Трендови во инфраструктурата за полнење

Додека најголемиот дел од побарувачката за полнење во моментов се задоволува со полнење дома, јавно достапни полначи се сè повеќе потребни за да се обезбеди исто ниво на практичност и пристапност како за полнење гориво за конвенционалните возила. Во густите урбани области, особено, каде што пристапот до домашно полнење е поограничен, јавната инфраструктура за полнење е клучен овозможувач за усвојување на EV. На крајот на 2022 година, имаше 2,7 милиони јавни точки за полнење ширум светот, од кои повеќе од 900.000 беа инсталирани во 2022 година, што е околу 55% ​​зголемување во однос на залихите во 2021 година и споредливо со стапката на раст пред пандемијата од 50% помеѓу 2015 година и 2019 година.

Бавни полначи

На глобално ниво, повеќе од 600 000 јавни точки за бавно полнење1беа инсталирани во 2022 година, од кои 360.000 беа во Кина, со што залихите на бавни полначи во земјата се над 1 милион. На крајот на 2022 година, Кина беше дом на повеќе од половина од глобалната залиха на јавни бавни полначи.

Европа е на второто место, со вкупно 460.000 бавни полначи во 2022 година, што е 50% зголемување од претходната година. Холандија води во Европа со 117.000, по што следат околу 74.000 во Франција и 64.000 во Германија. Залихите на бавни полначи во САД се зголемија за 9% во 2022 година, што е најниска стапка на раст меѓу главните пазари. Во Кореја, залихите на бавно полнење се удвоија од година во година, достигнувајќи 184 000 точки за полнење.

Брзи полначи

Јавно достапните брзи полначи, особено оние лоцирани покрај автопатиштата, овозможуваат подолги патувања и можат да се справат со вознемиреноста на опсегот, бариера за усвојување на EV. Како бавните полначи, јавните брзи полначи, исто така, обезбедуваат решенија за полнење на потрошувачите кои немаат сигурен пристап до приватно полнење, а со тоа го охрабруваат прифаќањето на ЕВ во пошироки делови од населението. Бројот на брзи полначи се зголеми за 330 000 на глобално ниво во 2022 година, иако повторно најголемиот дел (речиси 90%) од растот дојде од Кина. Распоредувањето на брзото полнење го компензира недостатокот на пристап до домашни полначи во густо населените градови и ги поддржува целите на Кина за брзо распоредување на ЕВ. Кина има вкупно 760 000 брзи полначи, но повеќе од вкупниот јавен куп за брзо полнење се наоѓа во само десет провинции.

Во Европа вкупната залиха на брзи полначи броеше над 70 000 до крајот на 2022 година, што претставува зголемување од околу 55% ​​во споредба со 2021 година. Земјите со најголем залихи на брзи полначи се Германија (над 12 000), Франција (9 700) и Норвешка (9 000). Постои јасна амбиција низ Европската унија за понатамошен развој на инфраструктурата за јавна полнење, како што е наведено со привремениот договор за предложената Регулатива за инфраструктурата за алтернативни горива (AFIR), која ќе ги постави барањата за покривање на електричното полнење низ трансевропската мрежа-транспорт (TEN -Т) помеѓу Европската инвестициска банка и Европската комисија ќе стави на располагање над 1,5 милијарди евра до крајот на 2023 година за инфраструктура за алтернативни горива, вклучително и електрична брза полнење.

Соединетите Американски Држави инсталираа 6 300 брзи полначи во 2022 година, од кои околу три четвртини беа Tesla Superchargers. Вкупната залиха на брзи полначи достигна 28 000 на крајот на 2022 година. Се очекува распоредувањето да се забрза во наредните години по одобрението од владата на (NEVI). Сите американски држави, Вашингтон и Порторико учествуваат во програмата и веќе им се доделени 885 милиони американски долари во финансирање за 2023 година за поддршка на изградбата на полначи на 122 000 километри автопат. Американската федерална администрација за автопати објави нови национални стандарди за федерално финансирани полначи за ЕВ за да се обезбеди конзистентност, доверливост, пристапност и компатибилност. според новите стандарди, Tesla објави дека ќе отвори дел од својот американски суперполнач (каде што Superchargers претставуваат 60% од вкупната залиха на брзи полначи во Соединетите Држави) и мрежата на Destination Charger за електрични возила што не се на Tesla.

