מגמות ביכולות טעינת EV

הצמיחה של שוק הרכב החשמלי עשויה להרגיש בלתי נמנעת: ההתמקדות בהפחתת פליטת CO2, האקלים הפוליטי הנוכחי, ההשקעות של הממשלה ותעשיית הרכב והמרדף המתמשך אחר החברה הכל-חשמלית, כולם מצביעים על ברכה בכלי רכב חשמליים. עם זאת, עד כה, האימוץ הנרחב של כלי רכב חשמליים על ידי הצרכנים נפגע על ידי זמני טעינה ארוכים והיעדר תשתית טעינה. ההתקדמות בטכנולוגיית טעינת EV נותנת מענה לאתגרים הללו, ומאפשרת טעינה בטוחה ומהירה בבית ובדרך. רכיבי טעינה ותשתית עולים כדי לענות על הצרכים של שוק EV הצומח במהירות, וסוללים את הדרך לצמיחה אקספוננציאלית בתחבורה חשמלית.

כוחות המניעים מאחורי שוק כלי רכב

ההשקעה בכלי רכב חשמליים צומחת כבר מספר שנים, אך תשומת לב וביקוש מוגברים הודגשו על ידי מספר מגזרים בחברה. ההתמקדות ההולכת וגוברת בפתרונות אקלים הדגישה את החשיבות של כלי רכב חשמליים - היכולת הן להפחית את פליטת הפחמן ממנועי בעירה פנימית והן להשקיע בהובלת אנרגיה נקייה הפכה למטרה רווחת עבור הממשלה והתעשייה כאחד. התמקדות זו בצמיחה בת קיימא ושימור משאבי טבע דוחפת גם את הטכנולוגיה למגמה לחברה שכולה חשמל - עולם עם אנרגיה בלתי מוגבלת המבוססת על משאבים מתחדשים ללא פליטות מזיקות.
מניעים סביבתיים וטכנולוגיים אלו באים לידי ביטוי בסדרי העדיפויות של הרגולציה וההשקעות הפדרליות, במיוחד לאור חוק השקעות בתשתיות ותעסוקה משנת 2021, אשר ייעד 7.5 מיליארד דולר לתשתיות EV ברמה הפדרלית, 2.5 מיליארד דולר למענקי תשתיות EV ותדלוק, ו-5 מיליארד דולר לטובת התוכנית הלאומית לטעינת רכב חשמלי. מינהלת ביידן גם חותרת למטרה של בנייה והתקנה של 500,000 תחנות טעינה DC ברחבי הארץ.

ניתן לראות מגמה זו גם ברמת המדינה. מדינות כולל קליפורניה, מסצ'וסטס וניו ג'רזי רודפות אחר חקיקה לאמץ כלי רכב חשמליים. זיכוי מס, תנועת Electrify America, תמריצים ומנדטים משפיעים גם על צרכנים ויצרנים לאמץ את תנועת EV.

גם יצרניות הרכב מצטרפות למהלך לעבר כלי רכב חשמליים. יצרניות רכב מדור קודם כולל GM, פורד, פולקסווגן, ב.מ.וו ואאודי מציגות באופן עקבי דגמי EV חדשים. עד סוף 2022, צפויים להיות יותר מ-80 דגמי EV והיברידיות פלאג-אין זמינות בשוק. יש מספר גדל והולך של יצרני רכבים חדשים שמצטרפים לשוק גם כן, כולל טסלה, לוסיד, ניקולה ו-Rivian.

גם חברות השירות נערכים לחברה שכולה חשמל. חשוב שחברות שירות יישארו בקדמת העקומה בכל הנוגע לחשמול על מנת להתאים לביקוש הגובר, ותהיה צורך בתשתיות קריטיות כולל רשתות מיקרו לאורך הכבישים הבין-מדינתיים כדי להכיל תחנות טעינה. התקשורת בין רכב לרשת צוברת אחיזה גם לאורך הכבישים המהירים.

