แนวโน้มในโครงสร้างพื้นฐานด้านการชาร์จ

แม้ว่าความต้องการในการชาร์จส่วนใหญ่ในปัจจุบันจะมาจากการชาร์จที่บ้าน แต่ปัจจุบันมีความจำเป็นมากขึ้นเรื่อยๆ ที่จะต้องใช้เครื่องชาร์จสาธารณะเพื่ออำนวยความสะดวกและการเข้าถึงในระดับเดียวกับการเติมน้ำมันรถยนต์ทั่วไป โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเขตเมืองที่มีความหนาแน่นสูง ซึ่งการเข้าถึงการชาร์จที่บ้านมีข้อจำกัด โครงสร้างพื้นฐานการชาร์จสาธารณะถือเป็นปัจจัยสำคัญที่เอื้อต่อการนำรถยนต์ไฟฟ้ามาใช้ ณ สิ้นปี 2565 มีจุดชาร์จสาธารณะทั่วโลก 2.7 ล้านจุด โดยในปี 2565 มีการติดตั้งมากกว่า 900,000 จุด ซึ่งเพิ่มขึ้นประมาณ 55% จากปี 2564 และใกล้เคียงกับอัตราการเติบโตก่อนเกิดการระบาดที่ 50% ระหว่างปี 2558 ถึง 2562

เครื่องชาร์จช้า

ทั่วโลกมีจุดชาร์จช้าสาธารณะมากกว่า 600,000 แห่ง1ได้รับการติดตั้งในปี พ.ศ. 2565 โดย 360,000 เครื่องอยู่ในจีน ทำให้มีสถานีชาร์จไฟฟ้าสาธารณะแบบช้าในจีนมากกว่า 1 ล้านเครื่อง ณ สิ้นปี พ.ศ. 2565 จีนมีสถานีชาร์จไฟฟ้าสาธารณะแบบช้ามากกว่าครึ่งหนึ่งของปริมาณสถานีชาร์จไฟฟ้าสาธารณะทั่วโลก

ยุโรปอยู่อันดับสอง โดยมีจุดชาร์จไฟแบบช้าทั้งหมด 460,000 จุดในปี 2565 เพิ่มขึ้น 50% จากปีก่อนหน้า เนเธอร์แลนด์เป็นผู้นำในยุโรปด้วยจำนวน 117,000 จุด ตามมาด้วยประมาณ 74,000 จุดในฝรั่งเศส และ 64,000 จุดในเยอรมนี จำนวนจุดชาร์จไฟแบบช้าในสหรัฐอเมริกาเพิ่มขึ้น 9% ในปี 2565 ซึ่งเป็นอัตราการเติบโตที่ต่ำที่สุดในบรรดาตลาดหลักๆ ส่วนในเกาหลีใต้ จำนวนจุดชาร์จไฟแบบช้าเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าเมื่อเทียบเป็นรายปี โดยมีจุดชาร์จไฟ 184,000 จุด

เครื่องชาร์จเร็ว

สถานีชาร์จเร็วที่เข้าถึงได้สาธารณะ โดยเฉพาะสถานีชาร์จที่ตั้งอยู่ริมมอเตอร์เวย์ ช่วยให้การเดินทางไกลขึ้นและช่วยลดความกังวลเรื่องระยะทาง ซึ่งเป็นอุปสรรคต่อการนำรถยนต์ไฟฟ้ามาใช้ เช่นเดียวกับสถานีชาร์จช้า สถานีชาร์จเร็วสาธารณะยังนำเสนอโซลูชันการชาร์จแก่ผู้บริโภคที่ไม่สามารถเข้าถึงสถานีชาร์จส่วนตัวได้อย่างน่าเชื่อถือ ซึ่งส่งเสริมการนำรถยนต์ไฟฟ้ามาใช้ในวงกว้างมากขึ้น จำนวนสถานีชาร์จเร็วทั่วโลกเพิ่มขึ้น 330,000 แห่งในปี 2565 แม้ว่าการเติบโตส่วนใหญ่ (เกือบ 90%) จะมาจากจีนก็ตาม การติดตั้งสถานีชาร์จเร็วช่วยชดเชยการขาดการเข้าถึงสถานีชาร์จตามบ้านในเมืองที่มีประชากรหนาแน่น และสนับสนุนเป้าหมายของจีนในการติดตั้งรถยนต์ไฟฟ้าอย่างรวดเร็ว ปัจจุบันจีนมีสถานีชาร์จเร็วทั้งหมด 760,000 แห่ง แต่สถานีชาร์จเร็วสาธารณะมากกว่านั้นตั้งอยู่ในเพียง 10 จังหวัดเท่านั้น

ในยุโรป ณ สิ้นปี 2565 มีสถานีชาร์จเร็วรวมกว่า 70,000 แห่ง เพิ่มขึ้นประมาณ 55% เมื่อเทียบกับปี 2564 ประเทศที่มีสถานีชาร์จเร็วมากที่สุด ได้แก่ เยอรมนี (มากกว่า 12,000 แห่ง) ฝรั่งเศส (9,700 แห่ง) และนอร์เวย์ (9,000 แห่ง) สหภาพยุโรปมีความมุ่งมั่นที่จะพัฒนาโครงสร้างพื้นฐานการชาร์จสาธารณะต่อไป ดังจะเห็นได้จากข้อตกลงชั่วคราวเกี่ยวกับข้อบังคับโครงสร้างพื้นฐานเชื้อเพลิงทางเลือก (AFIR) ที่เสนอ ซึ่งจะกำหนดข้อกำหนดความครอบคลุมของการชาร์จไฟฟ้าทั่วทั้งเครือข่ายการขนส่งข้ามยุโรป (TEN-T) ระหว่างธนาคารเพื่อการลงทุนแห่งยุโรปและคณะกรรมาธิการยุโรป ซึ่งจะทำให้มีเงินทุนกว่า 1.5 พันล้านยูโรภายในสิ้นปี 2566 สำหรับโครงสร้างพื้นฐานเชื้อเพลิงทางเลือก ซึ่งรวมถึงการชาร์จไฟฟ้าแบบเร็ว

