แนวโน้มโครงสร้างพื้นฐานด้านการชาร์จ

แม้ว่าปัจจุบันความต้องการการชาร์จส่วนใหญ่จะได้รับการตอบสนองโดยการชาร์จที่บ้าน แต่สถานีชาร์จสาธารณะก็มีความจำเป็นมากขึ้นเรื่อยๆ เพื่อให้เกิดความสะดวกสบายและการเข้าถึงในระดับเดียวกับการเติมน้ำมันรถยนต์ทั่วไป โดยเฉพาะอย่างยิ่งในเขตเมืองที่มีประชากรหนาแน่น ซึ่งการเข้าถึงการชาร์จที่บ้านมีจำกัด โครงสร้างพื้นฐานการชาร์จสาธารณะจึงเป็นปัจจัยสำคัญในการใช้งานรถยนต์ไฟฟ้า ณ สิ้นปี 2022 มีจุดชาร์จสาธารณะทั่วโลก 2.7 ล้านจุด โดยกว่า 900,000 จุดติดตั้งใหม่ในปี 2022 เพิ่มขึ้นประมาณ 55% จากจำนวนในปี 2021 และเทียบได้กับอัตราการเติบโตก่อนเกิดโรคระบาดที่ 50% ระหว่างปี 2015 ถึง 2019

เครื่องชาร์จช้า

ทั่วโลกมีจุดชาร์จช้าสาธารณะมากกว่า 600,000 แห่ง1มีการติดตั้งสถานีชาร์จช้าสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าเพิ่มขึ้น 360,000 แห่งในปี 2022 โดย 360,000 แห่งอยู่ในประเทศจีน ทำให้จำนวนสถานีชาร์จช้าในประเทศจีนมีมากกว่า 1 ล้านแห่ง ณ สิ้นปี 2022 จีนมีสถานีชาร์จช้าสาธารณะมากกว่าครึ่งหนึ่งของจำนวนสถานีชาร์จช้าทั่วโลก

ยุโรปอยู่อันดับสอง โดยมีสถานีชาร์จช้าทั้งหมด 460,000 แห่งในปี 2022 เพิ่มขึ้น 50% จากปีที่แล้ว เนเธอร์แลนด์เป็นผู้นำในยุโรปด้วยจำนวน 117,000 แห่ง ตามมาด้วยฝรั่งเศสประมาณ 74,000 แห่ง และเยอรมนี 64,000 แห่ง จำนวนสถานีชาร์จช้าในสหรัฐอเมริกาเพิ่มขึ้น 9% ในปี 2022 ซึ่งเป็นอัตราการเติบโตที่ต่ำที่สุดในบรรดาตลาดหลัก ในเกาหลีใต้ จำนวนสถานีชาร์จช้าเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าเมื่อเทียบกับปีที่แล้ว โดยมีจำนวนถึง 184,000 จุด

เครื่องชาร์จเร็ว

สถานีชาร์จเร็วสาธารณะ โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ตั้งอยู่ตามทางหลวง ช่วยให้การเดินทางไกลเป็นไปได้ง่ายขึ้น และสามารถลดความกังวลเรื่องระยะทาง ซึ่งเป็นอุปสรรคต่อการใช้รถยนต์ไฟฟ้า เช่นเดียวกับสถานีชาร์จช้า สถานีชาร์จเร็วสาธารณะยังเป็นทางเลือกในการชาร์จสำหรับผู้บริโภคที่ไม่มีสถานีชาร์จส่วนตัวที่เชื่อถือได้ ซึ่งจะช่วยส่งเสริมการใช้รถยนต์ไฟฟ้าในวงกว้างมากขึ้น จำนวนสถานีชาร์จเร็วเพิ่มขึ้น 330,000 แห่งทั่วโลกในปี 2022 แม้ว่าส่วนใหญ่ (เกือบ 90%) ของการเติบโตจะมาจากประเทศจีน การติดตั้งสถานีชาร์จเร็วช่วยชดเชยการขาดแคลนสถานีชาร์จที่บ้านในเมืองที่มีประชากรหนาแน่น และสนับสนุนเป้าหมายของจีนในการใช้งานรถยนต์ไฟฟ้าอย่างรวดเร็ว จีนมีสถานีชาร์จเร็วทั้งหมด 760,000 แห่ง แต่มากกว่าครึ่งหนึ่งของสถานีชาร์จเร็วสาธารณะทั้งหมดตั้งอยู่ในเพียงสิบจังหวัดเท่านั้น

ในยุโรป จำนวนสถานีชาร์จเร็วโดยรวมมีมากกว่า 70,000 แห่ง ณ สิ้นปี 2022 เพิ่มขึ้นประมาณ 55% เมื่อเทียบกับปี 2021 ประเทศที่มีสถานีชาร์จเร็วมากที่สุด ได้แก่ เยอรมนี (มากกว่า 12,000 แห่ง) ฝรั่งเศส (9,700 แห่ง) และนอร์เวย์ (9,000 แห่ง) สหภาพยุโรปมีความมุ่งมั่นที่จะพัฒนาโครงสร้างพื้นฐานการชาร์จสาธารณะให้ดียิ่งขึ้น ดังที่เห็นได้จากข้อตกลงเบื้องต้นเกี่ยวกับร่างระเบียบข้อบังคับโครงสร้างพื้นฐานเชื้อเพลิงทางเลือก (AFIR) ซึ่งจะกำหนดข้อกำหนดความครอบคลุมของการชาร์จไฟฟ้าทั่วเครือข่ายการขนส่งข้ามยุโรป (TEN-T) ระหว่างธนาคารเพื่อการลงทุนแห่งยุโรปและคณะกรรมาธิการยุโรป โดยจะจัดสรรเงินกว่า 1.5 พันล้านยูโรภายในสิ้นปี 2023 สำหรับโครงสร้างพื้นฐานเชื้อเพลิงทางเลือก รวมถึงการชาร์จเร็วไฟฟ้า

