Ev Charger Technologies

EV uzlādes tehnoloģijas Ķīnā un Amerikas Savienotajās Valstīs kopumā ir līdzīgas. Abās valstīs vadi un kontaktdakšas ir dominējošā tehnoloģija elektrisko transportlīdzekļu uzlādēšanai. (Bezvadu uzlādei un akumulatora nomaiņai ir nenozīmīga nozīme.) Starp abām valstīm ir atšķirības attiecībā uz uzlādes līmeņiem, uzlādes standartiem un sakaru protokoliem. Šīs līdzības un atšķirības ir aplūkotas turpmāk.

A. Uzlādes līmeņi

Amerikas Savienotajās Valstīs liela daļa EV uzlādes notiek ar 120 voltiem, izmantojot nemodificētas mājas sienas kontaktligzdas. To parasti sauc par 1. līmeņa uzlādi vai “izplūdes” uzlādi. Ar 1. līmeņa uzlādi tipiska 30 kWh akumulatora uzlāde no 20% līdz gandrīz pilnai uzlādei nepieciešamas aptuveni 12 stundas. (Ķīnā nav 120 voltu kontaktligzdu.)

Gan Ķīnā, gan Amerikas Savienotajās Valstīs liela daļa EV uzlādes notiek pie 220 voltu (Ķīna) vai 240 voltu (ASV). Amerikas Savienotajās Valstīs to sauc par 2. līmeņa uzlādi.

Šāda uzlāde var notikt ar nepārveidotām kontaktligzdām vai specializētām EV uzlādes iekārtām un parasti patērē aptuveni 6–7 kW jaudu. Uzlādējot ar 220–240 voltu spriegumu, parastajam 30 kWh akumulatoram ir nepieciešamas aptuveni 6 stundas, lai no 20% uzlādētu gandrīz pilnībā.

Visbeidzot, gan Ķīnā, gan Amerikas Savienotajās Valstīs aug līdzstrāvas ātro lādētāju tīkli, kas parasti izmanto 24 kW, 50 kW, 100 kW vai 120 kW jaudu. Dažas stacijas var piedāvāt 350 kW vai pat 400 kW jaudu. Šie līdzstrāvas ātrie lādētāji var uzlādēt transportlīdzekļa akumulatoru no 20% līdz gandrīz pilnai uzlādei laikā, kas svārstās no aptuveni vienas stundas līdz pat 10 minūtēm.

6. tabula:Visizplatītākie uzlādes līmeņi ASV

Avots: ASV Enerģētikas departaments

B. Maksas standarti

i. Ķīna

Ķīnai ir viens valsts mēroga EV ātrās uzlādes standarts. ASV ir trīs EV ātrās uzlādes standarti.

Ķīnas standarts ir pazīstams kā Ķīna GB/T. (IniciāļiGBapzīmē valsts standartu.)

Ķīna GB/T tika izlaists 2015. gadā pēc vairāku gadu izstrādes.124 Tagad tas ir obligāts visiem jaunajiem Ķīnā pārdotajiem elektriskajiem transportlīdzekļiem. Starptautiskie autoražotāji, tostarp Tesla, Nissan un BMW, ir pieņēmuši GB/T standartu saviem Ķīnā pārdotajiem EV. GB/T pašlaik nodrošina ātru uzlādi ar maksimālo jaudu 237,5 kW (pie 950 V un 250 ampēriem), lai gan daudzi

Ķīniešu līdzstrāvas ātrie lādētāji piedāvā 50 kW uzlādi. Jauns GB/T tiks izlaists 2019. vai 2020. gadā, kas, kā ziņots, uzlabos standartu, iekļaujot uzlādi līdz 900 kW lielākiem komerciālajiem transportlīdzekļiem. GB/T ir standarts, kas paredzēts tikai Ķīnā: daži Ķīnā ražotie EV, kas eksportēti uz ārzemēm, izmanto citus standartus.125

2018. gada augustā Ķīnas Elektroenerģijas padome (CEC) paziņoja par saprašanās memorandu ar Japānā bāzēto tīklu CHAdeMO, lai kopīgi izstrādātu īpaši ātru uzlādi. Mērķis ir saderība starp GB/T un CHAdeMO ātrai uzlādei. Abas organizācijas sadarbosies, lai standartu paplašinātu uz valstīm ārpus Ķīnas un Japānas.126

ii. Amerikas Savienotās Valstis

Amerikas Savienotajās Valstīs ir trīs EV uzlādes standarti līdzstrāvas ātrai uzlādei: CHAdeMO, CCS SAE Combo un Tesla.

