Тэхналогіі EV Charger

Тэхналогіі зарадкі электрамабіляў у Кітаі і ЗША ў цэлым падобныя. У абедзвюх краінах шнуры і відэльцы з'яўляюцца пераважнай дамінуючай тэхналогіяй для зарадкі электрамабіляў. (Бесправадная зарадка і замена акумулятара прысутнічаюць як мінімум нязначна.) Існуюць адрозненні паміж дзвюма краінамі ў дачыненні да ўзроўню зарадкі, стандартаў зарадкі і пратаколаў сувязі. Гэтыя падабенствы і адрозненні абмяркоўваюцца ніжэй.

А. Узроўні зарадкі

У Злучаных Штатах вялікая частка зарадкі электрамабіляў адбываецца пры напрузе 120 вольт з дапамогай немадыфікаваных хатніх разетак. Гэта звычайна вядома як узровень 1 або «кропельная» зарадка. Пры зарадцы ўзроўню 1 звычайнаму акумулятару ёмістасцю 30 кВт/гадз патрабуецца прыкладна 12 гадзін, каб перайсці ад 20% да амаль поўнага зарада. (У Кітаі няма разетак на 120 вольт.)

І ў Кітаі, і ў Злучаных Штатах вялікая частка зарадкі электрамабіляў адбываецца пры напрузе 220 вольт (Кітай) або 240 вольт (Злучаныя Штаты). У Злучаных Штатах гэта вядома як плата 2-га ўзроўню.

Такая зарадка можа адбывацца з немадыфікаванымі разеткамі або спецыялізаваным абсталяваннем для зарадкі электрамабіляў і звычайна выкарыстоўвае каля 6–7 кВт магутнасці. Пры зарадцы пры напрузе 220–240 вольт звычайнаму акумулятару ёмістасцю 30 кВт/гадз патрабуецца прыкладна 6 гадзін, каб перайсці ад 20% да амаль поўнага зарада.

Нарэшце, як у Кітаі, так і ў ЗША растуць сеткі хуткіх зарадных прылад пастаяннага току, якія звычайна выкарыстоўваюць магутнасць 24 кВт, 50 кВт, 100 кВт або 120 кВт. Некаторыя станцыі могуць прапаноўваць 350 кВт або нават 400 кВт магутнасці. Гэтыя хуткія зарадныя прылады пастаяннага току могуць зарадзіць акумулятар аўтамабіля ад 20% да амаль поўнай зарадкі за час ад адной гадзіны да ўсяго 10 хвілін.

Табліца 6:Самыя распаўсюджаныя ўзроўні зарадкі ў ЗША

Крыніца: Міністэрства энергетыкі ЗША

B. Стандарты зарадкі

я. Кітай

У Кітаі існуе адзін агульнанацыянальны стандарт хуткай зарадкі электрамабіляў. У ЗША ёсць тры стандарты хуткай зарадкі электрамабіляў.

Кітайскі стандарт вядомы як China GB/T. (ІніцыялыGBвыступаць за нацыянальны стандарт.)

China GB/T быў выпушчаны ў 2015 годзе пасля некалькіх гадоў распрацоўкі.124 Цяпер ён з'яўляецца абавязковым для ўсіх новых электрамабіляў, якія прадаюцца ў Кітаі. Міжнародныя аўтавытворцы, у тым ліку Tesla, Nissan і BMW, прынялі стандарт GB/T для сваіх электрамабіляў, якія прадаюцца ў Кітаі. GB/T у цяперашні час дазваляе хуткую зарадку пры максімальнай магутнасці 237,5 кВт (пры 950 В і 250 ампер), хоць многія

Кітайскія хуткія зарадныя прылады пастаяннага току прапануюць зарадку магутнасцю 50 кВт. Новы GB/T будзе выпушчаны ў 2019 або 2020 гадах, які, як паведамляецца, абнавіць стандарт, уключыўшы зарадку да 900 кВт для вялікіх камерцыйных аўтамабіляў. GB/T - гэта толькі кітайскі стандарт: нешматлікія кітайскія электрамабілі, якія экспартуюцца за мяжу, выкарыстоўваюць іншыя стандарты.125

У жніўні 2018 года Кітайскі савет па электраэнергетыцы (CEC) абвясціў аб падпісанні мемарандума аб узаемаразуменні з сеткай CHAdeMO, якая базуецца ў Японіі, для сумеснай распрацоўкі звышхуткай зарадкі. Мэта - сумяшчальнасць паміж GB/T і CHAdeMO для хуткай зарадкі. Дзве арганізацыі будуць супрацоўнічаць, каб пашырыць стандарт на краіны, акрамя Кітая і Японіі.126

ii. ЗША

У Злучаных Штатах існуе тры стандарты хуткай зарадкі электрамабіляў пастаянным токам: CHAdeMO, CCS SAE Combo і Tesla.

