روندهای زیرساخت شارژ

در حالی که در حال حاضر بیشتر تقاضای شارژ از طریق شارژ خانگی برآورده می‌شود، شارژرهای عمومی به طور فزاینده‌ای مورد نیاز هستند تا همان سطح راحتی و دسترسی را که برای سوخت‌گیری خودروهای معمولی وجود دارد، فراهم کنند. به ویژه در مناطق شهری متراکم، که دسترسی به شارژ خانگی محدودتر است، زیرساخت‌های شارژ عمومی یک عامل کلیدی برای پذیرش خودروهای برقی است. در پایان سال ۲۰۲۲، ۲.۷ میلیون نقطه شارژ عمومی در سراسر جهان وجود داشت که بیش از ۹۰۰ هزار مورد از آنها در سال ۲۰۲۲ نصب شده بودند، که حدود ۵۵ درصد افزایش نسبت به موجودی سال ۲۰۲۱ را نشان می‌دهد و با نرخ رشد ۵۰ درصدی قبل از همه‌گیری بین سال‌های ۲۰۱۵ تا ۲۰۱۹ قابل مقایسه است.

شارژرهای کند

در سراسر جهان، بیش از ۶۰۰۰۰۰ نقطه شارژ عمومی با سرعت پایین۱در سال ۲۰۲۲ نصب شدند که ۳۶۰ هزار دستگاه از آنها در چین بود و تعداد شارژرهای کند در این کشور را به بیش از ۱ میلیون دستگاه رساند. در پایان سال ۲۰۲۲، چین بیش از نیمی از تعداد شارژرهای کند عمومی جهان را در خود جای داده بود.

اروپا با ۴۶۰ هزار ایستگاه شارژ کند در سال ۲۰۲۲، در رتبه دوم قرار دارد که نسبت به سال قبل ۵۰ درصد افزایش داشته است. هلند با ۱۱۷ هزار ایستگاه در اروپا پیشتاز است و پس از آن فرانسه با حدود ۷۴ هزار ایستگاه و آلمان با ۶۴ هزار ایستگاه قرار دارند. موجودی ایستگاه‌های شارژ کند در ایالات متحده در سال ۲۰۲۲، ۹ درصد افزایش یافته است که کمترین نرخ رشد در بین بازارهای بزرگ است. در کره، موجودی ایستگاه‌های شارژ کند نسبت به سال گذشته دو برابر شده و به ۱۸۴ هزار ایستگاه شارژ رسیده است.

شارژرهای سریع

شارژرهای سریع عمومی، به ویژه آنهایی که در امتداد بزرگراه‌ها قرار دارند، امکان سفرهای طولانی‌تر را فراهم می‌کنند و می‌توانند اضطراب مسافت طی شده، که مانعی برای پذیرش خودروهای برقی است، را برطرف کنند. شارژرهای سریع عمومی، مانند شارژرهای کند، راه‌حل‌های شارژ را برای مصرف‌کنندگانی که دسترسی قابل اعتمادی به شارژ خصوصی ندارند، ارائه می‌دهند و از این طریق، پذیرش خودروهای برقی را در طیف وسیع‌تری از جمعیت تشویق می‌کنند. تعداد شارژرهای سریع در سال 2022 در سطح جهان 330 هزار افزایش یافت، اگرچه باز هم بخش عمده‌ای از این رشد (تقریباً 90٪) از چین بود. استقرار شارژ سریع، کمبود دسترسی به شارژرهای خانگی در شهرهای پرجمعیت را جبران می‌کند و از اهداف چین برای استقرار سریع خودروهای برقی پشتیبانی می‌کند. چین در مجموع 760 هزار شارژر سریع دارد، اما بیش از کل موجودی شارژ سریع عمومی تنها در ده استان واقع شده است.

در اروپا، موجودی کلی شارژرهای سریع تا پایان سال ۲۰۲۲ به بیش از ۷۰۰۰۰ عدد رسید که در مقایسه با سال ۲۰۲۱ حدود ۵۵ درصد افزایش داشته است. کشورهایی که بیشترین موجودی شارژرهای سریع را دارند، آلمان (بیش از ۱۲۰۰۰)، فرانسه (۹۷۰۰) و نروژ (۹۰۰۰) هستند. همانطور که توافق موقت در مورد مقررات پیشنهادی زیرساخت سوخت‌های جایگزین (AFIR) نشان می‌دهد، در سراسر اتحادیه اروپا جاه‌طلبی آشکاری برای توسعه بیشتر زیرساخت‌های شارژ عمومی وجود دارد. این قانون الزامات پوشش شارژ الکتریکی را در سراسر شبکه حمل و نقل فرا اروپایی (TEN-T) بین بانک سرمایه‌گذاری اروپا و کمیسیون اروپا تعیین می‌کند. این توافق تا پایان سال ۲۰۲۳ بیش از ۱.۵ میلیارد یورو برای زیرساخت‌های سوخت‌های جایگزین، از جمله شارژ سریع الکتریکی، در دسترس قرار خواهد داد.

