Ev-laaiertegnologieë

EV-laaitegnologieë in China en die Verenigde State is breedweg soortgelyk. In beide lande is koorde en proppe die oorweldigend dominante tegnologie vir die laai van elektriese voertuie. (Draadlose laai en batteryruiling het hoogstens 'n geringe teenwoordigheid.) Daar is verskille tussen die twee lande met betrekking tot laaivlakke, laaistandaarde en kommunikasieprotokolle. Hierdie ooreenkomste en verskille word hieronder bespreek.

A. Laaivlakke

In die Verenigde State vind 'n groot deel van die laai van elektriese voertuie teen 120 volt plaas met behulp van ongemodifiseerde muurkontakpunte. Dit staan ​​algemeen bekend as Vlak 1- of "druppellaai". Met Vlak 1-laai neem dit ongeveer 12 uur vir 'n tipiese 30 kWh-battery om van 20% na 'n byna volle lading te gaan. (Daar is geen 120 volt-kontakpunte in China nie.)

In beide China en die Verenigde State vind 'n groot deel van die laai van elektriese voertuie teen 220 volt (China) of 240 volt (Verenigde State) plaas. In die Verenigde State staan ​​dit bekend as vlak 2-laai.

Sulke laai kan plaasvind met ongemodifiseerde kragpunte of gespesialiseerde EV-laaitoerusting en gebruik tipies ongeveer 6–7 kW krag. Wanneer dit teen 220–240 volt laai, neem dit 'n tipiese 30 kWh-battery ongeveer 6 uur om van 20% na 'n byna volle lading te gaan.

Laastens het beide China en die Verenigde State groeiende netwerke van GS-snellaaiers, wat gewoonlik 24 kW, 50 kW, 100 kW of 120 kW krag gebruik. Sommige stasies bied moontlik 350 kW of selfs 400 kW krag. Hierdie GS-snellaaiers kan 'n voertuigbattery van 20% tot 'n byna volle lading neem in tye wat wissel van ongeveer een uur tot so min as 10 minute.

Tabel 6:Mees algemene laaivlakke in die VSA

Bron: Amerikaanse Departement van Energie

B. Hefstandaarde

i. China

China het een landwye snellaaistandaard vir elektriese voertuie. Die VSA het drie snellaaistandaarde vir elektriese voertuie.

Die Chinese standaard staan ​​bekend as China GB/T. (Die voorlettersGBstaan ​​vir nasionale standaard.)

China GB/T is in 2015 vrygestel na etlike jare se ontwikkeling.124 Dit is nou verpligtend vir alle nuwe elektriese voertuie wat in China verkoop word. Internasionale motorvervaardigers, insluitend Tesla, Nissan en BMW, het die GB/T-standaard aangeneem vir hul EV's wat in China verkoop word. GB/T laat tans vinnige laai toe teen 'n maksimum van 237.5 kW uitset (teen 950 V en 250 ampère), hoewel baie

Chinese GS-snellaaiers bied 50 kW-laai. 'n Nuwe GB/T sal in 2019 of 2020 vrygestel word, wat na bewering die standaard sal opgradeer om laai van tot 900 kW vir groter kommersiële voertuie in te sluit. GB/T is 'n slegs-China-standaard: die paar China-vervaardigde EV's wat na die buiteland uitgevoer word, gebruik ander standaarde.125

In Augustus 2018 het die China Electricity Council (CEC) 'n memorandum van verstandhouding met die CHAdeMO-netwerk, gebaseer in Japan, aangekondig om gesamentlik ultrasnelle laai te ontwikkel. Die doel is versoenbaarheid tussen GB/T en CHAdeMO vir vinnige laai. Die twee organisasies sal saamwerk om die standaard na lande buite China en Japan uit te brei.126

ii. Verenigde State

In die Verenigde State is daar drie EV-laaistandaarde vir GS-snelle laai: CHAdeMO, CCS SAE Combo en Tesla.

CHAdeMO was die eerste snellaaistandaard vir elektriese voertuie, wat dateer uit 2011. Dit is deur Tokio ontwikkel.