สหรัฐอเมริกาได้ติดตั้งเครื่องชาร์จเร็ว 6,300 เครื่องในปี 2022 โดยประมาณสามในสี่เป็น Tesla Superchargers สต็อกเครื่องชาร์จเร็วทั้งหมดเพิ่มขึ้นถึง 28,000 เครื่อง ณ สิ้นปี 2022 คาดว่าการติดตั้งจะเร่งขึ้นในอีกไม่กี่ปีข้างหน้าหลังจากได้รับการอนุมัติจากรัฐบาล (NEVI) รัฐต่างๆ ของสหรัฐอเมริกา วอชิงตัน ดี.ซี. และเปอร์โตริโกได้เข้าร่วมโครงการนี้ และได้รับเงินทุน 885 ล้านดอลลาร์สหรัฐสำหรับปี 2023 เพื่อสนับสนุนการสร้างเครื่องชาร์จบนทางหลวงระยะทาง 122,000 กิโลเมตร องค์การบริหารทางหลวงกลางแห่งสหรัฐอเมริกา (US Federal Highway Administration) ได้ประกาศมาตรฐานระดับชาติใหม่สำหรับเครื่องชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าที่ได้รับทุนสนับสนุนจากรัฐบาลกลาง เพื่อให้มั่นใจถึงความสม่ำเสมอ ความน่าเชื่อถือ การเข้าถึง และความเข้ากันได้ Tesla ประกาศว่าจะเปิดเครือข่าย US Supercharger บางส่วน (ซึ่ง Supercharger คิดเป็น 60% ของสต็อกเครื่องชาร์จเร็วทั้งหมดในสหรัฐอเมริกา) และเครือข่าย Destination Charger สำหรับรถยนต์ไฟฟ้าที่ไม่ใช่ของ Tesla

จุดชาร์จสาธารณะมีความจำเป็นเพิ่มมากขึ้นเพื่อรองรับการใช้ EV ที่กว้างขึ้น

การวางโครงสร้างพื้นฐานการชาร์จสาธารณะเพื่อรองรับการเติบโตของยอดขายรถยนต์ไฟฟ้ามีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการนำรถยนต์ไฟฟ้ามาใช้อย่างแพร่หลาย ยกตัวอย่างเช่น ในประเทศนอร์เวย์ มีรถยนต์ไฟฟ้าแบบ LDV ประมาณ 1.3 คันต่อจุดชาร์จสาธารณะในปี 2554 ซึ่งสนับสนุนการนำไปใช้งานอย่างต่อเนื่อง ณ สิ้นปี 2565 นอร์เวย์มีรถยนต์ไฟฟ้าแบบ LDV มากกว่า 17% เป็นรถยนต์ไฟฟ้า (BEV) แต่มีรถยนต์ไฟฟ้าแบบ BEV 25 คันต่อจุดชาร์จสาธารณะ โดยทั่วไป เมื่อสัดส่วนของรถยนต์ไฟฟ้าแบบ LDV เพิ่มขึ้น อัตราส่วนของจุดชาร์จต่อรถยนต์ไฟฟ้าแบบ BEV จะลดลง การเติบโตของยอดขายรถยนต์ไฟฟ้าจะยั่งยืนได้ก็ต่อเมื่อความต้องการในการชาร์จได้รับการตอบสนองจากโครงสร้างพื้นฐานที่เข้าถึงได้และราคาไม่แพง ไม่ว่าจะเป็นการชาร์จส่วนตัวที่บ้านหรือที่ทำงาน หรือสถานีชาร์จสาธารณะที่สามารถเข้าถึงได้

อัตราส่วนของรถ LDV ไฟฟ้าต่อเครื่องชาร์จสาธารณะ

จุดชาร์จสาธารณะต่ออัตราส่วน LDV ของแบตเตอรี่ไฟฟ้าในประเทศที่เลือกเทียบกับส่วนแบ่งหุ้น LDV ของแบตเตอรี่ไฟฟ้า

แม้ว่า PHEV จะพึ่งพาโครงสร้างพื้นฐานการชาร์จสาธารณะน้อยกว่า BEV แต่การกำหนดนโยบายที่เกี่ยวข้องกับความพร้อมของจุดชาร์จที่เพียงพอควรรวม (และส่งเสริม) การชาร์จ PHEV สาธารณะ หากพิจารณาจำนวน LDV ไฟฟ้าทั้งหมดต่อจุดชาร์จ ค่าเฉลี่ยทั่วโลกในปี 2565 อยู่ที่ประมาณ 10 คันต่อเครื่องชาร์จ ประเทศต่างๆ เช่น จีน เกาหลี และเนเธอร์แลนด์ มีการบำรุงรักษา EV น้อยกว่า 10 คันต่อเครื่องชาร์จตลอดหลายปีที่ผ่านมา ในประเทศที่พึ่งพาการชาร์จสาธารณะอย่างมาก จำนวนเครื่องชาร์จที่สามารถเข้าถึงได้สาธารณะได้ขยายตัวในอัตราที่ใกล้เคียงกับการใช้งาน EV เป็นอย่างมาก

