Trendy w możliwościach ładowania pojazdów elektrycznych

Rozwój rynku pojazdów elektrycznych może wydawać się nieunikniony: skupienie się na redukcji emisji CO2, obecny klimat polityczny, inwestycje rządu i przemysłu motoryzacyjnego oraz ciągłe dążenie do stworzenia społeczeństwa całkowicie elektrycznego wskazują na dobrodziejstwo pojazdów elektrycznych. Jednak do tej pory powszechne przyjęcie pojazdów elektrycznych przez konsumentów było hamowane przez długi czas ładowania i brak infrastruktury do ładowania. Postępy w technologii ładowania pojazdów elektrycznych pozwalają sprostać tym wyzwaniom, umożliwiając bezpieczne i szybkie ładowanie w domu i w podróży. Elementy i infrastruktura ładowania rosną, aby sprostać potrzebom szybko rozwijającego się rynku pojazdów elektrycznych, torując drogę do wykładniczego wzrostu transportu elektrycznego.

SIŁY NAPĘDOWE RYNKU EV

Inwestycje w pojazdy elektryczne rosną od kilku lat, ale kilka sektorów społeczeństwa podkreśla wzrost uwagi i popytu. Rosnący nacisk na rozwiązania klimatyczne uwydatnił znaczenie pojazdów elektrycznych – zdolność zarówno do ograniczenia emisji gazów cieplarnianych z silników spalinowych, jak i inwestowania w transport czystej energii stała się powszechnym celem zarówno rządów, jak i przemysłu. Koncentracja na zrównoważonym wzroście i ochronie zasobów naturalnych napędza również technologię w kierunku społeczeństwa całkowicie elektrycznego – świata z nieograniczoną energią opartą na zasobach odnawialnych bez szkodliwych emisji.
Te czynniki środowiskowe i technologiczne znajdują odzwierciedlenie w priorytetach federalnych przepisów i inwestycji, szczególnie w świetle ustawy o inwestycjach infrastrukturalnych i zatrudnieniu z 2021 r., w której przeznaczono 7,5 miliarda dolarów na infrastrukturę pojazdów elektrycznych na szczeblu federalnym oraz 2,5 miliarda dolarów na dotacje na infrastrukturę do ładowania i tankowania pojazdów elektrycznych, i 5 miliardów dolarów na krajowy program ładowania pojazdów elektrycznych. Administracja Bidena dąży również do zbudowania i zainstalowania 500 000 stacji ładowania prądem stałym w całym kraju.

Tendencję tę można zaobserwować także na poziomie państwa. Stany, w tym Kalifornia, Massachusetts i New Jersey, dążą do wprowadzenia przepisów obejmujących pojazdy całkowicie elektryczne. Ulgi podatkowe, ruch Electrify America, zachęty i mandaty również wpływają na konsumentów i producentów, aby przyjęli ruch EV.

Producenci samochodów również przyłączają się do ruchu w kierunku pojazdów elektrycznych. Wiodący dotychczasowi producenci samochodów, w tym GM, Ford, Volkswagen, BMW i Audi, konsekwentnie wprowadzają nowe modele samochodów elektrycznych. Oczekuje się, że do końca 2022 r. na rynku dostępnych będzie ponad 80 modeli pojazdów elektrycznych i hybryd typu plug-in. Na rynek przybywa również nowych producentów pojazdów elektrycznych, w tym Tesla, Lucid, Nikola i Rivian.

Przedsiębiorstwa użyteczności publicznej również przygotowują się na społeczeństwo całkowicie elektryczne. Ważne jest, aby przedsiębiorstwa użyteczności publicznej wyprzedzały konkurencję, jeśli chodzi o elektryfikację, aby sprostać rosnącemu zapotrzebowaniu, a wzdłuż autostrad międzystanowych potrzebna będzie infrastruktura krytyczna, w tym mikrosieci, aby pomieścić stacje ładowania. Komunikacja między pojazdami a siecią zyskuje na popularności także na autostradach.

PRZESZKODY WZROSTU

Choć powszechne wdrażanie pojazdów elektrycznych nabiera tempa, oczekuje się, że wyzwania zahamowają rozwój. Chociaż zachęty będą zachęcać konsumentów lub floty do przejścia na pojazdy elektryczne, mogą się one wiązać z pewnym haczykiem – może nastąpić ruch w kierunku umożliwienia pojazdom elektrycznym komunikowania się z infrastrukturą w celu śledzenia przebiegu, co wymagać będzie innowacji technologicznych i infrastruktury komunikacji zewnętrznej.