Јавните точки за полнење се сè попотребни за да се овозможи пошироко земање на EV

Распоредувањето на јавната инфраструктура за полнење во пресрет на растот на продажбата на ЕВ е од клучно значење за широко распространето усвојување на ЕВ. Во Норвешка, на пример, имаше околу 1,3 LDV електрични батерии по јавна точка за полнење во 2011 година, што го поддржа понатамошното усвојување. На крајот на 2022 година, со повеќе од 17% од LDV-овите се BEV-и, имаше 25 BEVs по јавна точка за полнење во Норвешка. Општо земено, како што се зголемува уделот на електричните LDV на батерии, точката на полнење по однос на BEV се намалува. Растот на продажбата на ЕВ може да се одржи само ако побарувачката за полнење се задоволува со пристапна и достапна инфраструктура, или преку приватно полнење во домовите или на работа, или преку јавно достапни станици за полнење.

Однос на електрични LDV по јавен полнач

Јавна точка на полнење по однос LDV батерија-електрична батерија во избрани земји наспроти уделот на залихите на LDV електрична енергија на батерии

Додека PHEV се помалку зависни од јавната инфраструктура за наплата отколку BEV, креирањето политики во врска со доволната достапност на точките за полнење треба да вклучи (и да го поттикне) јавното наплатување на PHEV. Ако се земе предвид вкупниот број на електрични LDV по точка на полнење, глобалниот просек во 2022 година беше околу десет EV на полнач. Земјите како Кина, Кореја и Холандија одржуваа помалку од десет електрични возила по полнач во текот на изминатите години. Во земјите кои во голема мера се потпираат на јавно полнење, бројот на јавно достапни полначи се зголемува со брзина што во голема мера одговара на распоредувањето на EV.

Меѓутоа, на некои пазари кои се карактеризираат со широко распространета достапност на полнење дома (поради високиот удел на домови за едно семејство со можност за инсталирање полнач) бројот на ЕВ по јавно место за полнење може да биде уште поголем. На пример, во Соединетите Американски Држави, односот на ЕВ по полнач е 24, а во Норвешка е повеќе од 30. Како што се зголемува пробивот на ЕВ на пазарот, јавното полнење станува сè поважно, дури и во овие земји, за да се поддржи усвојувањето на ЕВ кај возачите кои немаат пристап до опции за полнење приватен дом или работно место. Сепак, оптималниот сооднос на ЕВ по полнач ќе се разликува врз основа на локалните услови и потребите на возачот.

Можеби поважно од бројот на достапни јавни полначи е вкупниот јавен капацитет за полнење по EV, имајќи предвид дека брзите полначи можат да служат повеќе EV отколку бавните полначи. Во текот на раните фази на усвојувањето на EV, има смисла достапната моќност за полнење по EV да биде висока, под претпоставка дека искористеноста на полначот ќе биде релативно ниска додека пазарот не созрее и користењето на инфраструктурата не стане поефикасно. Во согласност со ова, Европската унија за AFIR вклучува барања за вкупниот капацитет на енергија што треба да се обезбеди врз основа на големината на регистрираната флота.

На глобално ниво, просечниот јавен капацитет за полнење по електричен LDV е околу 2,4 kW по EV. Во Европската Унија соодносот е помал, со просек од околу 1,2 kW по EV. Кореја има највисок сооднос од 7 kW по EV, дури и кога повеќето јавни полначи (90%) се бавни полначи.

