Tendências nas capacidades de carregamento de veículos elétricos

O crescimento do mercado de veículos eléctricos pode parecer inevitável: o foco na redução das emissões de CO2, o actual clima político, o investimento do governo e da indústria automóvel, e a busca contínua de uma sociedade totalmente eléctrica apontam para uma vantagem nos veículos eléctricos. Até agora, porém, a adopção generalizada de veículos eléctricos pelos consumidores tem sido dificultada pelos longos tempos de carregamento e pela falta de infra-estruturas de carregamento. Os avanços na tecnologia de carregamento de VE estão a enfrentar estes desafios, permitindo um carregamento rápido e seguro em casa e na estrada. Os componentes e a infraestrutura de carregamento estão a aumentar para satisfazer as necessidades do mercado de veículos elétricos em rápido crescimento, abrindo caminho para um crescimento exponencial no transporte elétrico.

FORÇAS MOTORISTAS POR TRÁS DO MERCADO DE EV

O investimento em veículos eléctricos tem vindo a crescer há vários anos, mas o aumento da atenção e da procura tem sido enfatizado por vários sectores da sociedade. O foco crescente em soluções climáticas destacou a importância dos veículos eléctricos – a capacidade de reduzir as emissões de carbono dos motores de combustão interna e de investir no transporte de energia limpa tornou-se um objectivo generalizado tanto para o governo como para a indústria. Este foco no crescimento sustentável e na conservação dos recursos naturais também leva a tecnologia a evoluir para uma sociedade totalmente eléctrica – um mundo com energia ilimitada baseada em recursos renováveis ​​sem emissões prejudiciais.
Estes impulsionadores ambientais e tecnológicos reflectem-se nas prioridades da regulamentação e investimento federais, particularmente à luz da Lei de Emprego e Investimento em Infra-estruturas de 2021, que destinou 7,5 mil milhões de dólares para infra-estruturas de veículos eléctricos a nível federal, 2,5 mil milhões de dólares para subsídios de infra-estruturas de carregamento e reabastecimento de veículos eléctricos, e US$ 5 bilhões para o Programa Nacional de Carregamento de Veículos Elétricos. A administração Biden também persegue o objetivo de construir e instalar 500.000 estações de carregamento DC em todo o país.

Essa tendência também pode ser observada no nível estadual. Estados como Califórnia, Massachusetts e Nova Jersey estão buscando legislação para adotar veículos totalmente elétricos. Os créditos fiscais, o movimento Electrify America, incentivos e mandatos também influenciam consumidores e fabricantes a abraçar o movimento EV.

As montadoras também estão aderindo à mudança em direção aos veículos elétricos. Os principais fabricantes de automóveis, incluindo GM, Ford, Volkswagen, BMW e Audi, estão introduzindo consistentemente novos modelos de veículos elétricos. Até ao final de 2022, espera-se que haja mais de 80 modelos EV e híbridos plug-in disponíveis no mercado. Há também um número crescente de novos fabricantes de veículos elétricos ingressando no mercado, incluindo Tesla, Lucid, Nikola e Rivian.

As empresas de serviços públicos também estão a preparar-se para uma sociedade totalmente eléctrica. É importante que os serviços públicos se mantenham à frente da curva quando se trata de electrificação, a fim de acomodar a crescente procura, e serão necessárias infra-estruturas críticas, incluindo micro-redes, ao longo das estradas interestaduais, a fim de acomodar estações de carregamento de energia. A comunicação veículo-rede também está ganhando força nas rodovias.

BLOCOS PARA O CRESCIMENTO

Embora esteja a ganhar impulso para a adoção generalizada de VE, espera-se que os desafios dificultem o crescimento. Embora os incentivos encorajem os consumidores ou as frotas a mudar para veículos eléctricos, podem ter um problema – pode haver um movimento para que os VE sejam capazes de comunicar com a infra-estrutura para monitorizar a quilometragem, exigindo inovações tecnológicas e infra-estruturas de comunicações exteriores.

Um dos maiores obstáculos à adopção de VE ao nível do consumidor é a infra-estrutura de carregamento fiável e eficiente. Estima-se que serão necessárias 9,6 milhões de portas de carregamento até 2030 para acomodar o crescimento previsto do mercado de VE. Quase 80% dessas portas serão carregadores domésticos e cerca de 20% serão carregadores públicos ou de local de trabalho. Atualmente, os consumidores hesitam em comprar um veículo EV devido à ansiedade de autonomia – a preocupação de que o seu carro não será capaz de fazer uma longa viagem sem ter de ser recarregado e de que as estações de carregamento não estarão disponíveis ou eficientes quando necessário.

Os carregadores públicos ou partilhados, em particular, devem ser capazes de fornecer capacidades de carregamento quase constante e de alta velocidade, 24 horas por dia. Um condutor que pára numa estação de carregamento ao longo de uma autoestrada provavelmente necessita de um carregamento rápido e de alta potência – os sistemas de carregamento de alta potência serão capazes de fornecer aos veículos uma bateria quase totalmente recarregada após apenas alguns minutos de carregamento.

Os carregadores de alta velocidade requerem considerações específicas de design para funcionarem de forma confiável. Os recursos de refrigeração líquida são necessários para manter os pinos de carregamento em uma temperatura ideal e prolongar o tempo em que um veículo pode ser carregado com correntes mais altas. Em áreas de carregamento com grande densidade de veículos, manter os pinos de contato resfriados criará um carregamento de alta potência eficiente, consistente e confiável para atender ao fluxo constante da demanda de carregamento do consumidor.

CONSIDERAÇÕES DE PROJETO DE CARREGADOR DE ALTA POTÊNCIA

Os carregadores de veículos elétricos estão sendo cada vez mais construídos com foco na otimização da robustez e nas capacidades de carregamento de alta potência para atender às necessidades dos motoristas de veículos elétricos e superar a ansiedade de autonomia. Um carregador EV de alta potência com 500 amperes é possível com o sistema de monitoramento e refrigeração líquida – o suporte de contato no conector de carregamento possui condutividade térmica e também serve como dissipador de calor, pois o líquido refrigerante dissipa o calor através de dutos de resfriamento integrados. Esses carregadores contêm uma variedade de sensores, incluindo sensores de vazamento de líquido refrigerante e monitoramento preciso da temperatura em cada contato de energia para garantir que os pinos não excedam 90 graus Celsius. Se esse limite for atingido, o controlador de carregamento na estação de carregamento reduz a potência para manter uma temperatura aceitável.

Os carregadores de veículos elétricos também precisam ser capazes de resistir ao desgaste e passar facilmente por manutenção. As alças de carregamento de EV são projetadas para resistir ao desgaste; o manuseio brusco ao longo do tempo, afetando a face correspondente, é inevitável. Cada vez mais, os carregadores estão sendo projetados com componentes modulares, permitindo a fácil substituição da face correspondente.
O gerenciamento de cabos em estações de carregamento também é uma consideração importante para longevidade e confiabilidade. Cabos de carregamento de alta potência contêm fios de cobre, linhas de resfriamento líquido e cabos de atividade, mas ainda assim precisam resistir a serem puxados ou atropelados. Outras considerações incluem travas com trava, que permitem ao motorista deixar (Modularidade da face correspondente junto com uma ilustração do fluxo do líquido refrigerante) seu veículo carregando em uma estação pública sem se preocupar com a possibilidade de alguém desconectar o cabo.