สหรัฐอเมริกาติดตั้งสถานีชาร์จเร็ว 6,300 แห่งในปี 2022 ซึ่งประมาณสามในสี่เป็นสถานี Supercharger ของ Tesla จำนวนสถานีชาร์จเร็วทั้งหมดอยู่ที่ 28,000 แห่ง ณ สิ้นปี 2022 คาดว่าการติดตั้งจะเร่งตัวขึ้นในอีกไม่กี่ปีข้างหน้าหลังจากการอนุมัติโครงการ NEVI ของรัฐบาล รัฐทั้งหมดในสหรัฐอเมริกา วอชิงตัน ดี.ซี. และเปอร์โตริโก เข้าร่วมโครงการนี้ และได้รับการจัดสรรงบประมาณ 885 ล้านดอลลาร์สหรัฐสำหรับปี 2023 เพื่อสนับสนุนการสร้างสถานีชาร์จทั่วทางหลวง 122,000 กิโลเมตร สำนักงานบริหารทางหลวงแห่งสหรัฐอเมริกาได้ประกาศมาตรฐานระดับชาติใหม่สำหรับสถานีชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าที่ได้รับเงินทุนจากรัฐบาลกลาง เพื่อให้มั่นใจในความสม่ำเสมอ ความน่าเชื่อถือ การเข้าถึง และความเข้ากันได้ เกี่ยวกับมาตรฐานใหม่นี้ Tesla ได้ประกาศว่าจะเปิดส่วนหนึ่งของเครือข่าย Supercharger (ซึ่ง Supercharger คิดเป็น 60% ของสถานีชาร์จเร็วทั้งหมดในสหรัฐอเมริกา) และ Destination Charger ในสหรัฐอเมริกา ให้กับรถยนต์ไฟฟ้าที่ไม่ใช่ Tesla ด้วย

สถานีชาร์จสาธารณะมีความจำเป็นมากขึ้นเรื่อยๆ เพื่อส่งเสริมการใช้งานรถยนต์ไฟฟ้าในวงกว้าง

การติดตั้งโครงสร้างพื้นฐานการชาร์จสาธารณะเพื่อรองรับการเติบโตของยอดขายรถยนต์ไฟฟ้าเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งต่อการใช้งานรถยนต์ไฟฟ้าอย่างแพร่หลาย ตัวอย่างเช่น ในประเทศนอร์เวย์ ในปี 2011 มีรถยนต์ไฟฟ้าแบตเตอรี่ประมาณ 1.3 คันต่อจุดชาร์จสาธารณะ ซึ่งสนับสนุนการใช้งานที่เพิ่มขึ้น แต่เมื่อสิ้นปี 2022 รถยนต์ไฟฟ้าแบตเตอรี่คิดเป็นสัดส่วนมากกว่า 17% ของรถยนต์ไฟฟ้าทั้งหมด ทำให้มีรถยนต์ไฟฟ้าแบตเตอรี่ 25 คันต่อจุดชาร์จสาธารณะในประเทศนอร์เวย์ โดยทั่วไปแล้ว เมื่อสัดส่วนของรถยนต์ไฟฟ้าแบตเตอรี่เพิ่มขึ้น อัตราส่วนจุดชาร์จต่อรถยนต์ไฟฟ้าแบตเตอรี่จะลดลง การเติบโตของยอดขายรถยนต์ไฟฟ้าจะยั่งยืนได้ก็ต่อเมื่อความต้องการการชาร์จได้รับการตอบสนองด้วยโครงสร้างพื้นฐานที่เข้าถึงได้และราคาไม่แพง ไม่ว่าจะเป็นการชาร์จส่วนตัวที่บ้านหรือที่ทำงาน หรือสถานีชาร์จสาธารณะที่เข้าถึงได้ง่าย

อัตราส่วนของรถยนต์ไฟฟ้าขนาดเล็กต่อสถานีชาร์จสาธารณะ

อัตราส่วนของจุดชาร์จสาธารณะต่อรถยนต์ไฟฟ้าขนาดเล็กในประเทศที่เลือก เทียบกับส่วนแบ่งตลาดของรถยนต์ไฟฟ้าขนาดเล็ก

แม้ว่ารถยนต์ปลั๊กอินไฮบริด (PHEV) จะพึ่งพาโครงสร้างพื้นฐานการชาร์จสาธารณะน้อยกว่ารถยนต์ไฟฟ้าแบตเตอรี่ (BEV) แต่การกำหนดนโยบายที่เกี่ยวข้องกับความพร้อมใช้งานของจุดชาร์จที่เพียงพอควรคำนึงถึง (และส่งเสริม) การชาร์จ PHEV ในที่สาธารณะด้วย หากพิจารณาจำนวนรถยนต์ไฟฟ้าส่วนบุคคล (LDV) ต่อจุดชาร์จ ค่าเฉลี่ยทั่วโลกในปี 2022 อยู่ที่ประมาณ 10 คันต่อจุดชาร์จ ประเทศต่างๆ เช่น จีน เกาหลี และเนเธอร์แลนด์ รักษาจำนวนรถยนต์ไฟฟ้าต่อจุดชาร์จไว้น้อยกว่า 10 คันตลอดหลายปีที่ผ่านมา ในประเทศที่พึ่งพาการชาร์จสาธารณะเป็นอย่างมาก จำนวนจุดชาร์จที่เข้าถึงได้ในที่สาธารณะได้ขยายตัวในอัตราที่สอดคล้องกับการใช้งานรถยนต์ไฟฟ้าเป็นส่วนใหญ่

