Trendi v zmogljivostih polnjenja električnih vozil

Rast trga električnih vozil se morda zdi neizogibna: osredotočenost na zmanjšanje emisij CO2, trenutno politično ozračje, naložbe vlade in avtomobilske industrije ter nenehno prizadevanje za povsem električno družbo kažejo na blaginjo električnih vozil. Vendar pa je bila do sedaj široka uporaba električnih vozil s strani potrošnikov ovirana zaradi dolgih časov polnjenja in pomanjkanja polnilne infrastrukture. Napredek v tehnologiji polnjenja električnih vozil obravnava te izzive in omogoča varno in hitro polnjenje doma in na cesti. Polnilne komponente in infrastruktura se izboljšujejo, da bi zadostile potrebam hitro rastočega trga električnih vozil, kar utira pot eksponentni rasti električnega prometa.

GONILNE SILE TRGA ELEKTRIČNIH VOZIL

Naložbe v električna vozila že nekaj let naraščajo, vendar več sektorjev družbe poudarja vse večjo pozornost in povpraševanje. Naraščajoča osredotočenost na podnebne rešitve je poudarila pomen električnih vozil – sposobnost zmanjšanja emisij ogljika iz motorjev z notranjim zgorevanjem in vlaganja v prevoz s čisto energijo je postala splošno razširjen cilj tako za vlado kot za industrijo. Ta osredotočenost na trajnostno rast in ohranjanje naravnih virov spodbuja tudi tehnologijo k težnji k povsem električni družbi – svetu z neomejeno energijo, ki temelji na obnovljivih virih brez škodljivih emisij.
Ti okoljski in tehnološki dejavniki se odražajo v prednostnih nalogah zvezne regulacije in naložb, zlasti glede na Zakon o naložbah v infrastrukturo in delovnih mestih iz leta 2021, ki je na zvezni ravni namenil 7,5 milijarde dolarjev za infrastrukturo za električna vozila, 2,5 milijarde dolarjev za nepovratna sredstva za infrastrukturo za polnjenje in oskrbo z gorivom za električna vozila ter 5 milijard dolarjev za Nacionalni program polnjenja električnih vozil. Bidenova administracija si prizadeva tudi za izgradnjo in namestitev 500.000 polnilnih postaj z enosmernim tokom po vsej državi.

Ta trend je opazen tudi na ravni zveznih držav. Zvezne države, vključno s Kalifornijo, Massachusettsom in New Jerseyjem, si prizadevajo za zakonodajo, ki bi sprejela povsem električna vozila. Davčne olajšave, gibanje Electrify America, spodbude in mandati prav tako vplivajo na potrošnike in proizvajalce, da sprejmejo gibanje za električna vozila.

Tudi proizvajalci avtomobilov se pridružujejo prehodu na električna vozila. Vodilni proizvajalci avtomobilov, vključno z GM, Fordom, Volkswagnom, BMW in Audijem, dosledno predstavljajo nove modele električnih vozil. Do konca leta 2022 naj bi bilo na trgu na voljo več kot 80 modelov električnih vozil in priključnih hibridov. Na trg se pridružuje tudi vse več novih proizvajalcev električnih vozil, vključno s Teslo, Lucidom, Nikolo in Rivianom.

Tudi komunalna podjetja se pripravljajo na povsem električno družbo. Pomembno je, da komunalna podjetja ostanejo korak pred drugimi, ko gre za elektrifikacijo, da bi zadostila naraščajočemu povpraševanju, ob avtocestah pa bo potrebna kritična infrastruktura, vključno z mikroomrežji, da se zagotovi namestitev polnilnih postaj za elektriko. Komunikacija med vozilom in omrežjem pridobiva na veljavi tudi ob avtocestah.

OVIRE ZA RAST

Čeprav pridobiva zagon za široko uporabo električnih vozil, se pričakuje, da bodo izzivi ovirali rast. Čeprav bodo spodbude spodbudile potrošnike ali vozne parke k prehodu na električna vozila, lahko pride do težav – morda bo prišlo do gibanja, da bi električna vozila lahko komunicirala z infrastrukturo za sledenje prevoženih kilometrov, kar bo zahtevalo tehnološke inovacije in infrastrukturo za zunanjo komunikacijo.

