Tendenze nelle capacità di ricarica dei veicoli elettrici

La crescita del mercato dei veicoli elettrici può sembrare inevitabile: l'attenzione alla riduzione delle emissioni di CO2, l'attuale clima politico, gli investimenti del governo e dell'industria automobilistica e la continua ricerca di una società completamente elettrica sono tutti segnali di un vantaggio per i veicoli elettrici. Finora, tuttavia, l'adozione diffusa dei veicoli elettrici da parte dei consumatori è stata ostacolata dai lunghi tempi di ricarica e dalla mancanza di infrastrutture di ricarica. I progressi nella tecnologia di ricarica dei veicoli elettrici stanno affrontando queste sfide, consentendo una ricarica sicura e rapida a casa e in viaggio. I componenti e le infrastrutture di ricarica stanno migliorando per soddisfare le esigenze del mercato dei veicoli elettrici in rapida crescita, aprendo la strada a una crescita esponenziale del trasporto elettrico.

LE FORZE MOTRICI DEL MERCATO DEI VEICOLI ELETTRICI

Gli investimenti nei veicoli elettrici sono in crescita da diversi anni, ma l'attenzione e la domanda sono aumentate da diversi settori della società. La crescente attenzione alle soluzioni climatiche ha evidenziato l'importanza dei veicoli elettrici: la capacità di ridurre le emissioni di carbonio dei motori a combustione interna e di investire nel trasporto a energia pulita è diventata un obiettivo diffuso sia per i governi che per l'industria. Questa attenzione alla crescita sostenibile e alla conservazione delle risorse naturali spinge anche la tecnologia a orientarsi verso una società completamente elettrica: un mondo con energia illimitata basata su risorse rinnovabili e senza emissioni nocive.
Questi fattori ambientali e tecnologici si riflettono nelle priorità della regolamentazione e degli investimenti federali, in particolare alla luce dell'Infrastructure Investment and Jobs Act del 2021, che ha stanziato 7,5 miliardi di dollari per le infrastrutture per i veicoli elettrici a livello federale, 2,5 miliardi di dollari per sovvenzioni per le infrastrutture di ricarica e rifornimento dei veicoli elettrici e 5 miliardi di dollari per il National Electric Vehicle Charging Program. L'amministrazione Biden persegue inoltre l'obiettivo di costruire e installare 500.000 stazioni di ricarica a corrente continua in tutto il Paese.

Questa tendenza si riscontra anche a livello statale. Stati come California, Massachusetts e New Jersey stanno portando avanti una legislazione per abbracciare i veicoli completamente elettrici. Anche i crediti d'imposta, il movimento "Electrify America", gli incentivi e gli obblighi stanno influenzando sia i consumatori che i produttori ad abbracciare il movimento dei veicoli elettrici.

Anche le case automobilistiche si stanno unendo al passaggio ai veicoli elettrici. Le principali case automobilistiche tradizionali, tra cui GM, Ford, Volkswagen, BMW e Audi, stanno introducendo costantemente nuovi modelli di veicoli elettrici. Entro la fine del 2022, si prevede che sul mercato saranno disponibili oltre 80 modelli di veicoli elettrici e ibridi plug-in. Anche un numero crescente di nuovi produttori di veicoli elettrici si sta affacciando sul mercato, tra cui Tesla, Lucid, Nikola e Rivian.

Anche le aziende di servizi pubblici si stanno preparando per una società completamente elettrica. È importante che le aziende di servizi pubblici rimangano all'avanguardia in termini di elettrificazione per soddisfare la crescente domanda, e lungo le autostrade interstatali saranno necessarie infrastrutture critiche, tra cui microreti, per ospitare stazioni di ricarica. Anche la comunicazione veicolo-rete sta guadagnando terreno lungo le autostrade.

OSTACOLI ALLA CRESCITA

Sebbene l'adozione diffusa dei veicoli elettrici stia prendendo sempre più piede, si prevede che alcune sfide ne ostacoleranno la crescita. Sebbene gli incentivi incoraggino i consumatori o le flotte a passare ai veicoli elettrici, potrebbero presentare un problema: potrebbe esserci una tendenza a far sì che i veicoli elettrici siano in grado di comunicare con le infrastrutture per tracciare il chilometraggio, il che richiede innovazioni tecnologiche e infrastrutture di comunicazione esterne.