อย่างไรก็ตาม ในบางตลาดที่มีจุดชาร์จไฟบ้านแพร่หลาย (เนื่องจากมีบ้านเดี่ยวจำนวนมากที่มีโอกาสติดตั้งเครื่องชาร์จ) จำนวนรถยนต์ไฟฟ้าต่อจุดชาร์จสาธารณะอาจสูงกว่านั้น ตัวอย่างเช่น ในสหรัฐอเมริกา อัตราส่วนรถยนต์ไฟฟ้าต่อเครื่องชาร์จอยู่ที่ 24 และในนอร์เวย์มากกว่า 30 เมื่อการเข้าถึงตลาดของรถยนต์ไฟฟ้าเพิ่มขึ้น จุดชาร์จสาธารณะจึงมีความสำคัญมากขึ้น แม้ในประเทศเหล่านี้ เพื่อสนับสนุนการใช้งานรถยนต์ไฟฟ้าในกลุ่มผู้ขับขี่ที่ไม่มีจุดชาร์จส่วนตัวที่บ้านหรือที่ทำงาน อย่างไรก็ตาม อัตราส่วนที่เหมาะสมของรถยนต์ไฟฟ้าต่อเครื่องชาร์จจะแตกต่างกันไปตามสภาพท้องถิ่นและความต้องการของผู้ขับขี่

สิ่งที่สำคัญยิ่งกว่าจำนวนสถานีชาร์จสาธารณะที่มีอยู่ อาจเป็นกำลังไฟฟ้ารวมในการชาร์จต่อรถยนต์ไฟฟ้าหนึ่งคัน เนื่องจากสถานีชาร์จเร็วสามารถรองรับรถยนต์ไฟฟ้าได้มากกว่าสถานีชาร์จช้า ในช่วงเริ่มต้นของการใช้งานรถยนต์ไฟฟ้า การมีกำลังไฟฟ้าในการชาร์จต่อรถยนต์ไฟฟ้าหนึ่งคันสูงจึงเป็นเรื่องที่สมเหตุสมผล โดยคาดการณ์ว่าอัตราการใช้งานสถานีชาร์จจะค่อนข้างต่ำจนกว่าตลาดจะเติบโตเต็มที่และการใช้โครงสร้างพื้นฐานมีประสิทธิภาพมากขึ้น สอดคล้องกับเรื่องนี้ สหภาพยุโรปจึงกำหนดข้อกำหนดเกี่ยวกับกำลังไฟฟ้ารวมที่จะต้องจัดหาให้โดยพิจารณาจากขนาดของกลุ่มรถยนต์ที่จดทะเบียน

ทั่วโลก กำลังการชาร์จสาธารณะเฉลี่ยต่อรถยนต์ไฟฟ้าส่วนบุคคลอยู่ที่ประมาณ 2.4 กิโลวัตต์ต่อคัน ในสหภาพยุโรป อัตราส่วนนี้ต่ำกว่า โดยเฉลี่ยอยู่ที่ประมาณ 1.2 กิโลวัตต์ต่อคัน เกาหลีใต้มีอัตราส่วนสูงสุดที่ 7 กิโลวัตต์ต่อคัน แม้ว่าสถานีชาร์จสาธารณะส่วนใหญ่ (90%) จะเป็นเครื่องชาร์จแบบช้าก็ตาม

จำนวนรถยนต์ไฟฟ้าขนาดเล็กต่อจุดชาร์จสาธารณะ และกำลังไฟฟ้า (กิโลวัตต์) ต่อรถยนต์ไฟฟ้าขนาดเล็กหนึ่งคัน ปี 2022

เปิด

จำนวนรถยนต์ไฟฟ้าต่อจุดชาร์จ กำลังไฟฟ้าจากการชาร์จสาธารณะต่อรถยนต์ไฟฟ้าแต่ละคัน นิวซีแลนด์ ไอซ์แลนด์ ออสเตรเลีย นอร์เวย์ บราซิล เยอรมนี สวีเดน สหรัฐอเมริกา เดนมาร์ก โปรตุเกส สหราชอาณาจักร สเปน แคนาดา อินโดนีเซีย ฟินแลนด์ สวิตเซอร์แลนด์ ญี่ปุ่น ไทย สหภาพยุโรป ฝรั่งเศส โปแลนด์ เม็กซิโก เบลเยียม ทั่วโลก อิตาลี จีน อินเดีย แอฟริกาใต้ ชิลี กรีซ เนเธอร์แลนด์ เกาหลี 0 8 1 6 2 4 3 2 4 0 4 8 5 6 6 4 7 2 8 0 8 8 9 6 1 0 4 0 0.6 1.2 1.8 2.4 3 3.6 4.2 4.8 5.4 6 6.6 7.2 7.8

• รถยนต์ไฟฟ้า / สถานีชาร์จรถยนต์ไฟฟ้า (แกนล่าง)
• กิโลวัตต์ / อีวี (แกนบน)

ในภูมิภาคที่รถบรรทุกไฟฟ้าเริ่มวางจำหน่ายในเชิงพาณิชย์ รถบรรทุกไฟฟ้าที่ใช้แบตเตอรี่สามารถแข่งขันได้ในแง่ของต้นทุนรวมในการเป็นเจ้าของ (TCO) กับรถบรรทุกดีเซลทั่วไปสำหรับการใช้งานที่หลากหลายมากขึ้น ไม่เพียงแต่ในเขตเมืองและภูมิภาคเท่านั้น แต่ยังรวมถึงในส่วนของรถบรรทุกหัวลากและรถพ่วงสำหรับการขนส่งระยะไกลและระดับภูมิภาคด้วย ปัจจัยสามประการที่กำหนดระยะเวลาที่จะถึงจุดนั้น ได้แก่ ค่าธรรมเนียมทางด่วน ต้นทุนเชื้อเพลิงและค่าใช้จ่ายในการดำเนินงาน (เช่น ส่วนต่างระหว่างราคาน้ำมันดีเซลและไฟฟ้าที่ผู้ประกอบการรถบรรทุกต้องเผชิญ และต้นทุนการบำรุงรักษาที่ลดลง) และเงินอุดหนุนด้านค่าใช้จ่ายในการลงทุน (CAPEX) เพื่อลดช่องว่างในราคาซื้อรถเริ่มต้น เนื่องจากรถบรรทุกไฟฟ้าสามารถให้บริการได้เช่นเดียวกันด้วยต้นทุนตลอดอายุการใช้งานที่ต่ำกว่า (รวมถึงกรณีที่ใช้ส่วนลด) ระยะเวลาที่เจ้าของรถคาดว่าจะได้รับคืนต้นทุนเริ่มต้นจึงเป็นปัจจัยสำคัญในการพิจารณาว่าจะซื้อรถบรรทุกไฟฟ้าหรือรถบรรทุกทั่วไป

