Teknologjitë e Karikuesve të Makinave Elektronike

Teknologjitë e karikimit të automjeteve elektrike në Kinë dhe Shtetet e Bashkuara janë në përgjithësi të ngjashme. Në të dy vendet, kabllot dhe prizat janë teknologjia mbizotëruese për karikimin e automjeteve elektrike. (Karikimi pa tel dhe ndërrimi i baterive kanë një prani shumë të vogël.) Ka dallime midis dy vendeve në lidhje me nivelet e karikimit, standardet e karikimit dhe protokollet e komunikimit. Këto ngjashmëri dhe dallime diskutohen më poshtë.

A. Nivelet e karikimit

Në Shtetet e Bashkuara, një pjesë e madhe e karikimit të automjeteve elektrike kryhet në 120 volt duke përdorur priza muri shtëpiake të pamodifikuara. Kjo njihet përgjithësisht si karikim i Nivelit 1 ose karikim "pikë-pikë". Me karikimin e Nivelit 1, një baterie tipike 30 kWh i duhen afërsisht 12 orë për të kaluar nga 20% në një karikim pothuajse të plotë. (Nuk ka priza 120 volt në Kinë.)

Si në Kinë ashtu edhe në Shtetet e Bashkuara, një pjesë e madhe e karikimit të automjeteve elektrike bëhet në 220 volt (Kina) ose 240 volt (Shtetet e Bashkuara). Në Shtetet e Bashkuara, kjo njihet si karikim i Nivelit 2.

Një karikim i tillë mund të bëhet me priza të pamodifikuara ose pajisje të specializuara për karikimin e automjeteve elektrike dhe zakonisht përdor rreth 6–7 kW energji. Kur karikohet në 220–240 volt, një bateri tipike 30 kWh i duhen afërsisht 6 orë për të kaluar nga 20% në një karikim pothuajse të plotë.

Së fundmi, si Kina ashtu edhe Shtetet e Bashkuara kanë rrjete në rritje të karikuesve të shpejtë DC, që zakonisht përdorin 24 kW, 50 kW, 100 kW ose 120 kW energji. Disa stacione mund të ofrojnë 350 kW ose edhe 400 kW energji. Këta karikues të shpejtë DC mund ta ngarkojnë baterinë e një automjeti nga 20% në një karikim pothuajse të plotë në kohë që variojnë nga afërsisht një orë deri në vetëm 10 minuta.

Tabela 6:Nivelet më të zakonshme të tarifimit në SHBA

Burimi: Departamenti Amerikan i Energjisë

B. Standardet e Ngarkimit

i. Kinë

Kina ka një standard kombëtar për karikimin e shpejtë të automjeteve elektrike. SHBA-ja ka tre standarde për karikimin e shpejtë të automjeteve elektrike.

Standardi kinez njihet si China GB/T. (InicialetGBpërfaqëson standardin kombëtar.)

Standardi GB/T i Kinës u lançua në vitin 2015 pas disa vitesh zhvillimi.124 Tani është i detyrueshëm për të gjitha automjetet e reja elektrike të shitura në Kinë. Prodhuesit ndërkombëtarë të makinave, përfshirë Tesla, Nissan dhe BMW, kanë miratuar standardin GB/T për automjetet e tyre elektrike të shitura në Kinë. GB/T aktualisht lejon karikim të shpejtë me një maksimum prej 237.5 kW prodhim (në 950 V dhe 250 amper), megjithëse shumë

Karikuesit e shpejtë kinezë me rrymë të vazhdueshme ofrojnë karikim prej 50 kW. Një GB/T i ri do të dalë në vitin 2019 ose 2020, i cili thuhet se do ta përmirësojë standardin për të përfshirë karikimin deri në 900 kW për automjetet më të mëdha komerciale. GB/T është një standard vetëm për Kinën: disa automjete elektrike të prodhuara në Kinë që eksportohen jashtë vendit përdorin standarde të tjera.125

Në gusht 2018, Këshilli i Energjisë Elektrike i Kinës (CEC) njoftoi një memorandum mirëkuptimi me rrjetin CHAdeMO, me seli në Japoni, për të zhvilluar së bashku karikim ultra të shpejtë. Qëllimi është përputhshmëria midis GB/T dhe CHAdeMO për karikim të shpejtë. Të dy organizatat do të bashkëpunojnë për të zgjeruar standardin në vende përtej Kinës dhe Japonisë.126

ii. Shtetet e Bashkuara

Në Shtetet e Bashkuara, ekzistojnë tre standarde të karikimit të shpejtë të automjeteve elektrike (EV): CHAdeMO, CCS SAE Combo dhe Tesla.