CHAdeMO bija pirmais EV ātrās uzlādes standarts, kas datēts ar 2011. gadu. To izstrādāja Tokija

Electric Power Company un apzīmē “Charge to Move” (japāņu valodas vārdu spēle).127 CHAdeMO pašlaik Amerikas Savienotajās Valstīs izmanto Nissan Leaf un Mitsubishi Outlander PHEV, kas ir vieni no visvairāk pārdotajiem elektriskajiem transportlīdzekļiem. Leaf panākumi ASV var būtELEKTROTRANSPORTLĪDZEKĻU UZLĀDE ĶĪNĀ UN SAVIENOTĀS VALSTĪS

ENERĢIJAS POLITIKA.COLUMBIA.EDU | 2019. GADA FEBRUĀRIS |

daļēji pateicoties Nissan agrīnajai apņemšanās ieviest CHAdeMO ātrās uzlādes infrastruktūru dīleru centros un citās pilsētas vietās.128 2019. gada janvārī ASV bija vairāk nekā 2900 CHAdeMO ātrās uzlādes ierīču (kā arī vairāk nekā 7400 Japānā un 7900). Eiropā).129

2016. gadā CHAdeMO paziņoja, ka uzlabos savu standartu no sākotnējā uzlādes līmeņa 70

kW, lai piedāvātu 150 kW.130 2018. gada jūnijā CHAdeMO paziņoja par 400 kW uzlādes iespējas ieviešanu, izmantojot 1000 V, 400 ampēru kabeļus ar šķidruma dzesēšanu. Lielāka uzlāde būs pieejama, lai apmierinātu lielu komerciālo transportlīdzekļu, piemēram, kravas automašīnu un autobusu, vajadzības.131

Otrs uzlādes standarts Amerikas Savienotajās Valstīs ir pazīstams kā CCS vai SAE Combo. To 2011. gadā izlaida Eiropas un ASV autoražotāju grupa. Vārdskombinācijanorāda, ka kontaktdakšā ir gan maiņstrāvas uzlāde (līdz 43 kW), gan līdzstrāvas uzlāde.132 collas

Vācijā tika izveidota Charging Interface Initiative (CharIN) koalīcija, lai atbalstītu CCS plašu ieviešanu. Atšķirībā no CHAdeMO, CCS spraudnis nodrošina līdzstrāvas un maiņstrāvas uzlādi ar vienu pieslēgvietu, samazinot nepieciešamo vietu un atveres uz transportlīdzekļa virsbūves. Jaguārs,

Volkswagen, General Motors, BMW, Daimler, Ford, FCA un Hyundai atbalsta CCS. Tesla arī ir pievienojusies koalīcijai un 2018. gada novembrī paziņoja, ka tās transportlīdzekļi Eiropā tiks aprīkoti ar CCS uzlādes pieslēgvietām.133 Chevrolet Bolt un BMW i3 ir vieni no populārākajiem EV ASV, kas izmanto CCS uzlādi. Kamēr pašreizējie CCS ātrie lādētāji piedāvā uzlādi ar aptuveni 50 kW, Electrify America programmā ir iekļauta 350 kW ātra uzlāde, kas varētu nodrošināt gandrīz pilnīgu uzlādi tikai 10 minūtēs.

Trešo uzlādes standartu Amerikas Savienotajās Valstīs pārvalda Tesla, kas 2012. gada septembrī atklāja savu patentēto Supercharger tīklu Amerikas Savienotajās Valstīs.134 Tesla

Kompresori parasti darbojas ar 480 voltiem un piedāvā uzlādi ar maksimālo jaudu 120 kW. Kā

2019. gada janvārī Tesla tīmekļa vietnē bija norādītas 595 Supercharger atrašanās vietas Amerikas Savienotajās Valstīs, un papildu 420 atrašanās vietas “drīzumā”.135 2018. gada maijā Tesla ierosināja, ka nākotnē tās Superchargers varētu sasniegt pat 350 kW jaudu.136

Mūsu pētījumā par šo ziņojumu mēs jautājām ASV intervētajiem, vai viņi uzskata, ka vienota valsts standarta trūkums līdzstrāvas ātrai uzlādei ir šķērslis EV ieviešanai. Tikai daži atbildēja apstiprinoši. Iemesli, kāpēc vairāki līdzstrāvas ātrās uzlādes standarti netiek uzskatīti par problēmām, ir šādi:

● Lielākā daļa EV uzlādes notiek mājās un darbā, izmantojot 1. un 2. līmeņa lādētājus.

