Трендови во инфраструктурата за полнење

Иако поголемиот дел од побарувачката за полнење во моментов се задоволува со полнење од дома, јавно достапните полначи се сè повеќе потребни за да се обезбеди исто ниво на удобност и пристапност како и за полнење гориво на конвенционалните возила. Во густо населените урбани средини, особено каде што пристапот до полнење од дома е поограничен, инфраструктурата за јавно полнење е клучен овозможувач за усвојување на електрични возила. На крајот на 2022 година, имало 2,7 милиони јавни места за полнење низ целиот свет, од кои повеќе од 900 000 биле инсталирани во 2022 година, што е зголемување од околу 55% ​​во однос на залихите од 2021 година и споредливо со стапката на раст од 50% пред пандемијата помеѓу 2015 и 2019 година.

Бавни полначи

Глобално, повеќе од 600 000 јавни места за бавно полнење1беа инсталирани во 2022 година, од кои 360 000 беа во Кина, со што залихите на бавни полначи во земјата достигнаа повеќе од 1 милион. На крајот на 2022 година, Кина беше дом на повеќе од половина од глобалните залихи на јавни бавни полначи.

Европа е на второ место, со вкупно 460 000 полначи со бавно полнење во 2022 година, што е зголемување од 50% во однос на претходната година. Холандија е водечка во Европа со 117 000, по што следат околу 74 000 во Франција и 64 000 во Германија. Залихите на полначи со бавно полнење во Соединетите Американски Држави се зголемија за 9% во 2022 година, што е најниска стапка на раст меѓу главните пазари. Во Кореја, залихите на полначи со бавно полнење се дуплираа во однос на претходната година, достигнувајќи 184 000 точки за полнење.

Брзи полначи

Јавно достапните брзи полначи, особено оние што се наоѓаат покрај автопатите, овозможуваат подолги патувања и можат да се справат со загриженоста за домет, што е пречка за усвојување на електрични возила. Како и бавните полначи, јавните брзи полначи исто така обезбедуваат решенија за полнење за потрошувачите кои немаат сигурен пристап до приватно полнење, со што се поттикнува усвојувањето на електрични возила кај пошироки слоеви на населението. Бројот на брзи полначи се зголеми за 330 000 на глобално ниво во 2022 година, иако повторно поголемиот дел (скоро 90%) од растот дојде од Кина. Воспоставувањето на брзо полнење го компензира недостатокот на пристап до домашни полначи во густо населените градови и ги поддржува целите на Кина за брзо воспоставување на електрични возила. Кина има вкупно 760 000 брзи полначи, но повеќе од вкупниот број на јавни брзи полначи се наоѓа во само десет провинции.

Во Европа, вкупниот број на брзи полначи достигна над 70.000 до крајот на 2022 година, што е зголемување од околу 55% ​​во споредба со 2021 година. Земјите со најголем број на брзи полначи се Германија (над 12.000), Франција (9.700) и Норвешка (9.000). Постои јасна амбиција низ целата Европска Унија за понатамошен развој на инфраструктурата за јавно полнење, како што е наведено во привремениот договор за предложената Регулатива за инфраструктура за алтернативни горива (AFIR), која ќе ги постави барањата за покриеност со електрично полнење низ целата трансевропска мрежа за транспорт (TEN-T) помеѓу Европската инвестициска банка и Европската комисија, а до крајот на 2023 година ќе бидат достапни над 1,5 милијарди евра за инфраструктура за алтернативни горива, вклучително и брзо електрично полнење.

Соединетите Американски Држави инсталираа 6.300 брзи полначи во 2022 година, од кои околу три четвртини беа Tesla Superchargers. Вкупниот број на брзи полначи достигна 28.000 на крајот на 2022 година. Се очекува распоредувањето да се забрза во наредните години по владиното одобрување на (NEVI). Сите американски држави, Вашингтон и Порторико учествуваат во програмата и веќе им се доделени 885 милиони американски долари средства за 2023 година за поддршка на изградбата на полначи на 122.000 км автопат. Федералната администрација за автопати на САД објави нови национални стандарди за федерално финансирани полначи за електрични возила за да се обезбеди конзистентност, сигурност, пристапност и компатибилност. Според новите стандарди, Tesla објави дека ќе отвори дел од својата мрежа на американски Supercharger (каде што Superchargers претставуваат 60% од вкупниот број на брзи полначи во Соединетите Американски Држави) и Destination Charger за електрични возила кои не се од Tesla.

