Τάσεις στις υποδομές φόρτισης

Ενώ το μεγαλύτερο μέρος της ζήτησης φόρτισης καλύπτεται επί του παρόντος μέσω οικιακής φόρτισης, οι δημόσια προσβάσιμοι φορτιστές είναι ολοένα και πιο απαραίτητοι, προκειμένου να παρέχεται το ίδιο επίπεδο άνεσης και προσβασιμότητας όπως και για τον ανεφοδιασμό συμβατικών οχημάτων. Σε πυκνοκατοικημένες αστικές περιοχές, ιδίως, όπου η πρόσβαση στην οικιακή φόρτιση είναι πιο περιορισμένη, οι δημόσιες υποδομές φόρτισης αποτελούν βασικό παράγοντα για την υιοθέτηση των ηλεκτρικών οχημάτων. Στο τέλος του 2022, υπήρχαν 2,7 εκατομμύρια δημόσια σημεία φόρτισης παγκοσμίως, εκ των οποίων περισσότερα από 900.000 εγκαταστάθηκαν το 2022, αύξηση περίπου 55% σε σχέση με το απόθεμα του 2021 και συγκρίσιμη με τον ρυθμό ανάπτυξης 50% πριν από την πανδημία μεταξύ 2015 και 2019.

Αργοί φορτιστές

Σε παγκόσμιο επίπεδο, περισσότερα από 600.000 δημόσια σημεία αργής φόρτισης1εγκαταστάθηκαν το 2022, εκ των οποίων 360.000 στην Κίνα, ανεβάζοντας το απόθεμα αργών φορτιστών στη χώρα σε πάνω από 1 εκατομμύριο. Στο τέλος του 2022, η Κίνα φιλοξενούσε περισσότερο από το ήμισυ του παγκόσμιου αποθέματος δημόσιων αργών φορτιστών.

Η Ευρώπη κατατάσσεται δεύτερη, με 460.000 συνολικά σταθμούς αργής φόρτισης το 2022, αύξηση 50% σε σχέση με το προηγούμενο έτος. Η Ολλανδία ηγείται στην Ευρώπη με 117.000, ακολουθούμενη από περίπου 74.000 στη Γαλλία και 64.000 στη Γερμανία. Το απόθεμα των αργών φορτιστών στις Ηνωμένες Πολιτείες αυξήθηκε κατά 9% το 2022, που αποτελεί τον χαμηλότερο ρυθμό ανάπτυξης μεταξύ των μεγάλων αγορών. Στην Κορέα, το απόθεμα των μονάδων αργής φόρτισης έχει διπλασιαστεί σε ετήσια βάση, φτάνοντας τα 184.000 σημεία φόρτισης.

Γρήγοροι φορτιστές

Οι δημόσια προσβάσιμοι ταχυφορτιστές, ειδικά αυτοί που βρίσκονται κατά μήκος αυτοκινητοδρόμων, επιτρέπουν μεγαλύτερα ταξίδια και μπορούν να αντιμετωπίσουν το άγχος της αυτονομίας, ένα εμπόδιο στην υιοθέτηση των ηλεκτρικών οχημάτων. Όπως και οι αργοί φορτιστές, οι δημόσιοι ταχυφορτιστές παρέχουν επίσης λύσεις φόρτισης σε καταναλωτές που δεν έχουν αξιόπιστη πρόσβαση σε ιδιωτική φόρτιση, ενθαρρύνοντας έτσι την υιοθέτηση των ηλεκτρικών οχημάτων σε ευρύτερα τμήματα του πληθυσμού. Ο αριθμός των ταχυφορτιστών αυξήθηκε κατά 330.000 παγκοσμίως το 2022, αν και πάλι η πλειοψηφία (σχεδόν 90%) της αύξησης προήλθε από την Κίνα. Η ανάπτυξη της γρήγορης φόρτισης αντισταθμίζει την έλλειψη πρόσβασης σε οικιακούς φορτιστές σε πυκνοκατοικημένες πόλεις και υποστηρίζει τους στόχους της Κίνας για ταχεία ανάπτυξη ηλεκτρικών οχημάτων. Η Κίνα διαθέτει συνολικά 760.000 ταχυφορτιστές, αλλά περισσότερο από το συνολικό δημόσιο απόθεμα ταχυφορτιστών βρίσκεται σε μόλις δέκα επαρχίες.

Στην Ευρώπη, το συνολικό απόθεμα ταχυφορτιστών αριθμούσε πάνω από 70.000 μέχρι το τέλος του 2022, σημειώνοντας αύξηση περίπου 55% σε σύγκριση με το 2021. Οι χώρες με το μεγαλύτερο απόθεμα ταχυφορτιστών είναι η Γερμανία (πάνω από 12.000), η Γαλλία (9.700) και η Νορβηγία (9.000). Υπάρχει σαφής φιλοδοξία σε ολόκληρη την Ευρωπαϊκή Ένωση για περαιτέρω ανάπτυξη της δημόσιας υποδομής φόρτισης, όπως υποδεικνύεται από την προσωρινή συμφωνία σχετικά με τον προτεινόμενο κανονισμό για τις υποδομές εναλλακτικών καυσίμων (AFIR), ο οποίος θα καθορίσει τις απαιτήσεις κάλυψης ηλεκτρικής φόρτισης σε όλο το διευρωπαϊκό δίκτυο μεταφορών (ΔΕΔ-Μ) μεταξύ της Ευρωπαϊκής Τράπεζας Επενδύσεων και της Ευρωπαϊκής Επιτροπής, η οποία θα διαθέσει πάνω από 1,5 δισεκατομμύρια ευρώ μέχρι το τέλος του 2023 για υποδομές εναλλακτικών καυσίμων, συμπεριλαμβανομένης της ηλεκτρικής ταχείας φόρτισης.

