Trender innen lademuligheter for elbiler

Veksten i markedet for elbiler kan føles uunngåelig: fokuset på å redusere CO2-utslipp, det nåværende politiske klimaet, investeringer fra myndighetene og bilindustrien, og den pågående jakten på et helelektrisk samfunn peker alle mot en velsignelse for elbiler. Frem til nå har imidlertid den utbredte bruken av elbiler blant forbrukere blitt hemmet av lange ladetider og mangel på ladeinfrastruktur. Fremskritt innen ladeteknologi for elbiler tar tak i disse utfordringene og muliggjør sikker og rask lading hjemme og på veien. Ladekomponenter og infrastruktur øker for å møte behovene til det raskt voksende elbilmarkedet, og baner vei for en eksponentiell vekst innen elektrisk transport.

DRIVKREFTER BAK ELBILMARKEDET

Investeringer i elbiler har økt i flere år, men økt oppmerksomhet og etterspørsel har blitt vektlagt av flere sektorer i samfunnet. Det økende fokuset på klimaløsninger har fremhevet viktigheten av elbiler – evnen til både å redusere karbonutslipp fra forbrenningsmotorer og investere i ren energitransport har blitt et utbredt mål for både myndigheter og industri. Dette fokuset på bærekraftig vekst og bevaring av naturressurser driver også teknologien mot et helelektrisk samfunn – en verden med ubegrenset energi basert på fornybare ressurser uten skadelige utslipp.
Disse miljømessige og teknologiske driverne gjenspeiles i prioriteringene for føderal regulering og investeringer, spesielt i lys av 2021-loven om investeringer i infrastruktur og jobber, som øremerket 7,5 milliarder dollar til infrastruktur for elbiler på føderalt nivå, 2,5 milliarder dollar til tilskudd til infrastruktur for lading og fylling av elbiler, og 5 milliarder dollar til det nasjonale programmet for lading av elbiler. Biden-administrasjonen har også som mål å bygge og installere 500 000 likestrømsladestasjoner over hele landet.

Denne trenden kan også sees på delstatsnivå. Delstater som California, Massachusetts og New Jersey arbeider for lovgivning som skal omfavne helelektriske kjøretøy. Skattefradrag, Electrify America-bevegelsen, insentiver og påbud påvirker også både forbrukere og produsenter til å omfavne elbilbevegelsen.

Bilprodusenter blir også med på utviklingen mot elbiler. Ledende, tradisjonelle bilprodusenter, som GM, Ford, Volkswagen, BMW og Audi, introduserer stadig nye elbilmodeller. Innen utgangen av 2022 forventes det å være mer enn 80 elbilmodeller og plug-in-hybrider tilgjengelig på markedet. Det er også et økende antall nye elbilprodusenter som blir med på markedet, inkludert Tesla, Lucid, Nikola og Rivian.

Strømselskaper forbereder seg også på et helelektrisk samfunn. Det er viktig at strømselskaper holder seg i forkant når det gjelder elektrifisering for å imøtekomme økende etterspørsel, og kritisk infrastruktur, inkludert mikronett, vil være nødvendig langs motorveier for å få plass til ladestasjoner. Kommunikasjon mellom kjøretøy og strømnett får også stadig større fremgang langs motorveier.

HINDRINGER FOR VEKST

Selv om det er økende momentum for utbredt bruk av elbiler, forventes det at utfordringer vil hemme veksten. Selv om insentiver vil oppmuntre forbrukere eller flåter til å bytte til elbiler, kan de ha en hake – det kan være en bevegelse for at elbiler skal kunne kommunisere med infrastruktur for å spore kjørelengde, noe som krever teknologiske innovasjoner og infrastruktur for utendørs kommunikasjon.

En av de største hindringene for elbilbruk på forbrukernivå er pålitelig og effektiv ladeinfrastruktur. Det er anslått at det vil være behov for 9,6 millioner ladestasjoner innen 2030 for å imøtekomme den forventede veksten i elbilmarkedet. Nesten 80 % av disse ladestasjonene vil være hjemmeladere, og omtrent 20 % vil være offentlige ladere eller ladestasjoner på arbeidsplassen. For tiden nøler forbrukere med å kjøpe et elbilkjøretøy på grunn av rekkeviddeangst – bekymringen for at bilen deres ikke vil kunne kjøre en lang tur uten å måtte lades, og at ladestasjoner ikke vil være tilgjengelige eller effektive når det trengs.

Spesielt offentlige eller delte ladere må kunne tilby nesten konstant høyhastighetslading døgnet rundt. En sjåfør som stopper ved en ladestasjon langs en motorvei trenger sannsynligvis en rask, kraftig lading – kraftige ladesystemer vil kunne gi kjøretøy et nesten fulladet batteri etter bare noen få minutters lading.

Høyhastighetsladere krever spesifikke designhensyn for å fungere pålitelig. Væskekjølingskapasitet er nødvendig for å holde ladepinnene ved en optimal temperatur og forlenge tiden et kjøretøy kan lades med høyere strømstyrke. I områder med mye kjøretøy vil det å holde kontaktpinnene avkjølt skape effektiv og jevn pålitelig lading med høy effekt for å møte den konstante strømmen av forbrukernes ladebehov.

HENSYN TIL DESIGN FOR HØYEFFEKTIG LADER

Elbilladere bygges i økende grad med fokus på å optimalisere robusthet og ladekapasitet med høy effekt for å møte behovene til elbilsjåfører og overvinne rekkeviddeangst. En kraftig elbillader med 500 ampere er muliggjort med væskekjøle- og overvåkingssystemet – kontaktbæreren i ladekontakten har termisk ledningsevne og fungerer også som kjøleribbe ettersom kjølevæsken avgir varmen via integrerte kjølekanaler. Disse laderne inneholder en rekke sensorer, inkludert kjølevæskelekkasjesensorer og presis temperaturovervåking ved hver strømkontakt for å sikre at pinnene ikke overstiger 90 grader Celsius. Hvis denne terskelen nås, reduserer ladekontrolleren i ladestasjonen effekten for å opprettholde en akseptabel temperatur.

Elbilladere må også tåle slitasje og være enkle å vedlikeholde. Håndtak for elbilladere er designet for slitasje, og røff håndtering over tid som påvirker kontaktflaten er uunngåelig. I økende grad designes ladere med modulære komponenter, noe som gjør det enkelt å bytte kontaktflaten.
Kabelhåndtering i ladestasjoner er også en viktig faktor for levetid og pålitelighet. Kraftige ladekabler inneholder kobberledninger, væskekjøleledninger og aktivitetskabler, men må likevel tåle å bli trukket i eller kjørt over. Andre hensyn inkluderer låsbare sperrer, som lar en sjåfør la kjøretøyet lade på en offentlig stasjon uten å bekymre seg for at noen kan koble fra kabelen.