充電インフラの動向

現在、充電需要のほとんどは家庭での充電によって満たされていますが、従来の車両に燃料を補給する場合と同じレベルの利便性とアクセスしやすさを提供するために、公共で利用できる充電器の必要性がますます高まっています。特に住宅の充電へのアクセスがより制限されている密集した都市部では、公共の充電インフラがEV導入の重要な要因となっています。2022年末の時点で、世界中に公共充電ポイントは270万か所あり、そのうち90万か所以上が2022年に設置されました。これは2021年のストックから約55%増加し、2015年から2015年までのパンデミック前の成長率50%に匹敵します。 2019年。

低速充電器

世界中で 60 万以上の公共低速充電ポイント12022年に設置され、そのうち36万台が中国に設置され、国内の低速充電器の在庫は100万台以上となった。2022年末時点で、中国は公共用低速充電器の世界在庫の半分以上を保有していた。

欧州は 2 位で、2022 年には合計 460,000 台の低速充電器が設置され、前年比 50% 増加しました。ヨーロッパではオランダが 117,000 人でトップで、フランスが約 74,000 人、ドイツが 64,000 人で続いています。米国の低速充電器の在庫は2022年に9%増加し、主要市場の中で最も低い伸び率となった。韓国では、低速充電器の在庫が前年比で2倍に増加し、184,000の充電ポイントに達しました。

急速充電器

公共で利用できる急速充電器、特に高速道路沿いにある急速充電器は、長距離の移動を可能にし、EV 導入の障壁となっている航続距離の不安に対処できます。低速充電器と同様に、公共の急速充電器も、プライベート充電に確実にアクセスできない消費者に充電ソリューションを提供することで、より広範囲の人口にEVの導入を促進します。急速充電器の数は 2022 年に世界で 33 万台増加しましたが、やはり増加分の大半 (ほぼ 90%) は中国によるものでした。急速充電の導入は、人口密集都市における家庭用充電器へのアクセス不足を補い、EVの急速導入という中国の目標をサポートする。中国には合計 760,000 台の急速充電器が設置されていますが、公共の急速充電器の在庫の合計を超える数がわずか 10 省に設置されています。

ヨーロッパでは、急速充電器の在庫が 2022 年末までに全体で 70,000 台を超え、2021 年と比較して約 55% 増加しました。急速充電器の在庫が最も多い国は、ドイツ (12,000 台以上)、フランス (9,700 台)、ノルウェーです。 (9,000)。提案されている代替燃料インフラ規制（AFIR）に関する暫定合意で示されているように、欧州連合全体に公共充電インフラをさらに発展させようという明確な野心があり、欧州横断ネットワーク輸送（TEN）全体の充電範囲要件を設定します。 -T) 欧州投資銀行と欧州委員会との間の合意により、2023年末までに急速充電を含む代替燃料インフラに15億ユーロ以上が利用可能となる。

米国は 2022 年に 6,300 台の急速充電器を設置しましたが、その約 4 分の 3 がテスラ スーパーチャージャーでした。急速充電器の総在庫は、2022 年末時点で 28,000 台に達しました。政府による (NEVI) の承認を受けて、今後数年間で導入が加速すると予想されます。米国のすべての州、ワシントン DC、プエルトリコがこのプログラムに参加しており、高速道路 122,000 km にわたる充電器の建設を支援するために、2023 年に 8 億 8,500 万米ドルの資金がすでに割り当てられています。米国連邦道路局は、一貫性、信頼性、アクセシビリティ、互換性を確保するために、連邦政府が資金提供する EV 充電器の新しい国家基準を発表しました。テスラは、米国のスーパーチャージャー（スーパーチャージャーは米国の急速充電器総在庫の60％を占める）とデスティネーション・チャージャー・ネットワークの一部をテスラ以外のEVにも開放すると発表した。

より幅広いEVの普及を可能にするために公共充電ポイントの必要性が高まっている

EVの普及拡大には、EV販売の増加を見越した公共充電インフラの展開が不可欠です。たとえば、ノルウェーでは、2011 年に公共充電ポイントあたり約 1.3 台のバッテリー式電動 LDV があり、さらなる普及を後押ししました。2022 年末時点で、LDV の 17% 以上が BEV であり、ノルウェーの公共充電ポイントあたり 25 台の BEV がありました。一般に、バッテリー電動 LDV のストックシェアが増加するにつれて、BEV あたりの充電ポイントの比率は減少します。EV販売の成長は、家庭や職場での個人充電、または公共でアクセス可能な充電ステーションなど、アクセスしやすく手頃なインフラによって充電需要が満たされる場合にのみ維持できます。