ایالات متحده در سال ۲۰۲۲، ۶۳۰۰ شارژر سریع نصب کرد که حدود سه چهارم آنها سوپرشارژرهای تسلا بودند. کل موجودی شارژرهای سریع در پایان سال ۲۰۲۲ به ۲۸۰۰۰ رسید. انتظار می‌رود پس از تصویب دولت (NEVI)، استقرار این شارژرها در سال‌های آینده سرعت بیشتری بگیرد. همه ایالت‌های ایالات متحده، واشنگتن دی سی و پورتوریکو در این برنامه شرکت دارند و تاکنون ۸۸۵ میلیون دلار بودجه برای سال ۲۰۲۳ به آنها اختصاص داده شده است تا از ساخت شارژرها در ۱۲۲۰۰۰ کیلومتر بزرگراه پشتیبانی شود. اداره بزرگراه فدرال ایالات متحده، استانداردهای ملی جدیدی را برای شارژرهای خودروهای برقی با بودجه فدرال اعلام کرده است تا از ثبات، قابلیت اطمینان، دسترسی و سازگاری اطمینان حاصل شود. از جمله استانداردهای جدید، تسلا اعلام کرده است که بخشی از سوپرشارژر ایالات متحده (که در آن سوپرشارژرها ۶۰٪ از کل موجودی شارژرهای سریع در ایالات متحده را تشکیل می‌دهند) و شبکه شارژر مقصد را برای خودروهای برقی غیر تسلا باز خواهد کرد.

ایستگاه‌های شارژ عمومی برای افزایش پذیرش خودروهای برقی به طور فزاینده‌ای ضروری هستند

استقرار زیرساخت‌های شارژ عمومی با پیش‌بینی رشد فروش خودروهای برقی، برای پذیرش گسترده خودروهای برقی بسیار مهم است. به عنوان مثال، در نروژ، در سال ۲۰۱۱ حدود ۱.۳ خودروی کم‌مصرف برقی باتری‌دار در هر نقطه شارژ عمومی وجود داشت که از پذیرش بیشتر این خودروها پشتیبانی می‌کرد. در پایان سال ۲۰۲۲، با بیش از ۱۷ درصد از خودروهای کم‌مصرف برقی، ۲۵ خودروی کم‌مصرف برقی در هر نقطه شارژ عمومی در نروژ وجود داشت. به طور کلی، با افزایش سهم موجودی خودروهای کم‌مصرف برقی باتری‌دار، نسبت نقطه شارژ به ازای هر خودروی برقی کاهش می‌یابد. رشد فروش خودروهای برقی تنها در صورتی می‌تواند پایدار باشد که تقاضای شارژ توسط زیرساخت‌های قابل دسترس و مقرون به صرفه، چه از طریق شارژ خصوصی در خانه‌ها یا محل کار، یا ایستگاه‌های شارژ عمومی، برآورده شود.

نسبت خودروهای کم‌مصرف برقی به ازای هر شارژر عمومی

نسبت ایستگاه شارژ عمومی به ازای هر LDV برقی-باتری در کشورهای منتخب در برابر سهم سهام LDV برقی-باتری

اگرچه خودروهای PHEV نسبت به خودروهای BEV کمتر به زیرساخت‌های شارژ عمومی وابسته هستند، اما سیاست‌گذاری در رابطه با دسترسی کافی به نقاط شارژ باید شامل (و تشویق) شارژ عمومی خودروهای PHEV باشد. اگر تعداد کل خودروهای LDV برقی در هر نقطه شارژ در نظر گرفته شود، میانگین جهانی در سال 2022 حدود ده خودروی برقی در هر شارژر بوده است. کشورهایی مانند چین، کره و هلند در طول سال‌های گذشته کمتر از ده خودروی برقی در هر شارژر را حفظ کرده‌اند. در کشورهایی که به شدت به شارژ عمومی متکی هستند، تعداد شارژرهای عمومی با سرعتی که تا حد زیادی با استقرار خودروهای برقی مطابقت دارد، در حال افزایش بوده است.

