Elektrinių transporto priemonių infrastruktūra: pasaulinis įkrovimo tinklų vadovas

Pasaulinis perėjimas prie elektrinių transporto priemonių (EV) spartėja, skatinamas aplinkosaugos problemų, vyriausybės paskatų ir akumuliatorių technologijų pažangos. Tvirtas ir prieinamas įkrovimo infrastruktūra yra būtina norint paremti šį perėjimą. Šis vadovas pateikia išsamią EV įkrovimo tinklų apžvalgą visame pasaulyje, apimant skirtingus įkrovimo lygius, tinklų tipus, pasaulinius standartus, iššūkius ir ateities tendencijas.

EV įkrovimo lygių supratimas

EV įkrovimas paprastai skirstomas į tris lygius, kurių kiekvienas siūlo skirtingą įkrovimo greitį ir taikymo sritis:

1 lygio įkrovimas

1 lygio įkrovimas naudoja standartinį buitinį lizdą (paprastai 120 V Šiaurės Amerikoje arba 230 V Europoje ir kituose regionuose). Tai yra lėčiausias įkrovimo metodas, pridedantis tik kelis mylius nuvažiuojamo atstumo per valandą. 1 lygio įkrovimas tinka įkraunamoms hibridinėms elektrinėms transporto priemonėms (PHEV) arba norint įkrauti EV akumuliatorių per naktį. Pavyzdys būtų standartinio lizdo jūsų garaže naudojimas įkraunant per naktį, gaunant maždaug 4-5 mylių nuvažiuojamo atstumo per valandą.

2 lygio įkrovimas

2 lygio įkrovimui reikia specialaus 240 V lizdo (Šiaurės Amerika) arba 230 V lizdo su didesniu stiprintuvu (Europa ir daugelis kitų regionų). 2 lygio įkrovikliai dažniausiai randami namuose, darbo vietose ir viešose įkrovimo stotelėse. Jie siūlo žymiai didesnį įkrovimo greitį nei 1 lygis, pridedant 10–60 mylių nuvažiuojamo atstumo per valandą, priklausomai nuo įkroviklio stiprintuvo ir transporto priemonės įkrovimo galimybių. Daugelis namų savininkų įrengia 2 lygio įkroviklius, kad greičiau įkrautų savo EV. Viešosios ir darbo vietos 2 lygio įkrovikliai dažnai suteikia patogų variantą kasdieniam papildymui.

Nuolatinės srovės greitasis įkrovimas (3 lygis)

Nuolatinės srovės greitasis įkrovimas (DCFC), dar žinomas kaip 3 lygio įkrovimas, yra greičiausias įkrovimo metodas. Jame naudojama aukštos įtampos nuolatinė srovė (DC), kad būtų tiesiogiai įkrautas EV akumuliatorius, apeinant transporto priemonės borto įkroviklį. DCFC stotelės gali pridėti 60–200+ mylių nuvažiuojamo atstumo vos per 30 minučių, priklausomai nuo įkroviklio galios ir transporto priemonės įkrovimo galimybių. Šie įkrovikliai paprastai randami greitkeliuose ir strateginėse vietose, kad būtų lengviau keliauti dideliais atstumais. Pavyzdžiai yra Tesla Superchargers, Electrify America stotelės ir Ionity įkrovimo tinklai. Naujausios kartos nuolatinės srovės greitieji įkrovikliai gali išvesti iki 350 kW ar daugiau.