ต้นทุนทางเศรษฐกิจของรถบรรทุกไฟฟ้าสำหรับการใช้งานระยะไกลสามารถปรับปรุงได้อย่างมาก หากสามารถลดต้นทุนการชาร์จได้โดยการเพิ่มประสิทธิภาพการชาร์จช้าในช่วง "นอกเวลาทำงาน" (เช่น กลางคืนหรือช่วงเวลาหยุดทำงานที่ยาวนานกว่า) การทำสัญญาซื้อจำนวนมากกับผู้ให้บริการโครงข่ายไฟฟ้าสำหรับการชาร์จ "ระหว่างเวลาทำงาน" (เช่น ในช่วงพัก) การชาร์จเร็ว (สูงสุด 350 กิโลวัตต์) หรือการชาร์จเร็วมาก (>350 กิโลวัตต์) และการสำรวจโอกาสในการชาร์จอัจฉริยะและการเชื่อมต่อรถยนต์กับโครงข่ายไฟฟ้าเพื่อสร้างรายได้เพิ่มเติม

รถบรรทุกและรถโดยสารไฟฟ้าจะพึ่งพาการชาร์จไฟนอกเวลาทำงานเป็นหลักสำหรับพลังงานทั้งหมด โดยส่วนใหญ่จะทำที่สถานีชาร์จส่วนตัวหรือกึ่งส่วนตัว หรือสถานีสาธารณะบนทางหลวง และมักจะชาร์จในเวลากลางคืน จำเป็นต้องมีการพัฒนาสถานีชาร์จเพื่อรองรับความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับการใช้พลังงานไฟฟ้าในรถบรรทุกขนาดใหญ่ และในหลายกรณีอาจต้องมีการปรับปรุงโครงข่ายการกระจายและการส่งกระแสไฟฟ้า ขึ้นอยู่กับระยะทางที่รถต้องการ การชาร์จที่สถานีชาร์จจะเพียงพอต่อการใช้งานส่วนใหญ่ในรถโดยสารประจำทางในเมือง รวมถึงการขนส่งรถบรรทุกในเมืองและระดับภูมิภาค

กฎระเบียบที่กำหนดช่วงเวลาพักผ่อนยังสามารถให้ช่วงเวลาสำหรับการชาร์จไฟระหว่างกะได้ หากมีตัวเลือกการชาร์จเร็วหรือเร็วมากเป็นพิเศษระหว่างทาง: สหภาพยุโรปกำหนดให้หยุดพัก 45 นาทีหลังจากขับรถทุกๆ 4.5 ชั่วโมง ในขณะที่สหรัฐอเมริกากำหนดให้หยุดพัก 30 นาทีหลังจากขับรถ 8 ชั่วโมง

สถานีชาร์จเร็วแบบกระแสตรง (DC) ที่วางจำหน่ายทั่วไปส่วนใหญ่ในปัจจุบันรองรับกำลังไฟตั้งแต่ 250-350 กิโลวัตต์ ข้อตกลงที่สภาและรัฐสภายุโรปได้บรรลุไว้รวมถึงกระบวนการทยอยติดตั้งโครงสร้างพื้นฐานสำหรับรถบรรทุกไฟฟ้าขนาดใหญ่โดยเริ่มตั้งแต่ปี 2025 จากการศึกษาล่าสุดเกี่ยวกับความต้องการพลังงานสำหรับการขนส่งด้วยรถบรรทุกในระยะทางไกลและระยะภูมิภาคในสหรัฐอเมริกาและยุโรป พบว่าอาจต้องใช้กำลังไฟในการชาร์จสูงกว่า 350 กิโลวัตต์ และอาจสูงถึง 1 เมกะวัตต์ เพื่อชาร์จรถบรรทุกไฟฟ้าให้เต็มในระหว่างช่วงพัก 30-45 นาที

ด้วยตระหนักถึงความจำเป็นในการขยายขีดความสามารถในการชาร์จเร็วหรือเร็วมากเป็นพิเศษ ซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการทำให้การขนส่งทั้งในระดับภูมิภาคและโดยเฉพาะอย่างยิ่งการขนส่งระยะไกลมีความเป็นไปได้ทางเทคนิคและเศรษฐกิจ ในปี 2022 Traton, Volvo และ Daimler จึงได้จัดตั้งบริษัทร่วมทุนอิสระขึ้น โดยมีการลงทุนรวมกัน 500 ล้านยูโรจากกลุ่มผู้ผลิตรถบรรทุกขนาดใหญ่ทั้งสามกลุ่ม โครงการนี้มีเป้าหมายที่จะติดตั้งจุดชาร์จเร็ว (300 ถึง 350 กิโลวัตต์) และเร็วมากเป็นพิเศษ (1 เมกะวัตต์) มากกว่า 1,700 จุดทั่วทวีปยุโรป

ปัจจุบันมีการใช้มาตรฐานการชาร์จหลายแบบ และกำลังอยู่ระหว่างการพัฒนารายละเอียดทางเทคนิคสำหรับการชาร์จเร็วพิเศษ การทำให้มั่นใจว่ามาตรฐานการชาร์จและการทำงานร่วมกันของรถยนต์ไฟฟ้าขนาดใหญ่มีความสอดคล้องกันมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้นั้นเป็นสิ่งจำเป็น เพื่อหลีกเลี่ยงต้นทุน ความไม่มีประสิทธิภาพ และความท้าทายสำหรับผู้นำเข้ารถยนต์และผู้ประกอบการระหว่างประเทศที่จะเกิดขึ้นหากผู้ผลิตดำเนินไปในแนวทางที่แตกต่างกัน