Οι Ηνωμένες Πολιτείες εγκατέστησαν 6.300 ταχυφορτιστές το 2022, περίπου τα τρία τέταρτα των οποίων ήταν Tesla Superchargers. Το συνολικό απόθεμα ταχυφορτιστών έφτασε τις 28.000 στο τέλος του 2022. Η ανάπτυξη αναμένεται να επιταχυνθεί τα επόμενα χρόνια μετά την έγκριση του (NEVI) από την κυβέρνηση. Όλες οι πολιτείες των ΗΠΑ, η Ουάσινγκτον και το Πουέρτο Ρίκο συμμετέχουν στο πρόγραμμα και έχουν ήδη λάβει χρηματοδότηση 885 εκατομμυρίων δολαρίων ΗΠΑ για το 2023 για την υποστήριξη της κατασκευής φορτιστών σε 122.000 χιλιόμετρα αυτοκινητοδρόμων. Η Ομοσπονδιακή Διοίκηση Αυτοκινητοδρόμων των ΗΠΑ ανακοίνωσε νέα εθνικά πρότυπα για τους ομοσπονδιακά χρηματοδοτούμενους φορτιστές ηλεκτρικών οχημάτων (EV) για να διασφαλίσει τη συνέπεια, την αξιοπιστία, την προσβασιμότητα και τη συμβατότητα. Μετά την εφαρμογή των νέων προτύπων, η Tesla ανακοίνωσε ότι θα ανοίξει ένα μέρος του δικτύου Supercharger των ΗΠΑ (όπου οι Superchargers αντιπροσωπεύουν το 60% του συνολικού αποθέματος ταχυφορτιστών στις Ηνωμένες Πολιτείες) και Destination Charger σε ηλεκτρικά οχήματα εκτός Tesla.

Τα δημόσια σημεία φόρτισης είναι ολοένα και πιο απαραίτητα για να καταστεί δυνατή η ευρύτερη χρήση ηλεκτρικών οχημάτων.

Η ανάπτυξη δημόσιων υποδομών φόρτισης ενόψει της αύξησης των πωλήσεων ηλεκτρικών οχημάτων (EV) είναι κρίσιμη για την ευρεία υιοθέτηση ηλεκτρικών οχημάτων (EV). Στη Νορβηγία, για παράδειγμα, υπήρχαν περίπου 1,3 ηλεκτρικά ελαφρά ηλεκτρικά οχήματα με μπαταρία ανά δημόσιο σημείο φόρτισης το 2011, γεγονός που υποστήριξε την περαιτέρω υιοθέτηση. Στο τέλος του 2022, με πάνω από το 17% των ελαφρών ηλεκτρικών οχημάτων να είναι BEV, υπήρχαν 25 BEV ανά δημόσιο σημείο φόρτισης στη Νορβηγία. Γενικά, καθώς το μερίδιο των ηλεκτρικών ελαφρών ηλεκτρικών οχημάτων με μπαταρία αυξάνεται, ο λόγος σημείου φόρτισης ανά BEV μειώνεται. Η αύξηση των πωλήσεων ηλεκτρικών οχημάτων μπορεί να διατηρηθεί μόνο εάν η ζήτηση φόρτισης καλύπτεται από προσβάσιμες και οικονομικά προσιτές υποδομές, είτε μέσω ιδιωτικής φόρτισης σε σπίτια είτε στην εργασία, είτε μέσω δημόσια προσβάσιμων σταθμών φόρτισης.

Αναλογία ηλεκτρικών ελαφρών επαγγελματικών οχημάτων ανά δημόσιο φορτιστή

Αναλογία δημόσιου σημείου φόρτισης ανά μπαταρία-ηλεκτρικό LDV σε επιλεγμένες χώρες έναντι μεριδίου μετοχών ηλεκτρικών LDV με μπαταρία

Ενώ τα PHEV εξαρτώνται λιγότερο από τις δημόσιες υποδομές φόρτισης σε σχέση με τα BEV, η χάραξη πολιτικής σχετικά με την επαρκή διαθεσιμότητα σημείων φόρτισης θα πρέπει να ενσωματώνει (και να ενθαρρύνει) τη δημόσια φόρτιση PHEV. Εάν ληφθεί υπόψη ο συνολικός αριθμός ηλεκτρικών LDV ανά σημείο φόρτισης, ο παγκόσμιος μέσος όρος το 2022 ήταν περίπου δέκα ηλεκτρικά οχήματα ανά φορτιστή. Χώρες όπως η Κίνα, η Κορέα και η Ολλανδία έχουν διατηρήσει λιγότερα από δέκα ηλεκτρικά οχήματα ανά φορτιστή τα τελευταία χρόνια. Σε χώρες που βασίζονται σε μεγάλο βαθμό στη δημόσια φόρτιση, ο αριθμός των δημόσια προσβάσιμων φορτιστών αυξάνεται με ταχύτητα που ταιριάζει σε μεγάλο βαθμό με την ανάπτυξη των ηλεκτρικών οχημάτων.