อย่างไรก็ตาม ในบางตลาดที่มีบริการชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าภายในบ้านอย่างแพร่หลาย (เนื่องจากมีบ้านเดี่ยวจำนวนมากที่สามารถติดตั้งเครื่องชาร์จได้) จำนวนรถยนต์ไฟฟ้าต่อจุดชาร์จสาธารณะอาจสูงกว่านี้ ตัวอย่างเช่น ในสหรัฐอเมริกา อัตราส่วนของรถยนต์ไฟฟ้าต่อเครื่องชาร์จอยู่ที่ 24 คัน และในนอร์เวย์มีมากกว่า 30 คัน เมื่อรถยนต์ไฟฟ้าเข้าสู่ตลาดมากขึ้น การชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าสาธารณะจึงมีความสำคัญเพิ่มมากขึ้น แม้แต่ในประเทศเหล่านี้ เพื่อสนับสนุนการใช้งานรถยนต์ไฟฟ้าในกลุ่มผู้ขับขี่ที่ไม่มีทางเลือกในการชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าที่บ้านหรือที่ทำงาน อย่างไรก็ตาม อัตราส่วนที่เหมาะสมของรถยนต์ไฟฟ้าต่อเครื่องชาร์จจะแตกต่างกันไปตามสภาพท้องถิ่นและความต้องการของผู้ขับขี่

สิ่งที่สำคัญยิ่งกว่าจำนวนสถานีชาร์จสาธารณะที่มีอยู่ก็คือความจุพลังงานไฟฟ้ารวมสำหรับชาร์จสาธารณะต่อรถยนต์ไฟฟ้าหนึ่งคัน เนื่องจากสถานีชาร์จเร็วสามารถรองรับรถยนต์ไฟฟ้าได้มากกว่าสถานีชาร์จช้า ในช่วงแรกของการนำรถยนต์ไฟฟ้ามาใช้ การมีพลังงานไฟฟ้าในการชาร์จต่อคันจึงเป็นเรื่องที่สมเหตุสมผล โดยสมมติว่าอัตราการใช้สถานีชาร์จจะค่อนข้างต่ำจนกว่าตลาดจะเติบโตเต็มที่และการใช้ประโยชน์จากโครงสร้างพื้นฐานจะมีประสิทธิภาพมากขึ้น สอดคล้องกับเรื่องนี้ ข้อกำหนดของสหภาพยุโรปเกี่ยวกับ AFIR ได้กำหนดข้อกำหนดเกี่ยวกับความจุพลังงานไฟฟ้ารวมที่จะจัดหาให้โดยพิจารณาจากขนาดของยานพาหนะที่จดทะเบียน

ทั่วโลก ความจุพลังงานไฟฟ้าเฉลี่ยสำหรับการชาร์จสาธารณะต่อรถยนต์ไฟฟ้า 1 คัน (LDV) อยู่ที่ประมาณ 2.4 กิโลวัตต์ต่อรถยนต์ไฟฟ้า 1 คัน ในสหภาพยุโรป อัตราส่วนนี้ต่ำกว่า โดยเฉลี่ยอยู่ที่ประมาณ 1.2 กิโลวัตต์ต่อรถยนต์ไฟฟ้า เกาหลีใต้มีอัตราส่วนพลังงานไฟฟ้าสูงสุดที่ 7 กิโลวัตต์ต่อรถยนต์ไฟฟ้า ถึงแม้ว่าเครื่องชาร์จสาธารณะส่วนใหญ่ (90%) จะเป็นเครื่องชาร์จแบบช้าก็ตาม

จำนวนรถ LDV ไฟฟ้าต่อจุดชาร์จสาธารณะและกิโลวัตต์ต่อรถ LDV ไฟฟ้า ปี 2565

เปิด

จำนวนรถบรรทุกพ่วงไฟฟ้าต่อจุดชาร์จ กิโลวัตต์ของการชาร์จสาธารณะต่อรถบรรทุกพ่วงไฟฟ้า นิวซีแลนด์ ไอซ์แลนด์ ออสเตรเลีย นอร์เวย์ บราซิล เยอรมนี สวีเดน สหรัฐอเมริกา เดนมาร์ก โปรตุเกส สหราชอาณาจักร สเปน แคนาดา อินโดนีเซีย ฟินแลนด์ สวิตเซอร์แลนด์ ญี่ปุ่น ไทย สหภาพยุโรป ฝรั่งเศส โปแลนด์ เม็กซิโก เบลเยียม โลก อิตาลี จีน อินเดีย แอฟริกาใต้ ชิลี กรีซ เนเธอร์แลนด์ เกาหลี 08162432404856647280889610400.61.21.82.433.64.24.85.466.67.27.8

• EV / EVSE (แกนล่าง)
• kW / EV (แกนด้านบน)

ในภูมิภาคที่มีรถบรรทุกไฟฟ้าเริ่มมีจำหน่ายเชิงพาณิชย์ รถบรรทุกไฟฟ้าแบบใช้แบตเตอรี่สามารถแข่งขันในด้านต้นทุนรวมในการเป็นเจ้าของ (TCO) กับรถบรรทุกดีเซลทั่วไปได้ สำหรับการใช้งานที่หลากหลายมากขึ้น ไม่เพียงแต่ในเมืองและภูมิภาคเท่านั้น แต่ยังรวมถึงรถบรรทุกพ่วงในภูมิภาคและการขนส่งระยะไกลด้วย ปัจจัยสามประการที่กำหนดระยะเวลาในการดำเนินการ ได้แก่ ค่าผ่านทาง ต้นทุนเชื้อเพลิงและการดำเนินงาน (เช่น ส่วนต่างระหว่างราคาน้ำมันดีเซลและค่าไฟฟ้าที่ผู้ประกอบการรถบรรทุกต้องเผชิญ และต้นทุนการบำรุงรักษาที่ลดลง) และเงินอุดหนุน CAPEX เพื่อลดช่องว่างของราคาซื้อรถยนต์ล่วงหน้า เนื่องจากรถบรรทุกไฟฟ้าสามารถให้บริการการดำเนินงานแบบเดียวกันโดยมีต้นทุนตลอดอายุการใช้งานที่ต่ำกว่า (รวมถึงหากมีการใช้อัตราส่วนลด) ความคาดหวังของเจ้าของรถในการคืนทุนจึงเป็นปัจจัยสำคัญในการตัดสินใจเลือกซื้อรถบรรทุกไฟฟ้าหรือรถบรรทุกทั่วไป