EV įkrovimo tinklų tipai

EV įkrovimo tinklai yra įmonės, kurios eksploatuoja ir prižiūri viešąsias įkrovimo stoteles. Jie suteikia EV vairuotojams prieigą prie įkrovimo paslaugų, paprastai per narystės planus, mobiliąsias programėles ar apmokėjimo už naudojimą galimybes. Yra keletas EV įkrovimo tinklų tipų, įskaitant:

Nuosavi tinklai

Nuosavus tinklus valdo ir eksploatuoja viena įmonė ir jie paprastai skirti tik tos gamintojo transporto priemonėms. Ryškiausias pavyzdys yra Tesla Supercharger tinklas, kuris iš pradžių buvo prieinamas tik Tesla transporto priemonėms. Tačiau „Tesla“ kai kuriuose regionuose, pavyzdžiui, Europoje ir Australijoje, pradėjo atverti savo tinklą kitoms EV, naudodama adapterį. Tai leidžia ne „Tesla“ transporto priemonių savininkams pasiekti „Supercharger“ tinklą, nors kainos ir prieinamumas gali skirtis. Kiti gamintojai gali sekti panašiu keliu, bet šiuo metu nuosavi tinklai yra šiek tiek reti už „Tesla“ ribų.

Nepriklausomi tinklai

Nepriklausomi tinklai yra atviri visiems EV vairuotojams, nepriklausomai nuo transporto priemonės gamintojo. Jie eksploatuoja platų įkrovimo stotelių asortimentą, įskaitant 2 lygio ir nuolatinės srovės greitojo įkrovimo galimybes. Pavyzdžiai yra:

• Electrify America: Tinklas, veikiantis Jungtinėse Amerikos Valstijose ir Kanadoje, orientuotas į didelio greičio nuolatinės srovės greitojo įkrovimo tinklo kūrimą.
• ChargePoint: Vienas didžiausių nepriklausomų tinklų visame pasaulyje, siūlantis 2 lygio ir nuolatinės srovės greitojo įkrovimo stoteles.
• EVgo: Tinklas Jungtinėse Amerikos Valstijose, kuris orientuojasi į nuolatinės srovės greitąjį įkrovimą ir teikia įkrovimo sprendimus parkų operatoriams.
• Ionity: Keleto Europos automobilių gamintojų bendra įmonė, kurianti didelės galios įkrovimo tinklą visoje Europoje.
• Allego: Europos įkrovimo tinklas, orientuotas į miesto įkrovimo sprendimus.
• BP Pulse (anksčiau BP Chargemaster/Polar): Jungtinėje Karalystėje įsikūręs tinklas, plečiantis savo veiklą Europoje ir JAV.
• Shell Recharge: „Shell“ pasaulinis įkrovimo tinklas, pasiekiamas pasirinktose „Shell“ degalinėse ir kitose vietose.
• Engie EV Solutions: Pasaulinis EV įkrovimo sprendimų tiekėjas, įskaitant tinklo veikimą ir priežiūrą.

Šie tinklai siūlo įvairius kainodaros modelius, įskaitant abonementų planus, apmokėjimo už naudojimą galimybes ir nemokamą įkrovimą kai kuriose vietose. Jie dažnai turi mobiliąsias programėles, kurios leidžia vairuotojams rasti įkrovimo stoteles, patikrinti prieinamumą ir pradėti įkrovimo seansus.

Komunalinių paslaugų valdomi tinklai

Kai kurios komunalinių paslaugų įmonės eksploatuoja savo EV įkrovimo tinklus, dažnai bendradarbiaudamos su kitomis įmonėmis ar vyriausybinėmis agentūromis. Šie tinklai paprastai yra orientuoti į klientų aptarnavimą komunalinių paslaugų aptarnavimo zonoje. Pavyzdžiai yra Southern California Edison (SCE) Jungtinėse Amerikos Valstijose ir įvairios komunalinių paslaugų vadovaujamos iniciatyvos Europoje ir Azijoje. Šie tinklai gali atlikti lemiamą vaidmenį skatinant EV įsigijimą, suteikdami patogias ir prieinamas įkrovimo galimybes.

Pasauliniai įkrovimo standartai

Įkrovimo standartai apibrėžia fizines jungtis ir ryšių protokolus, naudojamus EV įkrovimui. Nors dedamos pastangos suderinti standartus visame pasaulyje, šiuo metu visame pasaulyje naudojami keli skirtingi standartai. Šis skirtumas gali sukelti iššūkių EV vairuotojams, keliaujantiems tarptautiniu mastu.