公共充電器あたりの電気LDVの割合

一部の国におけるバッテリー電気 LDV シェアに対するバッテリー電気 LDV あたりの公共充電ポイントの比率

PHEV は BEV ほど公共の充電インフラへの依存度は低いですが、充電ポイントの十分な利用可能性に関する政策決定には公共の PHEV 充電を組み込む（そして奨励する）必要があります。充電ポイントごとの電気 LDV の総数を考慮すると、2022 年の世界平均は充電器あたり約 10 台の EV でした。中国、韓国、オランダなどの国は、過去数年間を通じて、充電器あたり 10 台未満の EV を維持してきました。公共充電に大きく依存している国では、公共で利用できる充電器の数が、EVの導入にほぼ匹敵する速度で拡大しています。

ただし、家庭用充電器が広く普及していることを特徴とする一部の市場では（充電器を設置できる一戸建て住宅の割合が高いため）、公共充電ポイントあたりのEVの数はさらに多くなる可能性があります。たとえば、米国では、充電器あたりの EV の比率は 24 で、ノルウェーでは 30 を超えています。EV の市場普及が進むにつれて、これらの国でも、ドライバーの EV 普及をサポートするために公共充電の重要性がますます高まっています。個人の家庭や職場で充電オプションを利用できない人。ただし、充電器ごとの EV の最適な比率は、地域の状況やドライバーのニーズによって異なります。

おそらく、利用可能な公共充電器の数よりも重要なのは、急速充電器が低速充電器よりも多くの EV にサービスを提供できることを考えると、EV ごとの公共充電電力容量の合計です。市場が成熟し、インフラの利用がより効率的になるまで充電器の使用率が比較的低くなると仮定すると、EV 導入の初期段階では、EV 1 台あたりの利用可能な充電電力が高いのは理にかなっています。これに沿って、欧州連合の AFIR には、登録されたフリートの規模に基づいて提供される総電力容量の要件が含まれています。

世界的に、電気 LDV 1 台あたりの平均公共充電電力容量は、EV 1 台あたり約 2.4 kW です。欧州連合ではこの比率はさらに低く、EV 1 台あたり平均約 1.2 kW です。韓国は、ほとんどの公共充電器 (90%) が低速充電器であるにもかかわらず、EV 1 台あたり 7 kW で最も高い割合を占めています。

公共充電ポイントあたりの電気 LDV の数と電気 LDV あたりの kW、2022 年

開ける

充電ポイントあたりの電気 LDV の数電気 LDV ごとの公共充電のkWニュージーランドアイスランドオーストラリアノルウェーブラジルドイツスウェーデン米国デンマークポルトガルイギリススペインカナダインドネシアフィンランドスイス日本タイ欧州連合フランスポーランドメキシコベルギー世界イタリア中国インド南アフリカチリギリシャオランダ韓国081624324048566 47280889610400.61.21.82.433.64.24.85.466.67.27.8

• EV / EVSE（下軸）
• kW/EV（上軸）

電気トラックが市販され始めている地域では、バッテリー式電気トラックは、TCO ベースで従来のディーゼルトラックと競合することができ、都市部や地方だけでなく、トラクター・トレーラーの地域や長距離セグメントにおいても、ますます幅広い業務範囲が拡大しています。 。到着時刻を決定する 3 つのパラメータは料金所です。燃料および運行コスト（例：トラック運転者が直面するディーゼルと電気の価格の差、およびメンテナンスコストの削減）。車両購入前払い価格の差を減らすための設備投資補助金。電気トラックは、より低い生涯コスト (割引料金が適用される場合を含む) で同じ運行を提供できるため、車両所有者が初期費用の回収を期待するかどうかが、電気トラックと従来型トラックのどちらを購入するかを決定する重要な要素となります。

「シフト外」（夜間またはその他の長期間のダウンタイム）の低速充電を最大限に活用して充電コストを削減し、送電網事業者との大量購入契約を確保できれば、長距離用途における電気トラックの経済性は大幅に改善される可能性があります。 「シフト中」（休憩中など）、高速（最大350 kW）、または超高速（>350 kW）充電、スマート充電と車両から送電網への追加収入の機会の探求。