เศรษฐศาสตร์สำหรับรถบรรทุกไฟฟ้าในการใช้งานระยะไกลสามารถปรับปรุงได้อย่างมากหากสามารถลดต้นทุนการชาร์จได้โดยการเพิ่มการชาร์จแบบช้าในช่วง "นอกกะ" (เช่น ในเวลากลางคืนหรือช่วงเวลาหยุดทำงานที่ยาวนานกว่า) ให้มากที่สุด การรักษาสัญญาการซื้อจำนวนมากกับผู้ควบคุมระบบกริดสำหรับการชาร์จแบบ "กลางกะ" (เช่น ในช่วงพัก) การชาร์จแบบเร็ว (สูงสุด 350 กิโลวัตต์) หรือแบบเร็วพิเศษ (>350 กิโลวัตต์) และการสำรวจการชาร์จแบบอัจฉริยะและโอกาสในการนำยานพาหนะเข้าสู่กริดเพื่อสร้างรายได้พิเศษ

รถบรรทุกและรถโดยสารไฟฟ้าจะต้องพึ่งพาการชาร์จพลังงานนอกกะเป็นส่วนใหญ่ ซึ่งส่วนใหญ่จะดำเนินการที่สถานีชาร์จของเอกชนหรือกึ่งเอกชน หรือที่สถานีสาธารณะบนทางหลวง และบ่อยครั้งที่ชาร์จข้ามคืน สถานีชาร์จเพื่อรองรับความต้องการพลังงานไฟฟ้าสำหรับรถบรรทุกขนาดใหญ่ที่เพิ่มขึ้นจะต้องได้รับการพัฒนา และในหลายกรณีอาจจำเป็นต้องมีการปรับปรุงโครงข่ายจำหน่ายและสายส่ง ทั้งนี้ ขึ้นอยู่กับข้อกำหนดระยะทางของยานพาหนะ การชาร์จสถานีชาร์จจะเพียงพอสำหรับการดำเนินงานส่วนใหญ่ในรถโดยสารในเมือง รวมถึงการดำเนินงานรถบรรทุกในเมืองและภูมิภาค

กฎระเบียบที่กำหนดให้มีเวลาพักยังสามารถกำหนดช่วงเวลาในการชาร์จระหว่างกะได้ หากมีตัวเลือกการชาร์จแบบเร็วหรือเร็วพิเศษระหว่างทาง โดยสหภาพยุโรปกำหนดให้มีเวลาพัก 45 นาทีหลังจากขับรถทุกๆ 4.5 ชั่วโมง และสหรัฐอเมริกากำหนดให้มีเวลาพัก 30 นาทีหลังจากขับรถทุกๆ 8 ชั่วโมง

ปัจจุบันสถานีชาร์จด่วนกระแสตรง (DC) ที่มีจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ส่วนใหญ่รองรับระดับพลังงานตั้งแต่ 250 ถึง 350 กิโลวัตต์ ซึ่งบรรลุโดยสภายุโรปและรัฐสภารวมถึงกระบวนการปรับใช้โครงสร้างพื้นฐานแบบค่อยเป็นค่อยไปสำหรับยานยนต์ไฟฟ้าขนาดใหญ่ที่เริ่มตั้งแต่ปี 2025 การศึกษาเมื่อเร็วๆ นี้เกี่ยวกับความต้องการพลังงานสำหรับการดำเนินงานรถบรรทุกในภูมิภาคและระยะไกลในสหรัฐอเมริกาและยุโรปพบว่าอาจต้องใช้พลังงานในการชาร์จที่สูงกว่า 350 กิโลวัตต์และสูงถึง 1 เมกะวัตต์เพื่อชาร์จรถบรรทุกไฟฟ้าให้เต็มภายในเวลาพัก 30 ถึง 45 นาที

ด้วยการตระหนักถึงความจำเป็นในการขยายขนาดการชาร์จเร็วหรือเร็วพิเศษเป็นข้อกำหนดเบื้องต้นในการทำให้การดำเนินการในระดับภูมิภาคและโดยเฉพาะอย่างยิ่งในระยะไกลมีความเหมาะสมทั้งในทางเทคนิคและเศรษฐกิจ ในปี 2022 Traton, Volvo และ Daimler ได้จัดตั้งบริษัทร่วมทุนอิสระขึ้น โดยมีการลงทุนร่วมกันมูลค่า 500 ล้านยูโรจากกลุ่มการผลิตงานหนักทั้งสามกลุ่ม โดยมีแผนที่จะติดตั้งจุดชาร์จเร็ว (300 ถึง 350 กิโลวัตต์) และเร็วพิเศษ (1 เมกะวัตต์) มากกว่า 1,700 จุดทั่วทั้งยุโรป

ปัจจุบันมีการใช้มาตรฐานการชาร์จหลายมาตรฐาน และข้อกำหนดทางเทคนิคสำหรับการชาร์จแบบเร็วพิเศษกำลังอยู่ในระหว่างการพัฒนา การทำให้มั่นใจว่ามาตรฐานการชาร์จและการทำงานร่วมกันของรถยนต์ไฟฟ้าขนาดใหญ่จะมีความสอดคล้องกันมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้นั้น เป็นสิ่งจำเป็น เพื่อหลีกเลี่ยงต้นทุน ความไร้ประสิทธิภาพ และความท้าทายสำหรับผู้นำเข้ารถยนต์และผู้ประกอบการระหว่างประเทศ ซึ่งจะเกิดขึ้นจากผู้ผลิตรถยนต์ที่ใช้แนวทางที่แตกต่างกัน

