Tendències en les capacitats de càrrega de vehicles elèctrics

El creixement del mercat dels vehicles elèctrics pot semblar inevitable: l'enfocament en la reducció de les emissions de CO2, el clima polític actual, la inversió del govern i la indústria de l'automoció, i la recerca contínua d'una societat totalment elèctrica apunten a un auge dels vehicles elèctrics. Fins ara, però, l'adopció generalitzada de vehicles elèctrics per part dels consumidors s'ha vist obstaculitzada per llargs temps de càrrega i la manca d'infraestructura de càrrega. Els avenços en la tecnologia de càrrega de vehicles elèctrics estan abordant aquests reptes, permetent una càrrega segura i ràpida a casa i a la carretera. Els components i la infraestructura de càrrega estan augmentant per satisfer les necessitats del mercat de vehicles elèctrics en ràpid creixement, preparant el camí per a un creixement exponencial del transport elèctric.

FORCES IMPULSORS DEL MERCAT DELS VEHICLES ELÈCTRICS

La inversió en vehicles elèctrics ha anat creixent durant diversos anys, però diversos sectors de la societat han posat èmfasi en una major atenció i demanda. L'enfocament creixent en les solucions climàtiques ha destacat la importància dels vehicles elèctrics: la capacitat de reduir les emissions de carboni dels motors de combustió interna i invertir en transport d'energia neta s'ha convertit en un objectiu generalitzat tant per al govern com per a la indústria. Aquest enfocament en el creixement sostenible i la conservació dels recursos naturals també impulsa la tecnologia a tendència cap a una societat totalment elèctrica, un món amb energia il·limitada basat en recursos renovables sense emissions nocives.
Aquests impulsors mediambientals i tecnològics es reflecteixen en les prioritats de la regulació i la inversió federals, sobretot a la llum de la Llei d'Inversió en Infraestructures i Ocupació del 2021, que va destinar 7.500 milions de dòlars a la infraestructura de vehicles elèctrics a nivell federal, 2.500 milions de dòlars a subvencions per a infraestructura de càrrega i recàrrega de vehicles elèctrics i 5.000 milions de dòlars al Programa Nacional de Càrrega de Vehicles Elèctrics. L'administració Biden també persegueix l'objectiu de construir i instal·lar 500.000 estacions de càrrega de corrent continu a tot el país.

Aquesta tendència també es pot observar a nivell estatal. Estats com Califòrnia, Massachusetts i Nova Jersey estan duent a terme legislació per adoptar els vehicles totalment elèctrics. Els crèdits fiscals, el moviment Electrify America, els incentius i els mandats també influeixen tant en els consumidors com en els fabricants perquè adoptin el moviment dels vehicles elèctrics.

Els fabricants d'automòbils també s'estan unint al moviment cap als vehicles elèctrics. Els principals fabricants d'automòbils tradicionals, com ara GM, Ford, Volkswagen, BMW i Audi, introdueixen constantment nous models de vehicles elèctrics. A finals del 2022, s'espera que hi hagi més de 80 models de vehicles elèctrics i híbrids endollables disponibles al mercat. També hi ha un nombre creixent de nous fabricants de vehicles elèctrics que s'uneixen al mercat, com ara Tesla, Lucid, Nikola i Rivian.

Les companyies de serveis públics també es preparen per a una societat totalment elèctrica. És important que les companyies de serveis públics es mantinguin a l'avantguarda pel que fa a l'electrificació per tal d'adaptar-se a la creixent demanda, i caldran infraestructures crítiques, incloses les microxarxes, al llarg de les carreteres interestatals per tal d'acomodar estacions de càrrega elèctrica. La comunicació entre vehicles i xarxes també està guanyant terreny a les autopistes.

