Tendenze nelle capacità di ricarica dei veicoli elettrici

La crescita del mercato dei veicoli elettrici può sembrare inevitabile: l’attenzione alla riduzione delle emissioni di CO2, l’attuale clima politico, gli investimenti da parte del governo e dell’industria automobilistica e la continua ricerca di una società completamente elettrica indicano tutti un vantaggio per i veicoli elettrici. Fino ad ora, tuttavia, l’adozione diffusa dei veicoli elettrici da parte dei consumatori è stata ostacolata dai lunghi tempi di ricarica e dalla mancanza di infrastrutture di ricarica. I progressi nella tecnologia di ricarica dei veicoli elettrici stanno affrontando queste sfide, consentendo una ricarica rapida e sicura a casa e in viaggio. I componenti e le infrastrutture di ricarica stanno aumentando per soddisfare le esigenze del mercato dei veicoli elettrici in rapida crescita, aprendo la strada a una crescita esponenziale del trasporto elettrico.

LE FORZE GUIDATE DEL MERCATO DEI VEICOLI ELETTRICI

Gli investimenti nei veicoli elettrici sono in crescita da diversi anni, ma diversi settori della società hanno sottolineato una maggiore attenzione e domanda. La crescente attenzione alle soluzioni climatiche ha evidenziato l’importanza dei veicoli elettrici: la capacità sia di ridurre le emissioni di carbonio dei motori a combustione interna sia di investire nel trasporto di energia pulita è diventata un obiettivo diffuso sia per il governo che per l’industria. Questa attenzione alla crescita sostenibile e alla conservazione delle risorse naturali spinge anche la tecnologia a tendere verso una società completamente elettrica – un mondo con energia illimitata basata su risorse rinnovabili senza emissioni nocive.
Questi fattori ambientali e tecnologici si riflettono nelle priorità della regolamentazione e degli investimenti federali, in particolare alla luce dell’Infrastructure Investment and Jobs Act del 2021, che ha stanziato 7,5 miliardi di dollari per le infrastrutture dei veicoli elettrici a livello federale, 2,5 miliardi di dollari per sovvenzioni per le infrastrutture di ricarica e rifornimento di veicoli elettrici, e 5 miliardi di dollari destinati al Programma nazionale di ricarica dei veicoli elettrici. L’amministrazione Biden sta inoltre perseguendo l’obiettivo di costruire e installare 500.000 stazioni di ricarica DC in tutto il Paese.

Questa tendenza può essere osservata anche a livello statale. Stati tra cui California, Massachusetts e New Jersey stanno perseguendo una legislazione per abbracciare i veicoli completamente elettrici. Anche i crediti d’imposta, il movimento Electrify America, gli incentivi e i mandati influenzano sia i consumatori che i produttori ad abbracciare il movimento dei veicoli elettrici.

Anche le case automobilistiche si stanno unendo al passaggio ai veicoli elettrici. Le principali case automobilistiche tradizionali, tra cui GM, Ford, Volkswagen, BMW e Audi, introducono costantemente nuovi modelli di veicoli elettrici. Entro la fine del 2022, si prevede che sul mercato saranno disponibili più di 80 modelli di veicoli elettrici e ibridi plug-in. C’è anche un numero crescente di nuovi produttori di veicoli elettrici che si uniscono al mercato, tra cui Tesla, Lucid, Nikola e Rivian.

Anche le società di servizi pubblici si stanno preparando per una società completamente elettrica. È importante che i servizi pubblici restino all’avanguardia quando si tratta di elettrificazione per soddisfare la crescente domanda, e saranno necessarie infrastrutture critiche, comprese le microreti, lungo le interstatali per ospitare le stazioni di ricarica elettrica. La comunicazione Vehicle-to-Grid sta guadagnando terreno anche lungo le autostrade.

OSTACOLI ALLA CRESCITA

Mentre sta guadagnando slancio l’adozione diffusa dei veicoli elettrici, si prevede che le sfide ostacoleranno la crescita. Sebbene gli incentivi incoraggeranno i consumatori o le flotte a passare ai veicoli elettrici, potrebbero comportare un problema: potrebbe esserci un movimento affinché i veicoli elettrici siano in grado di comunicare con le infrastrutture per monitorare il chilometraggio, richiedendo innovazioni tecnologiche e infrastrutture di comunicazione esterna.