CHAdeMO быў першым стандартам хуткай зарадкі электрамабіляў у 2011 годзе. Ён быў распрацаваны ў Токіо

Electric Power Company і расшыфроўваецца як «Charge to Move» (каламбур на японскай мове).127 У цяперашні час CHAdeMO выкарыстоўваецца ў Злучаных Штатах у Nissan Leaf і Mitsubishi Outlander PHEV, якія з'яўляюцца аднымі з самых прадаваных электрамабіляў. Поспех Leaf у Злучаных Штатах можа быцьЗАРАДКА ЭЛЕКТРАМАБІЛЕЙ У КІТАІ І ЗША

ENERGYPOLICY.COLUMBIA.EDU | ЛЮТЫ 2019 |

збольшага з-за ранняга абавязацельства Nissan разгарнуць інфраструктуру хуткай зарадкі CHAdeMO ў дылерскіх цэнтрах і іншых гарадскіх месцах.128 Па стане на студзень 2019 г. у Злучаных Штатах было больш за 2900 хуткіх зарадных прылад CHAdeMO (а таксама больш за 7400 у Японіі і 7900 у Еўропе).129

У 2016 годзе CHAdeMO абвясціла, што абнавіць свой стандарт з першапачатковай хуткасці зарадкі 70

кВт прапануе 150 кВт.130 У чэрвені 2018 года CHAdeMO абвясціла аб увядзенні магчымасці зарадкі 400 кВт з выкарыстаннем кабеляў з вадкасным астуджэннем 1000 В, 400 ампер. Больш высокая плата будзе даступная для задавальнення патрэб вялікіх камерцыйных аўтамабіляў, такіх як грузавікі і аўтобусы.131

Другі стандарт зарадкі ў Злучаных Штатах вядомы як CCS або SAE Combo. Ён быў выпушчаны ў 2011 годзе групай еўрапейскіх і амерыканскіх аўтавытворцаў. Словакамбінаваныпаказвае на тое, што відэлец падтрымлівае як зарадку пераменным токам (да 43 кВт), так і зарадку пастаянным токам.132 У

У Германіі была створана кааліцыя Charing Interface Initiative (CharIN), каб выступаць за шырокае прыняцце CCS. У адрозненне ад CHAdeMO, штэкер CCS дазваляе зараджацца пастаянным і пераменным токам праз адзін порт, памяншаючы прастору і адтуліны, неабходныя на кузаве аўтамабіля. Ягуар,

Volkswagen, General Motors, BMW, Daimler, Ford, FCA і Hyundai падтрымліваюць CCS. Tesla таксама далучылася да кааліцыі і ў лістападзе 2018 г. абвясціла, што яе аўтамабілі ў Еўропе будуць абсталяваны зараднымі портамі CCS.133 Chevrolet Bolt і BMW i3 з'яўляюцца аднымі з папулярных электрамабіляў у Злучаных Штатах, якія выкарыстоўваюць зарадку CCS. У той час як сучасныя хуткія зарадныя прылады CCS забяспечваюць зарадку магутнасцю каля 50 кВт, праграма Electrify America уключае хуткую зарадку магутнасцю 350 кВт, якая можа забяспечыць амаль поўную зарадку ўсяго за 10 хвілін.