Ωστόσο, σε ορισμένες αγορές που χαρακτηρίζονται από ευρεία διαθεσιμότητα οικιακής φόρτισης (λόγω του υψηλού μεριδίου μονοκατοικιών με δυνατότητα εγκατάστασης φορτιστή), ο αριθμός των ηλεκτρικών οχημάτων ανά δημόσιο σημείο φόρτισης μπορεί να είναι ακόμη υψηλότερος. Για παράδειγμα, στις Ηνωμένες Πολιτείες, η αναλογία ηλεκτρικών οχημάτων ανά φορτιστή είναι 24 και στη Νορβηγία είναι πάνω από 30. Καθώς η διείσδυση των ηλεκτρικών οχημάτων στην αγορά αυξάνεται, η δημόσια φόρτιση καθίσταται ολοένα και πιο σημαντική, ακόμη και σε αυτές τις χώρες, για την υποστήριξη της υιοθέτησης των ηλεκτρικών οχημάτων από οδηγούς που δεν έχουν πρόσβαση σε επιλογές φόρτισης σε ιδιωτικό σπίτι ή χώρο εργασίας. Ωστόσο, η βέλτιστη αναλογία ηλεκτρικών οχημάτων ανά φορτιστή θα διαφέρει ανάλογα με τις τοπικές συνθήκες και τις ανάγκες των οδηγών.

Ίσως πιο σημαντικό από τον αριθμό των διαθέσιμων δημόσιων φορτιστών είναι η συνολική χωρητικότητα δημόσιας ισχύος φόρτισης ανά ηλεκτρικό όχημα, δεδομένου ότι οι ταχυφορτιστές μπορούν να εξυπηρετήσουν περισσότερα ηλεκτρικά οχήματα από τους αργούς φορτιστές. Κατά τα πρώτα στάδια της υιοθέτησης των ηλεκτρικών οχημάτων, είναι λογικό η διαθέσιμη ισχύς φόρτισης ανά ηλεκτρικό όχημα να είναι υψηλή, υποθέτοντας ότι η αξιοποίηση των φορτιστών θα είναι σχετικά χαμηλή μέχρι να ωριμάσει η αγορά και η αξιοποίηση των υποδομών να γίνει πιο αποτελεσματική. Σύμφωνα με αυτό, η Ευρωπαϊκή Ένωση σχετικά με τον AFIR περιλαμβάνει απαιτήσεις για τη συνολική χωρητικότητα ισχύος που πρέπει να παρέχεται με βάση το μέγεθος του εγγεγραμμένου στόλου.

Σε παγκόσμιο επίπεδο, η μέση ισχύς φόρτισης ανά ηλεκτρικό LDV είναι περίπου 2,4 kW ανά ηλεκτρικό όχημα. Στην Ευρωπαϊκή Ένωση, η αναλογία είναι χαμηλότερη, με μέσο όρο περίπου 1,2 kW ανά ηλεκτρικό όχημα. Η Κορέα έχει την υψηλότερη αναλογία στα 7 kW ανά ηλεκτρικό όχημα, ακόμη και όταν οι περισσότεροι δημόσιοι φορτιστές (90%) είναι αργοί φορτιστές.

Αριθμός ηλεκτρικών ελαφρών επαγγελματικών οχημάτων ανά δημόσιο σημείο φόρτισης και kW ανά ηλεκτρικό ελαφρό επαγγελματικό όχημα, 2022

Ανοιχτό

Αριθμός ηλεκτρικών ελαφρών επαγγελματικών οχημάτων (LDV) ανά σημείο φόρτισηςkW δημόσιας φόρτισης ανά ηλεκτρικό LDVΝέα ΖηλανδίαΙσλανδίαΑυστραλίαΝορβηγίαΒραζιλίαΓερμανίαΣουηδίαΗνωμένες ΠολιτείεςΔανίαΠορτογαλίαΗνωμένο ΒασίλειοΙσπανίαΚαναδάςΙνδονησίαΦινλανδίαΕλβετίαΙαπωνίαΤαϊλάνδηΕυρωπαϊκή ΈνωσηΓαλλίαΠολωνίαΜεξικόΒέλγιοΚόσμοςΙταλίαΚίναΙνδίαΝότια ΑφρικήΧιλήΕλλάδαΟλλανδίαΚορέα08162432404856647280889610400.61.21.82.433.64.24.85.466.67.27.8

• EV / EVSE (κάτω άξονας)
• kW / EV (άνω άξονας)

Στις περιοχές όπου τα ηλεκτρικά φορτηγά γίνονται εμπορικά διαθέσιμα, τα ηλεκτρικά φορτηγά με μπαταρία μπορούν να ανταγωνιστούν, σε βάση Συνολικού Κόστους Συνολικού Κόστους (TCO), τα συμβατικά φορτηγά ντίζελ για ένα αυξανόμενο φάσμα λειτουργιών, όχι μόνο σε αστικές και περιφερειακές περιοχές, αλλά και στις περιφερειακές και μεγάλες αποστάσεις των τρακτορείων-ρυμουλκούμενων. Τρεις παράμετροι που καθορίζουν τον χρόνο στον οποίο επιτυγχάνεται είναι τα διόδια, το κόστος καυσίμων και λειτουργίας (π.χ. η διαφορά μεταξύ των τιμών ντίζελ και ηλεκτρικής ενέργειας που αντιμετωπίζουν οι φορείς εκμετάλλευσης φορτηγών και το μειωμένο κόστος συντήρησης) και οι επιδοτήσεις CAPEX για τη μείωση του χάσματος στην αρχική τιμή αγοράς του οχήματος. Δεδομένου ότι τα ηλεκτρικά φορτηγά μπορούν να παρέχουν τις ίδιες λειτουργίες με χαμηλότερο κόστος ζωής (συμπεριλαμβανομένης της εφαρμογής μειωμένου συντελεστή), ο χρόνος στον οποίο οι ιδιοκτήτες οχημάτων αναμένουν να ανακτήσουν τα αρχικά έξοδα είναι ένας βασικός παράγοντας για τον καθορισμό του εάν θα αγοράσουν ένα ηλεκτρικό ή συμβατικό φορτηγό.