ในประเทศจีน สภาการไฟฟ้าแห่งประเทศจีน (China Electricity Council) และ “Ultra ChaoJi” ของ CHAdeMO กำลังพัฒนามาตรฐานการชาร์จสำหรับยานยนต์ไฟฟ้าขนาดใหญ่ที่รองรับกำลังไฟฟ้าสูงสุดหลายเมกะวัตต์ ในยุโรปและสหรัฐอเมริกา ข้อกำหนดสำหรับระบบชาร์จ CharIN Megawatt Charging System (MCS) ซึ่งมีกำลังไฟฟ้าสูงสุดที่... กำลังอยู่ระหว่างการพัฒนาโดยองค์การระหว่างประเทศเพื่อการมาตรฐาน (ISO) และองค์กรอื่นๆ คาดว่าจะสามารถสรุปข้อกำหนด MCS ขั้นสุดท้าย ซึ่งจำเป็นสำหรับการติดตั้งใช้งานเชิงพาณิชย์ได้ภายในปี พ.ศ. 2567 หลังจากการเปิดตัวสถานีชาร์จเมกะวัตต์แห่งแรกที่เสนอโดย Daimler Trucks และ Portland General Electric (PGE) ในปี พ.ศ. 2564 รวมถึงการลงทุนและโครงการต่างๆ ในออสเตรีย สวีเดน สเปน และสหราชอาณาจักร

การนำเครื่องชาร์จที่มีกำลังไฟฟ้าพิกัด 1 เมกะวัตต์ออกสู่ตลาดเชิงพาณิชย์จะต้องใช้เงินลงทุนจำนวนมาก เนื่องจากสถานีที่มีความต้องการพลังงานสูงเช่นนี้จะมีต้นทุนสูงทั้งในการติดตั้งและการปรับปรุงโครงข่ายไฟฟ้า การปรับปรุงรูปแบบธุรกิจการไฟฟ้าสาธารณะและกฎระเบียบของภาคพลังงาน การประสานงานการวางแผนระหว่างผู้มีส่วนได้ส่วนเสีย และการชาร์จอัจฉริยะ ล้วนสามารถช่วยได้ การสนับสนุนโดยตรงผ่านโครงการนำร่องและแรงจูงใจทางการเงินยังช่วยเร่งการสาธิตและการใช้งานในระยะเริ่มต้นได้อีกด้วย งานวิจัยล่าสุดได้สรุปประเด็นสำคัญบางประการในการออกแบบสำหรับการพัฒนาสถานีชาร์จที่มีกำลังไฟฟ้าพิกัด MCS:

• การวางแผนสร้างสถานีชาร์จที่จุดจอดรถบนทางหลวงใกล้กับสายส่งไฟฟ้าและสถานีย่อยอาจเป็นแนวทางแก้ไขที่ดีที่สุดในการลดต้นทุนและเพิ่มการใช้เครื่องชาร์จ
• การเชื่อมต่อแบบ “ปรับขนาด” ให้เหมาะสมด้วยการเชื่อมต่อโดยตรงกับสายส่งไฟฟ้าตั้งแต่ระยะเริ่มต้น เพื่อคาดการณ์ความต้องการพลังงานของระบบที่มีกิจกรรมการขนส่งสินค้าไฟฟ้าในสัดส่วนสูง แทนที่จะปรับปรุงโครงข่ายไฟฟ้าแบบเฉพาะหน้าและระยะสั้น จะเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งต่อการลดต้นทุน ซึ่งจำเป็นต้องมีการวางแผนอย่างมีโครงสร้างและประสานงานกันระหว่างผู้ดำเนินการโครงข่ายไฟฟ้าและผู้พัฒนาโครงสร้างพื้นฐานด้านการชาร์จไฟฟ้าจากภาคส่วนต่างๆ
• เนื่องจากการเชื่อมต่อระบบส่งไฟฟ้าและการอัปเกรดโครงข่ายไฟฟ้าอาจใช้เวลานานถึง 4-8 ปี ดังนั้น การกำหนดตำแหน่งและการก่อสร้างสถานีชาร์จที่มีความสำคัญสูงจึงต้องเริ่มโดยเร็วที่สุด

วิธีแก้ปัญหาได้แก่ การติดตั้งระบบจัดเก็บแบบคงที่และการบูรณาการกำลังการผลิตพลังงานหมุนเวียนในพื้นที่ ร่วมกับการชาร์จอัจฉริยะ ซึ่งช่วยลดทั้งต้นทุนโครงสร้างพื้นฐานที่เกี่ยวข้องกับการเชื่อมต่อกริดและต้นทุนการจัดหาไฟฟ้า (เช่น โดยให้ผู้ควบคุมรถบรรทุกลดต้นทุนด้วยการเก็งกำไรจากความผันผวนของราคาตลอดทั้งวัน ใช้ประโยชน์จากโอกาสจากยานพาหนะสู่กริด ฯลฯ)