با این حال، در برخی از بازارها که با دسترسی گسترده به شارژ خانگی مشخص می‌شوند (به دلیل سهم بالای خانه‌های تک‌خانواری با امکان نصب شارژر)، تعداد خودروهای برقی در هر نقطه شارژ عمومی می‌تواند حتی بیشتر باشد. به عنوان مثال، در ایالات متحده، نسبت خودروهای برقی به ازای هر شارژر ۲۴ و در نروژ بیش از ۳۰ است. با افزایش نفوذ خودروهای برقی در بازار، شارژ عمومی، حتی در این کشورها، به طور فزاینده‌ای اهمیت پیدا می‌کند تا از پذیرش خودروهای برقی در بین رانندگانی که به گزینه‌های شارژ خانگی یا محل کار شخصی دسترسی ندارند، پشتیبانی کند. با این حال، نسبت بهینه خودروهای برقی به ازای هر شارژر بر اساس شرایط محلی و نیازهای راننده متفاوت خواهد بود.

شاید مهم‌تر از تعداد شارژرهای عمومی موجود، کل ظرفیت برق شارژ عمومی به ازای هر خودروی برقی باشد، چرا که شارژرهای سریع می‌توانند به تعداد بیشتری از خودروهای برقی نسبت به شارژرهای کند خدمات ارائه دهند. در مراحل اولیه پذیرش خودروهای برقی، منطقی است که توان شارژ موجود به ازای هر خودروی برقی بالا باشد، با این فرض که استفاده از شارژرها تا زمان بلوغ بازار و کارآمدتر شدن استفاده از زیرساخت‌ها نسبتاً کم خواهد بود. در همین راستا، اتحادیه اروپا در AFIR الزاماتی را برای کل ظرفیت برق ارائه شده بر اساس اندازه ناوگان ثبت شده در نظر گرفته است.

در سطح جهانی، میانگین ظرفیت برق شارژ عمومی به ازای هر خودروی الکتریکی کم‌مصرف حدود ۲.۴ کیلووات به ازای هر خودروی برقی است. در اتحادیه اروپا، این نسبت پایین‌تر است و به طور متوسط ​​حدود ۱.۲ کیلووات به ازای هر خودروی برقی است. کره با ۷ کیلووات به ازای هر خودروی برقی، بالاترین نسبت را دارد، حتی با وجود اینکه اکثر شارژرهای عمومی (۹۰٪) شارژرهای کندی هستند.

تعداد خودروهای سبک شهری برقی در هر نقطه شارژ عمومی و کیلووات به ازای هر خودروی سبک شهری برقی، ۲۰۲۲

باز

تعداد خودروهای سبک شهری برقی در هر نقطه شارژ، کیلووات شارژ عمومی به ازای هر خودروی سبک شهری برقی، نیوزیلند، ایسلند، استرالیا، نروژ، برزیل، آلمان، سوئد، ایالات متحده، دانمارک، پرتغال، بریتانیا، اسپانیا، کانادا، اندونزی، فنلاند، سوئیس، ژاپن، تایلند، اتحادیه اروپا، فرانسه، لهستان، مکزیک، بلژیک، جهان، ایتالیا، چین، هند، آفریقای جنوبی، شیلی، یونان، هلند، کره، 08162432404856647280889610400.61.21.82.433.64.24.85.466.67.27.8

• EV / EVSE (محور پایین)
• کیلووات / EV (محور بالا)

در مناطقی که کامیون‌های برقی به صورت تجاری در دسترس قرار می‌گیرند، کامیون‌های برقی باتری‌دار می‌توانند از نظر هزینه کل مالکیت (TCO) با کامیون‌های دیزلی معمولی برای طیف رو به رشدی از عملیات، نه تنها شهری و منطقه‌ای، بلکه در بخش‌های منطقه‌ای و مسافت‌های طولانی با تریلرهای کشنده رقابت کنند. سه پارامتری که زمان رسیدن به این هدف را تعیین می‌کنند عبارتند از عوارض؛ هزینه‌های سوخت و عملیات (به عنوان مثال، تفاوت بین قیمت دیزل و برق که اپراتورهای کامیون با آن مواجه هستند و کاهش هزینه‌های نگهداری)؛ و یارانه‌های CAPEX برای کاهش شکاف در قیمت اولیه خرید خودرو. از آنجایی که کامیون‌های برقی می‌توانند همان عملیات را با هزینه‌های طول عمر کمتر (از جمله در صورت اعمال نرخ تخفیف) ارائه دهند، اینکه صاحبان خودرو انتظار دارند هزینه‌های اولیه را جبران کنند، عامل کلیدی در تعیین خرید کامیون برقی یا معمولی است.