電気トラックや電気バスは、エネルギーの大部分を勤務時間外の充電に依存することになります。これは主に、民間または半民間の充電スタンド、または高速道路上の公共駅で、多くの場合夜間に実現されます。増大する大型電化需要に対応するための車両基地を開発する必要があり、多くの場合、配電網や送電網のアップグレードが必要になる可能性があります。車両範囲の要件に応じて、デポ充電は、都市部のバスおよび都市部および地方のトラックのほとんどの運行をカバーするのに十分です。

休憩時間を義務付ける規制では、途中で急速または超急速充電オプションが利用できる場合、シフトの途中で充電するための時間枠を設けることもできます。欧州連合では、4.5 時間の運転ごとに 45 分間の休憩を義務付けています。米国は8時間後に30分を義務付けている。

現在、市販されているほとんどの直流 (DC) 急速充電ステーションでは、250 ～ 350 kW の範囲の電力レベルが可能です。欧州理事会と議会が合意したこの計画には、2025年から始まる電動大型車両のインフラ整備の段階的プロセスが含まれている。米国と欧州における地域および長距離トラック運行の電力要件に関する最近の研究では、充電電力が350kWを超えることが判明している。 30 ～ 45 分の休憩中に電気トラックを完全に充電するには、最大 1 MW の電力が必要になる場合があります。

地域的な事業、特に長距離事業を技術的かつ経済的に実行可能にするための前提条件として、急速または超急速充電のスケールアップの必要性を認識し、2022 年にトラトン、ボルボ、ダイムラーは 500 ユーロで独立した合弁会社を設立しました。 3 つの大型製造グループによる総投資額 100 万ドルを超えるこの取り組みは、ヨーロッパ全土に 1,700 以上の高速 (300 ～ 350 kW) および超高速 (1 MW) 充電ポイントを配備することを目指しています。

現在、複数の充電規格が使用されており、超高速充電の技術仕様は開発中です。異なる道をたどるメーカーによって生じるコスト、非効率性、自動車輸入業者や国際事業者にとっての課題を回避するには、大型EVの充電規格と相互運用性を可能な限り最大限に収束させることが必要となる。

中国では、共同開発者である中国電力委員会とCHAdeMOの「ウルトラChaoJi」が、最大数メガワットの大型電気自動車用の充電規格を開発している。ヨーロッパと米国では、CharIN メガワット充電システム (MCS) の仕様が定められており、潜在的な最大電力は 100 です。国際標準化機構 (ISO) およびその他の組織によって開発中です。商業展開に必要なMCSの最終仕様は、2024年に決定される予定です。2021年にダイムラー・トラックとポートランド・ゼネラル・エレクトリック（PGE）によって提供される最初のメガワット充電サイト、およびオーストリア、スウェーデンでの投資とプロジェクトの後、 、スペインとイギリス。

このような大電力を必要とするステーションでは、設置と送電網のアップグレードの両方に多額のコストがかかるため、定格電力 1 MW の充電器の商品化には多額の投資が必要になります。公共電力会社のビジネスモデルと電力部門の規制の見直し、利害関係者間の計画の調整、スマート充電はすべて役立ちます。パイロットプロジェクトや金銭的インセンティブを通じた直接サポートも、初期段階での実証と導入を加速できます。最近の研究では、MCS 定格充電ステーションを開発するための重要な設計上の考慮事項について概説しています。

• 送電線や変電所に近い高速道路の車両基地に充電ステーションを計画することは、コストを最小限に抑え、充電器の利用率を高めるための最適なソリューションとなる可能性があります。
• 早い段階で送電線に直接接続することで接続を「適切なサイジング」にし、場当たり的かつ短期的に配電網をアップグレードするのではなく、貨物輸送の高い割合が電化されているシステムのエネルギー需要を予測します。コストを削減するには重要です。これには、分野を超えて送電網運営者と充電インフラ開発者との間で構造化され調整された計画が必要となります。
• 送電システムの相互接続と送電網のアップグレードには 4 ～ 8 年かかる場合があるため、優先度の高い充電ステーションの設置と建設はできるだけ早く開始する必要があります。

ソリューションには、定置式蓄電器の設置と地域の再生可能エネルギーの統合、スマート充電との組み合わせが含まれます。これにより、送電網接続に関連するインフラストラクチャコストと電力調達コストの両方を削減できます（たとえば、トラック事業者が一日を通じた価格変動を裁定することでコストを最小限に抑えることができ、車両から送電網への機会の増加など）。

