Trendy w możliwościach ładowania pojazdów elektrycznych

Rozwój rynku pojazdów elektrycznych może wydawać się nieunikniony: nacisk na redukcję emisji CO2, obecny klimat polityczny, inwestycje rządowe i motoryzacyjne oraz ciągłe dążenie do stworzenia społeczeństwa całkowicie elektrycznego – wszystko to wskazuje na rozwój pojazdów elektrycznych. Do tej pory jednak powszechne upowszechnienie się pojazdów elektrycznych wśród konsumentów było utrudnione przez długi czas ładowania i brak infrastruktury do ładowania. Postęp w technologii ładowania pojazdów elektrycznych rozwiązuje te problemy, umożliwiając bezpieczne i szybkie ładowanie w domu i w podróży. Komponenty i infrastruktura do ładowania rosną, aby sprostać potrzebom dynamicznie rozwijającego się rynku pojazdów elektrycznych, torując drogę wykładniczemu wzrostowi transportu elektrycznego.

SIŁY NAPĘDOWE RYNKU POJAZDÓW ELEKTRYCZNYCH

Inwestycje w pojazdy elektryczne rosną od kilku lat, ale wiele sektorów społeczeństwa podkreśla rosnącą uwagę i popyt na nie. Rosnące zainteresowanie rozwiązaniami klimatycznymi uwypukliło znaczenie pojazdów elektrycznych – możliwość zarówno redukcji emisji dwutlenku węgla z silników spalinowych, jak i inwestowania w transport oparty na czystej energii stała się powszechnym celem zarówno dla rządu, jak i przemysłu. Skupienie się na zrównoważonym wzroście i ochronie zasobów naturalnych napędza również rozwój technologii w kierunku społeczeństwa całkowicie elektrycznego – świata z nieograniczoną energią opartą na źródłach odnawialnych i bez szkodliwych emisji.
Te czynniki środowiskowe i technologiczne znajdują odzwierciedlenie w priorytetach federalnych regulacji i inwestycji, szczególnie w świetle ustawy o inwestycjach infrastrukturalnych i tworzeniu miejsc pracy z 2021 roku, która przeznaczyła 7,5 miliarda dolarów na infrastrukturę pojazdów elektrycznych na szczeblu federalnym, 2,5 miliarda dolarów na dotacje na infrastrukturę ładowania i tankowania pojazdów elektrycznych oraz 5 miliardów dolarów na Narodowy Program Ładowania Pojazdów Elektrycznych. Administracja Bidena dąży również do budowy i zainstalowania 500 000 stacji ładowania prądem stałym w całym kraju.

Tendencję tę można zaobserwować również na poziomie stanowym. Stany takie jak Kalifornia, Massachusetts i New Jersey dążą do wprowadzenia przepisów mających na celu wprowadzenie pojazdów całkowicie elektrycznych. Ulgi podatkowe, ruch Electrify America, zachęty i nakazy również wpływają na konsumentów i producentów, zachęcając ich do wspierania ruchu pojazdów elektrycznych.

Producenci samochodów również dołączają do ruchu w kierunku pojazdów elektrycznych. Wiodący producenci samochodów z tradycjami, tacy jak GM, Ford, Volkswagen, BMW i Audi, konsekwentnie wprowadzają nowe modele pojazdów elektrycznych. Do końca 2022 roku na rynku ma być dostępnych ponad 80 modeli pojazdów elektrycznych i hybryd plug-in. Na rynku pojawia się również coraz więcej nowych producentów pojazdów elektrycznych, w tym Tesla, Lucid, Nikola i Rivian.

Przedsiębiorstwa użyteczności publicznej również przygotowują się na społeczeństwo całkowicie elektryczne. Ważne jest, aby przedsiębiorstwa energetyczne wyprzedzały trendy w zakresie elektryfikacji, aby sprostać rosnącemu zapotrzebowaniu. Kluczowa infrastruktura, w tym mikrosieci, będzie potrzebna wzdłuż autostrad międzystanowych, aby umożliwić budowę stacji ładowania. Komunikacja między pojazdami a siecią zyskuje również na popularności na autostradach.