ทางเลือกอื่นในการจ่ายพลังงานให้กับยานยนต์ไฟฟ้าสำหรับงานหนัก (HDV) ได้แก่ การเปลี่ยนแบตเตอรี่และระบบถนนไฟฟ้า ระบบถนนไฟฟ้าสามารถถ่ายโอนพลังงานไปยังรถบรรทุกได้ทั้งผ่านขดลวดเหนี่ยวนำบนถนน หรือผ่านการเชื่อมต่อตัวนำระหว่างรถกับถนน หรือผ่านสายส่งไฟฟ้าเหนือศีรษะ ทางเลือกการชาร์จแบบสายส่งไฟฟ้าและแบบไดนามิกอื่นๆ อาจช่วยลดต้นทุนในระดับระบบในการเปลี่ยนผ่านไปสู่รถบรรทุกระดับภูมิภาคและระยะไกลที่ปล่อยมลพิษเป็นศูนย์ ซึ่งส่งผลดีทั้งในด้านเงินทุนรวมและต้นทุนการดำเนินงาน นอกจากนี้ยังช่วยลดความต้องการความจุของแบตเตอรี่ได้อีกด้วย ความต้องการใช้แบตเตอรี่สามารถลดลงได้อีก และปรับปรุงการใช้งานให้ดียิ่งขึ้น หากระบบถนนไฟฟ้าได้รับการออกแบบให้ใช้งานได้ไม่เพียงแต่กับรถบรรทุกเท่านั้น แต่ยังรวมถึงรถยนต์ไฟฟ้าด้วย อย่างไรก็ตาม วิธีการดังกล่าวจำเป็นต้องใช้การออกแบบแบบเหนี่ยวนำหรือแบบใช้ถนน ซึ่งมีอุปสรรคมากขึ้นในแง่ของการพัฒนาเทคโนโลยีและการออกแบบ และต้องใช้เงินทุนมากขึ้น ในขณะเดียวกัน ระบบถนนไฟฟ้าก็เผชิญกับความท้าทายที่สำคัญเช่นเดียวกับภาคการรถไฟ ซึ่งรวมถึงความจำเป็นที่มากขึ้นในการกำหนดมาตรฐานเส้นทางและยานพาหนะ (ดังที่แสดงในรถรางและรถโดยสารไฟฟ้า) ความเข้ากันได้กับการเดินทางระยะไกลข้ามพรมแดน และรูปแบบการเป็นเจ้าของโครงสร้างพื้นฐานที่เหมาะสม ระบบเหล่านี้มีความยืดหยุ่นน้อยกว่าสำหรับเจ้าของรถบรรทุกในแง่ของเส้นทางและประเภทยานพาหนะ และมีต้นทุนการพัฒนาโดยรวมสูง ซึ่งล้วนส่งผลกระทบต่อความสามารถในการแข่งขันเมื่อเทียบกับสถานีชาร์จไฟฟ้าทั่วไป เมื่อพิจารณาถึงความท้าทายเหล่านี้ ระบบดังกล่าวน่าจะมีประสิทธิภาพสูงสุดในเส้นทางขนส่งสินค้าที่มีการใช้งานหนาแน่นก่อน ซึ่งจะต้องมีการประสานงานอย่างใกล้ชิดระหว่างผู้มีส่วนได้ส่วนเสียทั้งภาครัฐและเอกชน การสาธิตบนถนนสาธารณะจนถึงปัจจุบันในเยอรมนีและสวีเดนต้องอาศัยการสนับสนุนจากทั้งภาคเอกชนและภาครัฐ นอกจากนี้ ยังมีการพิจารณาเรียกร้องให้นำระบบถนนไฟฟ้ามาใช้ในโครงการนำร่องในประเทศจีน อินเดีย สหราชอาณาจักร และสหรัฐอเมริกา

ความต้องการในการชาร์จสำหรับยานพาหนะหนัก

การวิเคราะห์ของสภาการขนส่งสะอาดระหว่างประเทศ (ICCT) ชี้ให้เห็นว่าการเปลี่ยนแบตเตอรี่เป็นรถจักรยานยนต์ไฟฟ้าในบริการแท็กซี่ (เช่น แท็กซี่จักรยานยนต์) นั้นมีต้นทุนรวมในการเป็นเจ้าของ (TCO) ที่สามารถแข่งขันได้มากที่สุดเมื่อเทียบกับการชาร์จไฟแบบจุด (POS) สำหรับรถจักรยานยนต์ไฟฟ้า BEV หรือ ICE ในกรณีของการขนส่งระยะทางสุดท้ายผ่านรถจักรยานยนต์ ปัจจุบันการชาร์จแบบจุดมีข้อได้เปรียบด้านต้นทุนรวมในการเป็นเจ้าของ (TCO) เหนือกว่าการเปลี่ยนแบตเตอรี่ แต่ด้วยแรงจูงใจด้านนโยบายและขนาดที่เหมาะสม การเปลี่ยนแบตเตอรี่อาจเป็นทางเลือกที่เหมาะสมภายใต้เงื่อนไขบางประการ โดยทั่วไป เมื่อระยะทางเฉลี่ยต่อวันเพิ่มขึ้น รถจักรยานยนต์ไฟฟ้าแบบเปลี่ยนแบตเตอรี่พร้อมการเปลี่ยนแบตเตอรี่จะประหยัดกว่าการชาร์จไฟแบบจุดหรือรถยนต์ที่ใช้น้ำมันเบนซิน ในปี พ.ศ. 2564 สมาคมรถจักรยานยนต์แบบเปลี่ยนแบตเตอรี่ได้ (Swappable Batteries Motorcycle Consortium) ก่อตั้งขึ้นโดยมีจุดมุ่งหมายเพื่ออำนวยความสะดวกในการเปลี่ยนแบตเตอรี่ของยานพาหนะน้ำหนักเบา รวมถึงรถจักรยานยนต์สองล้อ/สามล้อ โดยการทำงานร่วมกันภายใต้ข้อกำหนดแบตเตอรี่ร่วมกัน