電気大型車両 (HDV) に電力を供給するその他のオプションには、バッテリー交換や電気道路システムがあります。電気道路システムは、道路内の誘導コイルを介して、車両と道路の間の導電接続を介して、または架線（架空）線を介してトラックに電力を伝送できます。カテナリーやその他の動的充電オプションは、ゼロエミッションの地域および長距離トラックへの移行において大学のシステムレベルのコストを削減し、総資本コストと運用コストの点で有利に完了する可能性があります。また、必要なバッテリー容量の削減にも役立ちます。道路電気システムがトラックだけでなく電気自動車にも適合するように設計されていれば、バッテリー需要をさらに削減し、利用率をさらに向上させることができます。ただし、そのようなアプローチには、技術開発と設計の点でより大きなハードルを伴い、より多くの資本が必要となる帰納的設計または路上設計が必要になります。同時に、電気道路システムは、道路と車両の標準化（路面電車やトロリーバスに例を示す）、長距離旅行における国境を越えた互換性、適切なインフラストラクチャの必要性の増大など、鉄道部門と同様の重大な課題を引き起こしています。所有権モデル。これらは、ルートや車両の種類に関してトラック所有者にとって柔軟性が低く、全体的に開発コストが高くつくため、すべてが通常の充電ステーションと比較して競争力に影響を与えます。これらの課題を考慮すると、このようなシステムは、使用頻度の高い貨物輸送路に最初に導入するのが最も効果的であり、これには官民のさまざまな関係者間の緊密な調整が必要となります。ドイツとスウェーデンにおけるこれまでの公道でのデモは、民間団体と公的団体の両方の擁護者に頼ってきた。中国、インド、英国、米国でも電気道路システムのパイロットの募集が検討されている。

大型車両の充電ニーズ

国際クリーン交通評議会 (ICCT) の分析によると、タクシー サービス (バイク タクシーなど) における電動二輪車のバッテリー交換は、ポイント充電の BEV または ICE 二輪車と比較して最も競争力のある TCO を提供します。二輪車によるラストマイル配送の場合、現時点ではポイント充電の方がバッテリー交換よりも TCO で有利ですが、適切な政策インセンティブと規模があれば、特定の条件下では交換が実行可能な選択肢になる可能性があります。一般に、1 日の平均走行距離が増加するにつれて、バッテリー交換式電動二輪車は、ポイント充電車やガソリン車よりも経済的になります。2021 年に、共通のバッテリー仕様について協力することで、二輪車や三輪車を含む軽量車両のバッテリー交換を容易にすることを目的として、Swappable Batteries Motorcycle Consortium が設立されました。

特にインドでは電動二輪車・電動三輪車のバッテリー交換が活発になっている。現在インド市場には10社以上の企業が参入しており、その中には中華台北に本拠を置く電動スクーターおよびバッテリー交換技術のリーダーであるGogoroも含まれる。Gogoro は、自社のバッテリーがチャイニーズタイペイの電動スクーターの 90% に電力を供給していると主張しており、Gogoro ネットワークには 12,000 以上のバッテリー交換ステーションがあり、主にアジア太平洋地域の 9 か国で 500,000 台を超える電動二輪車をサポートしています。インドに本拠を置き、ラストマイル配送向けのサービスとしてのEVプラットフォームを運営するZypp Electricとの提携。両社は、デリー市での企業間ラストワンマイル配送業務のパイロットプロジェクトの一環として、6つのバッテリー交換ステーションと100台の電動二輪車を共同で配備している。2023 年の初めに、同社は資金を調達し、2025 年までにインドの 30 都市で 20 万台の電動二輪車に保有車両を拡大する予定です。Sun Mobility はインドでのバッテリー交換の長い歴史があり、インド全土に交換ステーションを設置しています。アマゾン・インディアなどのパートナーと協力して、電動人力車を含む電動二輪車および電動三輪車向けのサービスを提供しています。タイではバイクタクシーや配送ドライバー向けのバッテリー交換サービスも導入されている。

電動二輪車のバッテリー交換はアジアで最も普及していますが、アフリカにも広がりつつあります。たとえば、ルワンダの電動バイクの新興企業は、1 日の長距離走行を必要とするバイクタクシーの運行に重点を置いて、バッテリー交換ステーションを運営しています。アンパサンドはキガリに10箇所、ケニアのナイロビに3箇所のバッテリー交換ステーションを建設した。これらのステーションでは、月に約 37,000 件のバッテリー交換が行われます。

