Ev Charger Technologies

Elektrisõidukite laadimistehnoloogiad Hiinas ja Ameerika Ühendriikides on üldjoontes sarnased. Mõlemas riigis on juhtmed ja pistikud elektrisõidukite laadimisel valdavalt domineerivaks tehnoloogiaks. (Traadita laadimine ja aku vahetamine on kõige vähem olulised.) Laadimistasemete, laadimisstandardite ja sideprotokollide osas on kahe riigi vahel erinevusi. Neid sarnasusi ja erinevusi käsitletakse allpool.

A. Laadimistasemed

Ameerika Ühendriikides toimub suur osa elektrisõidukite laadimisest 120-voldise pingega, kasutades muutmata koduse seinakontakte. Seda tuntakse üldiselt kui 1. taseme või nihkelaadimist. 1. taseme laadimisel kulub tüüpilisel 30 kWh akul 20%-lt peaaegu täislaadimiseni umbes 12 tundi. (Hiinas pole 120 volti pistikupesasid.)

Nii Hiinas kui ka Ameerika Ühendriikides toimub suur osa elektrisõidukite laadimisest 220 volti (Hiina) või 240 volti (Ameerika Ühendriigid) pingega. Ameerika Ühendriikides nimetatakse seda 2. taseme laadimiseks.

Selline laadimine võib toimuda muutmata pistikupesade või spetsiaalsete elektrisõidukite laadimisseadmetega ja see kasutab tavaliselt umbes 6–7 kW võimsust. Kui laadite 220–240 volti pingega, kulub tüüpilisel 30 kWh akul 20%-lt peaaegu täislaadimiseni umbes 6 tundi.

Lõpuks on nii Hiinas kui ka Ameerika Ühendriikides kasvavad alalisvoolu kiirlaadijate võrgud, mis kasutavad tavaliselt 24 kW, 50 kW, 100 kW või 120 kW võimsust. Mõned jaamad võivad pakkuda 350 kW või isegi 400 kW võimsust. Need alalisvoolu kiirlaadijad suudavad laadida sõiduki aku 20%-lt peaaegu täislaadimiseni aegadel, mis ulatuvad ligikaudu ühest tunnist kuni 10 minutini.

Tabel 6:Levinumad laadimistasemed USA-s

Allikas: USA energeetikaministeerium

B. Tasustamisstandardid

i. Hiina

Hiinal on üks üleriigiline elektrisõidukite kiirlaadimise standard. USA-l on kolm EV kiirlaadimisstandardit.

Hiina standard on tuntud kui Hiina GB/T. (InitsiaalidGBtähistada riiklikku standardit.)

Hiina GB/T ilmus 2015. aastal pärast mitmeaastast arendustööd.124 Nüüd on see kohustuslik kõikidele Hiinas müüdavatele uutele elektrisõidukitele. Rahvusvahelised autotootjad, sealhulgas Tesla, Nissan ja BMW, on oma Hiinas müüdavate elektrisõidukite jaoks kasutusele võtnud GB/T standardi. GB/T võimaldab praegu kiiret laadimist maksimaalse võimsusega 237,5 kW (950 V ja 250 amprit), kuigi paljud

Hiina alalisvoolu kiirlaadijad pakuvad 50 kW laadimist. Uus GB/T tuleb välja 2019. või 2020. aastal, mis väidetavalt uuendab standardit, et hõlmata suuremate tarbesõidukite laadimine kuni 900 kW. GB/T on ainult Hiina standard: vähesed Hiinas valmistatud elektrisõidukid, mida eksporditakse välismaale, kasutavad muid standardeid.125

2018. aasta augustis teatas Hiina elektrinõukogu (CEC) vastastikuse mõistmise memorandumi sõlmimisest Jaapanis asuva CHAdeMO võrguga, et arendada ühiselt ülikiiret laadimist. Eesmärk on GB/T ja CHAdeMO ühilduvus kiireks laadimiseks. Need kaks organisatsiooni teevad koostööd, et laiendada standardit riikidesse väljaspool Hiinat ja Jaapanit.126

ii. Ameerika Ühendriigid

Ameerika Ühendriikides on alalisvoolu kiirlaadimiseks kolm elektrisõidukite laadimisstandardit: CHAdeMO, CCS SAE Combo ja Tesla.

