Трендови у инфраструктури за пуњење

Док се већина потражње за пуњењем тренутно задовољава кућним пуњењем, јавно доступни пуњачи су све потребнији како би се обезбедио исти ниво погодности и приступачности као за пуњење горива у конвенционална возила. У густим урбаним областима, посебно, где је приступ кућном пуњењу ограниченији, јавна инфраструктура за пуњење је кључни фактор за усвајање ЕВ. На крају 2022. године било је 2,7 милиона јавних пуњача широм света, од којих је више од 900 000 инсталирано 2022. године, што је повећање од око 55% у односу на залихе из 2021. године и упоредиво са стопом раста пре пандемије од 50% између 2015. 2019.

Споро пуњаче

Глобално, више од 600 000 јавних тачака за споро пуњење1инсталирани су 2022. године, од којих је 360 000 било у Кини, чиме је залиха спорих пуњача у земљи достигла више од милион. Крајем 2022. Кина је била дом за више од половине глобалне залихе јавних спорих пуњача.

Европа је на другом месту, са укупно 460 000 спорих пуњача у 2022. години, што је повећање од 50% у односу на претходну годину. Холандија предњачи у Европи са 117 000, затим око 74 000 у Француској и 64 000 у Немачкој. Залихе спорих пуњача у Сједињеним Државама порасле су за 9% у 2022. години, што је најнижа стопа раста међу главним тржиштима. У Кореји, залихе спорог пуњења су се удвостручиле у односу на претходну годину, достигавши 184 000 пуњења.

Брзи пуњачи

Јавно доступни брзи пуњачи, посебно они који се налазе дуж аутопутева, омогућавају дужа путовања и могу се позабавити анксиозношћу домета, баријером за усвајање ЕВ. Као и спори пуњачи, јавни брзи пуњачи такође пружају решења за пуњење потрошачима који немају поуздан приступ приватном пуњењу, чиме се подстиче усвајање ЕВ у ширим деловима становништва. Број брзих пуњача порастао је за 330 000 широм света у 2022. години, иако је опет већина (скоро 90%) раста дошла из Кине. Примена брзог пуњења компензује недостатак приступа кућним пуњачима у густо насељеним градовима и подржава кинеске циљеве за брзу примену ЕВ. Кина има укупно 760 000 брзих пуњача, али више од укупног броја јавних залиха брзих пуњача налази се у само десет провинција.

У Европи је укупна залиха брзих пуњача износила преко 70 000 до краја 2022. године, што представља повећање од око 55% у односу на 2021. Земље са највећим залихама брзих пуњача су Немачка (преко 12 000), Француска (9 700) и Норвешка (9 000). Постоји јасна амбиција широм Европске уније да се даље развија јавна инфраструктура за пуњење, као што је назначено привременим споразумом о предложеној Уредби о инфраструктури за алтернативна горива (АФИР), која ће поставити захтеве за покривеност електричним пуњењем широм трансевропске мреже транспорта (ТЕН -Т) између Европске инвестиционе банке и Европске комисије ставиће на располагање преко 1,5 милијарди евра до краја 2023. године за инфраструктуру за алтернативна горива, укључујући брзо пуњење на струју.

Сједињене Државе су 2022. године инсталирале 6 300 брзих пуњача, од којих су око три четвртине Тесла Суперцхаргери. Укупна залиха брзих пуњача достигла је 28 000 на крају 2022. Очекује се да ће се примена убрзати у наредним годинама након одобрења владе (НЕВИ). Све америчке државе, Вашингтон ДЦ и Порторико учествују у програму и већ им је додељено 885 милиона долара за финансирање за 2023. годину за подршку изградњи пуњача на 122 000 км аутопута. Америчка Федерална администрација за путеве објавила је нове националне стандарде за пуњаче за електрична возила финансиране из федералног буџета како би се осигурала доследност, поузданост, приступачност и компатибилност. нових стандарда, Тесла је најавио да ће отворити део свог америчког Суперцхаргер-а (где Суперцхаргер-и представљају 60% укупне залихе брзих пуњача у Сједињеним Државама) и мреже Дестинатион Цхаргер-а за електрична возила која нису Тесла.