Број на електрични LDV по јавна точка за полнење и kW по електричен LDV, 2022 година

Отвори

Број на електрични LDV по точка на полнење kW јавно полнење по електрично LDV Нов Зеланд Исланд Австралија Норвешка БразилГерманија ШведскаСоединети Држави ДанскаПортугалија Обединетото КралствоШпанијаКанадаИндонезијаФинландШвајцаријаЈапонијаТајландЕвропски УнијаФранцијаПолскаМексикоБелгијаСветИталијаКинаИндијаЈужна АфрикаЧилеГрцијаХоландијаКореа08162432404856647280889610400.61.21.82.433.64.24.85.4266.8

• EV / EVSE (долна оска)
• kW / EV (горна оска)

Во регионите каде што електричните камиони стануваат комерцијално достапни, електричните камиони со батерии можат да се натпреваруваат на основа на TCO со конвенционалните дизел камиони за растечки опсег на операции, не само урбани и регионални, туку и во регионалните и долги сегменти на трактор-приколка. . Три параметри кои го одредуваат времето во кое се постигнува се патарините; гориво и оперативни трошоци (на пр. разлика помеѓу цените на дизелот и електричната енергија со кои се соочуваат камионџиите и намалени трошоци за одржување); и CAPEX субвенции за намалување на јазот во почетната куповна цена на возилата. Бидејќи електричните камиони можат да ги обезбедат истите операции со помали животни трошоци (вклучително и ако се применува намалена стапка), она што сопствениците на возилата очекуваат да ги повратат однапред трошоците е клучен фактор во одредувањето дали да купат електричен или конвенционален камион.

Економијата на електричните камиони во апликациите на долги растојанија може значително да се подобри ако трошоците за полнење може да се намалат со максимизирање на „не смена“ (на пр. ноќно или други подолги периоди на застој) бавното полнење, обезбедување на договори за големо купување со мрежните оператори за „средно менување“ (на пр. за време на паузите), брзо (до 350 kW) или ултра-брзо (>350 kW) полнење, и истражување на можностите за паметно полнење и од возило до мрежа за дополнителен приход.

Електричните камиони и автобуси ќе се потпираат на полнење надвор од менувачот за поголемиот дел од нивната енергија. Ова во голема мера ќе се постигне во приватни или полуприватни складишта за полнење или на јавни станици на автопатите, а често и преку ноќ. Ќе треба да се развијат складишта за опслужување на растечката побарувачка за електрификација на тешки товари, а во многу случаи може да бараат надградба на дистрибутивната и преносната мрежа. Во зависност од барањата за опсегот на возилата, полнењето на складиштето ќе биде доволно за покривање на повеќето операции во урбаните автобуси, како и во урбаните и регионалните операции со камиони.

Регулативите кои наложуваат периоди за одмор, исто така, може да обезбедат временски прозорец за полнење во средината на смената, доколку на пат се достапни опции за брзо или ултра брзо полнење: Европската унија бара 45 минути пауза по секои 4,5 часа возење; САД наложуваат 30 минути по 8 часа.

Повеќето комерцијално достапни станици за брзо полнење со директна струја (DC) моментално овозможуваат нивоа на моќност кои се движат од 250-350 kW. постигнат од страна на Европскиот совет и парламентот вклучува постепен процес на распоредување на инфраструктурата за електрични тешки возила, почнувајќи од 2025 година. Неодамнешните студии за барањата за моќност за регионални и долги операции на камиони во САД и Европа покажуваат дека моќта на полнење поголема од 350 kW , и дури 1 MW, може да биде потребна за целосно полнење на електричните камиони за време на пауза од 30 до 45 минути.

Препознавајќи ја потребата за зголемување на брзото или ултра брзото полнење како предуслов за да се направат технички и економски остварливи регионални и особено долги операции, во 2022 година Traton, Volvo и Daimler основаа независно заедничко вложување, со 500 евра милиони во колективни инвестиции од трите тешки производствени групи, иницијативата има за цел да распореди повеќе од 1700 брзо (300 до 350 kW) и ултра-брзи (1 MW) точки за полнење низ Европа.

Во моментов се користат повеќе стандарди за полнење, а техничките спецификации за ултра брзо полнење се во развој. Ќе биде потребно да се обезбеди максимална можна конвергенција на стандардите за полнење и интероперабилност за тешките ЕВ за да се избегнат трошоците, неефикасноста и предизвиците за увозниците на возила и меѓународните оператори што би ги создале производителите по различни патеки.

