Trends in oplaadmogelijkheden voor elektrische voertuigen

De groei van de markt voor elektrische voertuigen lijkt onvermijdelijk: de focus op het verminderen van de CO2-uitstoot, het huidige politieke klimaat, investeringen door de overheid en de auto-industrie, en het voortdurende streven naar een volledig elektrische samenleving wijzen allemaal op een zegen voor elektrische voertuigen. Tot nu toe werd de brede acceptatie van elektrische voertuigen door consumenten echter belemmerd door lange laadtijden en een gebrek aan laadinfrastructuur. Vooruitgang in de laadtechnologie voor elektrische voertuigen pakt deze uitdagingen aan en maakt veilig en snel laden thuis en onderweg mogelijk. Laadcomponenten en -infrastructuur worden steeds geavanceerder om te voldoen aan de behoeften van de snelgroeiende markt voor elektrische voertuigen, wat de weg vrijmaakt voor een exponentiële groei van elektrisch vervoer.

Drijvende krachten achter de elektrische automarkt

Investeringen in elektrische voertuigen groeien al jaren, maar de toenemende aandacht en vraag vanuit verschillende maatschappelijke sectoren benadrukken dit. De groeiende aandacht voor klimaatoplossingen heeft het belang van elektrische voertuigen benadrukt – het vermogen om zowel de CO2-uitstoot van verbrandingsmotoren te verminderen als te investeren in schoon energietransport is een breed gedragen doelstelling geworden voor zowel de overheid als de industrie. Deze focus op duurzame groei en het behoud van natuurlijke hulpbronnen stimuleert ook de technologische trend richting een volledig elektrische samenleving – een wereld met onbeperkte energie gebaseerd op hernieuwbare bronnen zonder schadelijke emissies.
Deze milieu- en technologische drijfveren worden weerspiegeld in de prioriteiten van federale regelgeving en investeringen, met name in het licht van de Infrastructure Investment and Jobs Act van 2021, die $ 7,5 miljard reserveerde voor elektrische-voertuigeninfrastructuur op federaal niveau, $ 2,5 miljard voor subsidies voor laad- en tankinfrastructuur voor elektrische voertuigen en $ 5 miljard voor het National Electric Vehicle Charging Program. De regering-Biden streeft er ook naar om 500.000 DC-laadstations in het hele land te bouwen en te installeren.

Deze trend is ook zichtbaar op staatsniveau. Staten zoals Californië, Massachusetts en New Jersey werken aan wetgeving om volledig elektrische voertuigen te omarmen. Belastingvoordelen, de Electrify America-beweging, stimuleringsmaatregelen en verplichtingen beïnvloeden zowel consumenten als fabrikanten om de elektrische auto-beweging te omarmen.

Ook autofabrikanten sluiten zich aan bij de beweging naar elektrische voertuigen. Toonaangevende autofabrikanten, waaronder GM, Ford, Volkswagen, BMW en Audi, introduceren voortdurend nieuwe elektrische modellen. Tegen eind 2022 zullen er naar verwachting meer dan 80 elektrische modellen en plug-in hybrides op de markt zijn. Ook het aantal nieuwe elektrische autofabrikanten neemt toe, waaronder Tesla, Lucid, Nikola en Rivian.

Nutsbedrijven bereiden zich ook voor op een volledig elektrische samenleving. Het is belangrijk dat nutsbedrijven voorop blijven lopen op het gebied van elektrificatie om aan de toenemende vraag te voldoen. Kritieke infrastructuur, waaronder microgrids, zal langs snelwegen nodig zijn om laadstations te kunnen plaatsen. Voertuig-naar-netcommunicatie wint ook aan populariteit langs snelwegen.