Τα οικονομικά στοιχεία για τα ηλεκτρικά φορτηγά σε εφαρμογές μεγάλων αποστάσεων μπορούν να βελτιωθούν σημαντικά εάν το κόστος φόρτισης μειωθεί με τη μεγιστοποίηση της αργής φόρτισης «εκτός βάρδιας» (π.χ. νυχτερινή ή άλλες μεγαλύτερες περιόδους διακοπής λειτουργίας), την εξασφάλιση συμβάσεων μαζικής αγοράς με τους φορείς εκμετάλλευσης δικτύων για «μέση βάρδια» (π.χ. κατά τη διάρκεια διαλειμμάτων), γρήγορη (έως 350 kW) ή εξαιρετικά γρήγορη (>350 kW) φόρτιση, και την διερεύνηση ευκαιριών έξυπνης φόρτισης και σύνδεσης οχήματος με δίκτυο για επιπλέον εισόδημα.

Τα ηλεκτρικά φορτηγά και λεωφορεία θα βασίζονται στην φόρτιση εκτός βάρδιας για το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειάς τους. Αυτό θα επιτευχθεί σε μεγάλο βαθμό σε ιδιωτικούς ή ημι-ιδιωτικούς σταθμούς φόρτισης ή σε δημόσιους σταθμούς σε αυτοκινητόδρομους, και συχνά κατά τη διάρκεια της νύχτας. Θα χρειαστεί να αναπτυχθούν χώροι φόρτισης για την εξυπηρέτηση της αυξανόμενης ζήτησης για ηλεκτροκίνηση βαρέων οχημάτων και, σε πολλές περιπτώσεις, ενδέχεται να απαιτηθούν αναβαθμίσεις του δικτύου διανομής και μεταφοράς. Ανάλογα με τις απαιτήσεις αυτονομίας του οχήματος, η φόρτιση του χώρου θα επαρκεί για να καλύψει τις περισσότερες λειτουργίες των αστικών λεωφορείων, καθώς και των αστικών και περιφερειακών φορτηγών.

Οι κανονισμοί που επιβάλλουν περιόδους ανάπαυσης μπορούν επίσης να παρέχουν ένα χρονικό παράθυρο για φόρτιση στη μέση της βάρδιας, εάν υπάρχουν διαθέσιμες επιλογές γρήγορης ή εξαιρετικά γρήγορης φόρτισης καθ' οδόν: η Ευρωπαϊκή Ένωση απαιτεί 45 λεπτά διάλειμμα μετά από κάθε 4,5 ώρες οδήγησης· οι Ηνωμένες Πολιτείες επιβάλλουν 30 λεπτά μετά από 8 ώρες.

Οι περισσότεροι εμπορικά διαθέσιμοι σταθμοί ταχείας φόρτισης συνεχούς ρεύματος (DC) επιτρέπουν επί του παρόντος επίπεδα ισχύος που κυμαίνονται από 250-350 kW. Η συμφωνία που επιτεύχθηκε από το Ευρωπαϊκό Συμβούλιο και το Κοινοβούλιο περιλαμβάνει μια σταδιακή διαδικασία ανάπτυξης υποδομών για ηλεκτρικά βαρέα επαγγελματικά οχήματα από το 2025. Πρόσφατες μελέτες σχετικά με τις απαιτήσεις ισχύος για περιφερειακές και μεγάλες αποστάσεις φορτηγών στις ΗΠΑ και την Ευρώπη διαπιστώνουν ότι η ισχύς φόρτισης υψηλότερη από 350 kW και έως και 1 MW μπορεί να απαιτείται για την πλήρη επαναφόρτιση ηλεκτρικών φορτηγών κατά τη διάρκεια ενός διαλείμματος 30 έως 45 λεπτών.

Αναγνωρίζοντας την ανάγκη κλιμάκωσης της γρήγορης ή υπερταχείας φόρτισης ως προϋπόθεση για να καταστούν τεχνικά και οικονομικά βιώσιμες τόσο οι περιφερειακές όσο και, ειδικότερα, οι μεταφορές μεγάλων αποστάσεων, το 2022 οι Traton, Volvo και Daimler ίδρυσαν μια ανεξάρτητη κοινοπραξία. Με συλλογικές επενδύσεις ύψους 500 εκατομμυρίων ευρώ από τους τρεις ομίλους κατασκευής βαρέων οχημάτων, η πρωτοβουλία στοχεύει στην ανάπτυξη περισσότερων από 1.700 σημείων γρήγορης (300 έως 350 kW) και υπερταχείας (1 MW) φόρτισης σε όλη την Ευρώπη.

Αυτή τη στιγμή χρησιμοποιούνται πολλαπλά πρότυπα φόρτισης και οι τεχνικές προδιαγραφές για την υπερταχεία φόρτιση βρίσκονται υπό ανάπτυξη. Θα χρειαστεί να διασφαλιστεί η μέγιστη δυνατή σύγκλιση των προτύπων φόρτισης και η διαλειτουργικότητα για τα βαρέα ηλεκτρικά οχήματα, ώστε να αποφευχθεί το κόστος, η αναποτελεσματικότητα και οι προκλήσεις για τους εισαγωγείς οχημάτων και τους διεθνείς φορείς εκμετάλλευσης που θα δημιουργούνταν από τους κατασκευαστές που ακολουθούν αποκλίνουσες οδούς.