Uno dei maggiori ostacoli all'adozione dei veicoli elettrici da parte dei consumatori è la mancanza di infrastrutture di ricarica affidabili ed efficienti. Si stima che entro il 2030 saranno necessarie 9,6 milioni di prese di ricarica per far fronte alla crescita prevista del mercato dei veicoli elettrici. Quasi l'80% di queste prese saranno colonnine di ricarica domestiche e circa il 20% saranno colonnine di ricarica pubbliche o sul posto di lavoro. Attualmente, i consumatori esitano ad acquistare un veicolo elettrico a causa dell'ansia da autonomia, ovvero la preoccupazione che la propria auto non possa percorrere un lungo tragitto senza dover essere ricaricata e che le stazioni di ricarica non siano disponibili o efficienti quando necessario.

In particolare, i caricabatterie pubblici o condivisi devono essere in grado di fornire capacità di ricarica ad alta velocità pressoché costanti 24 ore su 24. Un automobilista che si ferma a una stazione di ricarica lungo un'autostrada probabilmente ha bisogno di una ricarica rapida e ad alta potenza: i sistemi di ricarica ad alta potenza saranno in grado di ricaricare quasi completamente la batteria dei veicoli dopo pochi minuti di ricarica.

I caricabatterie ad alta velocità richiedono specifiche considerazioni progettuali per funzionare in modo affidabile. Il raffreddamento a liquido è necessario per mantenere i pin di ricarica a una temperatura ottimale e prolungare il tempo di ricarica di un veicolo con correnti più elevate. Nelle aree di ricarica ad alta densità di veicoli, mantenere i pin di contatto raffreddati garantirà una ricarica ad alta potenza efficiente, costante e affidabile, per soddisfare il flusso costante di richieste di ricarica dei consumatori.

CONSIDERAZIONI SULLA PROGETTAZIONE DEL CARICABATTERIE AD ALTA POTENZA

I caricabatterie per veicoli elettrici vengono sempre più progettati con un'attenzione particolare all'ottimizzazione della robustezza e delle capacità di ricarica ad alta potenza per soddisfare le esigenze dei conducenti di veicoli elettrici e superare l'ansia da autonomia. Un caricabatterie per veicoli elettrici ad alta potenza da 500 ampere è reso possibile dal sistema di raffreddamento e monitoraggio a liquido: il portacontatti nel connettore di ricarica è dotato di conduttività termica e funge anche da dissipatore di calore, poiché il liquido di raffreddamento dissipa il calore tramite condotti di raffreddamento integrati. Questi caricabatterie sono dotati di una varietà di sensori, tra cui sensori di perdite di liquido di raffreddamento e un monitoraggio preciso della temperatura su ogni contatto di potenza per garantire che i pin non superino i 90 gradi Celsius. Se tale soglia viene raggiunta, il controller di ricarica nella stazione di ricarica riduce la potenza in uscita per mantenere una temperatura accettabile.

I caricabatterie per veicoli elettrici devono inoltre essere in grado di resistere all'usura e di essere facilmente manutenibili. Le impugnature di ricarica dei veicoli elettrici sono progettate per resistere all'usura e, nel tempo, una manipolazione brusca può danneggiare la superficie di accoppiamento. I caricabatterie vengono sempre più spesso progettati con componenti modulari, che consentono una facile sostituzione della superficie di accoppiamento.
Anche la gestione dei cavi nelle stazioni di ricarica è un fattore importante per garantire longevità e affidabilità. I ​​cavi di ricarica ad alta potenza contengono fili di rame, linee di raffreddamento a liquido e cavi di attività, ma devono comunque resistere a trazione o passaggio di veicoli. Altre considerazioni includono la presenza di chiusure con serratura, che consentono al conducente di lasciare il veicolo in carica presso una stazione pubblica (Modularità della superficie di accoppiamento e illustrazione del flusso del refrigerante) senza la preoccupazione che qualcuno possa scollegare il cavo.