二輪車/三輪車のバッテリー交換によるコストメリット

特にトラックの場合、バッテリー交換は超高速充電よりも大きな利点がある可能性があります。第一に、交換は最小限で済みますが、ケーブルベースの充電では実現が難しく、高価であり、中電圧から高電圧のグリッドに接続された超高速充電器と、高価なバッテリー管理システムとバッテリーの化学的性質が必要になります。超急速充電を避けることにより、バッテリーの容量、性能、サイクル寿命を延ばすこともできます。

トラックとバッテリーの購入を分離し、バッテリーのリース契約を確立するサービスとしてのバッテリー (BaaS) により、初期購入コストが大幅に削減されます。さらに、トラックはリチウム ニッケル マンガン コバルト酸化物 (NMC) バッテリーよりも耐久性の高いリン酸鉄リチウム (LFP) バッテリーの化学的性質に依存する傾向があるため、安全性と手頃な価格の点で交換に適しています。

ただし、車両のサイズが大きくなりバッテリーが重くなるため、交換を実行するにはより多くのスペースと特殊な機器が必要となるため、トラックのバッテリー交換ではステーションの建設コストが高くなる可能性があります。もう 1 つの大きな障壁は、バッテリーを所定のサイズと容量に標準化する必要があることです。バッテリーの設計と容量は電気トラック メーカー間の重要な差別化要因であるため、トラック OEM はこれを競争力への課題として認識する可能性があります。

中国は、重要な政策支援とケーブル充電を補完するように設計された技術の使用により、トラックのバッテリー交換の最前線に立っています。2021年、中国のMIITは、3都市でのHDVバッテリー交換を含む、多くの都市でバッテリー交換技術を試験的に導入すると発表した。第一汽車、CAMC、東風、江鈴汽車有限公司 (JMC)、山西汽車、上海汽車など、中国のほぼすべての主要大型トラック メーカー。

中国はトラックのバッテリー交換の最前線にある

中国はまた、乗用車のバッテリー交換のリーダーでもあります。すべてのモードにおいて、中国のバッテリー交換ステーションの総数は、ほぼ 2022 年末時点で、2021 年末より 50% 増加しました。バッテリー交換対応車とサポートする交換ステーションを生産している NIO は、中国では、このネットワークが中国本土の 3 分の 2 以上をカバーしていると報告しています。スワッピング ステーションの半数は 2022 年に設置され、同社は 2025 年までに世界中で 4,000 のバッテリー スワップ ステーションを設置するという目標を設定しています。同社のスワップ ステーションは 1 日あたり 300 件以上のスワップを実行でき、最大 13 個のバッテリーを同時に充電できます。 20～80kW。

NIO はまた、バッテリー交換対応の自動車モデルが 2022 年末に向けてヨーロッパ市場で販売されるようになったことから、ヨーロッパにバッテリー交換ステーションを建設する計画も発表しました。スウェーデン初の NIO バッテリー交換ステーションは 2022 年末に開設され、2022 年末までに 10 か所の NIO がオープンしました。ノルウェー、ドイツ、スウェーデン、オランダにバッテリー交換ステーションが開設されました。NIO のスワッピング ステーションが NIO 車にサービスを提供しているのとは対照的に、中国のバッテリー交換ステーションを運営する Aulton のステーションは、16 の異なる自動車会社の 30 モデルをサポートしています。

バッテリー交換は、自家用車よりも充電時間に左右されやすい LDV タクシー車両にとって、特に魅力的なオプションとなる可能性があります。米国の新興企業アンプルは現在、サンフランシスコ・ベイエリアで12カ所のバッテリー交換ステーションを運営し、主にウーバーのライドシェア車両にサービスを提供している。

中国は乗用車のバッテリー交換のリーダーでもある

参考文献

低速充電器の定格電力は 22 kW 以下です。急速充電器は、定格電力が 22 kW を超え、最大 350 kW の充電器です。「充電ポイント」と「充電器」は同じ意味で使用され、同時に充電できる EV の数を反映する個々の充電ソケットを指します。「充電ステーション」には複数の充電ポイントがある場合があります。

以前は指令であったが、提案されているAFIRは、正式に承認されれば拘束力のある立法となり、とりわけ、欧州連合内の主要道路と二次道路であるTEN-T沿いに設置された充電器間の最大距離を規定することになる。

誘導ソリューションは実用化には程遠く、高速道路の速度で十分な電力を供給するという課題に直面しています。