แนวโน้มความสามารถในการชาร์จ EV

การเติบโตของตลาดรถยนต์ไฟฟ้าอาจดูเหมือนเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ ทั้งการมุ่งเน้นลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ สภาพแวดล้อมทางการเมืองในปัจจุบัน การลงทุนของรัฐบาลและอุตสาหกรรมยานยนต์ และความมุ่งมั่นอย่างต่อเนื่องที่จะผลักดันสังคมที่ขับเคลื่อนด้วยพลังงานไฟฟ้าล้วน ล้วนชี้ให้เห็นถึงผลดีของรถยนต์ไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม จนถึงปัจจุบัน การนำรถยนต์ไฟฟ้ามาใช้อย่างแพร่หลายโดยผู้บริโภคยังคงถูกขัดขวางด้วยระยะเวลาการชาร์จที่ยาวนานและการขาดแคลนโครงสร้างพื้นฐานด้านการชาร์จ ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีการชาร์จรถยนต์ไฟฟ้ากำลังช่วยจัดการกับความท้าทายเหล่านี้ ทำให้สามารถชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าได้อย่างปลอดภัยและรวดเร็วทั้งที่บ้านและบนท้องถนน ส่วนประกอบและโครงสร้างพื้นฐานด้านการชาร์จกำลังเพิ่มขึ้นเพื่อตอบสนองความต้องการของตลาดรถยนต์ไฟฟ้าที่กำลังเติบโตอย่างรวดเร็ว ซึ่งปูทางไปสู่การเติบโตอย่างก้าวกระโดดของการขนส่งด้วยพลังงานไฟฟ้า

แรงผลักดันเบื้องหลังตลาด EV

การลงทุนในรถยนต์ไฟฟ้าเติบโตขึ้นอย่างต่อเนื่องตลอดหลายปีที่ผ่านมา แต่หลายภาคส่วนของสังคมกลับให้ความสนใจและความต้องการที่เพิ่มมากขึ้น การให้ความสำคัญกับการแก้ไขปัญหาสภาพภูมิอากาศที่เพิ่มมากขึ้นได้เน้นย้ำถึงความสำคัญของรถยนต์ไฟฟ้า ซึ่งความสามารถในการลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนจากเครื่องยนต์สันดาปภายในและการลงทุนในการขนส่งพลังงานสะอาด ได้กลายเป็นเป้าหมายที่แพร่หลายสำหรับทั้งภาครัฐและภาคอุตสาหกรรม การมุ่งเน้นการเติบโตอย่างยั่งยืนและการอนุรักษ์ทรัพยากรธรรมชาตินี้ยังผลักดันให้เทคโนโลยีมุ่งสู่สังคมพลังงานไฟฟ้าอย่างเต็มรูปแบบ ซึ่งเป็นโลกที่มีพลังงานไร้ขีดจำกัด โดยอาศัยทรัพยากรหมุนเวียนที่ปราศจากการปล่อยมลพิษที่เป็นอันตราย
ปัจจัยขับเคลื่อนด้านสิ่งแวดล้อมและเทคโนโลยีเหล่านี้สะท้อนให้เห็นในลำดับความสำคัญของกฎระเบียบและการลงทุนของรัฐบาลกลาง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อพิจารณาจากพระราชบัญญัติการลงทุนโครงสร้างพื้นฐานและการจ้างงาน พ.ศ. 2564 ซึ่งจัดสรรงบประมาณ 7.5 พันล้านดอลลาร์สหรัฐสำหรับโครงสร้างพื้นฐานยานยนต์ไฟฟ้าในระดับรัฐบาลกลาง 2.5 พันล้านดอลลาร์สหรัฐสำหรับโครงสร้างพื้นฐานสำหรับการชาร์จและเติมเชื้อเพลิงยานยนต์ไฟฟ้า และ 5 พันล้านดอลลาร์สหรัฐสำหรับโครงการชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าแห่งชาติ (National Electric Vehicle Charging Program) รัฐบาลไบเดนยังตั้งเป้าหมายที่จะสร้างและติดตั้งสถานีชาร์จไฟฟ้ากระแสตรง (DC) 500,000 แห่งทั่วประเทศ