Јавна места за пуњење су све потребнија да би се омогућило шире коришћење ЕВ

Примена јавне инфраструктуре за пуњење у очекивању раста продаје електричних возила је кључна за широко усвајање електричних возила. У Норвешкој је, на пример, 2011. године било око 1,3 батеријских електричних ЛДВ-а по јавном месту за пуњење, што је подржало даље усвајање. На крају 2022. године, са више од 17% ЛДВ-ова који су били БЕВ, било је 25 БЕВ-а по јавном пункту у Норвешкој. Уопштено говорећи, како се удео акумулатора електричних ЛДВ повећава, тачка пуњења по БЕВ однос се смањује. Раст продаје електричних возила може се одржати само ако се потражња за пуњењем задовољи доступном и приступачном инфраструктуром, било приватним пуњењем у кућама или на послу, или јавно доступним станицама за пуњење.

Однос електричних ЛДВ по јавном пуњачу

Јавно место пуњења по односу батерија-електрични ЛДВ у одабраним земљама у односу на удео у акцијама ЛДВ на електрични погон

Док се ПХЕВ мање ослањају на јавну инфраструктуру за пуњење него БЕВ, доношење политике у вези са довољном доступношћу пуњача требало би да укључи (и подстакне) јавно пуњење ПХЕВ. Ако се узме у обзир укупан број електричних ЛДВ по тачки пуњења, глобални просек у 2022. је био око десет ЕВ по пуњачу. Земље попут Кине, Кореје и Холандије одржавале су мање од десет ЕВ по пуњачу током протеклих година. У земљама које се у великој мери ослањају на јавно пуњење, број јавно доступних пуњача се шири брзином која у великој мери одговара примени ЕВ.

Међутим, на неким тржиштима која карактерише широко распрострањена доступност кућног пуњења (због великог удела породичних кућа са могућношћу уградње пуњача) број електричних возила по јавној тачки за пуњење може бити чак и већи. На пример, у Сједињеним Државама, однос електричних возила по пуњачу је 24, ау Норвешкој је више од 30. Како се продор електричних возила на тржиште повећава, јавно пуњење постаје све важније, чак иу овим земљама, како би се подржало усвајање ЕВ међу возачима који немају приступ опцијама пуњења у приватној кући или на радном месту. Међутим, оптимални однос ЕВ по пуњачу ће се разликовати у зависности од локалних услова и потреба возача.

Можда је важнији од броја доступних јавних пуњача укупан капацитет јавног пуњења по ЕВ, с обзиром да брзи пуњачи могу да опслужују више ЕВ од спорих пуњача. Током раних фаза усвајања ЕВ, има смисла да расположива снага пуњења по ЕВ буде висока, под претпоставком да ће искоришћеност пуњача бити релативно ниска док тржиште не сазре и коришћење инфраструктуре не постане ефикасније. У складу са овим, Европска унија о АФИР-у укључује захтеве за укупан капацитет снаге који треба да се обезбеди на основу величине регистроване флоте.

Глобално, просечан капацитет јавног пуњења по електричном ЛДВ је око 2,4 кВ по ЕВ. У Европској унији је тај однос мањи, са просеком око 1,2 кВ по ЕВ. Кореја има највећи однос од 7 кВ по ЕВ, чак и са већином јавних пуњача (90%) спорих пуњача.