Electric Power Company staan ​​vir “Charge to Move” (’n woordspeling in Japannees).127 CHAdeMO word tans in die Verenigde State in die Nissan Leaf en Mitsubishi Outlander PHEV gebruik, wat van die hoogsverkopende elektriese voertuie is. Die Leaf se sukses in die Verenigde State kan weesELEKTRIESE VOERTUIGLAAI IN CHINA EN DIE VERENIGDE STATE

ENERGIEBELEID.COLUMBIA.EDU | FEBRUARIE 2019 |

deels te danke aan Nissan se vroeë verbintenis om CHAdeMO-snellaai-infrastruktuur by handelaars en ander stedelike liggings uit te rol.128 Vanaf Januarie 2019 was daar meer as 2 900 CHAdeMO-snellaaiers in die Verenigde State (sowel as meer as 7 400 in Japan en 7 900 in Europa).129

In 2016 het CHAdeMO aangekondig dat hulle hul standaard sou opgradeer vanaf hul aanvanklike laaikoers van 70

kW om 150 kW aan te bied.130 In Junie 2018 het CHAdeMO die bekendstelling van 400 kW laaikapasiteit aangekondig, met behulp van 1 000 V, 400 amp vloeistofverkoelde kabels. Die hoër laai sal beskikbaar wees om aan die behoeftes van groot kommersiële voertuie soos vragmotors en busse te voldoen.131

'n Tweede laaistandaard in die Verenigde State staan ​​bekend as CCS of SAE Combo. Dit is in 2011 deur 'n groep Europese en Amerikaanse motorvervaardigers vrygestel. Die woordkombinasiedui aan dat die prop beide WS-laai (teen tot 43 kW) en GS-laai bevat.132 In

Duitsland, die Charging Interface Initiative (CharIN) koalisie is gevorm om te pleit vir die wydverspreide aanvaarding van CCS. Anders as CHAdeMO, maak 'n CCS-prop GS- en WS-laai met 'n enkele poort moontlik, wat die spasie en openinge wat op die voertuig se bakwerk benodig word, verminder. Jaguar,

Volkswagen, General Motors, BMW, Daimler, Ford, FCA en Hyundai ondersteun CCS. Tesla het ook by die koalisie aangesluit en in November 2018 aangekondig dat sy voertuie in Europa met CCS-laaipoorte toegerus sal wees.133 Die Chevrolet Bolt en BMW i3 is van die gewilde EV's in die Verenigde State wat CCS-laai gebruik. Terwyl huidige CCS-snellaaiers laai teen ongeveer 50 kW bied, sluit die Electrify America-program vinnige laai van 350 kW in, wat 'n byna volledige laai in so min as 10 minute moontlik kan maak.

Die derde laaistandaard in die Verenigde State word deur Tesla bedryf, wat sy eie gepatenteerde Supercharger-netwerk in die Verenigde State in September 2012 bekendgestel het.134 Tesla

Superaanjaers werk tipies teen 480 volt en bied laai teen 'n maksimum van 120 kW.

Van Januarie 2019 het die Tesla-webwerf 595 Supercharger-liggings in die Verenigde State gelys, met 'n bykomende 420 liggings wat "binnekort" sal verskyn.135 In Mei 2018 het Tesla voorgestel dat sy Superchargers in die toekoms kragvlakke van so hoog as 350 kW kan bereik.136

In ons navorsing vir hierdie verslag het ons Amerikaanse ondervraagdes gevra of hulle die gebrek aan 'n enkele nasionale standaard vir GS-snellaai as 'n hindernis vir die aanvaarding van elektriese voertuie beskou. Min het bevestigend geantwoord. Die redes waarom veelvuldige GS-snellaaistandaarde nie as 'n probleem beskou word nie, sluit in:

● Meeste EV-laai vind tuis en by die werk plaas, met Vlak 1- en 2-laaiers.

● Baie van die openbare en werkpleklaai-infrastruktuur het tot dusver Vlak 2-laaiers gebruik.

● Adapters is beskikbaar wat EV-eienaars toelaat om die meeste GS-snellaaiers te gebruik, selfs al gebruik die EV en laaier verskillende laaistandaarde. (Die hoofuitsondering, die Tesla-superlaainetwerk, is slegs oop vir Tesla-voertuie.) Dit is opmerklik dat daar bekommernisse is oor die veiligheid van snellaai-adapters.