Obstakels voor groei

Hoewel de brede acceptatie van elektrische voertuigen aan populariteit wint, wordt verwacht dat uitdagingen de groei zullen belemmeren. Hoewel prikkels consumenten of wagenparken zullen stimuleren om over te stappen op elektrische voertuigen, kunnen ze een addertje onder het gras hebben: er zou een beweging kunnen ontstaan ​​waarbij elektrische voertuigen kunnen communiceren met infrastructuur om de kilometerstand bij te houden. Hiervoor zijn technologische innovaties en communicatie-infrastructuur in de buitenlucht nodig.

Een van de grootste obstakels voor de acceptatie van elektrische voertuigen door consumenten is betrouwbare en efficiënte laadinfrastructuur. Naar schatting zijn er tegen 2030 9,6 miljoen laadpunten nodig om de voorspelde groei van de markt voor elektrische voertuigen op te vangen. Bijna 80% van deze punten zal thuislaadpunten zijn en ongeveer 20% openbare laadpunten of laadpunten op de werkplek. Momenteel aarzelen consumenten om een ​​elektrische auto te kopen vanwege hun angst voor een lange afstand – de angst dat hun auto geen lange rit kan maken zonder te moeten opladen, en dat laadstations niet beschikbaar of efficiënt zijn wanneer dat nodig is.

Met name openbare of gedeelde laadpunten moeten 24 uur per dag en 7 dagen per week vrijwel constant snel kunnen opladen. Een bestuurder die langs een snelweg stopt, heeft waarschijnlijk snel en krachtig opladen nodig – krachtige laadsystemen kunnen voertuigen na slechts een paar minuten opladen een bijna volledig opgeladen accu geven.

Hogesnelheidsladers vereisen specifieke ontwerpoverwegingen om betrouwbaar te werken. Vloeistofkoeling is noodzakelijk om de laadpennen op een optimale temperatuur te houden en de laadtijd met hogere stroomsterktes te verlengen. In laadgebieden met veel voertuigen zorgt het koel houden van de contactpennen voor efficiënt en consistent betrouwbaar laden met hoog vermogen om te voldoen aan de constante stroom van laadbehoeften van consumenten.

OVERWEGINGEN BIJ HET ONTWERP VAN KRACHTIGE LADERS

EV-laders worden steeds vaker gebouwd met een focus op het optimaliseren van robuustheid en krachtige laadmogelijkheden om te voldoen aan de behoeften van EV-rijders en om actieradiusangst te overwinnen. Een krachtige EV-lader met 500 ampère wordt mogelijk gemaakt door het vloeistofkoel- en monitoringsysteem – de contactdrager in de laadconnector is thermisch geleidend en dient tevens als koellichaam, aangezien de koelvloeistof de warmte afvoert via geïntegreerde koelkanalen. Deze laders bevatten diverse sensoren, waaronder koelvloeistofleksensoren, en nauwkeurige temperatuurbewaking bij elk stroomcontact om ervoor te zorgen dat de pinnen niet warmer worden dan 90 graden Celsius. Als deze drempelwaarde wordt bereikt, verlaagt de laadregelaar in het laadstation het uitgangsvermogen om een ​​acceptabele temperatuur te handhaven.

Elektrische autoladers moeten ook bestand zijn tegen slijtage en onderhoudsvriendelijk zijn. Elektrische autolaadhendels zijn ontworpen voor slijtage; ruwe behandeling na verloop van tijd die het contactvlak aantast, is onvermijdelijk. Laders worden steeds vaker ontworpen met modulaire componenten, waardoor het contactvlak eenvoudig kan worden vervangen.
Kabelbeheer in laadstations is ook een belangrijke overweging voor de levensduur en betrouwbaarheid. Krachtige laadkabels bevatten koperdraden, vloeistofkoelleidingen en stroomkabels, maar moeten toch bestand zijn tegen trekken of overrijden. Andere overwegingen zijn afsluitbare vergrendelingen, waardoor een bestuurder zijn voertuig kan laten opladen bij een openbaar laadstation (modulariteit van het contactvlak samen met een illustratie van de koelvloeistofstroom) zonder zich zorgen te maken dat iemand de kabel loskoppelt.