ในประเทศจีน สภาการไฟฟ้าแห่งประเทศจีนและ “อัลตร้าเฉาจี้” ของ CHAdeMO กำลังพัฒนาระบบมาตรฐานการชาร์จสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าขนาดใหญ่ที่มีกำลังไฟสูงถึงหลายเมกะวัตต์ ในยุโรปและสหรัฐอเมริกา ข้อกำหนดสำหรับระบบการชาร์จเมกะวัตต์ (MCS) ของ CharIN ซึ่งมีกำลังไฟสูงสุดที่เป็นไปได้ กำลังอยู่ระหว่างการพัฒนาโดยองค์การมาตรฐานสากล (ISO) และองค์กรอื่นๆ คาดว่าข้อกำหนด MCS ฉบับสุดท้าย ซึ่งจำเป็นสำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์ จะแล้วเสร็จในปี 2024 หลังจากสถานีชาร์จเมกะวัตต์แห่งแรกที่เปิดให้บริการโดย Daimler Trucks และ Portland General Electric (PGE) ในปี 2021 รวมถึงการลงทุนและโครงการต่างๆ ในออสเตรีย สวีเดน สเปน และสหราชอาณาจักร

การนำเครื่องชาร์จที่มีกำลังไฟ 1 เมกะวัตต์มาใช้ในเชิงพาณิชย์จะต้องใช้เงินลงทุนจำนวนมาก เนื่องจากสถานีที่มีความต้องการพลังงานสูงเช่นนี้จะก่อให้เกิดค่าใช้จ่ายจำนวนมากทั้งในด้านการติดตั้งและการปรับปรุงโครงข่ายไฟฟ้า การปรับปรุงรูปแบบธุรกิจของหน่วยงานไฟฟ้าสาธารณะและกฎระเบียบของภาคพลังงาน การประสานงานการวางแผนระหว่างผู้มีส่วนได้ส่วนเสีย และการชาร์จอัจฉริยะ ล้วนสามารถช่วยได้ การสนับสนุนโดยตรงผ่านโครงการนำร่องและแรงจูงใจทางการเงินยังสามารถเร่งการสาธิตและการนำไปใช้ในระยะเริ่มต้นได้อีกด้วย การศึกษาล่าสุดได้สรุปข้อพิจารณาด้านการออกแบบที่สำคัญบางประการสำหรับการพัฒนาสถานีชาร์จที่มีกำลังไฟระดับ MCS ดังนี้:

• การวางแผนติดตั้งสถานีชาร์จไฟในบริเวณสถานีซ่อมบำรุงริมทางหลวงใกล้กับสายส่งและสถานีไฟฟ้าย่อย อาจเป็นทางออกที่ดีที่สุดในการลดต้นทุนและเพิ่มอัตราการใช้ประโยชน์จากเครื่องชาร์จ
• การ “ปรับขนาด” การเชื่อมต่อให้เหมาะสมด้วยการเชื่อมต่อโดยตรงกับสายส่งตั้งแต่เนิ่นๆ ซึ่งจะช่วยคาดการณ์ความต้องการพลังงานของระบบที่มีการขนส่งสินค้าด้วยไฟฟ้าในสัดส่วนสูง แทนที่จะปรับปรุงโครงข่ายจำหน่ายไฟฟ้าแบบเฉพาะหน้าและในระยะสั้น จะเป็นสิ่งสำคัญในการลดต้นทุน ซึ่งจะต้องมีการวางแผนอย่างเป็นระบบและประสานงานกันระหว่างผู้ควบคุมโครงข่ายและผู้พัฒนาโครงสร้างพื้นฐานการชาร์จในทุกภาคส่วน
• เนื่องจากการเชื่อมต่อระบบส่งไฟฟ้าและการปรับปรุงโครงข่ายไฟฟ้าอาจใช้เวลา 4-8 ปี การเลือกที่ตั้งและการก่อสร้างสถานีชาร์จที่มีความสำคัญสูงจึงจำเป็นต้องเริ่มต้นโดยเร็วที่สุด

แนวทางแก้ไข ได้แก่ การติดตั้งระบบจัดเก็บพลังงานแบบอยู่กับที่และการบูรณาการกำลังการผลิตพลังงานหมุนเวียนในท้องถิ่น ควบคู่ไปกับการชาร์จแบบอัจฉริยะ ซึ่งสามารถช่วยลดทั้งต้นทุนโครงสร้างพื้นฐานที่เกี่ยวข้องกับการเชื่อมต่อกับโครงข่ายไฟฟ้าและต้นทุนการจัดหาไฟฟ้า (เช่น การช่วยให้ผู้ประกอบการรถบรรทุกสามารถลดต้นทุนโดยการใช้ประโยชน์จากความผันผวนของราคาตลอดทั้งวัน การใช้ประโยชน์จากโอกาสในการเชื่อมต่อยานพาหนะกับโครงข่ายไฟฟ้า เป็นต้น)