اگر بتوان هزینه‌های شارژ را با به حداکثر رساندن شارژ آهسته در «شیفت خاموش» (مثلاً در شب یا سایر دوره‌های طولانی‌تر از کارافتادگی)، تضمین قراردادهای خرید عمده با اپراتورهای شبکه برای «شیفت میانی» (مثلاً در زمان استراحت)، شارژ سریع (تا ۳۵۰ کیلووات) یا شارژ فوق‌العاده سریع (بیش از ۳۵۰ کیلووات) و بررسی فرصت‌های شارژ هوشمند و اتصال خودرو به شبکه برای درآمد اضافی کاهش داد، می‌توان به طور قابل توجهی از نظر اقتصادی برای کامیون‌های برقی در کاربردهای مسافت طولانی بهبود بخشید.

کامیون‌ها و اتوبوس‌های برقی برای تأمین بخش عمده‌ای از انرژی خود به شارژ خارج از شیفت کاری متکی خواهند بود. این امر تا حد زیادی در ایستگاه‌های شارژ خصوصی یا نیمه‌خصوصی یا در ایستگاه‌های عمومی در بزرگراه‌ها و اغلب در طول شب محقق خواهد شد. ایستگاه‌هایی برای تأمین تقاضای رو به رشد برای برق‌رسانی به خودروهای سنگین باید توسعه یابند و در بسیاری از موارد ممکن است نیاز به ارتقاء شبکه توزیع و انتقال داشته باشند. بسته به الزامات برد وسیله نقلیه، شارژ ایستگاه برای پوشش اکثر عملیات در اتوبوس‌های شهری و همچنین عملیات کامیون‌های شهری و منطقه‌ای کافی خواهد بود.

مقرراتی که دوره‌های استراحت را الزامی می‌کنند، می‌توانند در صورت وجود گزینه‌های شارژ سریع یا فوق سریع در مسیر، یک بازه زمانی برای شارژ در میان شیفت نیز فراهم کنند: اتحادیه اروپا پس از هر ۴.۵ ساعت رانندگی، ۴۵ دقیقه استراحت را الزامی می‌داند؛ ایالات متحده پس از ۸ ساعت رانندگی، ۳۰ دقیقه استراحت را الزامی می‌داند.

اکثر ایستگاه‌های شارژ سریع جریان مستقیم (DC) موجود در بازار، در حال حاضر سطوح توانی بین ۲۵۰ تا ۳۵۰ کیلووات را فراهم می‌کنند. آنچه که شورای اروپا و پارلمان به آن دست یافته‌اند، شامل یک فرآیند تدریجی استقرار زیرساخت‌ها برای وسایل نقلیه سنگین برقی است که از سال ۲۰۲۵ آغاز می‌شود. مطالعات اخیر در مورد نیازهای برق برای عملیات کامیون‌های منطقه‌ای و مسافت‌های طولانی در ایالات متحده و اروپا نشان می‌دهد که برای شارژ کامل کامیون‌های برقی در طول یک استراحت ۳۰ تا ۴۵ دقیقه‌ای، ممکن است به توان شارژ بالاتر از ۳۵۰ کیلووات و تا ۱ مگاوات نیاز باشد.

با توجه به نیاز به افزایش مقیاس شارژ سریع یا فوق سریع به عنوان پیش‌نیازی برای عملیاتی کردن عملیات منطقه‌ای و به ویژه عملیات طولانی مدت از نظر فنی و اقتصادی، در سال ۲۰۲۲، تراتون، ولوو و دایملر یک سرمایه‌گذاری مشترک مستقل تأسیس کردند که با سرمایه‌گذاری جمعی ۵۰۰ میلیون یورویی از سه گروه تولیدی سنگین، هدف این ابتکار، استقرار بیش از ۱۷۰۰ نقطه شارژ سریع (۳۰۰ تا ۳۵۰ کیلووات) و فوق سریع (۱ مگاوات) در سراسر اروپا است.

در حال حاضر استانداردهای شارژ چندگانه‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرند و مشخصات فنی برای شارژ فوق سریع در دست تدوین است. تضمین حداکثر همگرایی ممکن استانداردهای شارژ و قابلیت همکاری برای خودروهای برقی سنگین، برای جلوگیری از هزینه، ناکارآمدی و چالش‌هایی که برای واردکنندگان خودرو و اپراتورهای بین‌المللی ایجاد می‌شود، ضروری است. این چالش‌ها توسط تولیدکنندگانی که مسیرهای متفاوتی را دنبال می‌کنند، ایجاد می‌شوند.

