La teknologioj por ŝargi elektrajn veturilojn (EV) en Ĉinio kaj Usono estas ĝenerale similaj. En ambaŭ landoj, ŝnuroj kaj ŝtopiloj estas la superforte domina teknologio por ŝargi elektrajn veturilojn. (Sendrata ŝargado kaj bateria interŝanĝo havas maksimume malgrandan ĉeeston.) Ekzistas diferencoj inter la du landoj rilate al ŝargniveloj, ŝargnormoj kaj komunikaj protokoloj. Ĉi tiuj similecoj kaj diferencoj estas diskutitaj sube.
A. Ŝargaj Niveloj
En Usono, multe da ŝargado de elektraj veturiloj okazas je 120 voltoj uzante nemodifitajn hejmajn murajn konektilojn. Ĉi tio estas ĝenerale konata kiel Nivelo 1 aŭ "guteta" ŝargado. Kun Nivelo 1-ŝargado, tipa 30 kWh-baterio bezonas ĉirkaŭ 12 horojn por iri de 20% al preskaŭ plena ŝargo. (Ne ekzistas 120-voltaj konektiloj en Ĉinio.)
Kaj en Ĉinio kaj en Usono, multe da ŝargado de elektraj veturiloj okazas je 220 voltoj (Ĉinio) aŭ 240 voltoj (Usono). En Usono, tio estas konata kiel Nivelo 2-ŝargado.
Tia ŝargado povas okazi per nemodifitaj konektiloj aŭ specialigita ŝarga ekipaĵo por elektraj veturiloj kaj tipe uzas ĉirkaŭ 6–7 kW da potenco. Kiam oni ŝargas je 220–240 voltoj, tipa 30 kWh-baterio bezonas ĉirkaŭ 6 horojn por iri de 20% al preskaŭ plena ŝargo.
Fine, kaj Ĉinio kaj Usono havas kreskantajn retojn de rapidaj ŝargiloj de kontinua kurento, kutime uzante 24 kW, 50 kW, 100 kW aŭ 120 kW da potenco. Kelkaj stacioj povas oferti 350 kW aŭ eĉ 400 kW da potenco. Ĉi tiuj rapidaj ŝargiloj de kontinua kurento povas ŝargi veturilan baterion de 20% ĝis preskaŭ plena ŝarĝo en tempoj variantaj de proksimume unu horo ĝis eĉ nur 10 minutoj.
Tabelo 6:Plej oftaj ŝargaj niveloj en Usono
| Ŝarga Nivelo | Veturila Distanco Aldonita por Ŝarga Tempo kajPotenco | Provizo de Potenco |
| AC Nivelo 1 | 4 mejloj/horo je 1.4 kW 6 mejloj/horo je 1.9 kW | 120 V AC/20A (12-16A kontinua) |
| AC Nivelo 2 | 10 mejloj/horo je 3.4 kW 20 mejloj/horo je 6.6 kW 60 mejloj/horo je 19.2 kW | 208/240 V AC/20-100A (16-80A kontinua) |
| Dinamikaj tarifoj laŭ uzotempo | 24 mejloj/20 minutoj je 24 kW 50 mejloj/20 minutoj je 50 kW 90 mejloj/20 minutoj je 90 kW | 208/480 V AC trifaza (enira kurento proporcia al elira potenco; ~20-400A AC) |
Fonto: Usona Departemento pri Energio
B. Ŝargaj Normoj
i. Ĉinio
Ĉinio havas unu tutlandan normon por rapida ŝargado de elektraj veturiloj. Usono havas tri normojn por rapida ŝargado de elektraj veturiloj.
La ĉina normo estas konata kiel Ĉinio GB/T. (La inicialojGBsignifas nacian normon.)