ทางเลือกอื่นในการจ่ายพลังงานให้กับรถบรรทุกไฟฟ้าขนาดใหญ่ (HDV) ได้แก่ การเปลี่ยนแบตเตอรี่และระบบไฟฟ้าบนถนน ระบบไฟฟ้าบนถนนสามารถถ่ายโอนพลังงานไปยังรถบรรทุกได้ทั้งผ่านขดลวดเหนี่ยวนำในถนน หรือผ่านการเชื่อมต่อแบบนำไฟฟ้าระหว่างรถกับถนน หรือผ่านสายส่งเหนือศีรษะ (สายส่งไฟฟ้าเหนือถนน) ระบบสายส่งไฟฟ้าเหนือศีรษะและตัวเลือกการชาร์จแบบไดนามิกอื่นๆ อาจมีแนวโน้มที่ดีในการลดต้นทุนในระดับระบบโดยรวมในการเปลี่ยนไปใช้รถบรรทุกขนส่งระยะสั้นและระยะยาวที่ปล่อยมลพิษเป็นศูนย์ ซึ่งจะแข่งขันได้ดีในแง่ของต้นทุนรวมและต้นทุนการดำเนินงาน นอกจากนี้ยังสามารถช่วยลดความต้องการความจุของแบตเตอรี่ได้อีกด้วย ความต้องการแบตเตอรี่สามารถลดลงได้อีก และการใช้งานก็จะดีขึ้นได้อีก หากระบบไฟฟ้าบนถนนได้รับการออกแบบให้เข้ากันได้ไม่เพียงแต่กับรถบรรทุกเท่านั้น แต่ยังรวมถึงรถยนต์ไฟฟ้าด้วย อย่างไรก็ตาม แนวทางดังกล่าวจะต้องใช้การออกแบบแบบเหนี่ยวนำหรือในถนน ซึ่งมาพร้อมกับอุปสรรคที่มากขึ้นในแง่ของการพัฒนาเทคโนโลยีและการออกแบบ และต้องใช้เงินทุนมากกว่า ในขณะเดียวกัน ระบบถนนไฟฟ้าก็ก่อให้เกิดความท้าทายที่สำคัญคล้ายคลึงกับภาคส่วนทางรถไฟ รวมถึงความจำเป็นที่มากขึ้นในการกำหนดมาตรฐานเส้นทางและยานพาหนะ (ดังเช่นรถรางและรถโดยสารไฟฟ้า) ความเข้ากันได้ข้ามพรมแดนสำหรับการเดินทางระยะไกล และรูปแบบการเป็นเจ้าของโครงสร้างพื้นฐานที่เหมาะสม ระบบเหล่านี้ให้ความยืดหยุ่นน้อยกว่าสำหรับเจ้าของรถบรรทุกในแง่ของเส้นทางและประเภทของยานพาหนะ และมีต้นทุนการพัฒนาโดยรวมสูง ซึ่งทั้งหมดนี้ส่งผลกระทบต่อความสามารถในการแข่งขันเมื่อเทียบกับสถานีชาร์จแบบปกติ ด้วยความท้าทายเหล่านี้ ระบบดังกล่าวจึงควรนำไปใช้ในเส้นทางขนส่งสินค้าที่มีการใช้งานหนาแน่นก่อน ซึ่งจะต้องมีการประสานงานอย่างใกล้ชิดระหว่างผู้มีส่วนได้ส่วนเสียทั้งภาครัฐและเอกชน การสาธิตบนถนนสาธารณะในเยอรมนีและสวีเดนจนถึงปัจจุบันอาศัยผู้สนับสนุนจากทั้งภาครัฐและเอกชน การเรียกร้องให้มีการนำร่องระบบถนนไฟฟ้ากำลังอยู่ระหว่างการพิจารณาในจีน อินเดีย สหราชอาณาจักร และสหรัฐอเมริกา

ความต้องการการชาร์จสำหรับยานพาหนะขนาดใหญ่

การวิเคราะห์ของสภาการขนส่งสะอาดระหว่างประเทศ (ICCT) ชี้ให้เห็นว่า การเปลี่ยนแบตเตอรี่สำหรับรถจักรยานยนต์ไฟฟ้าในบริการแท็กซี่ (เช่น แท็กซี่มอเตอร์ไซค์) มีต้นทุนรวมในการเป็นเจ้าของ (TCO) ที่แข่งขันได้มากที่สุด เมื่อเทียบกับการชาร์จไฟที่จุดชาร์จสำหรับรถจักรยานยนต์ไฟฟ้าหรือรถจักรยานยนต์เครื่องยนต์สันดาปภายใน ในกรณีของการขนส่งสินค้าในระยะทางสุดท้ายด้วยรถจักรยานยนต์ การชาร์จไฟที่จุดชาร์จในปัจจุบันมีข้อได้เปรียบด้าน TCO มากกว่าการเปลี่ยนแบตเตอรี่ แต่ด้วยนโยบายและมาตรการจูงใจที่เหมาะสม การเปลี่ยนแบตเตอรี่อาจกลายเป็นทางเลือกที่ใช้งานได้จริงภายใต้เงื่อนไขบางประการ โดยทั่วไปแล้ว เมื่อระยะทางเฉลี่ยที่เดินทางต่อวันเพิ่มขึ้น รถจักรยานยนต์ไฟฟ้าที่เปลี่ยนแบตเตอรี่ได้จะประหยัดกว่าการชาร์จไฟที่จุดชาร์จหรือรถยนต์ที่ใช้น้ำมันเบนซิน ในปี 2021 ได้มีการก่อตั้งกลุ่มพันธมิตรแบตเตอรี่แบบเปลี่ยนได้สำหรับรถจักรยานยนต์ (Swappable Batteries Motorcycle Consortium) โดยมีเป้าหมายเพื่ออำนวยความสะดวกในการเปลี่ยนแบตเตอรี่ของยานพาหนะขนาดเล็ก รวมถึงรถจักรยานยนต์สองล้อและสามล้อ โดยการทำงานร่วมกันในข้อกำหนดแบตเตอรี่ทั่วไป