Στην Κίνα, οι συν-προγραμματιστές του China Electricity Council και του «ultra ChaoJi» της CHAdeMO αναπτύσσουν ένα πρότυπο φόρτισης για βαρέα ηλεκτρικά οχήματα έως και αρκετών μεγαβάτ. Στην Ευρώπη και τις Ηνωμένες Πολιτείες, οι προδιαγραφές για το Chargin Megawatt System (MCS) CharIN, με πιθανή μέγιστη ισχύ . βρίσκονται υπό ανάπτυξη από τον Διεθνή Οργανισμό Τυποποίησης (ISO) και άλλους οργανισμούς. Οι τελικές προδιαγραφές MCS, οι οποίες θα χρειαστούν για εμπορική κυκλοφορία, αναμένονται για το 2024. Μετά την πρώτη τοποθεσία φόρτισης μεγαβάτ που θα προσφέρουν οι Daimler Trucks και Portland General Electric (PGE) το 2021, καθώς και επενδύσεις και έργα στην Αυστρία, τη Σουηδία, την Ισπανία και το Ηνωμένο Βασίλειο.

Η εμπορευματοποίηση φορτιστών με ονομαστική ισχύ 1 MW θα απαιτήσει σημαντικές επενδύσεις, καθώς οι σταθμοί με τόσο υψηλές ανάγκες ισχύος θα επιβαρυνθούν με σημαντικό κόστος τόσο στην εγκατάσταση όσο και στις αναβαθμίσεις του δικτύου. Η αναθεώρηση των επιχειρηματικών μοντέλων των δημόσιων επιχειρήσεων ηλεκτρικής ενέργειας και των κανονισμών του τομέα της ενέργειας, ο συντονισμός του σχεδιασμού μεταξύ των ενδιαφερόμενων μερών και η έξυπνη φόρτιση μπορούν να βοηθήσουν. Η άμεση υποστήριξη μέσω πιλοτικών έργων και οικονομικών κινήτρων μπορεί επίσης να επιταχύνει την επίδειξη και την υιοθέτηση στα αρχικά στάδια. Μια πρόσφατη μελέτη περιγράφει ορισμένες βασικές παραμέτρους σχεδιασμού για την ανάπτυξη σταθμών φόρτισης με βαθμολογία MCS:

• Ο σχεδιασμός σταθμών φόρτισης σε χώρους στάθμευσης αυτοκινητοδρόμων κοντά σε γραμμές μεταφοράς και υποσταθμούς μπορεί να αποτελέσει τη βέλτιστη λύση για την ελαχιστοποίηση του κόστους και την αύξηση της χρήσης φορτιστών.
• Οι συνδέσεις «σωστού μεγέθους» με άμεσες συνδέσεις σε γραμμές μεταφοράς σε πρώιμο στάδιο, οι οποίες προβλέπουν τις ενεργειακές ανάγκες ενός συστήματος στο οποίο έχουν ηλεκτροδοτηθεί υψηλά μερίδια εμπορευματικής δραστηριότητας, αντί της αναβάθμισης των δικτύων διανομής σε ad-hoc και βραχυπρόθεσμη βάση, θα είναι κρίσιμες για τη μείωση του κόστους. Αυτό θα απαιτήσει δομημένο και συντονισμένο σχεδιασμό μεταξύ των φορέων εκμετάλλευσης δικτύων και των κατασκευαστών υποδομών φόρτισης σε όλους τους τομείς.
• Δεδομένου ότι οι διασυνδέσεις του συστήματος μεταφοράς και οι αναβαθμίσεις του δικτύου μπορεί να διαρκέσουν 4-8 χρόνια, η χωροθέτηση και η κατασκευή σταθμών φόρτισης υψηλής προτεραιότητας θα πρέπει να ξεκινήσει το συντομότερο δυνατό.

Οι λύσεις περιλαμβάνουν την εγκατάσταση σταθερής αποθήκευσης και την ενσωμάτωση τοπικής ανανεώσιμης δυναμικότητας, σε συνδυασμό με έξυπνη φόρτιση, η οποία μπορεί να βοηθήσει στη μείωση τόσο του κόστους υποδομών που σχετίζεται με τη σύνδεση στο δίκτυο όσο και του κόστους προμήθειας ηλεκτρικής ενέργειας (π.χ. επιτρέποντας στους χειριστές φορτηγών να ελαχιστοποιούν το κόστος μέσω της διακύμανσης των τιμών καθ' όλη τη διάρκεια της ημέρας, αξιοποιώντας τις ευκαιρίες σύνδεσης οχήματος-δικτύου κ.λπ.).