Uno dei maggiori ostacoli all’adozione dei veicoli elettrici a livello di consumatore è un’infrastruttura di ricarica affidabile ed efficiente. Si stima che entro il 2030 saranno necessarie 9,6 milioni di porte di ricarica per far fronte alla crescita prevista del mercato dei veicoli elettrici. Quasi l’80% di questi porti saranno caricabatterie domestici e circa il 20% saranno caricabatterie pubblici o sul posto di lavoro. Attualmente, i consumatori esitano ad acquistare un veicolo elettrico a causa dell’ansia da autonomia, ovvero la preoccupazione che la loro auto non sia in grado di fare un lungo viaggio senza dover essere ricaricata e che le stazioni di ricarica non siano disponibili o efficienti quando necessario.

I caricabatterie pubblici o condivisi, in particolare, devono essere in grado di fornire funzionalità di ricarica ad alta velocità quasi costanti 24 ore su 24. Un conducente che si ferma in una stazione di ricarica lungo un’autostrada probabilmente ha bisogno di una ricarica rapida ad alta potenza: i sistemi di ricarica ad alta potenza saranno in grado di fornire ai veicoli una batteria quasi completamente ricaricata dopo solo pochi minuti di ricarica.

I caricabatterie ad alta velocità richiedono considerazioni di progettazione specifiche per funzionare in modo affidabile. Le capacità di raffreddamento a liquido sono necessarie per mantenere i pin di ricarica a una temperatura ottimale e prolungare il tempo in cui un veicolo può essere caricato con correnti più elevate. Nelle aree di ricarica ad alta densità di veicoli, mantenere i pin di contatto raffreddati creerà una ricarica ad alta potenza efficiente, costante e affidabile per soddisfare il flusso costante della domanda di ricarica dei consumatori.

CONSIDERAZIONI SULLA PROGETTAZIONE DEL CARICABATTERIE AD ALTA POTENZA

I caricabatterie per veicoli elettrici vengono sempre più costruiti con l’obiettivo di ottimizzare la robustezza e le capacità di ricarica ad alta potenza per soddisfare le esigenze dei conducenti di veicoli elettrici e superare l’ansia da autonomia. Un caricabatterie per veicoli elettrici ad alta potenza da 500 A è reso possibile dal sistema di raffreddamento e monitoraggio a liquido: il portacontatti nel connettore di ricarica presenta conduttività termica e funge anche da dissipatore di calore poiché il liquido di raffreddamento dissipa il calore tramite condotti di raffreddamento integrati. Questi caricabatterie contengono una varietà di sensori, inclusi sensori di perdite di liquido refrigerante e un monitoraggio preciso della temperatura su ogni contatto di alimentazione per garantire che i pin non superino i 90 gradi Celsius. Se tale soglia viene raggiunta, il controller di carica nella stazione di ricarica riduce la potenza in uscita per mantenere una temperatura accettabile.

I caricabatterie per veicoli elettrici devono inoltre essere in grado di resistere all’usura e sottoporsi facilmente alla manutenzione. Le maniglie di ricarica dei veicoli elettrici sono progettate per resistere all'usura, una manipolazione brusca nel tempo che influisce sulla faccia di accoppiamento è inevitabile. Sempre più spesso i caricabatterie vengono progettati con componenti modulari, consentendo la facile sostituzione della faccia di accoppiamento.
Anche la gestione dei cavi nelle stazioni di ricarica è un fattore importante per la longevità e l'affidabilità. I cavi di ricarica ad alta potenza contengono fili di rame, linee di raffreddamento a liquido e cavi di attività, ma devono comunque resistere a essere trascinati o calpestati. Altre considerazioni includono le chiusure bloccabili, che consentono al conducente di lasciare (Modularità della faccia di accoppiamento insieme a un'illustrazione del flusso di refrigerante) il proprio veicolo in carica presso una stazione pubblica senza preoccuparsi che qualcuno possa scollegare il cavo.