Број електричних ЛДВ-а по јавном пункту и кВ по електричном ЛДВ-у, 2022

Отвори

Број електричних ЛДВ по тачки пуњења кВ јавног пуњења по електричним ЛДВ-овима Нови ЗеландИсландАустралијаНорвешка Бразил Немачка ШведскаСједињене Америчке ДржавеДанскаПортугалУједињено КраљевствоШпанијаКанадаИндонезијаФинска ШвајцарскаЈапанТајландЕвропски УнијаФранцускаПољскаМексикоБелгијаСветИталијаКинаИндијаЈужна АфрикаЧилеГрчкаХоландијаКореја08162432404856647280889610400.61.21.82.433.64.24.85.727.466.

• ЕВ / ЕВСЕ (доња оса)
• кВ / ЕВ (горња оса)

У регионима у којима електрични камиони постају комерцијално доступни, акумулаторски електрични камиони могу да се такмиче на бази укупне укупне вредности са конвенционалним дизел камионима за све већи опсег операција, не само у урбаним и регионалним, већ иу регионалним и дуголинијским сегментима тегљача и приколица. . Три параметра која одређују време у коме се достиже су путарине; трошкови горива и оперативних трошкова (нпр. разлика између цена дизела и електричне енергије са којима се суочавају оператери камиона и смањени трошкови одржавања); и ЦАПЕКС субвенције за смањење јаза у унапред набавној цени возила. Пошто електрични камиони могу да обезбеде исте операције са нижим животним трошковима (укључујући ако се примењује дисконтована стопа), у коме власници возила очекују да ће надокнадити првобитне трошкове је кључни фактор у одлучивању да ли ће купити електрични или конвенционални камион.

Економија електричних камиона у апликацијама на велике удаљености може се значајно побољшати ако се трошкови пуњења могу смањити максимизирањем „ван смене“ (нпр. ноћу или други дужи периоди застоја) спорог пуњења, обезбеђујући уговоре о масовној куповини са оператерима мреже за „средња смена“ (нпр. током пауза), брзо (до 350 кВ) или ултра брзо (>350 кВ) пуњење и истраживање паметног могућности пуњења и повезивања возила са мрежом за додатни приход.

Електрични камиони и аутобуси ће се за већину своје енергије ослањати на пуњење ван смене. Ово ће се у великој мери постићи у приватним или полуприватним депоима за пуњење или на јавним станицама на аутопутевима, а често и преко ноћи. Депои за опслуживање растуће потражње за тешком електрификацијом ће морати да се развију, а у многим случајевима може бити потребна надоградња дистрибутивних и преносних мрежа. У зависности од захтева домета возила, наплата депоа ће бити довољна да покрије већину операција у градским аутобусима, као и градским и регионалним камионима.

Прописи који налажу периоде одмора такође могу да обезбеде временски оквир за пуњење у средини смене ако су опције брзог или ултра брзог пуњења доступне на путу: Европска унија захтева 45 минута паузе након сваких 4,5 сата вожње; Сједињене Државе налажу 30 минута након 8 сати.

Већина комерцијално доступних станица за брзо пуњење једносмерне струје (ДЦ) тренутно омогућава нивое снаге у распону од 250-350 кВ. постигнут од стране Европског савета и Парламента укључује постепен процес развоја инфраструктуре за електрична тешка возила почевши од 2025. Недавне студије о захтевима за снагом за регионалне и камионе на дуге релације у САД и Европи показују да је снага пуњења већа од 350 кВ , и чак 1 МВ, може бити потребно за потпуно пуњење електричних камиона током паузе од 30 до 45 минута.

Препознајући потребу за повећањем брзог или ултра-брзог пуњења као предуслова да би регионалне и, посебно, дуголинијске операције биле технички и економски одрживе, 2022. године Тратон, Волво и Даимлер основали су независно заједничко предузеће, са 500 евра милиона у колективним инвестицијама из три производне групе за тешке услове рада, иницијатива има за циљ да примени више од 1 700 брзих (300 до 350 кВ) и ултра-брза (1 МВ) пуњења широм Европе.