Во Кина, ко-програмерите China Electricity Council и CHAdeMO's "ultra ChaoJi" развиваат стандард за полнење за тешки електрични возила до неколку мегавати. Во Европа и Соединетите Американски Држави, спецификации за CharIN Megawatt Charging System (MCS), со потенцијална максимална моќност од. се во развој од страна на Меѓународната организација за стандардизација (ISO) и други организации. Конечните спецификации на MCS, кои ќе бидат потребни за комерцијално пуштање во употреба, се очекуваат во 2024 година. По првата мегаватна локација за полнење понудена од Daimler Trucks и Portland General Electric (PGE) во 2021 година, како и инвестиции и проекти во Австрија, Шведска , Шпанија и Обединетото Кралство.

Комерцијализацијата на полначи со номинална моќност од 1 MW ќе бара значителни инвестиции, бидејќи станиците со такви потреби за висока моќност ќе направат значителни трошоци и при инсталација и надградба на мрежата. Ревидирањето на деловните модели на јавните претпријатија за електрична енергија и регулативите на енергетскиот сектор, координирањето на планирањето меѓу засегнатите страни и паметното полнење може да помогне Директната поддршка преку пилот проекти и финансиски стимулации, исто така, може да ја забрза демонстрацијата и усвојувањето во раните фази. Една неодамнешна студија прикажува некои клучни размислувања за дизајн за развој на станици за полнење со оцена MCS:

• Планирањето станици за полнење на локациите на магацинот на автопатот во близина на далноводи и трафостаници може да биде оптимално решение за минимизирање на трошоците и зголемување на искористеноста на полначот.
• Приклучоци со „правилна големина“ со директни поврзувања со далноводи во рана фаза, со што се предвидуваат енергетските потреби на системот во кој се електрифицирани високи удели на товарната активност, наместо надградба на дистрибутивните мрежи на ад-хок и краткорочно основа, ќе биде критично за намалување на трошоците. Ова ќе бара структурирано и координирано планирање помеѓу операторите на мрежата и развивачите на инфраструктура за наплата низ секторите.
• Бидејќи интерконекциите на преносниот систем и надградбите на мрежата може да потраат 4-8 години, поставувањето и изградбата на високоприоритетни станици за полнење ќе треба да започне што е можно поскоро.

Решенијата вклучуваат инсталирање на стационарно складирање и интегрирање на локални обновливи капацитети, во комбинација со паметно полнење, што може да помогне да се намалат и инфраструктурните трошоци поврзани со поврзувањето со мрежата и трошоците за набавка на електрична енергија (на пр. со овозможување на операторите на камиони да ги минимизираат трошоците со арбитража на варијабилноста на цената во текот на денот, искористувајќи ги предностите на можностите од возило до мрежа итн.).

Други опции за обезбедување напојување на електричните тешки возила (HDV) се замена на батерии и електрични патишта. Електричните патни системи можат да ја пренесат енергијата на камионот или преку индуктивни намотки на патот, или преку спроводливи врски помеѓу возилото и патот, или преку водови на катенари (надземни). Катенаријата и другите динамични опции за полнење може да ветуваат за намалување на трошоците на системско ниво на универзитетот во транзицијата кон регионални и долги камиони со нулта емисија, поволно завршувајќи во однос на вкупните капитални и оперативни трошоци. Тие исто така можат да помогнат да се намалат потребите за капацитет на батеријата. Побарувачката на батерии може дополнително да се намали, а користењето дополнително да се подобри, доколку електричните патни системи се дизајнирани да бидат компатибилни не само со камиони, туку и со електрични автомобили. Сепак, таквите пристапи би барале индуктивни или дизајни на патишта кои доаѓаат со поголеми пречки во однос на развојот и дизајнот на технологијата и се со поголем капитал. Во исто време, електричните патни системи претставуваат значителни предизвици слични на оние во железничкиот сектор, вклучително и поголема потреба за стандардизација на патеките и возилата (како што е илустрирано со трамваите и тролејбусите), компатибилност преку границите за патувања на долги релации и соодветна инфраструктура модели на сопственост. Тие обезбедуваат помала флексибилност за сопствениците на камиони во однос на маршрутите и типовите на возила и имаат високи трошоци за развој во целина, а сето тоа влијае на нивната конкурентност во однос на редовните станици за полнење. Со оглед на овие предизвици, ваквите системи најефикасно би биле распоредени најпрво на силно користените товарни коридори, што би подразбирало тесна координација меѓу различни јавни и приватни засегнати страни. Досегашните демонстрации на јавните патишта во Германија и Шведска се потпираа на шампиони и од приватни и од јавни субјекти. Повиците за пилоти на електричниот патен систем се разгледуваат и во Кина, Индија, Велика Британија и САД.