CHAdeMO oli esimene EV kiirlaadimisstandard, mis pärineb aastast 2011. Selle töötas välja Tokyo

Electric Power Company ja tähendab "Charge to Move" (jaapani keeles sõnamäng).127 CHAdeMO-d kasutatakse praegu Ameerika Ühendriikides Nissan Leafi ja Mitsubishi Outlander PHEV-i puhul, mis on ühed enimmüüdud elektrisõidukid. Leafi edu USA-s võib ollaELEKTRISÕIDUKITE LADIMINE HIINAS JA AMEERIKA ÜHENDRIIKIDES

ENERGIAPOLIITIKA.COLUMBIA.EDU | VEEBRUAR 2019 |

osaliselt tänu Nissani varasele pühendumusele võtta müügiesindustes ja muudes linnapiirkondades kasutusele CHAdeMO kiirlaadimise infrastruktuur.128 2019. aasta jaanuari seisuga oli Ameerika Ühendriikides üle 2900 CHAdeMO kiirlaadija (ja Jaapanis üle 7400 ja 7900). Euroopas).129

2016. aastal teatas CHAdeMO, et uuendab oma standardit esialgselt 70 laadimismääralt

kW pakkuda 150 kW.130 2018. aasta juunis teatas CHAdeMO 400 kW laadimisvõime kasutuselevõtust, kasutades 1000 V ja 400 ampriseid vedelikjahutusega kaableid. Suurem laadimine on saadaval suurte tarbesõidukite (nt veoautod ja bussid) vajaduste rahuldamiseks.131

Teine laadimisstandard USA-s on tuntud kui CCS või SAE Combo. Selle lasid välja 2011. aastal Euroopa ja USA autotootjate rühm. Sõnakombineeritudnäitab, et pistik sisaldab nii vahelduvvoolu (kuni 43 kW) kui ka alalisvoolu laadimist.132 tolli

Saksamaal moodustati Charging Interface Initiative (CharIN) koalitsioon, et propageerida CCSi laialdast kasutuselevõttu. Erinevalt CHAdeMO-st võimaldab CCS-pistik alalis- ja vahelduvvoolu laadimist ühe pordiga, vähendades sõiduki kerel vajalikku ruumi ja avasid. jaguar,

CCS-i toetavad Volkswagen, General Motors, BMW, Daimler, Ford, FCA ja Hyundai. Tesla on samuti liitunud koalitsiooniga ja teatas 2018. aasta novembris, et tema sõidukid Euroopas varustatakse CCS-laadimisportidega.133 Chevrolet Bolt ja BMW i3 kuuluvad USA populaarsete CCS-laadimist kasutavate elektrisõidukite hulka. Kui praegused CCS-kiirlaadijad pakuvad laadimist umbes 50 kW võimsusega, siis Electrify America programm sisaldab 350 kW kiirlaadimist, mis võimaldab peaaegu täielikku laadimist kõigest 10 minutiga.

Kolmandat laadimisstandardit Ameerika Ühendriikides haldab Tesla, kes käivitas 2012. aasta septembris Ameerika Ühendriikides oma Superchargeri võrgu.134 Tesla

Ülelaadijad töötavad tavaliselt 480 voltiga ja pakuvad laadimist maksimaalselt 120 kW. Nagu

2019. aasta jaanuaris oli Tesla veebisaidil USA-s 595 Superchargeri asukohta ja veel 420 asukohta on peagi tulemas.135 2018. aasta mais tegi Tesla ettepaneku, et tulevikus võivad tema ülelaadijad jõuda 350 kW-ni.136

Selle raporti uurimistöös küsisime USA intervjueeritavatelt, kas nende arvates takistab elektrisõidukite kasutuselevõttu ühtse riikliku standardi puudumine alalisvoolu kiirlaadimisel. Vähesed vastasid jaatavalt. Põhjused, miks mitut alalisvoolu kiirlaadimisstandardit ei peeta probleemiks, on järgmised:

● Enamik elektrisõidukite laadimist toimub kodus ja tööl 1. ja 2. taseme laadijatega.

● Suur osa avalikust ja töökoha laadimisinfrastruktuurist on siiani kasutanud 2. taseme laadijaid.

● Saadaval on adapterid, mis võimaldavad elektrisõidukite omanikel kasutada enamikku alalisvoolu kiirlaadijaid, isegi kui EV ja laadija kasutavad erinevaid laadimisstandardeid. (Peamine erand, Tesla ülelaadimisvõrk, on avatud ainult Tesla sõidukitele.) Eelkõige on muret kiirlaadimisadapterite ohutuse pärast.

● Kuna pistik ja pistik moodustavad väikese protsendi kiirlaadimisjaama maksumusest, on see jaamaomanikele vähe tehnilisi või rahalisi väljakutseid ning seda võib võrrelda tanklate erinevate oktaanarvudega bensiinide voolikutega. Paljudel avalikel laadimisjaamadel on ühe laadimisposti külge kinnitatud mitu pistikut, mis võimaldab seal laadida mis tahes tüüpi elektriautosid. Tõepoolest, paljud jurisdiktsioonid nõuavad või stimuleerivad seda.ELEKTRISÕIDUKITE LADIMINE HIINAS JA AMEERIKA ÜHENDRIIKIDES