Ena največjih ovir za sprejetje električnih vozil na ravni potrošnikov je zanesljiva in učinkovita polnilna infrastruktura. Po ocenah bo do leta 2030 potrebnih 9,6 milijona polnilnih mest, da bi zadostili predvideni rasti trga električnih vozil. Skoraj 80 % teh mest bo domačih polnilnic, približno 20 % pa javnih ali delovnih polnilnic. Trenutno potrošniki oklevajo pri nakupu električnega vozila zaradi strahu pred dosegom – skrbi, da njihov avtomobil ne bo mogel prevoziti dolge poti brez polnjenja in da polnilne postaje ne bodo na voljo ali učinkovite, ko bodo potrebne.

Javne ali skupne polnilnice morajo biti še posebej sposobne zagotavljati skoraj stalno visokohitrostno polnjenje 24 ur na dan. Voznik, ki se ustavi na polnilni postaji ob avtocesti, verjetno potrebuje hitro visokozmogljivo polnjenje – visokozmogljivi polnilni sistemi bodo lahko vozilom zagotovili skoraj popolnoma napolnjeno baterijo že po nekaj minutah polnjenja.

Za zanesljivo delovanje hitrih polnilnic je treba upoštevati posebne zasnove. Za ohranjanje optimalne temperature polnilnih kontaktov in podaljšanje časa polnjenja vozila z višjimi tokovi je potrebno hlajenje s tekočino. Na območjih z veliko vozili bo hlajenje kontaktnih kontaktov zagotovilo učinkovito in dosledno zanesljivo polnjenje z visoko močjo, ki bo zadostilo stalnemu povpraševanju potrošnikov po polnjenju.

PREMIŠLJEVANJA PRI ZASNOVI VISOKOMOČNIH POLNILNIKOV

Polnilnice za električna vozila se vse pogosteje izdelujejo s poudarkom na optimizaciji robustnosti in zmogljivosti polnjenja z veliko močjo, da bi zadostile potrebam voznikov električnih vozil in premagale strah pred prevelikim dosegom. Visokozmogljiva polnilna postaja za električna vozila s 500 amperi je omogočena s sistemom za hlajenje in spremljanje s tekočino – nosilec kontakta v polnilnem priključku ima toplotno prevodnost in služi tudi kot hladilnik, saj hladilna tekočina odvaja toploto prek integriranih hladilnih kanalov. Ti polnilniki vsebujejo različne senzorje, vključno s senzorji puščanja hladilne tekočine in natančnim spremljanjem temperature na vsakem napajalnem kontaktu, da se zagotovi, da temperatura nožic ne preseže 90 stopinj Celzija. Če je ta prag dosežen, krmilnik polnjenja v polnilni postaji zmanjša izhodno moč, da ohrani sprejemljivo temperaturo.

Polnilnice za električna vozila morajo biti odporne tudi na obrabo in enostavne za vzdrževanje. Ročaji za polnjenje električnih vozil so zasnovani za obrabo, zato je grobo ravnanje sčasoma, ki vpliva na kontaktno površino, neizogibno. Polnilnice so vse pogosteje zasnovane z modularnimi komponentami, kar omogoča enostavno zamenjavo kontaktne površine.
Upravljanje kablov na polnilnih postajah je prav tako pomemben dejavnik za dolgo življenjsko dobo in zanesljivost. Visokozmogljivi polnilni kabli vsebujejo bakrene žice, cevi za tekočinsko hlajenje in aktivne kable, vendar morajo kljub temu prenesti vlečenje ali vožnjo čeznje. Drugi dejavniki vključujejo zaklepne zapahe, ki vozniku omogočajo, da pusti (Modularnost priključka skupaj z ilustracijo pretoka hladilne tekočine) svoje vozilo na polnilniku na javni postaji, ne da bi se bal, da bi kdo lahko odklopil kabel.