CHAdeMO ishte standardi i parë i karikimit të shpejtë të automjeteve elektrike, që daton që nga viti 2011. U zhvillua nga Tokio.

Electric Power Company dhe qëndron për “Ngarko për të lëvizur” (një lojë fjalësh në japonisht).127 CHAdeMO përdoret aktualisht në Shtetet e Bashkuara në Nissan Leaf dhe Mitsubishi Outlander PHEV, të cilat janë ndër automjetet elektrike më të shitura. Suksesi i Leaf në Shtetet e Bashkuara mund të jetëKARIKIMI I AUTOMJETEVE ELEKTRIKE NË KINË DHE SHTETET E BASHKUARA

ENERGYPOLICY.COLUMBIA.EDU | SHKURT 2019 |

pjesërisht për shkak të angazhimit të hershëm të Nissan për të zbatuar infrastrukturën e karikimit të shpejtë CHAdeMO në koncesionarët dhe vende të tjera urbane.128 Që nga janari i vitit 2019, kishte mbi 2,900 karikues të shpejtë CHAdeMO në Shtetet e Bashkuara (si dhe më shumë se 7,400 në Japoni dhe 7,900 në Evropë).129

Në vitin 2016, CHAdeMO njoftoi se do të përmirësonte standardin e saj nga norma fillestare e tarifimit prej 70.

kW do të ofrojë 150 kW.130 Në qershor 2018, CHAdeMO njoftoi futjen e kapacitetit të karikimit prej 400 kW, duke përdorur kabllo 1,000 V, 400 amp të ftohur me lëng. Karikimi më i lartë do të jetë i disponueshëm për të përmbushur nevojat e automjeteve të mëdha tregtare si kamionët dhe autobusët.131

Një standard i dytë i karikimit në Shtetet e Bashkuara njihet si CCS ose SAE Combo. U publikua në vitin 2011 nga një grup prodhuesish evropianë dhe amerikanë të automobilave. Fjalakombinimtregon që spina përmban si karikim AC (deri në 43 kW) ashtu edhe karikim DC.132 In

Në Gjermani, koalicioni i Nismës së Ndërfaqes së Karikimit (CharIN) u formua për të avokuar për përdorimin e gjerë të CCS. Ndryshe nga CHAdeMO, një prizë CCS mundëson karikimin DC dhe AC me një port të vetëm, duke zvogëluar hapësirën dhe hapjet e kërkuara në karrocerinë e automjetit. Jaguar,

Volkswagen, General Motors, BMW, Daimler, Ford, FCA dhe Hyundai mbështesin CCS. Tesla gjithashtu i është bashkuar koalicionit dhe në nëntor 2018 njoftoi se automjetet e saj në Evropë do të vijnë të pajisura me porta karikimi CCS.133 Chevrolet Bolt dhe BMW i3 janë ndër automjetet elektrike të njohura në Shtetet e Bashkuara që përdorin karikimin CCS. Ndërsa karikuesit e shpejtë aktualë CCS ofrojnë karikim me rreth 50 kW, programi Electrify America përfshin karikim të shpejtë prej 350 kW, i cili mund të mundësojë një karikim pothuajse të plotë në vetëm 10 minuta.

Standardi i tretë i karikimit në Shtetet e Bashkuara operohet nga Tesla, e cila lançoi rrjetin e vet të pronarit Supercharger në Shtetet e Bashkuara në shtator 2012.134 Tesla

Mbushësit zakonisht funksionojnë në 480 volt dhe ofrojnë karikim me një maksimum prej 120 kW.

të janarit 2019, faqja e internetit e Teslës renditi 595 lokacione të Supercharger-ave në Shtetet e Bashkuara, me 420 lokacione të tjera që “do të vijnë së shpejti”.135 Në maj 2018, Tesla sugjeroi që në të ardhmen Supercharger-at e saj mund të arrijnë nivele fuqie deri në 350 kW.136

Në hulumtimin tonë për këtë raport, i pyetëm të intervistuarit amerikanë nëse e konsideronin mungesën e një standardi të vetëm kombëtar për karikimin e shpejtë të DC si një pengesë për miratimin e automjeteve elektrike. Pak prej tyre u përgjigjën pozitivisht. Arsyet pse standardet e shumëfishta të karikimit të shpejtë të DC nuk konsiderohen problem përfshijnë:

● Shumica e karikimit të automjeteve elektrike bëhet në shtëpi dhe në punë, me karikues të Nivelit 1 dhe 2.