Трэцім стандартам зарадкі ў Злучаных Штатах кіруе кампанія Tesla, якая запусціла ўласную запатэнтаваную сетку Supercharger у ЗША ў верасні 2012 г.134 Tesla

Нагнетальнікі звычайна працуюць пры напрузе 480 вольт і забяспечваюць зарадку пры максімальнай магутнасці 120 кВт. Як

У студзені 2019 г. на вэб-сайце Tesla былі пералічаны 595 пунктаў нагнетальніка нагнетальнікаў у Злучаных Штатах, з дадатковымі 420 пунктамі «хутка».135 У траўні 2018 г. кампанія Tesla выказала здагадку, што ў будучыні яго нагнетальнікі могуць дасягнуць узроўню магутнасці да 350 кВт.136

У нашым даследаванні для гэтай справаздачы мы спыталі апытаных у ЗША, ці лічаць яны адсутнасць адзінага нацыянальнага стандарту хуткай зарадкі пастаяннага току перашкодай для прыняцця электрамабіляў. Мала хто адказаў станоўча. Прычыны таго, што некалькі стандартаў хуткай зарадкі пастаянным токам не лічацца праблемай, ўключаюць:

● Большая частка зарадкі электрамабіляў адбываецца дома і на працы з дапамогай зарадных прылад узроўняў 1 і 2.

● Большая частка грамадскай і працоўнай інфраструктуры зарадкі на сённяшні дзень выкарыстоўвала зарадныя прылады 2-га ўзроўню.

● Даступныя адаптары, якія дазваляюць уладальнікам электрамабіляў выкарыстоўваць большасць хуткіх зарадных прылад пастаяннага току, нават калі электрамабіль і зарадная прылада выкарыстоўваюць розныя стандарты зарадкі. (Галоўнае выключэнне, сетка наддува Tesla, адкрыта толькі для аўтамабіляў Tesla.) Характэрна, што ёсць пэўныя сумненні наконт бяспекі адаптараў хуткай зарадкі.

● Паколькі штэкер і раз'ём складаюць невялікі адсотак ад кошту станцыі хуткай зарадкі, гэта не стварае невялікіх тэхнічных або фінансавых праблем для ўладальнікаў станцыі і можа параўнацца са шлангамі для рознага актанавага ліку бензіну на АЗС. Многія грамадскія зарадныя станцыі маюць некалькі штэкераў, падлучаных да адной зараднай стойкі, што дазваляе зараджаць любы тып электрамабіля. Сапраўды, многія юрысдыкцыі патрабуюць або стымулююць гэта.ЗАРАДКА ЭЛЕКТРАМАБІЛЕЙ У КІТАІ І ЗША

38 | ЦЭНТР ГЛАБАЛЬНАЙ ЭНЕРГЭТНАЙ ПАЛІТЫКІ | КАЛУМБІЙСКАЯ СІПА

Некаторыя вытворцы аўтамабіляў заявілі, што эксклюзіўная сетка зарадкі ўяўляе сабой канкурэнтную стратэгію. Клаас Бракло, кіраўнік аддзела электрамабільнасці ў BMW і старшыня CharIN, заявіў у 2018 годзе: «Мы заснавалі CharIN, каб пабудаваць пазіцыю ўлады».137 Многія ўладальнікі і інвестары Tesla лічаць яе прапрыетарную сетку нагнетальнікаў перавагай продажу, хоць Tesla працягвае выказваць гатоўнасць дазволіць іншым мадэлям аўтамабіляў выкарыстоўваць сваю сетку пры ўмове, што яны ўнясуць фінансаванне прапарцыянальна выкарыстання.138 Tesla таксама з'яўляецца часткай CharIN садзейнічанне CCS. У лістападзе 2018 года было абвешчана, што аўтамабілі Model 3, якія прадаюцца ў Еўропе, будуць абсталяваны партамі CCS. Уладальнікі Tesla таксама могуць набыць адаптары для доступу да хуткіх зарадных прылад CHAdeMO.139

C. Пратаколы сувязі зарадкі Пратаколы сувязі зарадкі неабходныя для аптымізацыі зарадкі ў адпаведнасці з патрэбамі карыстальніка (для вызначэння стану зарада, напружання батарэі і бяспекі) і для сеткі (у тым ліку

прапускная здольнасць размеркавальнай сеткі, цэны па часе выкарыстання і меры рэагавання на попыт).140 Кітай GB/T і CHAdeMO выкарыстоўваюць пратакол сувязі, вядомы як CAN, у той час як CCS працуе з пратаколам PLC. Адкрытыя пратаколы сувязі, такія як Open Charge Point Protocol (OCPP), распрацаваны Open Charging Alliance, становяцца ўсё больш папулярнымі ў Злучаных Штатах і Еўропе.