● Liela daļa valsts un darba vietu uzlādes infrastruktūras līdz šim ir izmantojuši 2. līmeņa lādētājus.

● Ir pieejami adapteri, kas ļauj EV īpašniekiem izmantot lielāko daļu līdzstrāvas ātro lādētāju, pat ja EV un lādētājs izmanto dažādus uzlādes standartus. (Galvenais izņēmums, Tesla kompresoru tīkls, ir pieejams tikai Tesla transportlīdzekļiem.) Proti, pastāv zināmas bažas par ātrās uzlādes adapteru drošību.

● Tā kā spraudnis un savienotājs veido nelielu procentuālo daļu no ātrās uzlādes stacijas izmaksām, tas rada nelielu tehnisku vai finansiālu izaicinājumu staciju īpašniekiem, un to var salīdzināt ar dažādu oktānskaitļu benzīnu šļūtenēm degvielas uzpildes stacijā. Daudzām publiskajām uzlādes stacijām ir vairāki kontaktdakšas, kas pievienoti vienam uzlādes stabiņam, ļaujot tajās uzlādēt jebkura veida EV. Patiešām, daudzas jurisdikcijas to pieprasa vai stimulē.ELEKTROTRANSPORTLĪDZEKĻU UZLĀDE ĶĪNĀ UN SAVIENOTĀS VALSTĪS

38 | GLOBĀLĀS ENERĢĒTIKAS POLITIKAS CENTRS | KOLUMBIJAS SĪPA

Daži autoražotāji ir teikuši, ka ekskluzīvs uzlādes tīkls ir konkurētspējīga stratēģija. Klāss Braklo, BMW elektromobilitātes vadītājs un CharIN priekšsēdētājs, 2018. gadā paziņoja: “Mēs esam nodibinājuši CharIN, lai izveidotu varas pozīciju.”137 Daudzi Tesla īpašnieki un investori uzskata, ka tā patentētais kompresoru tīkls ir pārdošanas punkts, lai gan Tesla turpina izteikties. vēlme ļaut citiem automašīnu modeļiem izmantot savu tīklu, ja tie iegulda finansējumu proporcionāli lietojumam.138 Tesla ir arī daļa no CharIN veicināšanas CCS. 2018. gada novembrī tā paziņoja, ka Eiropā pārdotās Model 3 automašīnas tiks aprīkotas ar CCS pieslēgvietām. Tesla īpašnieki var arī iegādāties adapterus, lai piekļūtu CHAdeMO ātrajiem lādētājiem.139

C. Uzlādes sakaru protokoli Uzlādes sakaru protokoli ir nepieciešami, lai optimizētu uzlādi lietotāja vajadzībām (lai noteiktu uzlādes stāvokli, akumulatora spriegumu un drošību) un tīklam (tostarp

sadales tīkla jauda, ​​lietošanas laika cenas un pieprasījuma reakcijas pasākumi).140 Ķīna GB/T un CHAdeMO izmanto sakaru protokolu, kas pazīstams kā CAN, savukārt CCS darbojas ar PLC protokolu. Atvērtie sakaru protokoli, piemēram, Open Charge Point Protocol (OCPP), ko izstrādājusi Open Charging Alliance, kļūst arvien populārāki ASV un Eiropā.