● Aangesien die prop en konnektor 'n klein persentasie van die koste van 'n vinnige laaistasie verteenwoordig, bied dit min tegniese of finansiële uitdaging vir stasie-eienaars en kan dit vergelyk word met die slange vir verskillende oktaan petrol by 'n vulstasie. Baie openbare laaistasies het verskeie proppe wat aan 'n enkele laaipaal gekoppel is, wat enige tipe EV toelaat om daar te laai. Inderdaad, baie jurisdiksies vereis of stimuleer dit.ELEKTRIESE VOERTUIGLAAI IN CHINA EN DIE VERENIGDE STATE

38 | SENTRUM VIR GLOBALE ENERGIEBELEID | COLUMBIA SIPA

Sommige motorvervaardigers het gesê dat 'n eksklusiewe laainetwerk 'n mededingende strategie verteenwoordig. Claas Bracklo, hoof van elektromobiliteit by BMW en voorsitter van CharIN, het in 2018 gesê: "Ons het CharIN gestig om 'n magsposisie te bou."137 Baie Tesla-eienaars en beleggers beskou sy eie superaanjaernetwerk as 'n verkooppunt, hoewel Tesla steeds bereidwilligheid uitspreek om ander motormodelle toe te laat om sy netwerk te gebruik, mits hulle befondsing proporsioneel tot gebruik bydra.138 Tesla is ook deel van CharIN wat CCS bevorder. In November 2018 het hulle aangekondig dat Model 3-motors wat in Europa verkoop word, toegerus sal wees met CCS-poorte. Tesla-eienaars kan ook adapters koop om toegang tot CHAdeMO-snellaaiers te verkry.139

C. Laaikommunikasieprotokolle Laaikommunikasieprotokolle is nodig om laai te optimaliseer vir die behoeftes van die gebruiker (om die toestand van lading, batteryspanning en veiligheid op te spoor) en vir die netwerk (insluitend

verspreidingsnetwerkkapasiteit, gebruikstydpryse en vraagreaksiemaatreëls).140 China GB/T en CHAdeMO gebruik 'n kommunikasieprotokol bekend as CAN, terwyl CCS met die PLC-protokol werk. Oop kommunikasieprotokolle, soos die Open Charge Point Protocol (OCPP) wat deur die Open Charging Alliance ontwikkel is, word toenemend gewild in die Verenigde State en Europa.

In ons navorsing vir hierdie verslag het verskeie Amerikaanse ondervraagdes die beweging na oop kommunikasieprotokolle en -sagteware as 'n beleidsprioriteit genoem. In die besonder is sommige openbare laaiprojekte wat befondsing ontvang het onder die Amerikaanse Herstel- en Herbeleggingswet (ARRA) aangehaal asof hulle verskaffers met eie platforms gekies het wat daarna finansiële probleme ondervind het, wat stukkende toerusting agtergelaat het wat vervanging vereis het.141 Die meeste stede, nutsdienste en laainetwerke wat vir hierdie studie gekontak is, het steun uitgespreek vir oop kommunikasieprotokolle en aansporings om laainetwerkgashere in staat te stel om naatloos van verskaffers te wissel.142

D. Koste

Huislaaiers is goedkoper in China as in die Verenigde State. In China word 'n tipiese 7 kW muurgemonteerde tuislaaier aanlyn verkoop vir tussen RMB 1 200 en RMB 1 800.143 Installasie vereis addisionele koste. (Meeste private EV-aankope kom met 'n laaier en installasie ingesluit.) In die Verenigde State kos Vlak 2-tuislaaiers in die reeks van $450-$600, plus 'n gemiddeld van ongeveer $500 vir installasie.144 GS-snellaaitoerusting is aansienlik duurder in beide lande. Koste wissel baie. Een Chinese kenner wat vir hierdie verslag ondervra is, het beraam dat die installering van 'n 50 kW GS-snellaaipaal in China tipies tussen RMB 45 000 en RMB 60 000 kos, met die laaipaal self wat ongeveer RMB 25 000 - RMB 35 000 uitmaak en bekabeling, ondergrondse infrastruktuur en arbeid wat die res uitmaak.145 In die Verenigde State kan GS-snellaai tienduisende dollars per paal kos. Belangrike veranderlikes wat die koste van die installering van GS-snellaaitoerusting beïnvloed, sluit in die behoefte aan slote, transformatoropgraderings, nuwe of opgegradeerde stroombane en elektriese panele en estetiese opgraderings. Bewegingsborde, permitte en toegang vir gestremdes is bykomende oorwegings.146

E. Draadlose laai

Draadlose laai bied verskeie voordele, insluitend estetika, tydbesparing en gebruiksgemak.