У нашым даследаванні для гэтай справаздачы некалькі рэспандэнтаў з ЗША адзначылі пераход да адкрытых камунікацыйных пратаколаў і праграмнага забеспячэння ў якасці прыярытэту палітыкі. У прыватнасці, некаторыя дзяржаўныя зарадныя праекты, якія атрымалі фінансаванне ў адпаведнасці з Законам аб аднаўленні і рэінвеставанні Амерыкі (ARRA), згадваліся як выбраныя пастаўшчыкі з прапрыетарнымі платформамі, якія пасля сутыкнуліся з фінансавымі цяжкасцямі, пакінуўшы зламанае абсталяванне, якое патрабавала замены.141 Большасць гарадоў, камунальныя паслугі і зарадка Сеткі, з якімі звязаліся для гэтага даследавання, выказалі падтрымку адкрытым камунікацыйным пратаколам і стымулам для плаўнага пераключэння сеткавых хастоў. пастаўшчыкі.142

D. Выдаткі

Хатнія зарадныя прылады ў Кітаі таннейшыя, чым у ЗША. У Кітаі тыповая насценная хатняя зарадная прылада магутнасцю 7 кВт прадаецца ў інтэрнэце па цане ад 1200 да 1800 юаняў.143 Устаноўка патрабуе дадатковых выдаткаў. (Большасць прыватных пакупак электрамабіляў пастаўляецца з зараднай прыладай і ўстаноўкай.) У Злучаных Штатах хатнія зарадныя прылады 2-га ўзроўню каштуюць ад 450 да 600 долараў плюс у сярэднім каля 500 долараў за ўстаноўку.144 Абсталяванне для хуткай зарадкі пастаяннага току значна даражэйшае ў абедзве краіны. Выдаткі вар'іруюцца ў шырокіх межах. Адзін кітайскі эксперт, апытаны для гэтага дакладу, падлічыў, што ўстаноўка посту хуткай зарадкі пастаяннага току магутнасцю 50 кВт у Кітаі звычайна каштуе ад 45 000 да 60 000 юаняў, прычым сама зарадная станцыя складае прыкладна 25 000 - 35 000 юаняў, а таксама ўлік кабеляў, падземнай інфраструктуры і працы. на рэшту.145 У Злучаных Штатах хуткая зарадка пастаяннага току можа каштаваць дзесяткі тысяч долараў за пост. Асноўныя зменныя, якія ўплываюць на кошт устаноўкі абсталявання для хуткай зарадкі пастаяннага току, ўключаюць неабходнасць траншэй, мадэрнізацыю трансфарматараў, новыя або мадэрнізаваныя схемы і электрычныя панэлі, а таксама эстэтычныя мадэрнізацыі. Шыльды, дазволы і доступ для інвалідаў з'яўляюцца дадатковымі меркаваннямі.146

E. Бесправадная зарадка

Бесправадная зарадка прапануе некалькі пераваг, у тым ліку эстэтыку, эканомію часу і прастату выкарыстання.

Яна была даступная ў 1990-я гады для EV1 (ранняга электрамабіля), але рэдка сустракаецца сёння.147 Сістэмы бесправадной зарадкі электрамабіляў, якія прапануюцца ў інтэрнэце, каштуюць ад 1260 да прыкладна 3000 долараў.148 Бесправадная зарадка электрамабіляў цягне за сабой паніжэнне эфектыўнасці, а сучасныя сістэмы забяспечваюць эфектыўнасць зарадкі каля 85%.149 Цяперашнія прадукты бесправадной зарадкі забяспечваюць перадачу магутнасці 3–22 кВт; бесправадныя зарадныя прылады, даступныя для некалькіх мадэляў электрамабіляў ад Plugless зараджаюцца 3,6 кВт або 7,2 кВт, што эквівалентна зарадцы ўзроўню 2.150 Хаця многія карыстальнікі электрамабіляў лічаць, што бесправадная зарадка не вартая дадатковых выдаткаў151, некаторыя аналітыкі прагназуюць, што гэтая тэхналогія хутка атрымае шырокае распаўсюджванне, і некалькі вытворцаў аўтамабіляў абвясцілі, што прапануюць бесправадную зарадку ў якасці опцыі на будучых электрамабілях. Бесправадная зарадка можа быць прывабнай для некаторых транспартных сродкаў з вызначанымі маршрутамі, такіх як грамадскія аўтобусы, і яна таксама была прапанавана для будучых электрычных шашэйных палос, хаця высокі кошт, нізкая эфектыўнасць зарадкі і нізкая хуткасць зарадкі будуць недахопамі.152

F. Замена батарэі

З тэхналогіяй замены акумулятараў электрамабілі могуць замяняць свае разраджаныя акумулятары на цалкам зараджаныя. Гэта рэзка скараціла б час, неабходны для падзарадкі электрамабіля, з патэнцыйнай перавагай для кіроўцаў.