در چین، شورای برق چین و "اولترا چائوجی" از CHAdeMO که به طور مشترک توسعه می‌دهند، در حال توسعه یک استاندارد شارژ برای وسایل نقلیه الکتریکی سنگین تا چندین مگاوات هستند. در اروپا و ایالات متحده، مشخصات سیستم شارژ مگاواتی CharIN (MCS)، با حداکثر توان بالقوه ... توسط سازمان بین‌المللی استانداردسازی (ISO) و سایر سازمان‌ها در دست تهیه است. مشخصات نهایی MCS که برای عرضه تجاری مورد نیاز خواهد بود، برای سال 2024 پیش‌بینی می‌شود. پس از اولین سایت شارژ مگاواتی که توسط دایملر تراکس و پورتلند جنرال الکتریک (PGE) در سال 2021 ارائه شد، و همچنین سرمایه‌گذاری‌ها و پروژه‌هایی در اتریش، سوئد، اسپانیا و بریتانیا.

تجاری‌سازی شارژرهایی با توان نامی ۱ مگاوات نیازمند سرمایه‌گذاری قابل توجهی خواهد بود، زیرا ایستگاه‌هایی با چنین نیازهای توان بالایی، هزینه‌های قابل توجهی را هم در نصب و هم در ارتقاء شبکه متحمل خواهند شد. اصلاح مدل‌های کسب‌وکار شرکت‌های برق عمومی و مقررات بخش برق، هماهنگی برنامه‌ریزی بین ذینفعان و شارژ هوشمند، همگی می‌توانند کمک کنند. پشتیبانی مستقیم از طریق پروژه‌های آزمایشی و مشوق‌های مالی نیز می‌توانند نمایش و پذیرش را در مراحل اولیه تسریع کنند. یک مطالعه اخیر، برخی از ملاحظات کلیدی طراحی را برای توسعه ایستگاه‌های شارژ دارای توان نامی MCS تشریح می‌کند:

• برنامه‌ریزی ایستگاه‌های شارژ در مکان‌های ایستگاه‌های بزرگراه نزدیک خطوط انتقال و پست‌های برق می‌تواند یک راه‌حل بهینه برای به حداقل رساندن هزینه‌ها و افزایش استفاده از شارژر باشد.
• اتصالات «با اندازه مناسب» با اتصال مستقیم به خطوط انتقال در مراحل اولیه، و در نتیجه پیش‌بینی نیازهای انرژی سیستمی که در آن سهم بالایی از فعالیت‌های حمل و نقل بار الکتریکی شده است، به جای ارتقاء شبکه‌های توزیع به صورت موردی و کوتاه‌مدت، برای کاهش هزینه‌ها بسیار مهم خواهد بود. این امر مستلزم برنامه‌ریزی ساختاریافته و هماهنگ بین اپراتورهای شبکه و توسعه‌دهندگان زیرساخت‌های شارژ در سراسر بخش‌ها است.
• از آنجایی که اتصال سیستم‌های انتقال و ارتقاء شبکه می‌تواند ۴ تا ۸ سال طول بکشد، مکان‌یابی و ساخت ایستگاه‌های شارژ با اولویت بالا باید در اسرع وقت آغاز شود.

راه‌حل‌ها شامل نصب ذخیره‌سازی ثابت و ادغام ظرفیت تجدیدپذیر محلی، همراه با شارژ هوشمند است که می‌تواند به کاهش هزینه‌های زیرساخت مربوط به اتصال به شبکه و هزینه‌های تهیه برق کمک کند (به عنوان مثال، با قادر ساختن اپراتورهای کامیون به حداقل رساندن هزینه با آربیتراژ کردن تغییرات قیمت در طول روز، بهره‌گیری از فرصت‌های اتصال خودرو به شبکه و غیره).