חסימות דרכים לצמיחה

בעוד מומנטום צובר לאימוץ נרחב של EV, אתגרים צפויים לעכב את הצמיחה. בעוד שתמריצים יעודדו צרכנים או ציים לעבור לרכב חשמלי, הם עשויים לבוא עם מלכוד - ייתכן שתהיה תנועה של רכבי רכב חשמליים להיות מסוגלים לתקשר עם תשתית כדי לעקוב אחר קילומטראז', מה שמצריך חידושים טכנולוגיים ותשתית תקשורת חיצונית.

אחד המכשולים הגדולים ביותר לאימוץ EV ברמת הצרכן הוא תשתית טעינה אמינה ויעילה. לפי הערכות, יידרשו עד 2030 9.6 מיליון יציאות טעינה כדי להתאים לצמיחה החזויה של שוק ה-EV. כמעט 80% מהיציאות הללו יהיו מטענים ביתיים, וכ-20% יהיו מטענים ציבוריים או במקום עבודה. נכון לעכשיו, צרכנים מהססים לרכוש רכב EV עקב חרדת טווחים – החשש שמכוניתם לא תוכל לעשות נסיעה ארוכה ללא צורך בטעינה מחדש, ושתחנות הטעינה לא יהיו זמינות או יעילות בעת הצורך.

מטענים ציבוריים או משותפים בפרט חייבים להיות מסוגלים לספק יכולות טעינה במהירות גבוהה כמעט קבועים מסביב לשעון. נהג שעוצר בתחנת טעינה לאורך כביש מהיר כנראה זקוק לטעינה מהירה בעוצמה גבוהה - מערכות טעינה בעלות הספק גבוה יוכלו להעניק לרכבים סוללה כמעט נטענת במלואה לאחר מספר דקות בלבד של טעינה.

מטענים מהירים דורשים שיקולי תכנון ספציפיים כדי לפעול בצורה אמינה. יכולות קירור נוזלים נחוצות כדי לשמור על פיני הטעינה בטמפרטורה אופטימלית ולהאריך את הזמן שניתן לטעון רכב בזרמים גבוהים יותר. באזורי טעינה צפופים ברכב, שמירה על סיכות המגע מקוררות תיצור טעינה יעילה ועקבית בהספק גבוה כדי לענות על הזרימה המתמדת של דרישת הטעינה של הצרכנים.

שיקולי עיצוב של מטען בעל עוצמה גבוהה

מטעני EV נבנים יותר ויותר תוך התמקדות באופטימיזציה של קשיחות ויכולות טעינה בעוצמה גבוהה כדי לענות על הצרכים של נהגי EV ולהתגבר על חרדת טווח. מטען EV בעל עוצמה גבוהה עם 500 אמפר מתאפשר עם מערכת הקירור והניטור הנוזלים - נושא המגע במחבר הטעינה כולל מוליכות תרמית ומשמש גם כגוף קירור כאשר נוזל הקירור מפזר את החום דרך תעלות קירור משולבות. מטענים אלו מכילים מגוון חיישנים, לרבות חיישני דליפת נוזל קירור וניטור טמפרטורה מדויק בכל מגע מתח על מנת להבטיח שהפינים לא יעלו על 90 מעלות צלזיוס. אם הסף הזה הושג, בקר הטעינה בתחנת הטעינה מפחית את תפוקת הכוח כדי לשמור על טמפרטורה מקובלת.

מטעני EV גם צריכים להיות מסוגלים לעמוד בפני בלאי ולעבור בקלות תחזוקה. ידיות טעינת EV מיועדות לבלאי, טיפול גס לאורך זמן המשפיע על הפנים ההזדווגות הוא בלתי נמנע. יותר ויותר, מטענים מתוכננים עם רכיבים מודולריים, המאפשרים החלפה קלה של הפנים המשויכים.
ניהול כבלים בתחנות טעינה הוא גם שיקול חשוב לאריכות ימים ואמינות. כבלי טעינה בעלי הספק גבוה מכילים חוטי נחושת, קווי קירור נוזלים וכבלי פעילות, אך עדיין צריכים לעמוד במשיכה או בהנעה. שיקולים נוספים כוללים תפסים ניתנים לנעילה, המאפשרים לנהג לעזוב (מודולריות של פני ההזדווגות יחד עם איור של זרימת נוזל הקירור) את רכבו בטעינה בתחנה ציבורית מבלי לדאוג שמישהו עלול לנתק את הכבל.