Trendovi u mogućnostima punjenja električnih vozila

Rast tržišta električnih vozila može se činiti neizbježnim: fokus na smanjenje emisija CO2, trenutna politička klima, ulaganja vlade i automobilske industrije te kontinuirana težnja za potpuno električnim društvom ukazuju na blagodat električnih vozila. Međutim, do sada je široko rasprostranjeno prihvaćanje električnih vozila od strane potrošača bilo otežano dugim vremenima punjenja i nedostatkom infrastrukture za punjenje. Napredak u tehnologiji punjenja električnih vozila rješava te izazove, omogućujući sigurno i brzo punjenje kod kuće i na cesti. Komponente i infrastruktura za punjenje rastu kako bi zadovoljile potrebe brzorastućeg tržišta električnih vozila, otvarajući put eksponencijalnom rastu električnog prijevoza.

POKRETAČKE SILE TRŽIŠTA ELEKTRIČNIH VOZILA

Ulaganja u električna vozila rastu već nekoliko godina, ali nekoliko sektora društva naglašava sve veću pozornost i potražnju. Rastući fokus na klimatska rješenja istaknuo je važnost električnih vozila – sposobnost smanjenja emisija ugljika iz motora s unutarnjim izgaranjem i ulaganja u prijevoz čistom energijom postala je široko rasprostranjeni cilj i za vladu i za industriju. Ovaj fokus na održivi rast i očuvanje prirodnih resursa također potiče tehnologiju prema potpuno električnom društvu – svijetu s neograničenom energijom temeljenom na obnovljivim resursima bez štetnih emisija.
Ovi ekološki i tehnološki pokretači odražavaju se u prioritetima savezne regulacije i ulaganja, posebno u svjetlu Zakona o ulaganjima u infrastrukturu i radnim mjestima iz 2021., kojim je na saveznoj razini predviđeno 7,5 milijardi dolara za infrastrukturu za električna vozila, 2,5 milijardi dolara za bespovratna sredstva za infrastrukturu za punjenje i punjenje električnih vozila te 5 milijardi dolara za Nacionalni program punjenja električnih vozila. Bidenova administracija također teži cilju izgradnje i postavljanja 500 000 istosmjernih punionica diljem zemlje.

Ovaj trend se može vidjeti i na razini država. Države uključujući Kaliforniju, Massachusetts i New Jersey teže donošenju zakona kojima bi se prihvatila potpuno električna vozila. Porezne olakšice, pokret Electrify America, poticaji i mandati također utječu na potrošače i proizvođače da prihvate pokret električnih vozila.

Proizvođači automobila također se pridružuju prelasku na električna vozila. Vodeći proizvođači automobila, uključujući GM, Ford, Volkswagen, BMW i Audi, dosljedno predstavljaju nove modele električnih vozila. Do kraja 2022. očekuje se da će na tržištu biti dostupno više od 80 modela električnih vozila i plug-in hibrida. Tržištu se pridružuje i sve veći broj novih proizvođača električnih vozila, uključujući Teslu, Lucid, Nikolu i Rivian.

Komunalna poduzeća također se pripremaju za potpuno električno društvo. Važno je da komunalna poduzeća ostanu ispred konkurencije kada je u pitanju elektrifikacija kako bi se prilagodila rastućoj potražnji, a kritična infrastruktura, uključujući mikromreže, bit će potrebna duž međudržavnih cesta kako bi se smjestile stanice za punjenje. Komunikacija između vozila i mreže također dobiva na zamahu duž autocesta.

PREPREKE RASTA

Iako se zamah dobiva na širokoj primjeni električnih vozila, očekuje se da će izazovi usporiti rast. Iako će poticaji potaknuti potrošače ili vozne parkove da pređu na električna vozila, oni mogu imati jednu kvaku - mogao bi postojati pokret za električna vozila koja bi mogla komunicirati s infrastrukturom radi praćenja kilometraže, što bi zahtijevalo tehnološke inovacije i infrastrukturu za vanjsku komunikaciju.

Jedna od najvećih prepreka prihvaćanju električnih vozila na razini potrošača je pouzdana i učinkovita infrastruktura za punjenje. Procjenjuje se da će do 2030. godine biti potrebno 9,6 milijuna priključaka za punjenje kako bi se prilagodilo predviđenom rastu tržišta električnih vozila. Gotovo 80% tih priključaka bit će kućni punjači, a oko 20% javni ili punjači na radnom mjestu. Trenutno potrošači oklijevaju kupiti električno vozilo zbog straha od dometa – zabrinutosti da njihov automobil neće moći prijeći dugo putovanje bez potrebe za punjenjem i da stanice za punjenje neće biti dostupne ili učinkovite kada je to potrebno.

Javni ili dijeljeni punjači posebno moraju moći osigurati gotovo konstantne mogućnosti punjenja velikom brzinom 24 sata dnevno. Vozaču koji se zaustavlja na punionici uz autocestu vjerojatno je potrebno brzo punjenje velikom snagom – sustavi punjenja velike snage moći će vozilima osigurati gotovo potpuno napunjenu bateriju nakon samo nekoliko minuta punjenja.

Brzi punjači zahtijevaju posebne dizajnerske aspekte kako bi pouzdano radili. Mogućnosti tekućeg hlađenja potrebne su za održavanje optimalne temperature pinova za punjenje i produljenje vremena punjenja vozila većim strujama. U područjima s velikom koncentracijom vozila, hlađenje kontaktnih pinova stvorit će učinkovito i dosljedno pouzdano punjenje velikom snagom kako bi se zadovoljila stalna potražnja potrošača za punjenjem.

RAZMATRANJA DIZAJNA PUNJAČA VISOKOG SNAGE

Punjači za električna vozila sve se više grade s naglaskom na optimizaciju robusnosti i mogućnosti punjenja velike snage kako bi se zadovoljile potrebe vozača električnih vozila i prevladala zabrinutost zbog dometa. Punjač za električna vozila velike snage s 500 ampera omogućen je sustavom hlađenja i nadzora tekućinom – nosač kontakta u konektoru za punjenje ima toplinsku vodljivost i služi i kao hladnjak jer rashladna tekućina odvodi toplinu putem integriranih rashladnih kanala. Ovi punjači sadrže razne senzore, uključujući senzore curenja rashladne tekućine i precizno praćenje temperature na svakom kontaktu za napajanje kako bi se osiguralo da pinovi ne prelaze 90 stupnjeva Celzija. Ako se dosegne taj prag, kontroler punjenja u stanici za punjenje smanjuje izlaznu snagu kako bi se održala prihvatljiva temperatura.

Punjači za električna vozila također moraju biti otporni na habanje i lako se održavati. Ručke za punjenje električnih vozila dizajnirane su za habanje, a grubo rukovanje tijekom vremena koje utječe na spojnu površinu je neizbježno. Punjači se sve češće dizajniraju s modularnim komponentama, što omogućuje jednostavnu zamjenu spojne površine.
Upravljanje kabelima u stanicama za punjenje također je važan faktor za dugotrajnost i pouzdanost. Kabeli za punjenje velike snage sadrže bakrene žice, vodove za tekuće hlađenje i kablove za aktivnosti, ali ipak moraju izdržati povlačenje ili pregaženje. Ostala razmatranja uključuju zasune koji se mogu zaključati, što vozaču omogućuje da ostavi (Modularnost spojne površine uz ilustraciju protoka rashladne tekućine) svoje vozilo na javnoj stanici bez brige da bi netko mogao odspojiti kabel.