گزینه‌های دیگر برای تأمین برق خودروهای سنگین برقی (HDV) تعویض باتری و سیستم‌های جاده‌ای برقی هستند. سیستم‌های جاده‌ای برقی می‌توانند برق را از طریق سیم‌پیچ‌های القایی در جاده، یا از طریق اتصالات رسانا بین وسیله نقلیه و جاده، یا از طریق خطوط زنجیره‌ای (هوایی) به کامیون منتقل کنند. گزینه‌های زنجیره‌ای و سایر گزینه‌های شارژ پویا ممکن است نویدبخش کاهش هزینه‌های سطح دانشگاه در انتقال به کامیون‌های منطقه‌ای و مسافت طولانی با انتشار صفر باشند و از نظر کل هزینه‌های سرمایه‌ای و عملیاتی به طور مطلوبی تکمیل شوند. آنها همچنین می‌توانند به کاهش نیاز به ظرفیت باتری کمک کنند. اگر سیستم‌های جاده‌ای برقی به گونه‌ای طراحی شوند که نه تنها با کامیون‌ها، بلکه با خودروهای برقی نیز سازگار باشند، تقاضای باتری می‌تواند بیشتر کاهش یابد و استفاده از آن بیشتر بهبود یابد. با این حال، چنین رویکردهایی نیاز به طرح‌های القایی یا درون جاده‌ای دارند که از نظر توسعه و طراحی فناوری با موانع بیشتری همراه هستند و سرمایه‌برتر هستند. در عین حال، سیستم‌های جاده‌ای برقی چالش‌های قابل توجهی شبیه به چالش‌های بخش ریلی را ایجاد می‌کنند، از جمله نیاز بیشتر به استانداردسازی مسیرها و وسایل نقلیه (همانطور که در مورد ترامواها و اتوبوس‌های برقی نشان داده شده است)، سازگاری بین مرزها برای سفرهای طولانی و مدل‌های مالکیت زیرساخت مناسب. آنها انعطاف‌پذیری کمتری برای صاحبان کامیون از نظر مسیرها و انواع وسایل نقلیه فراهم می‌کنند و در کل هزینه‌های توسعه بالایی دارند که همگی بر رقابت‌پذیری آنها نسبت به ایستگاه‌های شارژ معمولی تأثیر می‌گذارند. با توجه به این چالش‌ها، چنین سیستم‌هایی به طور مؤثر ابتدا در راهروهای باری پر رفت و آمد مستقر می‌شوند که مستلزم هماهنگی نزدیک بین ذینفعان مختلف دولتی و خصوصی است. تظاهرات در جاده‌های عمومی تا به امروز در آلمان و سوئد به قهرمانانی از نهادهای خصوصی و دولتی متکی بوده است. درخواست‌ها برای اجرای آزمایشی سیستم‌های جاده‌ای برقی در چین، هند، انگلستان و ایالات متحده نیز در حال بررسی است.

نیاز به شارژ خودروهای سنگین

تحلیل شورای بین‌المللی حمل و نقل پاک (ICCT) نشان می‌دهد که تعویض باتری برای وسایل نقلیه دوچرخ برقی در خدمات تاکسی (مثلاً تاکسی‌های دوچرخه) رقابتی‌ترین هزینه مالکیت (TCO) را در مقایسه با وسایل نقلیه دوچرخ برقی یا دوچرخ با شارژ نقطه‌ای ارائه می‌دهد. در مورد تحویل در آخرین مایل از طریق یک وسیله نقلیه دوچرخ، شارژ نقطه‌ای در حال حاضر نسبت به تعویض باتری مزیت TCO دارد، اما با مشوق‌های سیاستی و مقیاس مناسب، تعویض باتری می‌تواند تحت شرایط خاصی به یک گزینه مناسب تبدیل شود. به طور کلی، با افزایش میانگین مسافت روزانه، وسیله نقلیه دوچرخ برقی باتری‌دار با تعویض باتری، نسبت به وسایل نقلیه شارژ نقطه‌ای یا بنزینی اقتصادی‌تر می‌شود. در سال 2021، کنسرسیوم موتورسیکلت باتری‌های قابل تعویض با هدف تسهیل تعویض باتری وسایل نقلیه سبک، از جمله دو/سه چرخ، با همکاری مشترک بر روی مشخصات باتری مشترک تأسیس شد.