การเปลี่ยนแบตเตอรี่ของรถสองล้อ/สามล้อไฟฟ้ากำลังได้รับความนิยมอย่างมากในอินเดีย ปัจจุบันมีบริษัทต่างๆ มากกว่าสิบแห่งในตลาดอินเดีย รวมถึง Gogoro บริษัทชั้นนำด้านเทคโนโลยีการเปลี่ยนแบตเตอรี่และสกูตเตอร์ไฟฟ้าจากไต้หวัน Gogoro อ้างว่าแบตเตอรี่ของตนเป็นแหล่งพลังงานให้กับสกูตเตอร์ไฟฟ้าถึง 90% ในไต้หวัน และเครือข่ายของ Gogoro มีสถานีเปลี่ยนแบตเตอรี่มากกว่า 12,000 แห่งเพื่อรองรับรถสองล้อไฟฟ้ากว่า 500,000 คันใน 9 ประเทศ ส่วนใหญ่อยู่ในภูมิภาคเอเชียแปซิฟิก ล่าสุด Gogoro ได้ร่วมมือกับ Zypp Electric บริษัทในอินเดียซึ่งดำเนินงานแพลตฟอร์ม EV-as-a-service สำหรับการจัดส่งสินค้าในระยะสุดท้าย โดยทั้งสองบริษัทกำลังติดตั้งสถานีเปลี่ยนแบตเตอรี่ 6 แห่งและรถสองล้อไฟฟ้า 100 คันในโครงการนำร่องสำหรับการจัดส่งสินค้าแบบธุรกิจต่อธุรกิจในเมืองเดลี ในช่วงต้นปี 2023 พวกเขาได้ระดมทุน ซึ่งจะนำไปใช้ขยายกองยานพาหนะเป็นรถจักรยานยนต์ไฟฟ้า 200,000 คัน ใน 30 เมืองทั่วอินเดียภายในปี 2025 Sun Mobility มีประวัติการให้บริการเปลี่ยนแบตเตอรี่ในอินเดียมายาวนาน โดยมีสถานีเปลี่ยนแบตเตอรี่มากกว่า 100 แห่งทั่วประเทศสำหรับรถจักรยานยนต์และรถสามล้อไฟฟ้า รวมถึงรถริกชอว์ไฟฟ้า โดยมีพันธมิตรอย่างเช่น Amazon India ประเทศไทยก็กำลังเห็นการเติบโตของบริการเปลี่ยนแบตเตอรี่สำหรับรถจักรยานยนต์รับจ้างและรถส่งของเช่นกัน

แม้ว่าการเปลี่ยนแบตเตอรี่สำหรับรถจักรยานยนต์ไฟฟ้าจะพบได้ทั่วไปในเอเชีย แต่ก็กำลังแพร่หลายไปยังแอฟริกาด้วยเช่นกัน ตัวอย่างเช่น บริษัทสตาร์ทอัพรถจักรยานยนต์ไฟฟ้าในรวันดาได้ดำเนินการสถานีเปลี่ยนแบตเตอรี่ โดยเน้นการให้บริการแก่รถจักรยานยนต์รับจ้างที่ต้องการระยะทางการใช้งานต่อวันที่ยาวนาน บริษัท Ampersand ได้สร้างสถานีเปลี่ยนแบตเตอรี่ 10 แห่งในคิกาลีและ 3 แห่งในไนโรบี ประเทศเคนยา สถานีเหล่านี้ดำเนินการเปลี่ยนแบตเตอรี่เกือบ 37,000 ครั้งต่อเดือน

การเปลี่ยนแบตเตอรี่สำหรับรถสองล้อและสามล้อมีข้อดีด้านต้นทุน

สำหรับรถบรรทุกโดยเฉพาะ การเปลี่ยนแบตเตอรี่มีข้อดีมากมายเหนือกว่าการชาร์จเร็วพิเศษ ประการแรก การเปลี่ยนแบตเตอรี่ใช้เวลาน้อยมาก ซึ่งทำได้ยากและมีราคาแพงหากใช้การชาร์จแบบใช้สาย เนื่องจากต้องใช้เครื่องชาร์จเร็วพิเศษที่เชื่อมต่อกับระบบไฟฟ้าแรงดันปานกลางถึงสูง และระบบจัดการแบตเตอรี่และเคมีแบตเตอรี่ที่มีราคาแพง การหลีกเลี่ยงการชาร์จเร็วพิเศษยังช่วยยืดอายุการใช้งาน ประสิทธิภาพ และความจุของแบตเตอรี่ได้อีกด้วย

บริการแบตเตอรี่ (Battery-as-a-service หรือ BaaS) ซึ่งแยกการซื้อรถบรรทุกและแบตเตอรี่ออกจากกัน และทำสัญญาเช่าแบตเตอรี่ จะช่วยลดต้นทุนการซื้อล่วงหน้าได้อย่างมาก นอกจากนี้ เนื่องจากรถบรรทุกมักใช้แบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต (LFP) ซึ่งมีความทนทานมากกว่าแบตเตอรี่ลิเธียม นิกเกิล แมงกานีส โคบอลต์ ออกไซด์ (NMC) จึงเหมาะสำหรับการเปลี่ยนแบตเตอรี่ในแง่ของความปลอดภัยและราคาที่ประหยัด

อย่างไรก็ตาม ต้นทุนในการสร้างสถานีเปลี่ยนแบตเตอรี่รถบรรทุกน่าจะสูงกว่า เนื่องจากขนาดรถที่ใหญ่กว่าและแบตเตอรี่ที่หนักกว่า ซึ่งต้องการพื้นที่และอุปกรณ์พิเศษในการเปลี่ยนแบตเตอรี่มากกว่า นอกจากนี้ อุปสรรคสำคัญอีกประการหนึ่งคือข้อกำหนดที่ว่าแบตเตอรี่ต้องมีขนาดและความจุมาตรฐาน ซึ่งผู้ผลิตรถบรรทุกอาจมองว่าเป็นความท้าทายต่อความสามารถในการแข่งขัน เนื่องจากดีไซน์และความจุของแบตเตอรี่เป็นปัจจัยสำคัญที่สร้างความแตกต่างระหว่างผู้ผลิตรถบรรทุกไฟฟ้า