Тренутно се користи више стандарда пуњења, а техничке спецификације за ултра-брзо пуњење су у развоју. Биће потребно обезбедити максималну могућу конвергенцију стандарда пуњења и интероперабилности за тешка ЕВ како би се избегли трошкови, неефикасност и изазови за увознике возила и међународне оператере које би произвели произвођачи који прате различите путеве.

У Кини, ко-програмери Цхина Елецтрицити Цоунцил и ЦХАдеМО-ов „ултра ЦхаоЈи“ развијају стандард пуњења за тешка електрична возила до неколико мегавата. У Европи и Сједињеним Државама, спецификације за ЦхарИН Мегаватт Цхаргинг Систем (МЦС), са потенцијалном максималном снагом од. су у развоју од стране Међународне организације за стандардизацију (ИСО) и других организација. Коначне МЦС спецификације, које ће бити потребне за комерцијално увођење, очекују се 2024. Након првог места за пуњење мегавата које су понудили Даимлер Труцкс и Портланд Генерал Елецтриц (ПГЕ) 2021. године, као и инвестиције и пројекти у Аустрији, Шведска , Шпанија и Велика Британија.

Комерцијализација пуњача са називном снагом од 1 МВ захтеваће значајна улагања, пошто ће станице са тако великом снагом имати значајне трошкове како за инсталацију тако и за надоградњу мреже. Ревизија пословних модела јавних предузећа за електричну енергију и регулатива енергетског сектора, координација планирања међу заинтересованим странама и паметно пуњење могу помоћи. Директна подршка кроз пилот пројекте и финансијски подстицаји такође могу убрзати демонстрацију и усвајање у раним фазама. Недавна студија истиче нека кључна разматрања дизајна за развој станица за пуњење са ознаком МЦС:

• Планирање станица за пуњење на локацијама аутопута у близини далековода и подстаница може бити оптимално решење за минимизирање трошкова и повећање искоришћења пуњача.
• Везе „праве величине“ са директним везама на далеководе у раној фази, чиме се предвиђају енергетске потребе система у којем су електрифицирани високи удео теретних активности, уместо да се ад-хоц и краткорочно надограђују дистрибутивне мреже основи, биће од кључне важности за смањење трошкова. Ово ће захтевати структурисано и координисано планирање између оператера мреже и програмера инфраструктуре за пуњење у свим секторима.
• Пошто интерконекције преносног система и надоградња мреже могу да потрају 4-8 година, постављање и изградња станица за пуњење високог приоритета мораће да почну што је пре могуће.

Решења укључују инсталирање стационарног складишта и интеграцију локалних обновљивих капацитета, у комбинацији са паметним пуњењем, што може помоћи да се смање трошкови инфраструктуре који се односе на повезивање на мрежу и трошкове набавке електричне енергије (нпр. омогућавајући оператерима камиона да минимизирају трошкове арбитражом варијабилности цена током целог дана, користећи предности могућности спајања возила на мрежу, итд.).

Друге опције за напајање електричних тешких возила (ХДВ) су замена батерија и електрични системи путева. Електрични путни системи могу пренети снагу на камион или преко индуктивних намотаја на путу, или преко проводних веза између возила и пута, или преко ланчаних (надземних) водова. Мрежна мрежа и друге опције динамичког пуњења могу обећати смањење универзитетских трошкова на нивоу система у преласку на регионалне камионе и камионе са нултом емисијом, што је повољно у смислу укупних капиталних и оперативних трошкова. Они такође могу помоћи у смањењу потреба за капацитетом батерије. Потреба за батеријама може се додатно смањити, а коришћење додатно побољшати, ако су електрични путни системи дизајнирани да буду компатибилни не само са камионима већ и електричним аутомобилима. Међутим, такви приступи би захтевали индуктивне или ин-роад дизајне који долазе са већим препрекама у смислу развоја технологије и дизајна, и који су капитално интензивнији. У исто време, електрични путни системи представљају значајне изазове сличне онима у железничком сектору, укључујући већу потребу за стандардизацијом стаза и возила (као што је илустровано са трамвајима и тролејбусима), компатибилност преко граница за дуга путовања и одговарајућу инфраструктуру модели власништва. Они пружају мању флексибилност власницима камиона у погледу рута и типова возила и имају високе трошкове развоја у целини, што све утиче на њихову конкурентност у односу на редовне станице за пуњење. Имајући у виду ове изазове, такви системи би се најефикасније прво применили на теретним коридорима који се често користе, што би подразумевало блиску координацију између различитих јавних и приватних заинтересованих страна. Досадашње демонстрације на јавним путевима у Немачкој и Шведској ослањале су се на шампионе из приватних и јавних субјеката. Позиви за пилоте електричних путева се такође разматрају у Кини, Индији, Великој Британији и Сједињеним Државама.