تعویض باتری وسایل نقلیه دو/سه چرخ برقی به ویژه در هند رو به افزایش است. در حال حاضر بیش از ده شرکت مختلف در بازار هند وجود دارند، از جمله گوگورو، یک اسکوتر برقی مستقر در چین تایپه و پیشرو در فناوری تعویض باتری. گوگورو ادعا می‌کند که باتری‌های آن ۹۰ درصد از اسکوترهای برقی در چین تایپه را تغذیه می‌کنند و شبکه گوگورو بیش از ۱۲۰۰۰ ایستگاه تعویض باتری برای پشتیبانی از بیش از ۵۰۰۰۰۰ وسیله نقلیه دو چرخ برقی در نه کشور، عمدتاً در منطقه آسیا و اقیانوسیه، دارد. گوگورو اکنون با شرکت هندی Zypp Electric که یک پلتفرم EV-as-a-service را برای تحویل در آخرین مایل اداره می‌کند، همکاری کرده است. آنها با هم، ۶ ایستگاه تعویض باتری و ۱۰۰ وسیله نقلیه دو چرخ برقی را به عنوان بخشی از یک پروژه آزمایشی برای عملیات تحویل در آخرین مایل بین کسب و کارها در شهر دهلی مستقر می‌کنند. در آغاز سال ۲۰۲۳، آنها سرمایه‌ای را جمع‌آوری کردند که از آن برای گسترش ناوگان خود به ۲۰۰۰۰۰ وسیله نقلیه برقی دو چرخ در ۳۰ شهر هند تا سال ۲۰۲۵ استفاده خواهند کرد. سان موبیلیتی سابقه طولانی‌تری در تعویض باتری در هند دارد و با شرکایی مانند آمازون هند، ایستگاه‌های تعویض باتری در سراسر کشور برای وسایل نقلیه برقی دو و سه چرخ، از جمله ریکشاهای برقی، دارد. تایلند نیز شاهد خدمات تعویض باتری برای رانندگان موتورسیکلت، تاکسی و تحویل کالا است.

اگرچه تعویض باتری برای وسایل نقلیه دوچرخ برقی بیشتر در آسیا رایج است، اما این روش در آفریقا نیز در حال گسترش است. به عنوان مثال، یک استارت‌آپ موتورسیکلت برقی رواندا، ایستگاه‌های تعویض باتری را با تمرکز بر ارائه خدمات تاکسی موتورسیکلت که نیاز به مسافت‌های طولانی روزانه دارند، اداره می‌کند. آمپرساند ده ایستگاه تعویض باتری در کیگالی و سه ایستگاه در نایروبی، کنیا ساخته است. این ایستگاه‌ها ماهانه نزدیک به ۳۷۰۰۰ تعویض باتری انجام می‌دهند.

تعویض باتری برای وسایل نقلیه دو/سه چرخ، مزایای هزینه‌ای دارد

به ویژه برای کامیون‌ها، تعویض باتری می‌تواند مزایای عمده‌ای نسبت به شارژ فوق سریع داشته باشد. اولاً، تعویض باتری می‌تواند به همان اندازه زمان‌بر باشد، که دستیابی به آن از طریق شارژ کابلی دشوار و پرهزینه خواهد بود و نیاز به یک شارژر فوق سریع متصل به شبکه‌های ولتاژ متوسط ​​تا بالا و سیستم‌های مدیریت باتری و مواد شیمیایی گران‌قیمت باتری دارد. اجتناب از شارژ فوق سریع همچنین می‌تواند ظرفیت، عملکرد و عمر چرخه باتری را افزایش دهد.

باتری به عنوان سرویس (BaaS)، با جداسازی خرید کامیون و باتری و ایجاد قرارداد اجاره برای باتری، هزینه اولیه خرید را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهد. علاوه بر این، از آنجایی که کامیون‌ها به شیمی باتری لیتیوم آهن فسفات (LFP) وابسته هستند که نسبت به باتری‌های لیتیوم نیکل منگنز کبالت اکسید (NMC) بادوام‌تر هستند، از نظر ایمنی و مقرون به صرفه بودن برای تعویض باتری بسیار مناسب هستند.

با این حال، با توجه به اندازه بزرگتر خودرو و باتری‌های سنگین‌تر، هزینه ساخت یک ایستگاه احتمالاً برای تعویض باتری کامیون بیشتر خواهد بود، که به فضای بیشتر و تجهیزات تخصصی برای انجام تعویض نیاز دارد. مانع اصلی دیگر، الزام استانداردسازی باتری‌ها با اندازه و ظرفیت مشخص است که احتمالاً تولیدکنندگان اصلی تجهیزات (OEM) کامیون آن را به عنوان چالشی برای رقابت‌پذیری می‌دانند، زیرا طراحی و ظرفیت باتری یک عامل تمایز کلیدی در بین تولیدکنندگان کامیون‌های برقی است.