การเปลี่ยนแบตเตอรี่สำหรับรถจักรยานยนต์ไฟฟ้าสองล้อ/สามล้อกำลังได้รับความนิยมเพิ่มขึ้นอย่างมากในอินเดีย ปัจจุบันมีบริษัทต่างๆ มากกว่าสิบแห่งในตลาดอินเดีย รวมถึง Gogoro ผู้นำด้านเทคโนโลยีการเปลี่ยนแบตเตอรี่และสกู๊ตเตอร์ไฟฟ้าในจีนไทเป Gogoro อ้างว่าแบตเตอรี่ของตนให้พลังงานแก่สกู๊ตเตอร์ไฟฟ้า 90% ในจีนไทเป และเครือข่าย Gogoro มีสถานีเปลี่ยนแบตเตอรี่มากกว่า 12,000 แห่ง เพื่อรองรับรถจักรยานยนต์ไฟฟ้าสองล้อกว่า 500,000 คัน ในเก้าประเทศ ส่วนใหญ่ในภูมิภาคเอเชียแปซิฟิก ปัจจุบัน Gogoro ได้ร่วมมือกับ Zypp Electric ในอินเดีย ซึ่งให้บริการแพลตฟอร์ม EV-as-a-service สำหรับการจัดส่งในระยะสุดท้าย โดยทั้งสองบริษัทกำลังจัดตั้งสถานีเปลี่ยนแบตเตอรี่ 6 แห่ง และรถจักรยานยนต์ไฟฟ้าสองล้อ 100 คัน ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโครงการนำร่องสำหรับการจัดส่งในระยะสุดท้ายแบบธุรกิจต่อธุรกิจในเดลี ต้นปี 2566 พวกเขาระดมทุนได้ 1,000 ดอลลาร์สหรัฐ ซึ่งจะใช้ขยายกองยานพาหนะให้มีจำนวนรถสองล้อไฟฟ้า 200,000 คัน ใน 30 เมืองของอินเดียภายในปี 2568 ซันโมบิลิตี้มีประวัติยาวนานในการให้บริการเปลี่ยนแบตเตอรี่ในอินเดีย โดยมีสถานีเปลี่ยนแบตเตอรี่ทั่วประเทศสำหรับรถสองล้อและสามล้อไฟฟ้า รวมถึงรถอีริกชอว์ ร่วมกับพันธมิตรอย่าง Amazon India นอกจากนี้ ประเทศไทยยังกำลังพิจารณาให้บริการเปลี่ยนแบตเตอรี่สำหรับคนขับมอเตอร์ไซค์รับจ้างและคนขับส่งของอีกด้วย

แม้ว่าการเปลี่ยนแบตเตอรี่สำหรับรถจักรยานยนต์ไฟฟ้าจะแพร่หลายมากที่สุดในเอเชีย แต่การเปลี่ยนแบตเตอรี่สำหรับรถจักรยานยนต์สองล้อไฟฟ้าก็กำลังแพร่หลายไปยังแอฟริกาเช่นกัน ยกตัวอย่างเช่น สตาร์ทอัพมอเตอร์ไซค์ไฟฟ้าในรวันดาที่เปิดสถานีเปลี่ยนแบตเตอรี่ โดยมุ่งเน้นให้บริการแก่ธุรกิจแท็กซี่มอเตอร์ไซค์ที่ต้องการระยะทางวิ่งไกลในแต่ละวัน แอมเพอร์แซนด์ได้สร้างสถานีเปลี่ยนแบตเตอรี่สิบแห่งในคิกาลี และสามแห่งในไนโรบี ประเทศเคนยา สถานีเหล่านี้ให้บริการเปลี่ยนแบตเตอรี่เกือบ 37,000 ครั้งต่อเดือน

การสลับแบตเตอรี่สำหรับรถสองล้อหรือสามล้อมีข้อได้เปรียบด้านต้นทุน

โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับรถบรรทุก การเปลี่ยนแบตเตอรี่อาจมีข้อได้เปรียบเหนือการชาร์จแบบเร็วพิเศษ ประการแรก การเปลี่ยนแบตเตอรี่ใช้เวลาน้อยกว่า ซึ่งการชาร์จผ่านสายเคเบิลอาจทำได้ยากและมีค่าใช้จ่ายสูง จำเป็นต้องใช้เครื่องชาร์จแบบเร็วพิเศษที่เชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าแรงดันปานกลางถึงสูง รวมถึงระบบการจัดการแบตเตอรี่และสารเคมีของแบตเตอรี่ที่มีราคาแพง การหลีกเลี่ยงการชาร์จแบบเร็วพิเศษยังช่วยยืดความจุ ประสิทธิภาพ และอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ได้อีกด้วย

บริการแบตเตอรี่แบบบริการ (BaaS) ซึ่งแยกการซื้อรถบรรทุกและแบตเตอรี่ออกจากกัน และการทำสัญญาเช่าแบตเตอรี่ ช่วยลดต้นทุนการซื้อล่วงหน้าได้อย่างมาก นอกจากนี้ เนื่องจากรถบรรทุกมักพึ่งพาแบตเตอรี่ลิเธียมไอรอนฟอสเฟต (LFP) ซึ่งมีความทนทานมากกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมนิกเกิลแมงกานีสโคบอลต์ออกไซด์ (NMC) จึงเหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับการเปลี่ยนแบตเตอรี่ทั้งในแง่ของความปลอดภัยและความคุ้มค่า

อย่างไรก็ตาม ค่าใช้จ่ายในการสร้างสถานีน่าจะสูงขึ้นสำหรับการสับเปลี่ยนแบตเตอรี่รถบรรทุก เนื่องจากขนาดของรถมีขนาดใหญ่ขึ้นและแบตเตอรี่มีน้ำหนักมากขึ้น ซึ่งต้องใช้พื้นที่และอุปกรณ์เฉพาะทางมากขึ้นในการสับเปลี่ยน อุปสรรคสำคัญอีกประการหนึ่งคือข้อกำหนดว่าแบตเตอรี่ต้องมีขนาดและความจุมาตรฐาน ซึ่งผู้ผลิต OEM สำหรับรถบรรทุกอาจมองว่าเป็นความท้าทายต่อความสามารถในการแข่งขัน เนื่องจากการออกแบบและความจุของแบตเตอรี่เป็นปัจจัยสำคัญที่สร้างความแตกต่างให้กับผู้ผลิตรถบรรทุกไฟฟ้า