Јавните места за полнење се сè попотребни за да се овозможи поширока употреба на електрични возила.

Распоредувањето на јавна инфраструктура за полнење во очекување на раст на продажбата на електрични возила е клучно за широко распространето усвојување на електрични возила. На пример, во Норвешка имало околу 1,3 електрични LDV-а на батерии по јавна точка за полнење во 2011 година, што го поддржало понатамошното усвојување. На крајот на 2022 година, со над 17% од LDV-ата кои биле BEV, имало 25 BEV по јавна точка за полнење во Норвешка. Општо земено, како што се зголемува уделот на електрични LDV-а на батерии, соодносот на точката за полнење по BEV се намалува. Растот на продажбата на електрични возила може да се одржи само ако побарувачката за полнење е задоволена со достапна и прифатлива инфраструктура, или преку приватно полнење во домовите или на работа, или преку јавно достапни станици за полнење.

Сооднос на електрични LDV по јавен полнач

Јавна точка за полнење по однос на односот на батериски и електрични LDV во одредени земји во однос на уделот на акциите на батериски електрични LDV

Иако PHEV возилата се помалку зависни од јавната инфраструктура за полнење отколку BEV возилата, креирањето политики поврзани со доволната достапност на точки за полнење треба да вклучи (и да охрабри) јавно полнење на PHEV возила. Ако се земе предвид вкупниот број на електрични LDV возила по точка за полнење, глобалниот просек во 2022 година бил околу десет електрични возила по полнач. Земји како Кина, Кореја и Холандија одржувале помалку од десет електрични возила по полнач во текот на изминатите години. Во земјите кои во голема мера се потпираат на јавно полнење, бројот на јавно достапни полначи се зголемува со брзина што во голема мера одговара на распоредувањето на електричните возила.

Сепак, на некои пазари карактеризирани со широка достапност на полнење во домовите (поради големиот удел на едносемејни домови со можност за инсталирање полнач), бројот на електрични возила по јавна точка за полнење може да биде уште поголем. На пример, во Соединетите Американски Држави, односот на електрични возила по полнач е 24, а во Норвешка е повеќе од 30. Со зголемувањето на пенетрацијата на електричните возила на пазарот, јавното полнење станува сè поважно, дури и во овие земји, за да се поддржи усвојувањето на електричните возила кај возачите кои немаат пристап до опции за полнење во приватни домови или на работното место. Сепак, оптималниот однос на електрични возила по полнач ќе се разликува врз основа на локалните услови и потребите на возачите.

Можеби поважен од бројот на достапни јавни полначи е вкупниот капацитет за јавно полнење по електрично возило, со оглед на тоа што брзите полначи можат да опслужат повеќе електрични возила отколку бавните полначи. Во раните фази на усвојување на електрични возила, има смисла достапната моќност за полнење по електрично возило да биде висока, претпоставувајќи дека искористеноста на полначите ќе биде релативно ниска сè додека пазарот не созрее и искористеноста на инфраструктурата не стане поефикасна. Во согласност со ова, AFIR на Европската Унија вклучува барања за вкупниот капацитет за напојување што треба да се обезбеди врз основа на големината на регистрираната флота.

Глобално, просечниот капацитет за јавно полнење по електрично LDV е околу 2,4 kW по електрично возило. Во Европската Унија, односот е помал, со просек од околу 1,2 kW по електрично возило. Кореја има највисок однос од 7 kW по електрично возило, дури и кога повеќето јавни полначи (90%) се бавни полначи.