Άλλες επιλογές για την παροχή ενέργειας σε ηλεκτρικά βαρέα επαγγελματικά οχήματα (HDV) είναι η ανταλλαγή μπαταριών και τα ηλεκτρικά οδικά συστήματα. Τα ηλεκτρικά οδικά συστήματα μπορούν να μεταφέρουν ενέργεια σε ένα φορτηγό είτε μέσω επαγωγικών πηνίων σε έναν δρόμο, είτε μέσω αγώγιμων συνδέσεων μεταξύ του οχήματος και του δρόμου, είτε μέσω αλυσοειδών (εναέριων) γραμμών. Η αλυσοειδής φόρτιση και άλλες επιλογές δυναμικής φόρτισης μπορεί να είναι πολλά υποσχόμενες για τη μείωση του κόστους σε επίπεδο πανεπιστημίου συστήματος κατά τη μετάβαση σε περιφερειακά και μακρινά φορτηγά μηδενικών εκπομπών, ολοκληρώνοντας ευνοϊκά το συνολικό κόστος κεφαλαίου και λειτουργίας. Μπορούν επίσης να βοηθήσουν στη μείωση των αναγκών χωρητικότητας μπαταρίας. Η ζήτηση μπαταριών μπορεί να μειωθεί περαιτέρω και η αξιοποίησή της να βελτιωθεί περαιτέρω, εάν τα ηλεκτρικά οδικά συστήματα σχεδιαστούν ώστε να είναι συμβατά όχι μόνο με φορτηγά αλλά και με ηλεκτρικά αυτοκίνητα. Ωστόσο, τέτοιες προσεγγίσεις θα απαιτούσαν επαγωγικούς ή οδικούς σχεδιασμούς που συνοδεύονται από μεγαλύτερα εμπόδια όσον αφορά την ανάπτυξη και το σχεδιασμό τεχνολογίας και είναι πιο κεφαλαιακά απαιτητικούς. Ταυτόχρονα, τα ηλεκτρικά οδικά συστήματα θέτουν σημαντικές προκλήσεις που μοιάζουν με αυτές του σιδηροδρομικού τομέα, συμπεριλαμβανομένης της μεγαλύτερης ανάγκης για τυποποίηση μονοπατιών και οχημάτων (όπως φαίνεται από τα τραμ και τα τρόλεϊ), συμβατότητα πέρα ​​από τα σύνορα για ταξίδια μεγάλων αποστάσεων και κατάλληλα μοντέλα ιδιοκτησίας υποδομών. Παρέχουν λιγότερη ευελιξία στους ιδιοκτήτες φορτηγών όσον αφορά τις διαδρομές και τους τύπους οχημάτων και έχουν υψηλό κόστος ανάπτυξης συνολικά, επηρεάζοντας όλα την ανταγωνιστικότητά τους σε σχέση με τους κανονικούς σταθμούς φόρτισης. Δεδομένων αυτών των προκλήσεων, τέτοια συστήματα θα αναπτυχθούν πιο αποτελεσματικά πρώτα σε διαδρόμους εμπορευματικών μεταφορών με μεγάλη χρήση, κάτι που θα απαιτούσε στενό συντονισμό μεταξύ διαφόρων δημόσιων και ιδιωτικών ενδιαφερόμενων μερών. Οι επιδείξεις σε δημόσιους δρόμους μέχρι σήμερα στη Γερμανία και τη Σουηδία έχουν βασιστεί σε υποστηρικτές τόσο από ιδιωτικούς όσο και από δημόσιους φορείς. Προσκλήσεις για πιλοτικά έργα ηλεκτρικού οδικού συστήματος εξετάζονται επίσης στην Κίνα, την Ινδία, το Ηνωμένο Βασίλειο και τις Ηνωμένες Πολιτείες.

Ανάγκες φόρτισης για βαρέα οχήματα

Η ανάλυση του Διεθνούς Συμβουλίου για Καθαρές Μεταφορές (ICCT) υποδηλώνει ότι η ανταλλαγή μπαταριών με ηλεκτρικά δίκυκλα στις υπηρεσίες ταξί (π.χ. ταξί ποδηλάτων) προσφέρει το πιο ανταγωνιστικό συνολικό κόστος ιδιοκτησίας (TCO) σε σύγκριση με τα δίκυκλα BEV ή ICE με σημείο φόρτισης. Στην περίπτωση παράδοσης στο τελευταίο μίλι μέσω δικύκλου, η φόρτιση στο σημείο έχει επί του παρόντος πλεονέκτημα TCO έναντι της ανταλλαγής μπαταριών, αλλά με τα σωστά πολιτικά κίνητρα και την κλίμακα, η ανταλλαγή θα μπορούσε να γίνει μια βιώσιμη επιλογή υπό ορισμένες συνθήκες. Γενικά, καθώς η μέση ημερήσια διανυόμενη απόσταση αυξάνεται, το ηλεκτρικό δίκυκλο με μπαταρία με αντικατάσταση μπαταριών γίνεται πιο οικονομικό από τα οχήματα με σημείο φόρτισης ή τα βενζινοκίνητα. Το 2021, ιδρύθηκε η Κοινοπραξία Μοτοσικλετών Ανταλλάξιμων Μπαταριών με στόχο τη διευκόλυνση της ανταλλαγής μπαταριών ελαφρών οχημάτων, συμπεριλαμβανομένων των δικύκλων/τρίκυκλων, συνεργαζόμενοι σε κοινές προδιαγραφές μπαταριών.

