно проверить в цифровой модели, заранее уточнить конструкцию и снизить риски на этапе прототипирования», — рассказывает Кирилл Тимохин.
Для расчетов команда применяет специализированные программные комплексы, а часть задач по инженерному моделированию выполняет «Центротех-Инжиниринг».
Технология быстрой замены батарей
Третий проект линейки инновационных ЭЗС «Росатома» — роботизированный комплекс быстрой замены батарей на электромобилях. Эта технология позволяет сократить процесс зарядки автомобиля до 5–6 минут, что сопоставимо с обычной заправкой автомобиля с двигателем внутреннего сгорания.
«Значение такой технологии особенно велико для коммерческого транспорта. Один из сдерживающих факторов использования электромобилей в коммерческих целях — простои на зарядке. Если автомобиль должен долго заряжаться, снижается эффективность его использования: он меньше времени находится в эксплуатации и больше времени простаивает. Быстрая замена батареи решает эту проблему: вместо ожидания зарядки автомобиля пользователь получает уже заряженный аккумуляторный блок, а разряженная батарея остается на станции и заряжается отдельно», — объясняет Александр Бухвалов.
Важное преимущество такого подхода — возможность использования батареи как отдельного сервиса (Battery as a Service), без необходимости покупать ее вместе с автомобилем. В этом случае батарея может быть выведена из стоимости транспортного средства и предоставляться именно как сервис. Это способно снизить первоначальную стоимость электромобиля для пользователя или оператора автопарка.
Дополнительно станция быстрой замены батарей может рассматриваться как система накопления энергии. Если на станции находятся десятки батарей, они могут не только заряжаться, но и отдавать энергию в сеть в периоды пиковых нагрузок, балансируя мощность сети. Таким образом, технология замены батарей становится не только сервисом для транспорта, но и элементом распределенной энергетической инфраструктуры.
Формирование единой технологической экосистемы
«Развитие электромобильности постепенно меняет само представление о том, как должна выглядеть транспортная и энергетическая инфраструктура будущего. Если еще 10 лет назад ключевым вопросом было появление первых зарядных станций и адаптация рынка к новому типу транспорта, то сегодня речь идет уже о более глубокой трансформации: интеграции накопителей энергии, интеллектуального управления мощностью, автономных систем и новых моделей взаимодействия между автомобилем и инфраструктурой», — подчеркивает Александр Бухвалов.
На этом этапе особенно важно, что подобные решения начинают разрабатываться не как отдельные устройства, а как элементы единой технологической экосистемы. ЭЗС становится частью распределенной энергетической инфраструктуры, способной управлять нагрузкой, адаптироваться к условиям конкретной локации, работать с накопленной энергией, обеспечивать резервирование и поддерживать новые пользовательские сценарии.
Во многом именно такой подход сегодня формирует основу следующего этапа развития отрасли. Речь идет о поиске новых архитектурных решений для городской и междугородней мобильности. Станции с накопителями, мобильные ЭЗС и технологии быстрой замены батарей показывают, как могут выглядеть зарядные сервисы в условиях растущего спроса, ограниченной сетевой мощности и необходимости более гибкого управления энергией.
Для «Росатома» это направление является естественным продолжением существующих отраслевых компетенций. А сами проекты становятся частью более широкого процесса развития российской электромобильности, где вместе с ростом количества электромобилей меняются требования к зарядной инфраструктуре, управлению энергией и организации городской среды.