Mūsu pētījumā šim ziņojumam vairāki ASV intervētie kā politikas prioritāti minēja virzību uz atvērtiem sakaru protokoliem un programmatūru. Jo īpaši tika minēts, ka daži valsts maksas iekasēšanas projekti, kas saņēma finansējumu saskaņā ar Amerikas Atgūšanas un reinvestēšanas likumu (ARRA), ir izvēlējušies pārdevējus ar patentētām platformām, kurām vēlāk radās finansiālas grūtības, atstājot bojātu aprīkojumu, kas bija jānomaina.141 Lielākā daļa pilsētu, komunālie pakalpojumi un maksas. tīkli, ar kuriem sazinājās šim pētījumam, pauda atbalstu atvērtiem sakaru protokoliem un stimuliem, kas ļautu uzlādes tīkla resursdatoriem nemanāmi pārslēgt pakalpojumu sniedzējus.142

D. Izmaksas

Mājas lādētāji Ķīnā ir lētāki nekā Amerikas Savienotajās Valstīs. Ķīnā parastu 7 kW sienas mājas lādētāju mazumtirdzniecībā tiešsaistē pārdod no 1200 līdz 1800,143 RMB. Uzstādīšanai ir nepieciešamas papildu izmaksas. (Lielākajai daļai privāto EV pirkumu ir iekļauts lādētājs un uzstādīšana.) Amerikas Savienotajās Valstīs 2. līmeņa mājas lādētāji maksā no 450 līdz 600 ASV dolāriem, kā arī vidēji aptuveni 500 ASV dolāru uzstādīšanai.144 Līdzstrāvas ātrās uzlādes aprīkojums ir ievērojami dārgāks. abas valstis. Izmaksas ir ļoti dažādas. Viens ķīniešu eksperts, kurš tika intervēts šim ziņojumam, lēsa, ka 50 kW līdzstrāvas ātrās uzlādes stacijas uzstādīšana Ķīnā parasti maksā no 45 000 līdz 60 000 RMB, un pats uzlādes punkts veido aptuveni 25 000 RMB līdz 35 000 RMB un kabeļu, pazemes infrastruktūras un darbaspēka uzskaite. par atlikušo.145 Amerikas Savienotajās Valstīs līdzstrāvas ātrā uzlāde var maksāt desmitiem tūkstošiem dolāru par pastu. Galvenie mainīgie lielumi, kas ietekmē līdzstrāvas ātrās uzlādes iekārtu uzstādīšanas izmaksas, ir vajadzība pēc tranšeju rakšanas, transformatoru jauninājumi, jaunas vai modernizētas shēmas un elektriskie paneļi un estētiskie uzlabojumi. Papildu apsvērumi ir norādēm, atļaujām un piekļuvei invalīdiem.146

E. Bezvadu uzlāde

Bezvadu uzlāde piedāvā vairākas priekšrocības, tostarp estētiku, laika taupīšanu un lietošanas ērtumu.

Tas bija pieejams 20. gadsimta 90. gados EV1 (agrīnam elektromobilim), taču mūsdienās tas ir reti sastopams.147 Tiešsaistē piedāvātās bezvadu EV uzlādes sistēmas, kuru cena ir no 1260 $ līdz aptuveni 3000 $.148 Bezvadu EV uzlādei tiek piemērots sods par efektivitāti, bet pašreizējās sistēmas piedāvā uzlādes efektivitāti: aptuveni 85%.149 Pašreizējie bezvadu uzlādes produkti piedāvā 3–22 kW jaudas pārvadi; bezvadu lādētāji ir pieejami vairākiem EV modeļiem ar 3,6 kW vai 7,2 kW bezkontakta uzlādi, kas atbilst 2. līmeņa uzlādei.150 Lai gan daudzi EV lietotāji uzskata, ka bezvadu uzlāde nav papildu izmaksu vērta151, daži analītiķi ir prognozējuši, ka tehnoloģija drīzumā kļūs plaši izplatīta. un vairāki autoražotāji ir paziņojuši, ka turpmākajos EV piedāvās bezvadu uzlādi. Bezvadu uzlāde varētu būt pievilcīga noteiktiem transportlīdzekļiem ar noteiktiem maršrutiem, piemēram, sabiedriskajiem autobusiem, un tā ir ierosināta arī nākotnes elektriskajām lielceļu joslām, lai gan augstās izmaksas, zema uzlādes efektivitāte un lēns uzlādes ātrums būtu trūkumi.152

F. Akumulatoru nomaiņa

Izmantojot akumulatoru nomaiņas tehnoloģiju, elektriskie transportlīdzekļi varētu apmainīt savus izlādētos akumulatorus pret citiem, kas ir pilnībā uzlādēti. Tas ievērojami saīsinātu laiku, kas nepieciešams EV uzlādēšanai, radot ievērojamas priekšrocības autovadītājiem.