Број на електрични LDV по јавна точка за полнење и kW по електрично LDV, 2022 година

Отвори

Број на електрични LDV по точка за полнење kW на јавно полнење по електрични LDV Нов Зеланд Исланд Австралија Норвешка Бразил Германија Шведска Соединети Американски Држави Данска Португалија Обединето Кралство Шпанија Канада Индонезија Финска Швајцарија Јапонија Тајланд Европска Унија Франција Полска Мексико Белгија Свет Италија Кина Индија Јужна Африка Чиле Грција Холандија Кореја 08162432404856647280889610400.61.21.82.433.64.24.85.466.67.27.8

• EV / EVSE (долна оска)
• kW / EV (горна оска)

Во регионите каде што електричните камиони стануваат комерцијално достапни, електричните камиони на батерии можат да се натпреваруваат врз основа на вкупна вредност на сопственост (TCO) со конвенционалните дизел камиони за растечки опсег на операции, не само урбани и регионални, туку и во сегментите на транспорт со приколки и возила во регионален и долг релации. Три параметри што го одредуваат времето на кое се достигнува се патарините; трошоците за гориво и работење (на пр. разликата помеѓу цените на дизелот и електричната енергија со кои се соочуваат операторите на камиони и намалените трошоци за одржување); и субвенциите за CAPEX за намалување на јазот во цената за купување на возилото однапред. Бидејќи електричните камиони можат да обезбедат исти операции со пониски трошоци за живот (вклучително и ако се примени намалена стапка), времето во кое сопствениците на возила очекуваат да ги надоместат трошоците однапред е клучен фактор при одредувањето дали да се купи електричен или конвенционален камион.

Економиката за електрични камиони во апликациите за долги релации може значително да се подобри ако трошоците за полнење можат да се намалат со максимизирање на бавното полнење „надвор од смена“ (на пр. ноќно време или други подолги периоди на застој), обезбедување договори за купување на големо со операторите на мрежата за полнење „во средина на смена“ (на пр. за време на паузи), брзо (до 350 kW) или ултра брзо (>350 kW) полнење, како и истражување на можностите за паметно полнење и поврзување од возило до мрежа за дополнителен приход.

Електричните камиони и автобуси ќе се потпираат на полнење надвор од смена за поголемиот дел од нивната енергија. Ова во голема мера ќе се постигне на приватни или полуприватни депоа за полнење или на јавни станици на автопати, а често и преку ноќ. Ќе треба да се развијат депоа за да се задоволи растечката побарувачка за електрификација на тешки возила, а во многу случаи може да бидат потребни надградби на дистрибутивната и преносната мрежа. Во зависност од барањата за опсег на возилата, полнењето на депоата ќе биде доволно за да ги покрие повеќето операции во урбаните автобуси, како и во урбаните и регионалните камионски операции.

Прописите што наложуваат периоди за одмор можат да обезбедат временски прозорец за полнење во средината на смената ако се достапни опции за брзо или ултра брзо полнење по пат: Европската Унија бара 45 минути пауза по секои 4,5 часа возење; Соединетите Американски Држави наложуваат 30 минути по 8 часа.

Повеќето комерцијално достапни станици за брзо полнење со еднонасочна струја (DC) моментално овозможуваат нивоа на моќност кои се движат од 250-350 kW. Постигнат од Европскиот совет и Парламентот вклучува постепен процес на распоредување на инфраструктура за електрични тешки товарни возила почнувајќи од 2025 година. Неодамнешните студии за потребите за енергија за регионални и долги камионски операции во САД и Европа покажуваат дека моќноста на полнење поголема од 350 kW, па дури и до 1 MW, може да биде потребна за целосно полнење на електрични камиони за време на пауза од 30 до 45 минути.

Препознавајќи ја потребата од зголемување на брзото или ултрабрзото полнење како предуслов за технички и економски одржливост на регионалните, а особено на операциите на долги релации, во 2022 година „Тратон“, „Волво“ и „Дајмлер“ основаа независно заедничко вложување. Со 500 милиони евра колективни инвестиции од трите производствени групи за тешки возила, иницијативата има за цел да распореди повеќе од 1700 брзи (300 до 350 kW) и ултра брзи (1 MW) точки за полнење низ цела Европа.

Моментално се користат повеќе стандарди за полнење, а техничките спецификации за ултра брзо полнење се во фаза на развој. Ќе биде потребно да се обезбеди максимална можна конвергенција на стандардите за полнење и интероперабилност за тешки електрични возила за да се избегнат трошоците, неефикасноста и предизвиците за увозниците на возила и меѓународните оператори што би ги создале производителите кои следат различни патеки.