Jedną z największych przeszkód w upowszechnieniu pojazdów elektrycznych na poziomie konsumentów jest niezawodna i wydajna infrastruktura ładowania. Szacuje się, że do 2030 r. potrzebnych będzie 9,6 mln portów ładowania, aby sprostać przewidywanemu wzrostowi rynku pojazdów elektrycznych. Prawie 80% tych portów będzie stanowić ładowarki domowe, a około 20% stanowić będą ładowarki publiczne lub zakładowe. Obecnie konsumenci wahają się przed zakupem pojazdu elektrycznego ze względu na obawę dotyczącą zasięgu – obawę, że ich samochód nie będzie w stanie odbyć długiej podróży bez konieczności ładowania, a stacje ładowania nie będą dostępne lub wydajne, gdy zajdzie taka potrzeba.

W szczególności ładowarki publiczne lub współdzielone muszą być w stanie zapewnić niemal stałą możliwość szybkiego ładowania przez całą dobę. Kierowca zatrzymujący się na stacji ładowania przy autostradzie prawdopodobnie potrzebuje szybkiego ładowania dużą mocą – systemy ładowania dużej mocy będą w stanie zapewnić pojazdom niemal całkowicie naładowany akumulator już po kilku minutach ładowania.

Aby ładowarki działały niezawodnie, szybkie ładowarki wymagają specjalnych rozwiązań projektowych. Możliwość chłodzenia cieczą jest niezbędna, aby utrzymać optymalną temperaturę styków ładowania i wydłużyć czas, w którym pojazd może być ładowany większymi prądami. W obszarach ładowania z dużą ilością pojazdów utrzymywanie chłodu styków zapewni wydajne i spójne, niezawodne ładowanie o dużej mocy, aby sprostać stałemu zapotrzebowaniu konsumentów na ładowanie.

UWAGI PROJEKTOWE ŁADOWAREK O DUŻEJ MOCY

Ładowarki do pojazdów elektrycznych są coraz częściej budowane z naciskiem na optymalizację wytrzymałości i możliwości ładowania dużą mocą, aby zaspokoić potrzeby kierowców pojazdów elektrycznych i przezwyciężyć obawy dotyczące zasięgu. Dzięki systemowi chłodzenia i monitorowania cieczą możliwa jest ładowarka pojazdów elektrycznych o dużej mocy i natężeniu 500 amperów – nośnik styków w złączu ładowania charakteryzuje się przewodnością cieplną, a także służy jako radiator, ponieważ płyn chłodzący odprowadza ciepło poprzez zintegrowane kanały chłodzące. Ładowarki te zawierają różnorodne czujniki, w tym czujniki wycieku płynu chłodzącego i precyzyjne monitorowanie temperatury na każdym styku zasilania, aby mieć pewność, że temperatura styków nie przekroczy 90 stopni Celsjusza. Po osiągnięciu tego progu sterownik ładowania w stacji ładującej zmniejsza moc wyjściową, aby utrzymać akceptowalną temperaturę.

Ładowarki pojazdów elektrycznych muszą być również odporne na zużycie i łatwe w konserwacji. Uchwyty do ładowania pojazdów elektrycznych są zaprojektowane z myślą o zużyciu, dlatego nieuniknione jest nieostrożne obchodzenie się z upływem czasu, wpływając na powierzchnię współpracującą. Coraz częściej ładowarki są projektowane z komponentów modułowych, co pozwala na łatwą wymianę powierzchni współpracującej.
Zarządzanie kablami w stacjach ładowania jest również ważnym czynnikiem wpływającym na trwałość i niezawodność. Kable do ładowania o dużej mocy zawierają druty miedziane, przewody chłodzenia cieczą i kable do aktywności, a mimo to muszą wytrzymać ciągnięcie lub przejeżdżanie. Inne kwestie obejmują zamykane zatrzaski, które pozwalają kierowcy opuścić (modułowość powierzchni współpracującej wraz z ilustracją przepływu płynu chłodzącego) swój pojazd ładujący na stacji publicznej bez obawy, że ktoś odłączy kabel.