BLOKADY WZROSTU

Choć rośnie dynamika powszechnego stosowania pojazdów elektrycznych, oczekuje się, że wyzwania będą hamować rozwój. Chociaż zachęty zachęcą konsumentów lub floty do przejścia na pojazdy elektryczne, mogą one wiązać się z pewnym haczykiem – może pojawić się ruch na rzecz umożliwienia pojazdom elektrycznym komunikacji z infrastrukturą w celu śledzenia przebiegu, co będzie wymagało innowacji technologicznych i zewnętrznej infrastruktury komunikacyjnej.

Jedną z największych przeszkód w upowszechnieniu się pojazdów elektrycznych na poziomie konsumenckim jest niezawodna i wydajna infrastruktura ładowania. Szacuje się, że do 2030 roku potrzeba będzie 9,6 miliona portów ładowania, aby sprostać przewidywanemu wzrostowi rynku pojazdów elektrycznych. Prawie 80% z nich będą stanowić ładowarki domowe, a około 20% – ładowarki publiczne lub w miejscu pracy. Obecnie konsumenci wahają się przed zakupem pojazdu elektrycznego z powodu obaw o zasięg – obaw, że ich samochód nie będzie w stanie pokonać długiej podróży bez konieczności ładowania, a stacje ładowania nie będą dostępne lub wydajne w razie potrzeby.

W szczególności publiczne lub współdzielone ładowarki muszą zapewniać niemal nieprzerwane, szybkie ładowanie przez całą dobę. Kierowca zatrzymujący się na stacji ładowania przy autostradzie prawdopodobnie potrzebuje szybkiego, wydajnego ładowania – systemy ładowania o dużej mocy będą w stanie naładować akumulator pojazdu niemal do pełna już po kilku minutach ładowania.

Szybkie ładowarki wymagają specjalnych rozwiązań konstrukcyjnych, aby działać niezawodnie. Chłodzenie cieczą jest niezbędne do utrzymania optymalnej temperatury styków ładowania i wydłużenia czasu ładowania pojazdu wyższym prądem. W obszarach o dużej gęstości ładowania pojazdów, chłodzenie styków zapewnia wydajne i stabilne ładowanie o wysokiej mocy, zaspokajając stałe zapotrzebowanie na energię elektryczną.

UWAGI DOTYCZĄCE PROJEKTOWANIA ŁADOWARKI O DUŻEJ MOCY

Ładowarki pojazdów elektrycznych są coraz częściej konstruowane z naciskiem na optymalizację wytrzymałości i mocy ładowania, aby sprostać potrzebom kierowców pojazdów elektrycznych i przezwyciężyć obawy związane z zasięgiem. Mocna ładowarka pojazdów elektrycznych o natężeniu 500 amperów jest możliwa dzięki chłodzeniu cieczą i systemowi monitorowania – element stykowy w złączu ładowania charakteryzuje się przewodnością cieplną i służy również jako radiator, ponieważ chłodziwo odprowadza ciepło poprzez zintegrowane kanały chłodzące. Ładowarki te zawierają różnorodne czujniki, w tym czujniki wycieku chłodziwa, oraz precyzyjny system monitorowania temperatury na każdym styku zasilania, aby zapewnić, że temperatura styków nie przekroczy 90 stopni Celsjusza. Po osiągnięciu tego progu, kontroler ładowania w stacji ładującej zmniejsza moc wyjściową, aby utrzymać akceptowalną temperaturę.

Ładowarki pojazdów elektrycznych muszą być również odporne na zużycie i łatwe w konserwacji. Uchwyty do ładowania pojazdów elektrycznych są zaprojektowane z myślą o zużyciu i nieuniknionym uszkodzeniu powierzchni styku. Coraz częściej ładowarki są projektowane z modułowymi komponentami, co umożliwia łatwą wymianę powierzchni styku.
Utrzymanie porządku w kablach w stacjach ładowania jest również ważnym czynnikiem wpływającym na trwałość i niezawodność. Kable do ładowania dużej mocy zawierają przewody miedziane, przewody chłodzenia cieczą i kable podtrzymujące aktywność, a mimo to muszą być odporne na ciągnięcie lub przejeżdżanie po nich. Inne ważne kwestie to blokowane zatrzaski, które pozwalają kierowcy zostawić (Modułowość powierzchni styku wraz z ilustracją przepływu płynu chłodzącego) ładowany pojazd na publicznej stacji ładowania bez obawy, że ktoś odłączy kabel.