چین به دلیل حمایت قابل توجه از سیاست‌ها و استفاده از فناوری طراحی‌شده برای تکمیل شارژ کابلی، در خط مقدم تعویض باتری برای کامیون‌ها قرار دارد. در سال 2021، وزارت صنعت، معدن و تجارت چین اعلام کرد که تعدادی از شهرها، فناوری تعویض باتری، از جمله تعویض باتری HDV را در سه شهر، به صورت آزمایشی اجرا خواهند کرد. تقریباً همه تولیدکنندگان بزرگ کامیون‌های سنگین چینی، از جمله FAW، CAMC، دانگ‌فنگ، Jiangling Motors Corporation Limited (JMC)، Shanxi Automobile و SAIC.

چین در زمینه تعویض باتری کامیون‌ها پیشتاز است

چین همچنین در زمینه تعویض باتری خودروهای سواری پیشرو است. در تمام حالت‌ها، تعداد کل ایستگاه‌های تعویض باتری در چین تقریباً در پایان سال ۲۰۲۲، ۵۰٪ بیشتر از پایان سال ۲۰۲۱ بود. شرکت NIO که خودروهای دارای قابلیت تعویض باتری و ایستگاه‌های تعویض باتری پشتیبان را تولید می‌کند، تعداد بیشتری از ایستگاه‌های تعویض باتری را در چین اداره می‌کند و گزارش می‌دهد که این شبکه بیش از دو سوم سرزمین اصلی چین را پوشش می‌دهد. نیمی از ایستگاه‌های تعویض باتری آنها در سال ۲۰۲۲ نصب شده است و این شرکت هدف خود را برای ۴۰۰۰ ایستگاه تعویض باتری در سطح جهان تا سال ۲۰۲۵ تعیین کرده است. این شرکت ایستگاه‌های تعویض باتری خود را می‌تواند بیش از ۳۰۰ تعویض در روز انجام دهد و تا ۱۳ باتری را به طور همزمان با قدرت ۲۰ تا ۸۰ کیلووات شارژ کند.

شرکت NIO همچنین از برنامه‌های خود برای ساخت ایستگاه‌های تعویض باتری در اروپا خبر داد، زیرا مدل‌های خودروی مجهز به تعویض باتری آنها در اواخر سال ۲۰۲۲ در بازارهای اروپایی عرضه شدند. اولین ایستگاه تعویض باتری NIO در سوئد افتتاح شد و تا پایان سال ۲۰۲۲، ده ایستگاه تعویض باتری NIO در سراسر نروژ، آلمان، سوئد و هلند افتتاح شد. برخلاف NIO که ایستگاه‌های تعویض باتری آن به خودروهای NIO خدمات ارائه می‌دهند، ایستگاه‌های اپراتور ایستگاه تعویض باتری چینی Aulton از ۳۰ مدل از ۱۶ شرکت خودروسازی مختلف پشتیبانی می‌کنند.

تعویض باتری همچنین می‌تواند گزینه‌ای جذاب برای ناوگان تاکسی‌های LDV باشد که عملیات آنها نسبت به خودروهای شخصی به زمان شارژ مجدد حساس‌تر است. استارتاپ آمریکایی Ample در حال حاضر ۱۲ ایستگاه تعویض باتری را در منطقه خلیج سانفرانسیسکو اداره می‌کند که عمدتاً به خودروهای اشتراکی Uber خدمات ارائه می‌دهند.

چین همچنین در زمینه تعویض باتری برای خودروهای سواری پیشرو است.

منابع

شارژرهای کند دارای توان اسمی کمتر یا مساوی ۲۲ کیلووات هستند. شارژرهای سریع، شارژرهایی با توان اسمی بیش از ۲۲ کیلووات و تا ۳۵۰ کیلووات هستند. «نقاط شارژ» و «شارژر» به جای یکدیگر استفاده می‌شوند و به سوکت‌های شارژ جداگانه اشاره دارند که نشان دهنده تعداد خودروهای برقی است که می‌توانند همزمان شارژ شوند. «ایستگاه‌های شارژ» ممکن است چندین نقطه شارژ داشته باشند.

AFIR پیشنهادی که قبلاً یک دستورالعمل بود، پس از تصویب رسمی، به یک قانون الزام‌آور تبدیل خواهد شد و از جمله موارد دیگر، حداکثر فاصله بین شارژرهای نصب شده در امتداد TEN-T، جاده‌های اصلی و فرعی در اتحادیه اروپا را تعیین می‌کند.

راهکارهای القایی هنوز تا تجاری‌سازی فاصله زیادی دارند و با چالش‌هایی برای ارائه توان کافی در سرعت‌های بزرگراهی مواجه هستند.