● Pjesa më e madhe e infrastrukturës së karikimit publik dhe në vendin e punës deri më sot ka përdorur karikues të Nivelit 2.

● Janë të disponueshëm adaptorë që u lejojnë pronarëve të automjeteve elektrike të përdorin shumicën e karikuesve të shpejtë DC, edhe nëse automjeti elektrik dhe karikuesi përdorin standarde të ndryshme karikimi. (Përjashtimi kryesor, rrjeti i superkarikimit Tesla, është i hapur vetëm për automjetet Tesla.) Veçanërisht, ka disa shqetësime në lidhje me sigurinë e adaptorëve të karikimit të shpejtë.

● Meqenëse spina dhe lidhësi përfaqësojnë një përqindje të vogël të kostos së një stacioni të karikimit të shpejtë, kjo paraqet pak sfidë teknike ose financiare për pronarët e stacioneve dhe mund të krahasohet me tubat për benzina me oktan të ndryshëm në një stacion karburanti. Shumë stacione publike karikimi kanë spina të shumta të bashkangjitura në një post të vetëm karikimi, duke lejuar që çdo lloj EV të karikohet atje. Në të vërtetë, shumë juridiksione e kërkojnë ose e nxisin këtë.KARIKIMI I AUTOMJETEVE ELEKTRIKE NË KINË DHE SHTETET E BASHKUARA

38 | QENDRA PËR POLITIKËN GLOBALE TË ENERGJISË | KOLUMBIA SIPA

Disa prodhues makinash kanë thënë se një rrjet ekskluziv karikimi përfaqëson një strategji konkurruese. Claas Bracklo, kreu i elektromobilitetit në BMW dhe kryetar i CharIN, deklaroi në vitin 2018: "Ne kemi themeluar CharIN për të ndërtuar një pozicion pushteti".137 Shumë pronarë dhe investitorë të Teslës e konsiderojnë rrjetin e saj të pronarit të superkarikuesve një pikë shitjeje, megjithëse Tesla vazhdon të shprehë gatishmërinë për të lejuar modele të tjera makinash të përdorin rrjetin e saj me kusht që ato të kontribuojnë me financim proporcional me përdorimin.138 Tesla është gjithashtu pjesë e CharIN që promovon CCS. Në nëntor 2018, njoftoi se makinat Model 3 të shitura në Evropë do të vijnë të pajisura me porta CCS. Pronarët e Teslës gjithashtu mund të blejnë adaptorë për të aksesuar karikuesit e shpejtë CHAdeMO.139

C. Protokollet e Komunikimit të Ngarkimit Protokollet e komunikimit të ngarkimit janë të nevojshme për të optimizuar ngarkimin për nevojat e përdoruesit (për të zbuluar gjendjen e ngarkimit, tensionin e baterisë dhe sigurinë) dhe për rrjetin (duke përfshirë

kapaciteti i rrjetit të shpërndarjes, çmimi sipas kohës së përdorimit dhe masat e reagimit ndaj kërkesës).140 Kina GB/T dhe CHAdeMO përdorin një protokoll komunikimi të njohur si CAN, ndërsa CCS punon me protokollin PLC. Protokollet e komunikimit të hapur, të tilla si Protokolli i Pikës së Ngarkimit të Hapur (OCPP) i zhvilluar nga Aleanca e Ngarkimit të Hapur, po bëhen gjithnjë e më popullore në Shtetet e Bashkuara dhe Evropë.