Потреби за полнење за тешки возила

Анализата на Меѓународниот совет за чист транспорт (ICCT) сугерира дека замената на батерии за електрични возила на две тркала во такси услугите (на пр. велосипедски такси) нуди најконкурентна TCO во споредба со точките за полнење BEV или ICE на две тркала. Во случај на испорака до последната милја преку возило на две тркала, точката на полнење во моментов има предност TCO во однос на замената на батерии, но со правилни политички стимулации и обем, замената може да стане остварлива опција под одредени услови. Општо земено, како што се зголемува просечното дневно поминато растојание, електричниот мотор на две тркала со батерии со замена на батерии станува поекономичен од возилата со точка за полнење или бензин. Во 2021 година, конзорциумот за мотоцикли за заменливи батерии беше основан со цел да го олесни менувањето на батериите на возилата со мала тежина, вклучително и возилата на две/три тркала, работејќи заедно на заедничките спецификации за батерии.

Замената на батерии на електрични возила на две/три тркала особено добива на интензитет во Индија. Во моментов има повеќе од десет различни компании на индискиот пазар, вклучувајќи го и Gogoro, електричен скутер со седиште во Кина во Тајпеј и лидер во технологијата за замена на батерии. Gogoro тврди дека неговите батерии напојуваат 90% од електричните скутери во Кинески Тајпеј, а мрежата Gogoro има повеќе од 12 000 станици за замена на батерии за поддршка на над 500 000 електрични возила на две тркала низ девет земји, главно во регионот на Азија Пацифик. Сега се формираше Gogoro партнерство со индиската Zypp Electric, која работи на EV-as-a-service платформа за испораки во последната милја; заедно, тие распоредуваат 6 станици за замена на батерии и 100 електрични возила на две тркала како дел од пилот-проектот за операции за испорака од последната милја од бизнис до бизнис во градот Делхи. На почетокот на 2023 година, тие го подигнаа, што ќе го искористат за да ја прошират својата флота на 200.000 електрични возила на две тркала низ 30 индиски градови до 2025 година. Sun Mobility има подолга историја на замена на батерии во Индија, со прекумерни станици за замена низ целата земја за електрични возила на две и три тркала, вклучително и е-рикши, со партнери како Amazon India. Тајланд, исто така, гледа во услугите за замена на батерии за мотоцикли такси и возачи за испорака.

Иако е најзастапена во Азија, замената на батерии за електрични возила на две тркала се шири и во Африка. На пример, стартувањето на електричните мотоцикли во Руанда работи со станици за замена на батерии, со фокус на опслужување на такси операции со мотоцикли кои бараат долги дневни досег. Ampersand изгради десет станици за замена на батерии во Кигали и три во Најроби, Кенија. Овие станици вршат близу 37 000 менувања на батерии месечно.

Замената на батериите за две/три тркала нуди предности во однос на трошоците

Особено за камионите, менувањето батерии може да има големи предности во однос на ултра брзото полнење. Прво, замената може да потрае малку, што би било тешко и скапо да се постигне преку полнење преку кабел, што бара ултрабрз полнач поврзан со средно-напонски мрежи и скапи системи за управување со батерии и хемикалии на батерии. Избегнувањето на ултра брзото полнење може да го продолжи капацитетот на батеријата, перформансите и животниот век.