แนวโน้มนี้ยังพบเห็นได้ในระดับรัฐ รัฐต่างๆ เช่น แคลิฟอร์เนีย แมสซาชูเซตส์ และนิวเจอร์ซีย์ กำลังผลักดันกฎหมายเพื่อรองรับรถยนต์ไฟฟ้าทั้งหมด เครดิตภาษี กระแส Electrify America แรงจูงใจ และข้อบังคับต่างๆ ล้วนมีอิทธิพลต่อทั้งผู้บริโภคและผู้ผลิตให้ยอมรับกระแส EV

ผู้ผลิตรถยนต์หลายรายกำลังร่วมกันผลักดันรถยนต์ไฟฟ้าเช่นกัน ผู้ผลิตรถยนต์ชั้นนำอย่าง GM, Ford, Volkswagen, BMW และ Audi ต่างเปิดตัวรถยนต์ไฟฟ้ารุ่นใหม่ๆ อย่างต่อเนื่อง คาดว่าจะมีรถยนต์ไฟฟ้าและรถยนต์ปลั๊กอินไฮบริดมากกว่า 80 รุ่นวางจำหน่ายในตลาดภายในสิ้นปี 2565 นอกจากนี้ยังมีผู้ผลิตรถยนต์ไฟฟ้ารายใหม่ๆ เข้ามาในตลาดเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ เช่น Tesla, Lucid, Nikola และ Rivian

บริษัทสาธารณูปโภคกำลังเตรียมความพร้อมสำหรับสังคมที่ใช้ไฟฟ้าทั้งหมด สิ่งสำคัญคือสาธารณูปโภคต้องก้าวล้ำนำหน้าในเรื่องการใช้ไฟฟ้า เพื่อรองรับความต้องการที่เพิ่มขึ้น และโครงสร้างพื้นฐานที่สำคัญ เช่น ไมโครกริด จะเป็นสิ่งจำเป็นตลอดเส้นทางระหว่างรัฐ เพื่อรองรับสถานีชาร์จไฟฟ้า การสื่อสารแบบ Vehicle-to-Grid กำลังได้รับความนิยมมากขึ้นบนทางด่วน

อุปสรรคต่อการเติบโต

แม้ว่ากระแสความนิยมในการใช้รถยนต์ไฟฟ้าอย่างแพร่หลายกำลังเพิ่มขึ้น แต่คาดว่าจะมีอุปสรรคขัดขวางการเติบโต แม้ว่าแรงจูงใจต่างๆ จะกระตุ้นให้ผู้บริโภคหรือกลุ่มยานยนต์หันมาใช้รถยนต์ไฟฟ้ามากขึ้น แต่ก็อาจมีเงื่อนไขบางประการ นั่นคือ รถยนต์ไฟฟ้าอาจมีแนวโน้มที่จะสามารถสื่อสารกับโครงสร้างพื้นฐานเพื่อติดตามระยะทางได้ ซึ่งจำเป็นต้องมีนวัตกรรมทางเทคโนโลยีและโครงสร้างพื้นฐานด้านการสื่อสารกลางแจ้ง

หนึ่งในอุปสรรคสำคัญที่สุดต่อการนำรถยนต์ไฟฟ้ามาใช้ในระดับผู้บริโภคคือโครงสร้างพื้นฐานการชาร์จที่เชื่อถือได้และมีประสิทธิภาพ คาดการณ์ว่าภายในปี 2573 จะต้องมีพอร์ตชาร์จถึง 9.6 ล้านพอร์ตเพื่อรองรับการเติบโตของตลาดรถยนต์ไฟฟ้าที่คาดการณ์ไว้ เกือบ 80% ของพอร์ตเหล่านั้นจะเป็นเครื่องชาร์จที่บ้าน และประมาณ 20% จะเป็นเครื่องชาร์จสาธารณะหรือที่ทำงาน ปัจจุบัน ผู้บริโภคลังเลที่จะซื้อรถยนต์ไฟฟ้าเนื่องจากความกังวลเรื่องระยะทาง กังวลว่ารถยนต์ของพวกเขาจะไม่สามารถเดินทางไกลได้หากไม่ต้องชาร์จใหม่ และสถานีชาร์จอาจไม่พร้อมใช้งานหรือมีประสิทธิภาพเพียงพอเมื่อต้องการ

โดยเฉพาะอย่างยิ่งเครื่องชาร์จสาธารณะหรือเครื่องชาร์จร่วมจะต้องสามารถให้ความสามารถในการชาร์จความเร็วสูงได้เกือบตลอดเวลา ผู้ขับขี่ที่จอดที่สถานีชาร์จบนทางด่วนมักต้องการการชาร์จพลังงานสูงอย่างรวดเร็ว ระบบชาร์จพลังงานสูงจะสามารถชาร์จแบตเตอรี่รถยนต์จนเกือบเต็มได้หลังจากการชาร์จเพียงไม่กี่นาที