Në hulumtimin tonë për këtë raport, disa të intervistuar në SHBA përmendën lëvizjen drejt protokolleve dhe softuerëve të komunikimit të hapur si një përparësi politike. Në veçanti, disa projekte publike të karikimit që morën fonde sipas Aktit Amerikan të Rimëkëmbjes dhe Riinvestimit (ARRA) u përmendën se kishin zgjedhur shitës me platforma pronësore që më pas përjetuan vështirësi financiare, duke lënë pajisje të prishura që kërkonin zëvendësim.141 Shumica e qyteteve, shërbimeve dhe rrjeteve të karikimit të kontaktuara për këtë studim shprehën mbështetje për protokollet e komunikimit të hapur dhe stimujt për të mundësuar që hostët e rrjetit të karikimit të ndërrojnë pa probleme ofruesit.142

D. Kostot

Karikuesit shtëpiakë janë më të lirë në Kinë sesa në Shtetet e Bashkuara. Në Kinë, një karikues tipik shtëpiak i montuar në mur prej 7 kW shitet në internet me një çmim midis 1,200 dhe 1,800 RMB.143 Instalimi kërkon kosto shtesë. (Shumica e blerjeve private të automjeteve elektrike vijnë me karikuesin dhe instalimin e përfshirë.) Në Shtetet e Bashkuara, karikuesit shtëpiakë të Nivelit 2 kushtojnë në rangun prej 450-600 dollarësh, plus një mesatare prej afërsisht 500 dollarësh për instalim.144 Pajisjet e karikimit të shpejtë DC janë dukshëm më të shtrenjta në të dy vendet. Kostot ndryshojnë shumë. Një ekspert kinez i intervistuar për këtë raport vlerësoi se instalimi i një posti karikimi të shpejtë DC prej 50 kW në Kinë zakonisht kushton midis 45,000 dhe 60,000 RMB, me vetë postin e karikimit që përbën afërsisht 25,000 - 35,000 RMB dhe instalimet elektrike, infrastruktura nëntokësore dhe puna përbëjnë pjesën tjetër.145 Në Shtetet e Bashkuara, karikimi i shpejtë DC mund të kushtojë dhjetëra mijëra dollarë për post. Variablat kryesorë që ndikojnë në koston e instalimit të pajisjeve të karikimit të shpejtë DC përfshijnë nevojën për hapjen e kanaleve, përmirësimet e transformatorëve, qarqet dhe panelet elektrike të reja ose të përmirësuara, si dhe përmirësimet estetike. Sinjalistika, lejet dhe qasja për personat me aftësi të kufizuara janë konsiderata shtesë.146

E. Ngarkimi pa tel

Karikimi pa tel ofron disa përparësi, duke përfshirë estetikën, kursimin e kohës dhe lehtësinë e përdorimit.

Ishte i disponueshëm në vitet 1990 për EV1 (një makinë e hershme elektrike), por është i rrallë sot.147 Sistemet e karikimit pa tel të EV-ve të ofruara në internet variojnë në kosto nga 1,260 dollarë deri në rreth 3,000 dollarë.148 Karikimi pa tel i EV-ve mbart një penalitet efikasiteti, me sistemet aktuale që ofrojnë efikasitet karikimi prej rreth 85%.149 Produktet aktuale të karikimit pa tel ofrojnë transferim të energjisë prej 3–22 kW; karikuesit pa tel janë të disponueshëm për disa modele EV nga karikimi Plugless në 3.6 kW ose 7.2 kW, ekuivalent me karikimin e Nivelit 2.150 Ndërsa shumë përdorues të EV-ve e konsiderojnë karikimin pa tel si të pavlefshëm për koston shtesë,151 disa analistë kanë parashikuar se teknologjia së shpejti do të jetë e përhapur dhe disa prodhues makinash kanë njoftuar se do të ofrojnë karikim pa tel si një opsion për EV-të e ardhshme. Karikimi pa tel mund të jetë tërheqës për automjete të caktuara me rrugë të përcaktuara, siç janë autobusët publikë, dhe është propozuar gjithashtu për korsitë e ardhshme të autostradave elektrike, megjithëse kostoja e lartë, efikasiteti i ulët i karikimit dhe shpejtësitë e ngadalta të karikimit do të ishin disavantazhe.152

F. Ndërrimi i baterisë

Me teknologjinë e ndërrimit të baterive, automjetet elektrike mund të zëvendësojnë bateritë e tyre të zbrazura me të tjera që janë plotësisht të ngarkuara. Kjo do ta shkurtonte ndjeshëm kohën e nevojshme për të rimbushur një automjet elektrik, me përfitime të konsiderueshme potenciale për shoferët.