Во Кина, ко-развивачите Кинески совет за електрична енергија и „ултра ЧаоЏи“ на CHAdeMO развиваат стандард за полнење за тешки електрични возила до неколку мегавати. Во Европа и САД, спецификациите за системот за полнење со мегавати CharIN (MCS), со потенцијална максимална моќност од . се во фаза на развој од страна на Меѓународната организација за стандардизација (ISO) и други организации. Конечните спецификации на MCS, кои ќе бидат потребни за комерцијално воведување, се очекуваат за 2024 година. По првата локација за полнење со мегавати што ја нудат Daimler Trucks и Portland General Electric (PGE) во 2021 година, како и инвестиции и проекти во Австрија, Шведска, Шпанија и Обединетото Кралство.

Комерцијализацијата на полначи со номинална моќност од 1 MW ќе бара значителни инвестиции, бидејќи станиците со такви големи потреби за енергија ќе имаат значителни трошоци и при инсталацијата и при надградбите на мрежата. Ревидирањето на деловните модели на јавните електрични комунални претпријатија и регулативите за енергетскиот сектор, координирањето на планирањето меѓу засегнатите страни и паметното полнење можат да помогнат. Директната поддршка преку пилот-проекти и финансиски стимулации, исто така, може да го забрза демонстрацијата и усвојувањето во раните фази. Неодамнешна студија наведува некои клучни аспекти на дизајнот за развој на станици за полнење со номинална моќност од MCS:

• Планирањето станици за полнење на локации на автопатишта во близина на далноводи и трафостаници може да биде оптимално решение за минимизирање на трошоците и зголемување на користењето на полначите.
• „Правилните“ поврзувања со директни поврзувања со далноводи во рана фаза, со што се предвидуваат енергетските потреби на систем во кој се електрифицирани голем дел од товарната активност, наместо надградба на дистрибутивните мрежи на ад-хок и краткорочна основа, ќе бидат од клучно значење за намалување на трошоците. Ова ќе бара структурирано и координирано планирање помеѓу операторите на мрежата и развивачите на инфраструктура за полнење низ секторите.
• Бидејќи меѓусебните поврзувања на преносниот систем и надградбите на мрежата можат да траат 4-8 години, поставувањето и изградбата на високоприоритетни станици за полнење ќе треба да започне што е можно поскоро.

Решенијата вклучуваат инсталирање на стационарно складирање и интегрирање на локален обновлив капацитет, во комбинација со паметно полнење, што може да помогне во намалувањето и на трошоците за инфраструктура поврзани со поврзувањето со мрежата и на трошоците за набавка на електрична енергија (на пр. преку овозможување на операторите на камиони да ги минимизираат трошоците преку арбитража на варијабилноста на цените во текот на денот, искористување на можностите за поврзување од возило до мрежа итн.).

Други опции за обезбедување енергија за електрични тешки товарни возила (HDV) се замена на батерии и електрични патни системи. Електричните патни системи можат да пренесуваат енергија до камион или преку индуктивни намотки на патот, или преку спроводливи врски помеѓу возилото и патот, или преку катенерни (надземни) водови. Катенерните и другите опции за динамичко полнење може да бидат ветувачки за намалување на универзитетските трошоци на ниво на систем во транзицијата кон регионални камиони и камиони за долги релации со нулта емисија, завршувајќи поволно во однос на вкупните капитални и оперативни трошоци. Тие исто така можат да помогнат во намалувањето на потребите за капацитет на батериите. Побарувачката за батерии може дополнително да се намали, а искористеноста дополнително да се подобри, ако електричните патни системи се дизајнирани да бидат компатибилни не само со камиони, туку и со електрични автомобили. Сепак, ваквите пристапи би барале индуктивни или вметнати во пат дизајни кои доаѓаат со поголеми пречки во однос на развојот и дизајнот на технологијата и се поинтензивни по капитал. Во исто време, електричните патни системи претставуваат значајни предизвици слични на оние на железничкиот сектор, вклучувајќи поголема потреба за стандардизација на патеките и возилата (како што е илустрирано со трамваите и тролејбусите), компатибилност преку границите за патувања на долги релации и соодветни модели на сопственост на инфраструктурата. Тие им обезбедуваат помала флексибилност на сопствениците на камиони во однос на рутите и типовите возила, а имаат и високи трошоци за развој во целина, што влијае на нивната конкурентност во однос на редовните станици за полнење. Со оглед на овие предизвици, ваквите системи најефикасно би се распоредиле прво на многу користени товарни коридори, што би подразбирало тесна координација меѓу различни јавни и приватни засегнати страни. Демонстрациите на јавните патишта досега во Германија и Шведска се потпираа на шампиони од приватни и јавни субјекти. Повиците за пилот-проекти за систем на електрични патишта се разгледуваат и во Кина, Индија, Велика Британија и САД.