Vairākas Ķīnas pilsētas un uzņēmumi pašlaik eksperimentē ar akumulatoru maiņu, koncentrējoties uz augstas noslodzes EV, piemēram, taksometriem. Hangdžou pilsēta ir ieviesusi akumulatoru nomaiņu savam taksometru parkam, kas izmanto vietēji ražotus Zotye EV.155 Pekina ir uzbūvējusi vairākas akumulatoru maiņas stacijas, cenšoties atbalstīt vietējo autoražotāju BAIC. 2017. gada beigās BAIC paziņoja par plānu līdz 2021. gadam visā valstī uzbūvēt 3000 maiņas staciju.156 Ķīnas elektromobiļu starta uzņēmums NIO plāno ieviest bateriju maiņas tehnoloģiju dažiem saviem transportlīdzekļiem un paziņoja, ka būvēs 1100 maiņas stacijas Ķīnā.157 Vairākas pilsētas Ķīnā — tostarp Hangzhou un Qingdao — ir izmantojuši arī akumulatoru nomaiņu autobusiem.158

Amerikas Savienotajās Valstīs diskusijas par akumulatoru nomaiņu izzuda pēc Izraēlas akumulatoru maiņas starta uzņēmuma Project Better Place bankrota 2013. gadā, kas bija plānojis vieglo automašīnu maiņas staciju tīklu.153 2015. gadā Tesla atteicās no maiņas stacijas plāniem, jo ​​uzbūvēja tikai vienu. demonstrācijas objekts, vainojot patērētāju intereses trūkumu. Pašlaik Amerikas Savienotajās Valstīs tiek veikti daži eksperimenti attiecībā uz akumulatoru nomaiņu154. Akumulatora izmaksu samazināšanās un, iespējams, mazākā mērā līdzstrāvas ātrās uzlādes infrastruktūras izvēršana, visticamāk, ir samazinājusi akumulatoru nomaiņas pievilcību pasaulē. Amerikas Savienotās Valstis.

Lai gan akumulatora nomaiņai ir vairākas priekšrocības, tai ir arī ievērojami trūkumi. EV akumulators ir smags un parasti atrodas transportlīdzekļa apakšā, veidojot neatņemamu konstrukcijas sastāvdaļu ar minimālām inženiertehniskajām pielaidēm izlīdzināšanai un elektriskajiem savienojumiem. Mūsdienu akumulatoriem parasti ir nepieciešama dzesēšana, un dzesēšanas sistēmu pievienošana un atvienošana ir sarežģīta.159 Ņemot vērā to izmēru un svaru, akumulatoru sistēmām ir ideāli jāatbilst, lai izvairītos no grabēšanas, samazinātu nodilumu un noturētu transportlīdzekli centrā. Skeitborda akumulatoru arhitektūra, kas ir izplatīta mūsdienu EV, uzlabo drošību, pazeminot transportlīdzekļa svara centru un uzlabojot aizsardzību pret triecieniem priekšā un aizmugurē. Noņemamiem akumulatoriem, kas atrodas bagāžniekā vai citur, šīs priekšrocības pietrūktu. Tā kā lielākā daļa transportlīdzekļu īpašnieku iekasē maksu galvenokārt mājās vaiELEKTROTRANSPORTLĪDZEKĻU UZLĀDE ĶĪNĀ UN SAVIENOTĀS VALSTĪSdarbā akumulatoru nomaiņa ne vienmēr atrisinātu uzlādes infrastruktūras problēmas — tā tikai palīdzētu risināt publiskās uzlādes un diapazona jautājumus. Un tā kā lielākā daļa autoražotāju nevēlas standartizēt akumulatoru komplektus vai dizainu — automašīnas ir veidotas, pamatojoties uz to akumulatoriem un motoriem, padarot to par galveno īpašuma vērtību160, akumulatoru nomaiņai var būt nepieciešams atsevišķs maiņas staciju tīkls katram automašīnu uzņēmumam vai atsevišķs maiņas aprīkojums dažādiem modeļiem un transportlīdzekļu izmēri. Lai gan ir ierosinātas mobilās akumulatoru maiņas kravas automašīnas161, šis uzņēmējdarbības modelis vēl ir jāievieš.