Потребе за пуњење за тешка возила

Анализа Међународног савета за чист транспорт (ИЦЦТ) сугерише да замена батерија за електричне двоточкаше у такси услугама (нпр. бициклистички такси) нуди најконкурентнији ТЦО у поређењу са БЕВ или ИЦЕ двоточкашима са тачкастим пуњењем. У случају испоруке у последњем километру путем двоточкаша, тачкасто пуњење тренутно има предност у односу на замену батерија, али уз одговарајуће подстицаје и размере, замена би могла да постане одржива опција под одређеним условима. Уопштено говорећи, како се просечна дневна пређена раздаљина повећава, електрични двоточкаш са батеријом са заменом батерија постаје економичнији од пуњења са тачкама или возила на бензин. Године 2021. основан је конзорцијум за мотоцикле са заменљивим батеријама са циљем да олакша замену батерија лаких возила, укључујући дво/троточкаше, радећи заједно на заједничким спецификацијама батерија.

Замена батерија електричних дво/троточкаша посебно добија на замаху у Индији. Тренутно постоји преко десет различитих компанија на индијском тржишту, укључујући Гогоро, лидера у технологији замене батерија и електричних скутера из Кине из Тајпеја. Гогоро тврди да његове батерије напајају 90% електричних скутера у Кинеском Тајпеју, а Гогоро мрежа има више од 12 000 станица за замену батерија за подршку преко 500 000 електричних двоточкаша у девет земаља, углавном у азијско-пацифичком региону. Гогоро је сада формиран партнерство са индијском компанијом Зипп Елецтриц, која води платформу ЕВ-ас-а-сервице за испоруке последње миље; заједно постављају 6 станица за замену батерија и 100 електричних двоточкаша као део пилот пројекта за операције испоруке последње миље од предузећа до предузећа у граду Делхију. Почетком 2023. подигли су, што ће искористити да прошире своју флоту на 200 000 електричних двоточкаша у 30 индијских градова до 2025. Сун Мобилити има дужу историју замене батерија у Индији, са више станица за замену широм земље за електричне дво- и троточкаше, укључујући е-рикше, са партнерима као што је Амазон Индиа. Тајланд такође види услуге замене батерија за таксисте мотоцикала и возаче доставе.

Иако је најраширенија у Азији, замена батерија за електричне двоточкаше се такође шири и у Африку. На пример, руандско покретање електричног мотоцикла управља станицама за замену батерија, са фокусом на опслуживање такси операција мотоцикала које захтевају велике дневне домете. Амперсанд је изградио десет станица за замену батерија у Кигалију и три у Најробију, Кенија. Ове станице обављају близу 37 000 замена батерија месечно.

Замена батерија за дво/троточкаше нуди повољнију цену

Посебно за камионе, замена батерија може имати велике предности у односу на ултра-брзо пуњење. Прво, замена може да потраје мало, што би било тешко и скупо постићи путем кабловског пуњења, захтевајући ултра-брзи пуњач повезан са мрежама средњег до високог напона и скупе системе за управљање батеријама и хемију батерија. Избегавање ултра-брзог пуњења такође може да продужи капацитет батерије, перформансе и животни век.