Потреби за полнење за тешки товарни возила

Анализата на Меѓународниот совет за чист транспорт (ICCT) сугерира дека замената на батерии за електрични двотркални возила во такси услугите (на пр. велосипедски такси) нуди најконкурентен TCO во споредба со двотркалните BEV или ICE возила со точкесто полнење. Во случај на испорака до последната милја преку двотркално возило, полнењето во точка моментално има предност во однос на TCO во однос на замената на батерии, но со соодветни политички стимулации и обем, замената би можела да стане одржлива опција под одредени услови. Општо земено, како што се зголемува просечното дневно поминато растојание, електричните двотркални возила со батерии со замена на батерии стануваат поекономични од возилата со точкесто полнење или бензинските возила. Во 2021 година, беше основан Конзорциумот за мотоцикли со заменливи батерии со цел да се олесни замената на батерии на лесни возила, вклучувајќи двотркални/тритркални возила, преку заедничка работа на заеднички спецификации за батерии.

Замената на батерии на електрични двотркални/тротркални возила добива особено на интензитет во Индија. Моментално има над десет различни компании на индискиот пазар, вклучувајќи го и „Гогоро“, лидер во технологијата за електрични скутери и замена на батерии со седиште во Кинески Тајпеј. „Гогоро“ тврди дека неговите батерии напојуваат 90% од електричните скутери во Кинески Тајпеј, а мрежата „Гогоро“ има повеќе од 12.000 станици за замена на батерии за поддршка на над 500.000 електрични двотркални возила во девет земји, главно во Азиско-пацифичкиот регион. „Гогоро“ сега формираше партнерство со „Зип Електрик“, со седиште во Индија, која управува со платформа за електрични возила како услуга за испораки во последна милја; заедно, тие распоредуваат 6 станици за замена на батерии и 100 електрични двотркални возила како дел од пилот-проект за операции за испорака од бизнис до бизнис во градот Делхи. На почетокот на 2023 година, тие собраа средства, кои ќе ги искористат за проширување на својата флота на 200 000 електрични двотркални возила низ 30 индиски градови до 2025 година. „Сан Мобилити“ има подолга историја на замена на батерии во Индија, со прекумерни станици за замена низ целата земја за електрични двотркални и тритркални возила, вклучувајќи и електрични рикши, со партнери како што е „Амазон Индија“. Тајланд, исто така, се занимава со услуги за замена на батерии за возачи на мотоцикли, такси и достава.

Иако е најраспространета во Азија, замената на батерии за електрични двоколки се шири и во Африка. На пример, стартап компанија за електрични мотоцикли од Руанда управува со станици за замена на батерии, со фокус на опслужување на операции со мотоциклистички такси кои бараат долги дневни растојанија. „Амперсанд“ изгради десет станици за замена на батерии во Кигали и три во Најроби, Кенија. Овие станици извршуваат близу 37 000 замени на батерии месечно.

Замената на батерии за возила на две/три тркала нуди предности во однос на трошоците

За камионите, особено, замената на батерии може да има големи предности во однос на ултра брзото полнење. Прво, замената може да трае многу кратко, што би било тешко и скапо да се постигне преку полнење преку кабел, барајќи ултра брз полнач поврзан со среднонапонски до високонапонски мрежи и скапи системи за управување со батерии и хемикалии на батериите. Избегнувањето на ултра брзото полнење може да го продолжи и капацитетот, перформансите и животниот циклус на батеријата.