Battery-as-a-service (BaaS), одвојувајќи го купувањето на камионот и акумулаторот и воспоставувањето договор за закуп на батеријата, значително ги намалува трошоците за однапред купување. Дополнително, бидејќи камионите имаат тенденција да зависат од хемикалиите на батериите на литиум железо фосфат (LFP), кои се поиздржливи од батериите со литиум никел манган кобалт оксид (NMC), тие се добро прилагодени за замена во однос на безбедноста и достапноста.

Сепак, трошоците за изградба на станица најверојатно ќе бидат повисоки за замена на батерии на камиони со оглед на поголемата големина на возилото и потешките батерии, кои бараат повеќе простор и специјализирана опрема за да се изврши размената. Друга голема бариера е барањето батериите да бидат стандардизирани со дадена големина и капацитет, што ОЕМ на камионите веројатно ќе го сфатат како предизвик за конкурентноста бидејќи дизајнот и капацитетот на батериите се клучна разлика меѓу производителите на електрични камиони.

Кина е во првите редови во замена на батерии за камиони поради значајната поддршка од политиката и употребата на технологија дизајнирана да го надополни полнењето со кабел. Во 2021 година, кинескиот MIIT објави дека голем број градови ќе пилотираат технологија за замена на батерии, вклучително и HDV замена на батерии во три града. Речиси сите големи кинески производители на тешки камиони, вклучувајќи ги FAW, CAMC, Dongfeng, Jiangling Motors Corporation Limited (JMC), Shanxi Automobile и SAIC.

Кина е во првите редови во замена на батерии за камиони

Кина е исто така лидер во замена на батерии за патнички автомобили. Во сите режими, вкупниот број на станици за замена на батерии во Кина беше речиси на крајот на 2022 година, 50% повисок отколку на крајот на 2021 година. NIO, кој произведува автомобили со овозможен замена на батерии и станици за замена, работи повеќе од во Кина, известувајќи дека мрежата покрива повеќе од две третини од континентална Кина. Половина од нивните станици за замена беа инсталирани во 2022 година, а компанијата има поставено цел од 4 000 станици за замена на батерии на глобално ниво до 2025 година. Компанијата нивните станици за замена можат да вршат преку 300 замени дневно, полнење до 13 батерии истовремено со моќност од 20-80 kW.

NIO, исто така, објави планови за изградба на станици за замена на батерии во Европа, бидејќи нивните модели на автомобили со овозможена замена на батерии станаа достапни на европските пазари кон крајот на 2022 година. Првата станица за замена на батерии NIO во Шведска беше отворена во и до крајот на 2022 година, десет NIO Беа отворени станици за замена на батерии низ Норвешка, Германија, Шведска и Холандија. За разлика од NIO, чии станици за размена ги опслужуваат автомобилите NIO, станиците на кинеската станица за замена на батерии, операторот Aulton, поддржуваат 30 модели од 16 различни компании за возила.

Замената на батериите исто така може да биде особено атрактивна опција за ЛДВ такси-флотите, чии операции се почувствителни на времето на полнење од личните автомобили. Американскиот старт-ап Ample моментално работи со 12 станици за замена на батерии во областа на заливот Сан Франциско, главно опслужувајќи ги возилата за споделување на Uber.

Кина е исто така лидер во замена на батерии за патнички автомобили

Референци

Бавните полначи имаат моќност помала или еднаква на 22 kW. Брзи полначи се оние со моќност поголема од 22 kW и до 350 kW. „Точките за полнење“ и „полначите“ се користат наизменично и се однесуваат на поединечните приклучоци за полнење, што го одразува бројот на електрични возила што можат да се полнат во исто време. „Станиците за полнење“ може да имаат повеќе точки за полнење.

Претходна директива, предложениот AFIR, штом формално беше одобрен, ќе стане обврзувачки законски акт, кој, меѓу другото, предвидува максимално растојание помеѓу полначите инсталирани долж TEN-T, примарните и секундарните патишта во рамките на Европската унија.

Индуктивните решенија се подалеку од комерцијализацијата и се соочуваат со предизвици за да обезбедат доволно енергија при брзини на автопат.