Батерија као услуга (БааС), раздвајање куповине камиона и батерије и склапање уговора о закупу батерије, значајно смањује трошкове куповине унапред. Поред тога, пошто камиони имају тенденцију да зависе од литијум-гвожђе-фосфатних (ЛФП) батерија, које су издржљивије од литијум-никл-манган-кобалт оксида (НМЦ) батерија, они су веома погодни за замену у смислу безбедности и приступачности.

Међутим, цена изградње станице ће вероватно бити већа за замену батерија камиона с обзиром на већу величину возила и теже батерије, које захтевају више простора и специјализовану опрему за замену. Још једна велика препрека је захтев да батерије буду стандардизоване на дату величину и капацитет, што ће ОЕМ-ови камиона вероватно схватити као изазов за конкурентност јер дизајн и капацитет батерија представљају кључну разлику међу произвођачима електричних камиона.

Кина је на челу замене батерија за камионе због значајне политичке подршке и употребе технологије дизајниране да допуни пуњење каблова. Кинески МИИТ је 2021. објавио да ће одређени градови испробати технологију замене батерија, укључујући ХДВ замену батерија у три града. Скоро сви главни кинески произвођачи тешких камиона, укључујући ФАВ, ЦАМЦ, Донгфенг, Јианглинг Моторс Цорпоратион Лимитед (ЈМЦ), Сханки Аутомобиле и САИЦ.

Кина је на челу замене батерија за камионе

Кина је такође лидер у замени батерија за путничке аутомобиле. У свим режимима, укупан број станица за замену батерија у Кини био је скоро на крају 2022., 50% више него на крају 2021. НИО, који производи аутомобиле са омогућеном заменом батерија и пратеће станице за замену, ради више од у Кини, извештавајући да мрежа покрива више од две трећине континенталне Кине. Половина њихових станица за замену је инсталирана 2022. године, а компанија је поставила циљ од 4 000 станица за замену батерија широм света до 2025. године. Њихове замене станице могу да изврше преко 300 замена дневно, пунећи до 13 батерија истовремено на снази од 20-80 кВ.

НИО је такође најавио планове за изградњу станица за замену батерија у Европи пошто су њихови модели аутомобила са омогућеном заменом батерија постали доступни на европским тржиштима крајем 2022. Прва НИО станица за замену батерија у Шведској је отворена и до краја 2022. десет НИО отворене су станице за замену батерија широм Норвешке, Немачке, Шведске и Холандије. За разлику од НИО-а, чије станице за замену опслужују НИО аутомобиле, станице кинеског оператера станице за замену батерија Аултон подржавају 30 модела из 16 различитих компанија за возила.

Замена батерија би такође могла бити посебно атрактивна опција за ЛДВ такси флоте, чије су операције осетљивије на време пуњења од личних аутомобила. Америчка стартап компанија Ампле тренутно управља са 12 станица за замену батерија у области залива Сан Франциско, углавном које опслужују Убер ридесхаре возила.

Кина је такође лидер у замени батерија за путничке аутомобиле

Референце

Спори пуњачи имају називну снагу мању или једнаку 22 кВ. Брзи пуњачи су они који имају називну снагу већу од 22 кВ и до 350 кВ. „Тачке за пуњење“ и „пуњачи“ се користе наизменично и односе се на појединачне утичнице за пуњење, одражавајући број ЕВ који се могу пунити у исто време. „Станице за пуњење“ могу имати више тачака за пуњење.

Претходно директива, предложени АФИР, када буде формално одобрен, постао би обавезујући законодавни акт, који би, између осталог, прописивао максималну удаљеност између пуњача постављених дуж ТЕН-Т, примарних и секундарних путева унутар Европске уније.

Индуктивна решења су даље од комерцијализације и суочавају се са изазовима да испоруче довољну снагу при брзинама на аутопуту.