Батеријата како услуга (BaaS), со која се одделуваат купувањето на камионот и батеријата и се воспоставува договор за лизинг за батеријата, значително се намалуваат трошоците за купување однапред. Покрај тоа, бидејќи камионите имаат тенденција да зависат од хемиските состави на батериите од литиум-железо фосфат (LFP), кои се потрајни од батериите од литиум-никел-манган-кобалт оксид (NMC), тие се погодни за замена во однос на безбедноста и прифатливоста.

Сепак, трошоците за изградба на станица веројатно ќе бидат повисоки за замена на батерии за камиони со оглед на поголемата големина на возилото и потешките батерии, за кои е потребен повеќе простор и специјализирана опрема за извршување на замената. Друга голема пречка е барањето батериите да бидат стандардизирани на дадена големина и капацитет, што производителите на оригинална опрема (OEM) на камиони веројатно ќе го сфатат како предизвик за конкурентноста, бидејќи дизајнот и капацитетот на батериите се клучен диференцијатор меѓу производителите на електрични камиони.

Кина е на чело на замената на батерии за камиони поради значајната поддршка на политиките и употребата на технологија дизајнирана да го надополни полнењето преку кабел. Во 2021 година, кинескиот MIIT објави дека голем број градови ќе пилотираат технологија за замена на батерии, вклучително и замена на батерии за HDV во три града. Речиси сите големи кинески производители на тешки камиони, вклучувајќи ги FAW, CAMC, Dongfeng, Jiangling Motors Corporation Limited (JMC), Shanxi Automobile и SAIC.

Кина е на чело на замената на батерии за камиони

Кина е исто така лидер во замената на батерии за патнички автомобили. Во сите видови на транспорт, вкупниот број на станици за замена на батерии во Кина изнесуваше речиси на крајот на 2022 година, што е за 50% повисоко отколку на крајот на 2021 година. NIO, која произведува автомобили со можност за замена на батерии и соодветни станици за замена, работи повеќе отколку во Кина, известувајќи дека мрежата покрива повеќе од две третини од континентална Кина. Половина од нивните станици за замена беа инсталирани во 2022 година, а компанијата постави цел од 4.000 станици за замена на батерии на глобално ниво до 2025 година. Компанијата со своите станици за замена може да изврши над 300 замени дневно, полнејќи до 13 батерии истовремено со моќност од 20-80 kW.

NIO, исто така, објави планови за изградба на станици за замена на батерии во Европа, бидејќи нивните модели на автомобили со можност за замена на батерии станаа достапни на европските пазари кон крајот на 2022 година. Првата NIO станица за замена на батерии во Шведска беше отворена во, а до крајот на 2022 година, десет NIO станици за замена на батерии беа отворени низ Норвешка, Германија, Шведска и Холандија. За разлика од NIO, чии станици за замена опслужуваат автомобили на NIO, станиците на кинескиот оператор на станици за замена на батерии, Aulton, поддржуваат 30 модели од 16 различни компании за возила.

Замената на батерии би можела да биде особено привлечна опција и за флотите на такси возила со ограничена моќност, чие работење е почувствително на времето на полнење отколку личните автомобили. Американскиот стартап „Емпл“ моментално управува со 12 станици за замена на батерии во областа на заливот Сан Франциско, главно опслужувајќи возила за споделување на возила на „Убер“.

Кина е исто така лидер во замената на батерии за патнички автомобили

Референци

Бавните полначи имаат моќност помала или еднаква на 22 kW. Брзите полначи се оние со моќност поголема од 22 kW и до 350 kW. „Точките за полнење“ и „полначи“ се користат наизменично и се однесуваат на поединечните приклучоци за полнење, што го одразува бројот на електрични возила што можат да се полнат истовремено. „Станиците за полнење“ може да имаат повеќе точки за полнење.

Претходно директива, предложената AFIR, откако формално ќе биде одобрена, ќе стане обврзувачки законодавен акт, со кој ќе се пропише, меѓу другото, максимално растојание помеѓу полначите инсталирани долж TEN-T, примарните и секундарните патишта во рамките на Европската Унија.

Индуктивните решенија се подалеку од комерцијализација и се соочуваат со предизвици да испорачаат доволна моќност при брзини на автопат.