จีนเป็นผู้นำด้านการเปลี่ยนแบตเตอรี่สำหรับรถบรรทุก เนื่องจากมีนโยบายสนับสนุนที่สำคัญและการใช้เทคโนโลยีที่ออกแบบมาเพื่อเสริมการชาร์จแบบสายเคเบิล ในปี พ.ศ. 2564 กระทรวงเทคโนโลยีสารสนเทศและการสื่อสาร (MIIT) ของจีนประกาศว่าเมืองหลายแห่งจะทดลองนำเทคโนโลยีการเปลี่ยนแบตเตอรี่มาใช้ ซึ่งรวมถึงการเปลี่ยนแบตเตอรี่ HDV ในสามเมือง ผู้ผลิตรถบรรทุกหนักรายใหญ่เกือบทั้งหมดของจีน ได้แก่ FAW, CAMC, Dongfeng, Jiangling Motors Corporation Limited (JMC), Shanxi Automobile และ SAIC

จีนเป็นผู้นำในการเปลี่ยนแบตเตอรี่สำหรับรถบรรทุก

จีนยังเป็นผู้นำด้านการเปลี่ยนแบตเตอรี่สำหรับรถยนต์นั่งส่วนบุคคล เมื่อพิจารณาจากทุกโหมด จำนวนสถานีเปลี่ยนแบตเตอรี่ทั้งหมดในจีน ณ สิ้นปี 2565 เกือบแตะระดับสูงสุด 50% เมื่อเทียบกับสิ้นปี 2564 NIO ซึ่งผลิตรถยนต์ที่รองรับการเปลี่ยนแบตเตอรี่และสถานีเปลี่ยนแบตเตอรี่ที่รองรับ มีการดำเนินงานมากกว่าในจีน โดยรายงานว่าเครือข่ายครอบคลุมพื้นที่มากกว่าสองในสามของจีนแผ่นดินใหญ่ สถานีเปลี่ยนแบตเตอรี่ครึ่งหนึ่งของบริษัทติดตั้งในปี 2565 และบริษัทตั้งเป้าหมายที่จะเพิ่มสถานีเปลี่ยนแบตเตอรี่ 4,000 แห่งทั่วโลกภายในปี 2568 สถานีเปลี่ยนแบตเตอรี่ของบริษัทสามารถดำเนินการเปลี่ยนแบตเตอรี่ได้มากกว่า 300 ครั้งต่อวัน ชาร์จแบตเตอรี่ได้สูงสุด 13 ก้อนพร้อมกันด้วยกำลังไฟฟ้า 20-80 กิโลวัตต์

NIO ยังประกาศแผนการสร้างสถานีเปลี่ยนแบตเตอรี่ในยุโรป เนื่องจากรถยนต์รุ่นที่รองรับการเปลี่ยนแบตเตอรี่จะวางจำหน่ายในตลาดยุโรปในช่วงปลายปี 2565 สถานีเปลี่ยนแบตเตอรี่ NIO แห่งแรกในสวีเดนเปิดให้บริการในปี 2565 และภายในสิ้นปี 2565 มีสถานีเปลี่ยนแบตเตอรี่ NIO เปิดให้บริการแล้ว 10 แห่งทั่วนอร์เวย์ เยอรมนี สวีเดน และเนเธอร์แลนด์ ต่างจาก NIO ซึ่งมีสถานีเปลี่ยนแบตเตอรี่ให้บริการรถยนต์ NIO สถานีเปลี่ยนแบตเตอรี่ของ Aulton ซึ่งเป็นผู้ให้บริการสถานีเปลี่ยนแบตเตอรี่ในจีน ให้บริการรถยนต์ 30 รุ่นจากบริษัทรถยนต์ 16 แห่ง

การเปลี่ยนแบตเตอรี่อาจเป็นทางเลือกที่น่าสนใจอย่างยิ่งสำหรับกลุ่มรถแท็กซี่ LDV ซึ่งการดำเนินงานมีความละเอียดอ่อนต่อเวลาในการชาร์จมากกว่ารถยนต์ส่วนบุคคล ปัจจุบัน Ample สตาร์ทอัพจากสหรัฐอเมริกา ดำเนินการสถานีเปลี่ยนแบตเตอรี่ 12 แห่งในพื้นที่อ่าวซานฟรานซิสโก โดยให้บริการรถ Uber rideshare เป็นหลัก

จีนยังเป็นผู้นำในการเปลี่ยนแบตเตอรี่สำหรับรถยนต์นั่งส่วนบุคคลอีกด้วย

อ้างอิง

เครื่องชาร์จแบบช้ามีกำลังไฟฟ้าต่ำกว่าหรือเท่ากับ 22 กิโลวัตต์ เครื่องชาร์จแบบเร็วคือเครื่องชาร์จที่มีกำลังไฟฟ้ามากกว่า 22 กิโลวัตต์ แต่ไม่เกิน 350 กิโลวัตต์ คำว่า "จุดชาร์จ" และ "เครื่องชาร์จ" จะใช้แทนกันได้ และหมายถึงช่องชาร์จแต่ละช่อง ซึ่งสะท้อนถึงจำนวนรถยนต์ไฟฟ้าที่สามารถชาร์จได้พร้อมกัน คำว่า "สถานีชาร์จ" อาจมีจุดชาร์จหลายจุด

ก่อนหน้านี้ AFIR ที่เสนอเป็นเพียงคำสั่ง เมื่อได้รับการอนุมัติอย่างเป็นทางการแล้ว จะกลายเป็นกฎหมายผูกมัดที่กำหนดเงื่อนไขต่างๆ รวมถึงระยะห่างสูงสุดระหว่างเครื่องชาร์จที่ติดตั้งตาม TEN-T ซึ่งเป็นถนนสายหลักและสายรองภายในสหภาพยุโรป

โซลูชันแบบเหนี่ยวนำยังห่างไกลจากเชิงพาณิชย์และเผชิญกับความท้าทายในการส่งมอบพลังงานที่เพียงพอด้วยความเร็วบนทางหลวง