Kintamosios srovės įkrovimo standartai

• 1 tipas (SAE J1772): Paprastai naudojamas Šiaurės Amerikoje ir Japonijoje 1 ir 2 lygio įkrovimui. Jame yra penkių kaiščių jungtis ir palaiko vienfazę kintamosios srovės energiją.
• 2 tipas (Mennekes): Standartinė kintamosios srovės įkrovimo jungtis Europoje, taip pat naudojama Australijoje ir kituose regionuose. Jame yra septynių kaiščių jungtis ir palaiko tiek vienfazę, tiek trifazę kintamosios srovės energiją. 2 tipas dažnai laikomas saugesniu ir universalesniu variantu nei 1 tipas.
• GB/T: Kinijos nacionalinis EV įkrovimo standartas, naudojamas tiek kintamosios, tiek nuolatinės srovės įkrovimui.

Nuolatinės srovės greitojo įkrovimo standartai

• CHAdeMO: Nuolatinės srovės greitojo įkrovimo standartas, iš pradžių sukurtas Japonijoje, daugiausia naudojamas Nissan ir Mitsubishi. Jame yra išskirtinė apvali jungtis. Jo populiarumas pastaraisiais metais sumažėjo, atsiradus CCS.
• CCS (kombinuota įkrovimo sistema): Nuolatinės srovės greitojo įkrovimo standartas, kuriame 1 arba 2 tipo kintamosios srovės įkrovimo jungtis derinama su dviem papildomais nuolatinės srovės kaiščiais. CCS tampa dominuojančiu nuolatinės srovės greitojo įkrovimo standartu Šiaurės Amerikoje ir Europoje. Jis palaiko tiek kintamosios, tiek nuolatinės srovės įkrovimą, suteikdamas vieningą įkrovimo sprendimą. Yra du variantai: CCS1 (pagrįstas 1 tipu) ir CCS2 (pagrįstas 2 tipu).
• GB/T: Kaip minėta anksčiau, Kinijos GB/T standartas taip pat apima nuolatinės srovės greitąjį įkrovimą.
• Tesla Supercharger jungtis: Tesla naudoja nuosavą jungtį Šiaurės Amerikoje, tačiau jos Superchargers Europoje naudoja CCS2 jungtį. „Tesla“ pritaiko savo Šiaurės Amerikos įkroviklius, kad būtų įtrauktas CCS adapteris.

Skirtingų įkrovimo standartų plitimas sukūrė suskaidytą įkrovimo aplinką. Tačiau vis labiau siekiama harmonizavimo, o CCS tampa dominuojančiu standartu daugelyje regionų. Taip pat dedamos pastangos kurti pasaulinius įkrovimo standartus, kurie galėtų būti naudojami visame pasaulyje.

Iššūkiai EV įkrovimo infrastruktūroje

Nepaisant didelės pažangos pastaraisiais metais, kuriant ir diegiant EV įkrovimo infrastruktūrą išlieka keli iššūkiai:

Prieinamumas ir prieinamumas

Įkrovimo stotelių prieinamumas, ypač kaimo vietovėse ir daugiabučių kompleksuose, yra pagrindinė kliūtis EV įsigijimui. Daugelis potencialių EV pirkėjų yra susirūpinę dėl „nuvažiuojamo atstumo nerimo“ – baimės, kad akumuliatorius išsikraus dar nepasiekus įkrovimo stotelės. Didinant įkrovimo stotelių tankumą ir geografinę aprėptį yra būtina siekiant sumažinti nuvažiuojamo atstumo nerimą ir skatinti EV įsigijimą. Taip pat būtina sudaryti sąlygas įkrauti žmonėms, gyvenantiems butuose ir kondominiumuose, nes daugelis gyventojų neturi prieigos prie privačių įkrovimo įrenginių.