เครื่องชาร์จความเร็วสูงจำเป็นต้องพิจารณาการออกแบบที่เฉพาะเจาะจงเพื่อให้ทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือ ความสามารถในการระบายความร้อนด้วยของเหลวเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อรักษาอุณหภูมิของขั้วชาร์จให้เหมาะสมและยืดระยะเวลาในการชาร์จรถยนต์ด้วยกระแสไฟฟ้าที่สูงขึ้น ในพื้นที่ที่มีความหนาแน่นของรถยนต์ การระบายความร้อนของขั้วสัมผัสจะช่วยให้การชาร์จพลังงานสูงมีประสิทธิภาพและสม่ำเสมอ เชื่อถือได้ เพื่อตอบสนองความต้องการในการชาร์จของผู้บริโภคอย่างต่อเนื่อง

ข้อควรพิจารณาในการออกแบบเครื่องชาร์จกำลังสูง

ปัจจุบันเครื่องชาร์จรถยนต์ไฟฟ้า (EV Charger) ได้รับการพัฒนาขึ้นอย่างต่อเนื่อง โดยมุ่งเน้นการปรับปรุงความทนทานและความสามารถในการชาร์จพลังงานสูง เพื่อตอบสนองความต้องการของผู้ขับขี่รถยนต์ไฟฟ้าและขจัดความกังวลเรื่องระยะทาง เครื่องชาร์จรถยนต์ไฟฟ้ากำลังสูง 500 แอมป์ เกิดขึ้นได้ด้วยระบบระบายความร้อนด้วยของเหลวและระบบตรวจสอบ โดยตัวพาความร้อนในขั้วต่อการชาร์จมีคุณสมบัตินำความร้อน และยังทำหน้าที่เป็นตัวระบายความร้อน เนื่องจากสารหล่อเย็นจะระบายความร้อนผ่านท่อระบายความร้อนในตัว เครื่องชาร์จเหล่านี้ประกอบด้วยเซ็นเซอร์หลากหลายชนิด รวมถึงเซ็นเซอร์ตรวจจับการรั่วไหลของสารหล่อเย็น และการตรวจสอบอุณหภูมิที่แม่นยำที่จุดเชื่อมต่อไฟฟ้าทุกจุด เพื่อให้แน่ใจว่าอุณหภูมิของขาชาร์จไม่เกิน 90 องศาเซลเซียส หากอุณหภูมิถึงเกณฑ์ที่กำหนด ตัวควบคุมการชาร์จในสถานีชาร์จจะลดกำลังไฟฟ้าลงเพื่อรักษาอุณหภูมิให้อยู่ในระดับที่ยอมรับได้

เครื่องชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าต้องสามารถทนทานต่อการสึกหรอและบำรุงรักษาได้ง่าย ด้ามจับสำหรับชาร์จรถยนต์ไฟฟ้าได้รับการออกแบบให้ทนทานต่อการสึกหรอ การใช้งานที่หนักหน่วงเป็นเวลานานอาจส่งผลต่อหน้าสัมผัสของแท่นชาร์จได้ ในปัจจุบันเครื่องชาร์จได้รับการออกแบบให้มีส่วนประกอบแบบแยกส่วนมากขึ้น ซึ่งทำให้สามารถเปลี่ยนหน้าสัมผัสของแท่นชาร์จได้ง่าย
การจัดการสายเคเบิลในสถานีชาร์จก็เป็นสิ่งสำคัญที่ต้องพิจารณาเพื่ออายุการใช้งานที่ยาวนานและความน่าเชื่อถือ สายชาร์จกำลังสูงประกอบด้วยสายทองแดง ท่อระบายความร้อนด้วยของเหลว และสายเคเบิลสำหรับใช้งานทั่วไป แต่ยังคงต้องทนทานต่อการถูกดึงหรือถูกขับทับ ข้อควรพิจารณาอื่นๆ ได้แก่ สลักแบบล็อกได้ ซึ่งช่วยให้ผู้ขับขี่สามารถออกจากสถานีชาร์จสาธารณะ (ด้วยโมดูลาร์ของหน้าสัมผัสพร้อมภาพประกอบการไหลของน้ำหล่อเย็น) โดยไม่ต้องกังวลว่าจะมีใครตัดสายไป