Η ανταλλαγή μπαταριών ηλεκτρικών δικύκλων/τρίκυκλων οχημάτων κερδίζει ιδιαίτερη δυναμική στην Ινδία. Αυτή τη στιγμή υπάρχουν πάνω από δέκα διαφορετικές εταιρείες στην ινδική αγορά, συμπεριλαμβανομένης της Gogoro, μιας εταιρείας με έδρα την Κινεζική Ταϊπέι, στην τεχνολογία ηλεκτρικών σκούτερ και ανταλλαγής μπαταριών. Η Gogoro ισχυρίζεται ότι οι μπαταρίες της τροφοδοτούν το 90% των ηλεκτρικών σκούτερ στην Κινεζική Ταϊπέι και το δίκτυο της Gogoro διαθέτει περισσότερους από 12.000 σταθμούς ανταλλαγής μπαταριών για την υποστήριξη πάνω από 500.000 ηλεκτρικών δικύκλων σε εννέα χώρες, κυρίως στην περιοχή Ασίας-Ειρηνικού. Η Gogoro έχει πλέον συνάψει συνεργασία με την Zypp Electric, με έδρα την Ινδία, η οποία διαχειρίζεται μια πλατφόρμα EV-as-a-service για παραδόσεις τελευταίου μιλίου. Μαζί, αναπτύσσουν 6 σταθμούς ανταλλαγής μπαταριών και 100 ηλεκτρικά δίκυκλα στο πλαίσιο ενός πιλοτικού έργου για επιχειρήσεις παράδοσης τελευταίου μιλίου στην πόλη του Δελχί. Στις αρχές του 2023, συγκέντρωσαν χρήματα, τα οποία θα χρησιμοποιήσουν για να επεκτείνουν τον στόλο τους σε 200.000 ηλεκτρικά δίκυκλα σε 30 ινδικές πόλεις έως το 2025. Η Sun Mobility έχει μακρύτερο ιστορικό στην ανταλλαγή μπαταριών στην Ινδία, με υπεράριθμους σταθμούς ανταλλαγής μπαταριών σε όλη τη χώρα για ηλεκτρικά δίκυκλα και τρίκυκλα, συμπεριλαμβανομένων των ηλεκτρικών ρίκσο, με συνεργάτες όπως η Amazon India. Η Ταϊλάνδη βλέπει επίσης υπηρεσίες ανταλλαγής μπαταριών για οδηγούς μοτοσικλετών, ταξί και διανομέων.

Ενώ η ανταλλαγή μπαταριών είναι πιο διαδεδομένη στην Ασία, η ανταλλαγή μπαταριών με ηλεκτρικά δίκυκλα εξαπλώνεται και στην Αφρική. Για παράδειγμα, μια νεοσύστατη εταιρεία ηλεκτρικών μοτοσικλετών στη Ρουάντα λειτουργεί σταθμούς ανταλλαγής μπαταριών, με έμφαση στην εξυπηρέτηση επιχειρήσεων μοτοσικλετιστών-ταξί που απαιτούν μεγάλες ημερήσιες αποστάσεις. Η Ampersand έχει κατασκευάσει δέκα σταθμούς ανταλλαγής μπαταριών στο Κιγκάλι και τρεις στο Ναϊρόμπι της Κένυας. Αυτοί οι σταθμοί εκτελούν σχεδόν 37.000 ανταλλαγές μπαταριών το μήνα.

Η αντικατάσταση μπαταριών για δίκυκλα/τρίκυκλα προσφέρει πλεονεκτήματα κόστους

Ειδικότερα για τα φορτηγά, η αντικατάσταση μπαταριών μπορεί να έχει σημαντικά πλεονεκτήματα σε σχέση με την εξαιρετικά γρήγορη φόρτιση. Πρώτον, η αντικατάσταση μπορεί να διαρκέσει ελάχιστα, κάτι που θα ήταν δύσκολο και δαπανηρό να επιτευχθεί μέσω καλωδιακής φόρτισης, απαιτώντας έναν εξαιρετικά γρήγορο φορτιστή συνδεδεμένο σε δίκτυα μέσης έως υψηλής τάσης και ακριβά συστήματα διαχείρισης μπαταριών και χημικές ουσίες μπαταριών. Η αποφυγή της εξαιρετικά γρήγορης φόρτισης μπορεί επίσης να παρατείνει την χωρητικότητα, την απόδοση και τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας.

Η υπηρεσία «μπαταρία ως υπηρεσία» (BaaS), η οποία διαχωρίζει την αγορά του φορτηγού από την μπαταρία και συνάπτει σύμβαση μίσθωσης για την μπαταρία, μειώνει σημαντικά το αρχικό κόστος αγοράς. Επιπλέον, δεδομένου ότι τα φορτηγά τείνουν να εξαρτώνται από τις χημικές ουσίες των μπαταριών λιθίου-σιδήρου-φωσφορικού άλατος (LFP), οι οποίες είναι πιο ανθεκτικές από τις μπαταρίες λιθίου-νικελίου-μαγγανίου-οξειδίου του κοβαλτίου (NMC), είναι ιδανικές για ανταλλαγή από άποψη ασφάλειας και προσιτής τιμής.

Ωστόσο, το κόστος κατασκευής ενός σταθμού πιθανότατα θα είναι υψηλότερο για την ανταλλαγή μπαταριών φορτηγών, δεδομένου του μεγαλύτερου μεγέθους του οχήματος και των βαρύτερων μπαταριών, οι οποίες απαιτούν περισσότερο χώρο και εξειδικευμένο εξοπλισμό για την εκτέλεση της ανταλλαγής. Ένα άλλο σημαντικό εμπόδιο είναι η απαίτηση οι μπαταρίες να είναι τυποποιημένες σε ένα δεδομένο μέγεθος και χωρητικότητα, κάτι που οι κατασκευαστές πρωτότυπου εξοπλισμού (OEM) φορτηγών είναι πιθανό να εκλάβουν ως πρόκληση για την ανταγωνιστικότητα, καθώς ο σχεδιασμός και η χωρητικότητα των μπαταριών αποτελούν βασικό παράγοντα διαφοροποίησης μεταξύ των κατασκευαστών ηλεκτρικών φορτηγών.