Некалькі кітайскіх гарадоў і кампаній зараз эксперыментуюць з заменай акумулятараў, удзяляючы асаблівую ўвагу парку электрамабіляў з высокай загрузкай, такіх як таксі. Горад Ханчжоу разгарнуў сістэму замены акумулятараў для свайго парку таксі, дзе выкарыстоўваюцца электрамабілі Zotye мясцовай вытворчасці.155 Пекін пабудаваў некалькі станцый замены акумулятараў пры падтрымцы мясцовага аўтавытворцы BAIC. У канцы 2017 года BAIC абвясціў аб плане пабудаваць 3000 станцый абмену па ўсёй краіне да 2021 года.156 Кітайскі стартап электрамабіляў NIO плануе прыняць тэхналогію замены акумулятараў для некаторых сваіх аўтамабіляў і абвясціў, што пабудуе 1100 станцый абмену ў Кітаі.157 Некалькі гарадоў Кітая— у тым ліку ў Ханчжоу і Ціндао - таксама выкарыстоўвалі замену батарэі аўтобусы.158

У Злучаных Штатах абмеркаванне замены акумулятараў згасла пасля банкруцтва ў 2013 годзе ізраільскага стартапа па замене акумулятараў Project Better Place, які планаваў стварыць сетку станцый замены для легкавых аўтамабіляў.153 У 2015 годзе кампанія Tesla адмовілася ад планаў па замене батарэй, пабудаваўшы толькі адну дэманстрацыйнага аб'екта, абвінаваціўшы адсутнасць цікавасці спажыўцоў. Сёння ў Злучаных Штатах практычна няма эксперыментаў па замене акумулятараў154. Зніжэнне кошту акумулятараў і, магчыма, у меншай ступені разгортванне інфраструктуры хуткай зарадкі пастаяннага току, верагодна, знізілі прывабнасць замены акумулятараў у свеце. ЗША.

Нягледзячы на ​​тое, што замена батарэі дае некалькі пераваг, яна мае і прыкметныя недахопы. Акумулятар электрамабіля цяжкі і звычайна размяшчаецца ўнізе аўтамабіля, утвараючы неад'емны структурны кампанент з мінімальнымі інжынернымі допускамі для выраўноўвання і электрычных злучэнняў. Сучасныя акумулятары звычайна патрабуюць астуджэння, а падключэнне і адключэнне сістэм астуджэння складана.159 Улічваючы іх памер і вагу, акумулятарныя сістэмы павінны ідэальна адпавядаць, каб пазбегнуць грукату, паменшыць знос і трымаць аўтамабіль у цэнтры. Архітэктура акумулятара скейтборда, распаўсюджаная ў сучасных электрамабілях, павышае бяспеку за кошт паніжэння цэнтра вагі аўтамабіля і паляпшэння абароны ад удараў спераду і ззаду. Здымныя батарэі, размешчаныя ў багажніку або ў іншым месцы, не мелі б гэтай перавагі. Паколькі большасць уладальнікаў транспартных сродкаў зараджаюць у асноўным дома абоЗАРАДКА ЭЛЕКТРАМАБІЛЕЙ У КІТАІ І ЗШАна працы замена акумулятара не абавязкова вырашыць праблемы з інфраструктурай зарадкі — гэта толькі дапаможа вырашыць пытанні грамадскай зарадкі і дыяпазону. І паколькі большасць аўтавытворцаў не жадаюць стандартызаваць акумулятарныя блокі або канструкцыю — аўтамабілі сканструяваны вакол іх акумулятараў і рухавікоў, што робіць гэта ключавой запатэнтаванай каштоўнасцю160 — для замены акумулятараў можа спатрэбіцца асобная сетка станцый замены для кожнай аўтамабільнай кампаніі або асобнае абсталяванне для замены для розных мадэляў і памеры транспартных сродкаў. Хаця мабільныя грузавікі для замены акумулятараў былі прапанаваны161, гэтая бізнес-мадэль яшчэ не рэалізавана.