OBSTACLES AL CREIXEMENT

Tot i que l'adopció generalitzada dels vehicles elèctrics està guanyant impuls, s'espera que els reptes frenin el creixement. Si bé els incentius animaran els consumidors o les flotes a canviar a vehicles elèctrics, poden tenir un inconvenient: pot haver-hi un moviment perquè els vehicles elèctrics puguin comunicar-se amb la infraestructura per fer un seguiment del quilometratge, cosa que requerirà innovacions tecnològiques i infraestructura de comunicacions a l'aire lliure.

Un dels obstacles més grans per a l'adopció de vehicles elèctrics a nivell de consumidor és una infraestructura de càrrega fiable i eficient. Es calcula que es necessitaran 9,6 milions de ports de càrrega el 2030 per adaptar-se al creixement previst del mercat dels vehicles elèctrics. Gairebé el 80% d'aquests ports seran carregadors domèstics i al voltant del 20% seran carregadors públics o de lloc de treball. Actualment, els consumidors dubten a l'hora de comprar un vehicle elèctric a causa de l'ansietat per l'autonomia: la preocupació que el seu cotxe no pugui fer un viatge llarg sense haver de recarregar-se i que les estacions de càrrega no estiguin disponibles o siguin eficients quan calgui.

Els carregadors públics o compartits, en particular, han de ser capaços de proporcionar capacitats de càrrega d'alta velocitat gairebé constants les 24 hores del dia. Un conductor que s'atura en una estació de càrrega al llarg d'una autopista probablement necessita una càrrega ràpida i d'alta potència: els sistemes de càrrega d'alta potència podran proporcionar als vehicles una bateria gairebé completament recarregada després de només uns minuts de càrrega.

Els carregadors d'alta velocitat requereixen consideracions de disseny específiques per funcionar de manera fiable. Les capacitats de refrigeració líquida són necessàries per mantenir els pins de càrrega a una temperatura òptima i allargar el temps que es pot carregar un vehicle amb corrents més alts. En zones de càrrega amb molta densitat de vehicles, mantenir els pins de contacte refredats crearà una càrrega d'alta potència eficient, consistent i fiable per satisfer el flux constant de la demanda de càrrega dels consumidors.

CONSIDERACIONS DE DISSENY DE CARREGADORS D'ALTA POTÈNCIA

Els carregadors de vehicles elèctrics es construeixen cada cop més centrant-se en l'optimització de la robustesa i les capacitats de càrrega d'alta potència per satisfer les necessitats dels conductors de vehicles elèctrics i superar l'ansietat per l'autonomia. El sistema de refrigeració i monitorització líquida fa possible un carregador de vehicles elèctrics d'alta potència amb 500 amperes: el portador de contactes del connector de càrrega té conductivitat tèrmica i també serveix com a dissipador de calor, ja que el refrigerant dissipa la calor a través de conductes de refrigeració integrats. Aquests carregadors contenen una varietat de sensors, inclosos sensors de fuites de refrigerant i un control precís de la temperatura a cada contacte d'alimentació per garantir que els pins no superin els 90 graus Celsius. Si s'arriba a aquest llindar, el controlador de càrrega de l'estació de càrrega redueix la potència de sortida per mantenir una temperatura acceptable.

Els carregadors de vehicles elèctrics també han de ser capaços de suportar el desgast i ser fàcilment sotmesos a manteniment. Les nanses de càrrega de vehicles elèctrics estan dissenyades per al desgast, per la qual cosa és inevitable una manipulació brusca amb el pas del temps que afecta la cara d'acoblament. Cada cop més, els carregadors es dissenyen amb components modulars, cosa que permet una fàcil substitució de la cara d'acoblament.
La gestió dels cables a les estacions de càrrega també és una consideració important per a la longevitat i la fiabilitat. Els cables de càrrega d'alta potència contenen cables de coure, línies de refrigeració líquida i cables d'activitat, però encara han de suportar que els estirin o els passin per sobre. Altres consideracions inclouen els tancaments amb pany, que permeten al conductor deixar (Modularitat de la cara d'acoblament juntament amb una il·lustració del flux de refrigerant) el seu vehicle carregant-se en una estació pública sense preocupar-se que algú pugui desconnectar el cable.