Disa qytete dhe kompani kineze po eksperimentojnë aktualisht me ndërrimin e baterive, me fokus në automjetet elektrike me përdorim të lartë, siç janë taksitë. Qyteti i Hangzhou ka zbatuar ndërrimin e baterive për flotën e tij të taksive, e cila përdor automjete elektrike Zotye të prodhuara në vend.155 Pekini ka ndërtuar disa stacione ndërrimi baterish në një përpjekje të mbështetur nga prodhuesi vendas i automjeteve BAIC. Në fund të vitit 2017, BAIC njoftoi një plan për të ndërtuar 3,000 stacione ndërrimi baterish në të gjithë vendin deri në vitin 2021.156 Startup-i kinez i automjeteve elektrike NIO planifikon të përvetësojë teknologjinë e ndërrimit të baterive për disa nga automjetet e tij dhe njoftoi se do të ndërtojë 1,100 stacione ndërrimi në Kinë.157 Disa qytete në Kinë - përfshirë Hangzhou dhe Qingdao - kanë përdorur gjithashtu ndërrimin e baterive për autobusët.158

Në Shtetet e Bashkuara, diskutimi për ndërrimin e baterive u zbeh pas falimentimit në vitin 2013 të startup-it izraelit të ndërrimit të baterive Project Better Place, i cili kishte planifikuar një rrjet stacionesh ndërrimi për makina pasagjerësh.153 Në vitin 2015, Tesla braktisi planet e saj për stacionet e ndërrimit pasi ndërtoi vetëm një strukturë demonstruese, duke fajësuar mungesën e interesit të konsumatorëve. Ka pak, nëse ka, eksperimente që po zhvillohen në lidhje me ndërrimin e baterive në Shtetet e Bashkuara sot.154 Rënia e kostove të baterive, dhe ndoshta në një masë më të vogël vendosja e infrastrukturës së karikimit të shpejtë DC, ka të ngjarë të ketë zvogëluar tërheqjen e ndërrimit të baterive në Shtetet e Bashkuara.

Ndërsa ndërrimi i baterive ofron disa avantazhe, ai ka edhe disavantazhe të dukshme. Një bateri elektrike është e rëndë dhe zakonisht ndodhet në fund të automjetit, duke formuar një komponent integral strukturor me toleranca minimale inxhinierike për shtrirjen dhe lidhjet elektrike. Bateritë e sotme zakonisht kërkojnë ftohje, dhe lidhja dhe shkëputja e sistemeve të ftohjes është e vështirë.159 Duke pasur parasysh madhësinë dhe peshën e tyre, sistemet e baterive duhet të përshtaten në mënyrë të përkryer për të shmangur dridhjet, për të zvogëluar konsumimin dhe për ta mbajtur automjetin në qendër. Arkitektura e baterive të skateboard-it, e zakonshme në automjetet elektrike të sotme, përmirëson sigurinë duke ulur qendrën e peshës së automjetit dhe duke përmirësuar mbrojtjen nga përplasjet në pjesën e përparme dhe të pasme. Bateritë e lëvizshme të vendosura në bagazh ose diku tjetër nuk do të kishin këtë avantazh. Meqenëse shumica e pronarëve të automjeteve karikohen kryesisht në shtëpi oseKARIKIMI I AUTOMJETEVE ELEKTRIKE NË KINË DHE SHTETET E BASHKUARANë punë, ndërrimi i baterive nuk do të zgjidhte domosdoshmërisht problemet e infrastrukturës së karikimit - do të ndihmonte vetëm në adresimin e karikimit publik dhe autonomisë. Dhe për shkak se shumica e prodhuesve të makinave nuk janë të gatshëm të standardizojnë paketat ose modelet e baterive - makinat janë projektuar rreth baterive dhe motorëve të tyre, duke e bërë këtë një vlerë kyçe pronësore160 - ndërrimi i baterive mund të kërkojë një rrjet të veçantë stacionesh ndërrimi për secilën kompani makinash ose pajisje të veçanta ndërrimi për modele dhe madhësi të ndryshme të automjeteve. Megjithëse janë propozuar kamionë celularë për ndërrimin e baterive,161 ky model biznesi ende nuk është zbatuar.