จีนเป็นผู้นำด้านการเปลี่ยนแบตเตอรี่สำหรับรถบรรทุก เนื่องจากได้รับการสนับสนุนด้านนโยบายอย่างมากและการใช้เทคโนโลยีที่ออกแบบมาเพื่อเสริมการชาร์จด้วยสายเคเบิล ในปี 2021 กระทรวงอุตสาหกรรมและเทคโนโลยีสารสนเทศของจีน (MIIT) ประกาศว่าหลายเมืองจะนำร่องเทคโนโลยีการเปลี่ยนแบตเตอรี่ รวมถึงการเปลี่ยนแบตเตอรี่รถบรรทุกขนาดใหญ่ (HDV) ในสามเมือง ผู้ผลิตรถบรรทุกขนาดใหญ่รายใหญ่ของจีนเกือบทั้งหมด รวมถึง FAW, CAMC, Dongfeng, Jiangling Motors Corporation Limited (JMC), Shanxi Automobile และ SAIC ต่างก็เข้าร่วมโครงการนี้

จีนเป็นผู้นำด้านการเปลี่ยนแบตเตอรี่สำหรับรถบรรทุก

จีนยังเป็นผู้นำด้านการเปลี่ยนแบตเตอรี่สำหรับรถยนต์นั่งส่วนบุคคลอีกด้วย โดยรวมแล้ว จำนวนสถานีเปลี่ยนแบตเตอรี่ในจีนมีจำนวนเกือบ 1,000 แห่ง ณ สิ้นปี 2022 ซึ่งสูงกว่า ณ สิ้นปี 2021 ถึง 50% บริษัท NIO ผู้ผลิตรถยนต์ที่สามารถเปลี่ยนแบตเตอรี่ได้และสถานีเปลี่ยนแบตเตอรี่ที่รองรับนั้น ดำเนินกิจการสถานีเปลี่ยนแบตเตอรี่มากกว่า 100 แห่งในจีน โดยรายงานว่าเครือข่ายครอบคลุมพื้นที่มากกว่าสองในสามของจีนแผ่นดินใหญ่ ครึ่งหนึ่งของสถานีเปลี่ยนแบตเตอรี่ของบริษัทติดตั้งในปี 2022 และบริษัทตั้งเป้าหมายที่จะมีสถานีเปลี่ยนแบตเตอรี่ 4,000 แห่งทั่วโลกภายในปี 2025 บริษัทระบุว่าสถานีเปลี่ยนแบตเตอรี่ของบริษัทสามารถเปลี่ยนแบตเตอรี่ได้มากกว่า 300 ครั้งต่อวัน และชาร์จแบตเตอรี่ได้พร้อมกันถึง 13 ก้อน ด้วยกำลังไฟ 20-80 กิโลวัตต์

นอกจากนี้ NIO ยังประกาศแผนการสร้างสถานีเปลี่ยนแบตเตอรี่ในยุโรป เนื่องจากรถยนต์รุ่นที่สามารถเปลี่ยนแบตเตอรี่ได้จะเริ่มวางจำหน่ายในตลาดยุโรปในช่วงปลายปี 2022 สถานีเปลี่ยนแบตเตอรี่แห่งแรกของ NIO ในสวีเดนเปิดให้บริการแล้ว และภายในสิ้นปี 2022 สถานีเปลี่ยนแบตเตอรี่ของ NIO จำนวน 10 แห่งได้เปิดให้บริการในนอร์เวย์ เยอรมนี สวีเดน และเนเธอร์แลนด์ ในทางตรงกันข้าม สถานีเปลี่ยนแบตเตอรี่ของ NIO ให้บริการเฉพาะรถยนต์ NIO เท่านั้น ในขณะที่สถานีของ Aulton ผู้ให้บริการสถานีเปลี่ยนแบตเตอรี่จากจีน รองรับรถยนต์ 30 รุ่นจาก 16 บริษัทผู้ผลิตรถยนต์ที่แตกต่างกัน

การเปลี่ยนแบตเตอรี่อาจเป็นทางเลือกที่น่าสนใจเป็นพิเศษสำหรับรถแท็กซี่ LDV ซึ่งการดำเนินงานมีความอ่อนไหวต่อเวลาในการชาร์จมากกว่ารถยนต์ส่วนบุคคล บริษัทสตาร์ทอัพ Ample จากสหรัฐอเมริกา ปัจจุบันดำเนินการสถานีเปลี่ยนแบตเตอรี่ 12 แห่งในเขตอ่าวซานฟรานซิสโก โดยส่วนใหญ่ให้บริการรถรับส่งผู้โดยสารของ Uber

จีนยังเป็นผู้นำด้านการเปลี่ยนแบตเตอรี่สำหรับรถยนต์นั่งส่วนบุคคลอีกด้วย

เอกสารอ้างอิง

เครื่องชาร์จแบบช้ามีกำลังไฟไม่เกิน 22 กิโลวัตต์ เครื่องชาร์จแบบเร็วมีกำลังไฟมากกว่า 22 กิโลวัตต์และไม่เกิน 350 กิโลวัตต์ คำว่า "จุดชาร์จ" และ "เครื่องชาร์จ" ใช้แทนกันได้ และหมายถึงซ็อกเก็ตชาร์จแต่ละตัว ซึ่งสะท้อนถึงจำนวนรถยนต์ไฟฟ้าที่สามารถชาร์จได้พร้อมกัน "สถานีชาร์จ" อาจมีจุดชาร์จหลายจุด

เดิมที AFIR เป็นเพียงคำสั่ง แต่เมื่อได้รับการอนุมัติอย่างเป็นทางการแล้ว จะกลายเป็นกฎหมายที่มีผลผูกพัน โดยกำหนดข้อกำหนดต่างๆ รวมถึงระยะห่างสูงสุดระหว่างสถานีชาร์จที่ติดตั้งตามแนวถนน TEN-T ซึ่งเป็นถนนสายหลักและสายรองภายในสหภาพยุโรป

โซลูชันแบบเหนี่ยวนำยังอยู่ห่างไกลจากการนำไปใช้ในเชิงพาณิชย์และเผชิญกับความท้าทายในการส่งพลังงานให้เพียงพอที่ความเร็วสูงบนทางหลวง