Dit was in die 1990's beskikbaar vir die EV1 (’n vroeë elektriese motor), maar is vandag skaars.147 Draadlose EV-laaistelsels wat aanlyn aangebied word, wissel in koste van $1 260 tot ongeveer $3 000.148 Draadlose EV-laai dra 'n doeltreffendheidsboete, met huidige stelsels wat laai-effektiwiteit van ongeveer 85% bied.149 Huidige draadlose laaiprodukte bied kragoordrag van 3–22 kW; draadlose laaiers is beskikbaar vir verskeie EV-modelle vanaf Plugless-laai teen óf 3,6 kW óf 7,2 kW, gelykstaande aan Vlak 2-laai.150 Terwyl baie EV-gebruikers draadlose laai as nie die bykomende koste werd beskou nie,151 het sommige ontleders voorspel dat die tegnologie binnekort wydverspreid sal wees, en verskeie motorvervaardigers het aangekondig dat hulle draadlose laai as 'n opsie op toekomstige EV's sal aanbied. Draadlose laai kan aantreklik wees vir sekere voertuie met gedefinieerde roetes, soos openbare busse, en dit is ook voorgestel vir toekomstige elektriese snelwegbane, hoewel hoë koste, lae laai-effektiwiteit en stadige laaispoed nadele sou wees.152

F. Battery-omruiling

Met battery-ruiltegnologie kan elektriese voertuie hul uitgeputte batterye verruil vir ander wat volledig gelaai is. Dit sal die tyd wat nodig is om 'n EV te herlaai, dramaties verkort, met beduidende potensiële voordele vir bestuurders.

Verskeie Chinese stede en maatskappye eksperimenteer tans met batteryruiling, met 'n fokus op hoëbenuttingsvloot-EV's, soos taxi's. Die stad Hangzhou het batteryruiling vir sy taxivloot ontplooi, wat plaaslik vervaardigde Zotye EV's gebruik.155 Beijing het verskeie batteryruilstasies gebou in 'n poging wat deur die plaaslike motorvervaardiger BAIC ondersteun word. Teen die einde van 2017 het BAIC 'n plan aangekondig om teen 2021 3 000 ruilstasies landwyd te bou.156 Die Chinese EV-opstartonderneming NIO beplan om batteryruiltegnologie vir sommige van sy voertuie aan te neem en het aangekondig dat hulle 1 100 ruilstasies in China sal bou.157 Verskeie stede in China – insluitend Hangzhou en Qingdao – het ook batteryruiling vir busse gebruik.158

In die Verenigde State het die bespreking van batteryruiling vervaag na die 2013-bankrotskap van die Israeliese batteryruil-opstartonderneming Project Better Place, wat 'n netwerk van ruilstasies vir passasiersmotors beplan het.153 In 2015 het Tesla sy ruilstasieplanne laat vaar nadat hulle slegs een demonstrasiefasiliteit gebou het, en die gebrek aan verbruikersbelangstelling blameer. Daar is min, indien enige, eksperimente aan die gang met betrekking tot batteryruiling in die Verenigde State vandag.154 Die afname in batterykoste, en miskien in 'n mindere mate die ontplooiing van GS-snellaai-infrastruktuur, het waarskynlik die aantrekkingskrag van batteryruiling in die Verenigde State verminder.

Alhoewel batteryruiling verskeie voordele bied, het dit ook noemenswaardige nadele. 'n EV-battery is swaar en tipies aan die onderkant van die voertuig geleë, wat 'n integrale strukturele komponent vorm met minimale ingenieurstoleransies vir belyning en elektriese verbindings. Vandag se batterye benodig gewoonlik verkoeling, en die koppeling en ontkoppeling van verkoelingstelsels is moeilik.159 Gegewe hul grootte en gewig, moet batterystelsels perfek pas om gerammel te vermy, slytasie te verminder en die voertuig gesentreer te hou. Skaatsplank-batteryargitektuur wat algemeen in vandag se EV's is, verbeter veiligheid deur die voertuig se gewigsentrum te verlaag en botsbeskerming voor en agter te verbeter. Verwyderbare batterye wat in die kattebak of elders geleë is, sou hierdie voordeel kortkom. Aangesien die meeste voertuigeienaars hoofsaaklik tuis of ... laaiELEKTRIESE VOERTUIGLAAI IN CHINA EN DIE VERENIGDE STATEBy die werk sal batteryruiling nie noodwendig die laai-infrastruktuurprobleme oplos nie – dit sal slegs help om openbare laai en reikafstand aan te spreek. En omdat die meeste motorvervaardigers nie bereid is om batterypakke of -ontwerpe te standaardiseer nie – motors word rondom hul batterye en motors ontwerp, wat dit 'n belangrike eiewaarde maak160 – mag batteryruiling 'n aparte ruilstasienetwerk vir elke motormaatskappy of aparte ruiltoerusting vir verskillende modelle en groottes voertuie vereis. Alhoewel mobiele batteryruilvragmotors voorgestel is,161 moet hierdie sakemodel nog geïmplementeer word.