38 | GLOBAALSE ENERGIAPOLIITIKA KESKUS | COLUMBIA SIPA

Mõned autotootjad on öelnud, et eksklusiivne laadimisvõrk esindab konkurentsistrateegiat. BMW elektromobiilsuse juht ja CharINi esimees Claas Bracklo ütles 2018. aastal: "Me asutasime CharINi, et luua võimupositsioon."137 Paljud Tesla omanikud ja investorid peavad selle patenteeritud ülelaadijate võrgustikku müügiargumendiks, kuigi Tesla väljendab jätkuvalt oma seisukohta. valmisolek lubada teistel automudelitel oma võrku kasutada tingimusel, et nad panustavad kasutusega võrdeliselt rahastamisse.138 Tesla on samuti osa CharINist, mis edendab CCS-i. 2018. aasta novembris teatas ta, et Euroopas müüdavad Model 3 autod on varustatud CCS-portidega. Tesla omanikud saavad osta ka adaptereid, et pääseda juurde CHAdeMO kiirlaadijatele.139

C. Laadimise sideprotokollid Laadimise sideprotokollid on vajalikud laadimise optimeerimiseks kasutaja vajaduste (laadimise oleku, aku pinge ja ohutuse tuvastamiseks) ja võrgu jaoks (sealhulgas

jaotusvõrgu võimsus, kasutusaja hinnakujundus ja nõudlusele reageerimise meetmed).140 Hiina GB/T ja CHAdeMO kasutavad sideprotokolli, mida tuntakse nime all CAN, samas kui CCS töötab PLC-protokolliga. Avatud sideprotokollid, nagu Open Charge Point Protocol (OCPP), mille on välja töötanud Open Charging Alliance, muutuvad Ameerika Ühendriikides ja Euroopas üha populaarsemaks.

Selle raporti uurimistöös nimetasid mitmed USA intervjueeritavad poliitilise prioriteedina liikumist avatud sideprotokollide ja tarkvara poole. Eelkõige märgiti, et mõned riiklikud maksustamisprojektid, mida rahastati Ameerika taastamise ja taasinvesteeringute seaduse (ARRA) alusel, valisid müüjad, kelle platvormid olid hiljem finantsraskustes, jättes katkised seadmed, mis vajasid väljavahetamist.141 Enamik linnu, kommunaalettevõtteid ja tasusid võrgud, kellega selle uuringu jaoks ühendust võeti, väljendasid toetust avatud sideprotokollidele ja stiimulitele, mis võimaldavad laadimisvõrgu hostidel sujuvalt teenusepakkujat vahetada.142

D. Kulud

Kodused laadijad on Hiinas odavamad kui USA-s. Hiinas müüakse tüüpilist 7 kW seinale paigaldatavat kodulaadijat võrgus hinnaga 1200–1800,143 RMB. Paigaldamine nõuab lisatasu. (Enamik eraelektrisõidukite ostudest on kaasas laadija ja paigaldus.) Ameerika Ühendriikides maksavad 2. taseme kodulaadijad vahemikus 450–600 dollarit, millele lisandub keskmiselt ligikaudu 500 dollarit paigaldamise eest.144 Alalisvoolu kiirlaadimisseadmed on oluliselt kallimad. mõlemad riigid. Kulud on väga erinevad. Üks selle aruande jaoks küsitletud Hiina ekspert hindas, et 50 kW alalisvoolu kiirlaadimisposti paigaldamine Hiinasse maksab tavaliselt 45 000 kuni 60 000 RMB, kusjuures laadimispost ise moodustab ligikaudu 25 000 kuni 35 000 RMB ning kaabeldus, maa-alune infrastruktuur ja tööjõuarvestus. ülejäänud osas.145 Ameerika Ühendriikides võib alalisvoolu kiirlaadimine maksta kümneid tuhandeid dollareid postituse kohta. Peamised muutujad, mis mõjutavad alalisvoolu kiirlaadimisseadmete paigaldamise kulusid, hõlmavad kaeviku kaevamise, trafo uuendamise, uute või täiustatud vooluahelate ja elektripaneelide ning esteetiliste uuenduste vajadust. Täiendavad kaalutlused on sildid, lubade andmine ja juurdepääs puuetega inimestele.146

E. Juhtmeta laadimine

Juhtmeta laadimine pakub mitmeid eeliseid, sealhulgas esteetika, aja kokkuhoid ja kasutuslihtsus.