Įkrovimo greitis

Nors nuolatinės srovės greitasis įkrovimas gali žymiai sumažinti įkrovimo laiką, tai vis tiek užtrunka ilgiau nei pildant benzinu varomą transporto priemonę. Būtina pagerinti įkrovimo greitį, kad EV būtų patogesni keliaujant dideliais atstumais. Akumuliatorių technologijų ir įkrovimo infrastruktūros pažanga nuolat stumia įkrovimo greičio ribas. Be to, dabartinį EV įkrovimo greitį gali paveikti aplinkos temperatūra, todėl tai yra dar viena dėmesio sritis.

Standartizacija

Standartizuotų įkrovimo jungčių ir protokolų trūkumas gali sukelti painiavą ir nepatogumus EV vairuotojams. Kelių įkrovimo standartų egzistavimas reikalauja, kad vairuotojai turėtų adapterius arba naudotų skirtingus įkrovimo tinklus, priklausomai nuo jų transporto priemonės ir vietos. Pasaulinis įkrovimo standartų suderinimas supaprastintų įkrovimo patirtį ir paskatintų platesnį EV įsigijimą.

Tinklo pajėgumas

Didėjantis elektros energijos poreikis iš EV gali apkrauti esamą elektros tinklą, ypač piko valandomis. Norint patenkinti didėjantį EV skaičių keliuose, būtina atnaujinti tinklo infrastruktūrą. Išmaniosios įkrovimo technologijos, optimizuojančios įkrovimo tvarkaraščius, kad būtų sumažintas poveikis tinklui, taip pat gali padėti sumažinti šį iššūkį. Pavyzdžiui, komunalinės paslaugos gali pasiūlyti paskatas EV savininkams įkrauti savo transporto priemones ne piko valandomis.

Kaina

EV įkrovimo stotelių įrengimo ir eksploatavimo kaina gali būti didelė, ypač nuolatinės srovės greitojo įkrovimo stotelėms. Reikalingos vyriausybės paskatos ir privačios investicijos, kad būtų paspartintas įkrovimo infrastruktūros diegimas. Elektros energijos kaina taip pat gali būti lemiamas veiksnys, nes įkrovimo kainos gali skirtis priklausomai nuo vietos, paros laiko ir įkrovimo tinklo. Skaidrus ir konkurencingas kainodara yra būtina norint užtikrinti, kad EV įkrovimas išliktų įperkamas.

Priežiūra ir patikimumas

EV įkrovimo stotelėms reikia reguliarios priežiūros, kad jos tinkamai veiktų. Nenaudojamos įkrovimo stotelės gali nuvilti EV vairuotojus ir pakirsti pasitikėjimą įkrovimo infrastruktūra. Būtina įgyvendinti patikimas priežiūros programas ir laiku atlikti remontą, kad būtų užtikrintas įkrovimo stotelių patikimumas.

Ateities tendencijos EV įkrovimo infrastruktūroje

EV įkrovimo aplinka nuolat keičiasi, atsiranda naujos technologijos ir verslo modeliai. Štai keletas pagrindinių tendencijų, formuojančių EV įkrovimo ateitį:

Belaidis įkrovimas

Belaidžio įkrovimo technologija leidžia EV įkrauti be fizinių jungčių, naudojant indukcinį arba rezonansinį sujungimą. Belaidis įkrovimas gali būti patogesnis nei įkrovimas iš elektros lizdo, nes nereikia valdyti kabelių. Jis taip pat gali būti integruotas į kelius, leidžiantis EV įkrauti važiuojant. Tačiau belaidis įkrovimas šiuo metu yra mažiau efektyvus ir brangesnis nei įkrovimas iš elektros lizdo. Tobulėjant technologijoms, tikimasi, kad jis taps labiau paplitęs.