Η Κίνα βρίσκεται στην πρώτη γραμμή της ανταλλαγής μπαταριών με φορτηγά λόγω της σημαντικής πολιτικής υποστήριξης και της χρήσης τεχνολογίας που έχει σχεδιαστεί για να συμπληρώνει την καλωδιακή φόρτιση. Το 2021, το MIIT της Κίνας ανακοίνωσε ότι ορισμένες πόλεις θα εφαρμόσουν πιλοτικά την τεχνολογία ανταλλαγής μπαταριών, συμπεριλαμβανομένης της ανταλλαγής μπαταριών HDV σε τρεις πόλεις. Σχεδόν όλοι οι μεγάλοι Κινέζοι κατασκευαστές βαρέων φορτηγών, συμπεριλαμβανομένων των FAW, CAMC, Dongfeng, Jiangling Motors Corporation Limited (JMC), Shanxi Automobile και SAIC.

Η Κίνα πρωτοπορεί στην ανταλλαγή μπαταριών για φορτηγά

Η Κίνα είναι επίσης ο ηγέτης στην ανταλλαγή μπαταριών για επιβατικά αυτοκίνητα. Σε όλα τα μέσα μεταφοράς, ο συνολικός αριθμός σταθμών ανταλλαγής μπαταριών στην Κίνα ήταν σχεδόν στο τέλος του 2022, 50% υψηλότερος από ό,τι στο τέλος του 2021. Η NIO, η οποία παράγει αυτοκίνητα με δυνατότητα ανταλλαγής μπαταριών και τους υποστηρικτικούς σταθμούς ανταλλαγής, λειτουργεί περισσότερο από ό,τι στην Κίνα, αναφέροντας ότι το δίκτυο καλύπτει περισσότερα από τα δύο τρίτα της ηπειρωτικής Κίνας. Οι μισοί από τους σταθμούς ανταλλαγής εγκαταστάθηκαν το 2022 και η εταιρεία έχει θέσει ως στόχο 4.000 σταθμούς ανταλλαγής μπαταριών παγκοσμίως έως το 2025. Η εταιρεία με τους σταθμούς ανταλλαγής της μπορεί να εκτελέσει πάνω από 300 ανταλλαγές μπαταριών την ημέρα, φορτίζοντας έως και 13 μπαταρίες ταυτόχρονα με ισχύ 20-80 kW.

Η NIO ανακοίνωσε επίσης σχέδια για την κατασκευή σταθμών ανταλλαγής μπαταριών στην Ευρώπη, καθώς τα μοντέλα αυτοκινήτων της με δυνατότητα ανταλλαγής μπαταριών έγιναν διαθέσιμα στις ευρωπαϊκές αγορές προς το τέλος του 2022. Ο πρώτος σταθμός ανταλλαγής μπαταριών NIO στη Σουηδία άνοιξε το 2022 και μέχρι το τέλος του 2022, είχαν ανοίξει δέκα σταθμοί ανταλλαγής μπαταριών NIO σε όλη τη Νορβηγία, τη Γερμανία, τη Σουηδία και την Ολλανδία. Σε αντίθεση με την NIO, της οποίας οι σταθμοί ανταλλαγής εξυπηρετούν αυτοκίνητα NIO, οι σταθμοί της κινεζικής εταιρείας διαχείρισης σταθμών ανταλλαγής μπαταριών Aulton υποστηρίζουν 30 μοντέλα από 16 διαφορετικές εταιρείες οχημάτων.

Η ανταλλαγή μπαταριών θα μπορούσε επίσης να αποτελέσει μια ιδιαίτερα ελκυστική επιλογή για τους στόλους ταξί LDV, των οποίων οι λειτουργίες είναι πιο ευαίσθητες στους χρόνους επαναφόρτισης από τα προσωπικά αυτοκίνητα. Η αμερικανική νεοσύστατη εταιρεία Ample λειτουργεί επί του παρόντος 12 σταθμούς ανταλλαγής μπαταριών στην περιοχή του κόλπου του Σαν Φρανσίσκο, εξυπηρετώντας κυρίως οχήματα Uber rideshare.

Η Κίνα είναι επίσης ηγέτης στην ανταλλαγή μπαταριών για επιβατικά αυτοκίνητα.

Αναφορές

Οι αργοί φορτιστές έχουν ονομαστική ισχύ μικρότερη ή ίση με 22 kW. Οι γρήγοροι φορτιστές είναι αυτοί με ονομαστική ισχύ μεγαλύτερη από 22 kW και έως 350 kW. Οι όροι «σημεία φόρτισης» και «φορτιστές» χρησιμοποιούνται εναλλακτικά και αναφέρονται στις μεμονωμένες υποδοχές φόρτισης, αντικατοπτρίζοντας τον αριθμό των ηλεκτρικών οχημάτων που μπορούν να φορτίζουν ταυτόχρονα. Οι «σταθμοί φόρτισης» ενδέχεται να έχουν πολλά σημεία φόρτισης.

Προηγουμένως μια οδηγία, η προτεινόμενη AFIR, μόλις εγκριθεί επίσημα, θα γίνει δεσμευτική νομοθετική πράξη, η οποία θα ορίζει, μεταξύ άλλων, τη μέγιστη απόσταση μεταξύ των φορτιστών που είναι εγκατεστημένοι κατά μήκος του ΔΕΔ-Μ, των κύριων και δευτερευόντων οδών εντός της Ευρωπαϊκής Ένωσης.

Οι επαγωγικές λύσεις απέχουν πολύ από την εμπορευματοποίηση και αντιμετωπίζουν προκλήσεις όσον αφορά την παροχή επαρκούς ισχύος σε ταχύτητες αυτοκινητοδρόμου.