See oli saadaval 1990. aastatel EV1 (varajane elektriauto) jaoks, kuid tänapäeval on see haruldane.147 Internetis pakutavad juhtmevabad elektriautode laadimissüsteemid hinnavahemikus 1260–3000 dollarit.148 Juhtmeta elektrisõidukite laadimisega kaasneb tõhususe karistus, praegused süsteemid pakuvad laadimistõhusust. umbes 85%.149 Praegused juhtmeta laadimistooted pakuvad võimsust 3–22 kW; juhtmevabad laadijad on saadaval mitmetele elektrisõidukite mudelitele alates pistikuta laadimisest kas 3,6 kW või 7,2 kW võimsusega, mis vastab 2. taseme laadimisele.150 Kuigi paljud elektrisõidukite kasutajad ei pea juhtmevaba laadimist lisakulu väärt151, on mõned analüütikud prognoosinud, et tehnoloogia levib peagi laialt. ja mitmed autotootjad on teatanud, et pakuvad tulevastele elektrisõidukitele juhtmevaba laadimist. Traadita laadimine võib olla atraktiivne teatud kindla marsruudiga sõidukite jaoks, nagu näiteks avalikud bussid, ja seda on pakutud ka tulevaste elektriliste maanteede jaoks, kuigi kõrge hind, madal laadimistõhusus ja aeglane laadimiskiirus oleksid puudused.152

F. Aku vahetamine

Aku vahetamise tehnoloogia abil saaksid elektrisõidukid oma tühjenenud akusid teiste täislaetud akude vastu vahetada. See lühendaks märkimisväärselt elektrisõiduki laadimiseks kuluvat aega, mis tooks autojuhtidele märkimisväärset kasu.

Mitmed Hiina linnad ja ettevõtted katsetavad praegu akude vahetamist, keskendudes suure kasutusega elektrisõidukitele, näiteks taksodele. Hangzhou linn on oma taksoparki, mis kasutab kohapeal valmistatud Zotye EV-sid, kasutusele võtnud akude vahetuse.155 Peking on ehitanud mitu akuvahetusjaama, mida toetab kohalik autotootja BAIC. 2017. aasta lõpus teatas BAIC plaanist ehitada aastaks 2021 üle 3000 vahetusjaama.156 Hiina elektrisõidukite idufirma NIO kavatseb mõnele oma sõidukile kasutusele võtta akuvahetustehnoloogia ja teatas, et ehitab Hiinas 1100 vahetusjaama.157 Mitmed Hiina linnad – sealhulgas Hangzhou ja Qingdao — on kasutanud ka busside akuvahetust.158

Ameerika Ühendriikides vaibus arutelu akude vahetamise üle pärast seda, kui 2013. aastal pankrotti Iisraeli akuvahetusettevõtte Project Better Place, mis oli kavandanud sõiduautode vahetusjaamade võrgustiku.153 2015. aastal loobus Tesla oma vahetusjaama plaanidest, kuna oli ehitanud vaid ühe esitlusrajatis, süüdistades tarbija huvipuudust. Tänapäeval on Ameerika Ühendriikides akude vahetamisega seotud vähe katseid, kui üldse.154 Akude kulude langus ja võib-olla vähemal määral ka alalisvoolu kiirlaadimise infrastruktuuri kasutuselevõtt on tõenäoliselt vähendanud akude vahetamise atraktiivsust maailmas. Ameerika Ühendriigid.

Kuigi aku vahetamine pakub mitmeid eeliseid, on sellel ka märkimisväärseid puudusi. EV aku on raske ja asub tavaliselt sõiduki allosas, moodustades lahutamatu konstruktsioonikomponendi, millel on minimaalsed insenertehnilised tolerantsid joondamiseks ja elektriühendusteks. Tänapäeva akud vajavad tavaliselt jahutamist ning jahutussüsteemide ühendamine ja lahtiühendamine on keeruline.159 Arvestades nende suurust ja kaalu, peavad akusüsteemid ideaalselt sobima, et vältida ragisemist, vähendada kulumist ja hoida sõidukit keskel. Tänapäeva elektrisõidukites levinud rulaaku arhitektuur parandab ohutust, alandades sõiduki raskuskeset ja parandades kokkupõrkekaitset ees ja taga. Pagasiruumis või mujal asuvatel eemaldatavatel akudel see eelis puuduks. Kuna enamik sõidukiomanikke võtab tasu peamiselt kodus võiELEKTRISÕIDUKITE LADIMINE HIINAS JA AMEERIKA ÜHENDRIIKIDEStööl ei lahenda aku vahetamine tingimata laadimisinfrastruktuuri probleeme – see aitaks lahendada ainult avalikku laadimist ja leviala. Ja kuna enamik autotootjaid ei soovi akupakke ega konstruktsioone standardiseerida – autod on projekteeritud nende akude ja mootorite ümber, muutes selle oluliseks varalise väärtuse160 –, võib akuvahetus nõuda iga autotootja jaoks eraldi vahetusjaamade võrgustikku või erinevate mudelite ja mudelite jaoks eraldi vahetusvarustust. sõidukite suurused. Kuigi on välja pakutud mobiilseid aku vahetavaid veokeid161, tuleb seda ärimudelit veel rakendada.