Išmanusis įkrovimas

Išmaniosios įkrovimo technologijos optimizuoja įkrovimo tvarkaraščius, kad būtų sumažintas poveikis tinklui ir sumažintos elektros energijos sąnaudos. Išmanieji įkrovikliai gali bendrauti su tinklu ir koreguoti įkrovimo tarifus pagal realaus laiko elektros energijos kainas ir tinklo sąlygas. Jie taip pat gali prioritetą teikti įkrovimui tiems EV, kuriems to labiausiai reikia. Išmanusis įkrovimas gali padėti subalansuoti tinklo apkrovą ir sumažinti brangaus tinklo atnaujinimo poreikį. Transporto priemonės ir tinklo (V2G) technologija, leidžianti EV išleisti elektros energiją atgal į tinklą, yra dar viena perspektyvi vystymosi sritis.

Akumuliatorių keitimas

Akumuliatorių keitimas apima išsikrovusio EV akumuliatoriaus pakeitimą visiškai įkrautu specialioje stotyje. Akumuliatorių keitimas gali būti greitesnis nei nuolatinės srovės greitasis įkrovimas, nes akumuliatoriaus pakeitimas užima tik kelias minutes. Tai taip pat gali išspręsti problemas dėl akumuliatoriaus gedimo ir eksploatavimo pabaigos valdymo. Tačiau akumuliatorių keitimui reikia standartizuotų akumuliatorių blokų ir didelių investicijų į infrastruktūrą. Nors jis nebuvo plačiai pritaikytas už tam tikrų rinkų (pvz., Kinijos), jis išlieka domėjimosi sritis.

Mobilusis įkrovimas

Mobiliojo įkrovimo paslaugos teikia įkrovimą pagal pareikalavimą EV, naudodamos mobiliuosius įkrovimo įrenginius, pvz., mikroautobusus ar priekabas su akumuliatoriais ar generatoriais. Mobilusis įkrovimas gali būti naudingas teikiant avarinį įkrovimą įstrigusiems EV arba aptarnaujant renginius ir festivalius, kur yra ribota fiksuota įkrovimo infrastruktūra. Tai taip pat gali būti patogus variantas EV savininkams, neturintiems prieigos prie privačių įkrovimo įrenginių.

Integracija su atsinaujinančiais energijos šaltiniais

EV įkrovimo integravimas su atsinaujinančiais energijos šaltiniais, tokiais kaip saulės ir vėjo energija, gali dar labiau sumažinti EV poveikį aplinkai. Saulės įkrovimas vietoje gali suteikti švarią ir prieinamą elektros energiją EV įkrovimui. Išmaniosios įkrovimo technologijos taip pat gali būti naudojamos prioritetiniam įkrovimui didelės atsinaujinančios energijos gamybos laikotarpiais. EV derinimas su atsinaujinančia energija gali sukurti tikrai tvarią transporto sistemą.

Standartizuoti tarptinklinio ryšio susitarimai

EV įkrovimo tinklams toliau plečiantis, standartizuoti tarptinklinio ryšio susitarimai tampa vis svarbesni. Tarptinklinio ryšio susitarimai leidžia EV vairuotojams naudoti įkrovimo stoteles iš skirtingų tinklų, nereikalaujant kurti atskirų paskyrų ar atsisiųsti kelias programėles. Tai supaprastina įkrovimo patirtį ir palengvina EV vairuotojams keliauti po skirtingus regionus. Tokios iniciatyvos kaip Open Charge Alliance (OCA) siekia skatinti sąveikumą ir standartizuotus tarptinklinio ryšio protokolus.

Išvada

Tvirtos ir prieinamos EV įkrovimo infrastruktūros kūrimas yra itin svarbus norint paremti pasaulinį perėjimą prie elektrinio mobilumo. Nors iššūkių išlieka, pastaraisiais metais pasiekta didelė pažanga, o horizonte – įdomios naujos technologijos. Spręsdami iššūkius ir pasinaudodami galimybėmis, galime sukurti įkrovimo infrastruktūrą, kuri būtų patogi, prieinama ir tvari, taip atverdami kelią švaresnei ir tvaresnei transportavimo ateičiai visiems.