Ĉinia GB/T estis publikigita en 2015 post pluraj jaroj da disvolviĝo.124 Ĝi nun estas deviga por ĉiuj novaj elektraj veturiloj vendataj en Ĉinio. Internaciaj aŭtoproduktantoj, inkluzive de Tesla, Nissan kaj BMW, adoptis la GB/T-normon por siaj elektraj veturiloj vendataj en Ĉinio. GB/T nuntempe permesas rapidan ŝargadon je maksimuma povumo de 237.5 kW (je 950 V kaj 250 amperoj), kvankam multaj
Ĉinaj rapidaj ŝargiloj de kontinua kurento ofertas 50 kW ŝargadon. Nova GB/T estos publikigita en 2019 aŭ 2020, kiu laŭdire ĝisdatigos la normon por inkluzivi ŝargadon ĝis 900 kW por pli grandaj komercaj veturiloj. GB/T estas normo nur por Ĉinio: la malmultaj en Ĉinio produktitaj elektraj veturiloj eksportitaj eksterlanden uzas aliajn normojn.125
En aŭgusto 2018, la Ĉina Elektro-Konsilio (ĈEK) anoncis memorandon de interkompreno kun la reto CHAdeMO, bazita en Japanio, por komune disvolvi ultrarapidan ŝargadon. La celo estas kongrueco inter GB/T kaj CHAdeMO por rapida ŝargado. La du organizaĵoj partneriĝos por vastigi la normon al landoj preter Ĉinio kaj Japanio.126
ii. Usono
En Usono, ekzistas tri normoj por ŝargado de elektraj veturiloj (EV) por rapida kontinua ŝargado: CHAdeMO, CCS SAE Combo kaj Tesla.
CHAdeMO estis la unua normo por rapida ŝargado de elektraj veturiloj, ekde 2011. Ĝi estis evoluigita de Tokio.
Elektra Elektrokompanio kaj signifas "Ŝargi por Moviĝi" (vortludo en la japana).127 CHAdeMO estas nuntempe uzata en Usono en la Nissan Leaf kaj Mitsubishi Outlander PHEV, kiuj estas inter la plej vendataj elektraj veturiloj. La sukceso de la Leaf en Usono eble estasŜargado de elektraj veturiloj en Ĉinio kaj Usono
ENERGIOPOLITIKO.KOLUMBIO.EDU | FEBRUARO 2019 |
parte pro la frua engaĝiĝo de Nissan lanĉi CHAdeMO-rapidŝargan infrastrukturon ĉe koncesioj kaj aliaj urbaj lokoj.128 En januaro 2019, ekzistis pli ol 2 900 CHAdeMO-rapidŝargiloj en Usono (same kiel pli ol 7 400 en Japanio kaj 7 900 en Eŭropo).129
En 2016, CHAdeMO anoncis, ke ĝi ĝisdatigos sian normon de sia komenca ŝarga tarifo de 70
kW ofertos 150 kW.130 En junio 2018 CHAdeMO anoncis la enkondukon de 400 kW ŝarĝa kapablo, uzante 1.000 V, 400 amperajn likvaĵ-malvarmigitajn kablojn. La pli alta ŝarĝo estos havebla por kontentigi la bezonojn de grandaj komercaj veturiloj kiel kamionoj kaj busoj.131
Dua ŝarga normo en Usono estas konata kiel CCS aŭ SAE Combo. Ĝi estis publikigita en 2011 de grupo de eŭropaj kaj usonaj aŭtoproduktantoj. La vortokombinaĵoindikas, ke la ŝtopilo enhavas kaj AC-ŝargadon (ĝis 43 kW) kaj DC-ŝargadon. 132 In
En Germanio, la koalicio Charging Interface Initiative (CharIN) formiĝis por pledi por la ĝeneraligita adopto de CCS. Male al CHAdeMO, CCS-ŝtopilo ebligas ŝargadon de kontinua kaj alterna kurento per ununura konektilo, reduktante la spacon kaj malfermaĵojn bezonatajn sur la veturilkaroserio. Jaguar,
Volkswagen, General Motors, BMW, Daimler, Ford, FCA kaj Hyundai subtenas CCS. Tesla ankaŭ aliĝis al la koalicio kaj en novembro 2018 anoncis, ke ĝiaj veturiloj en Eŭropo estos ekipitaj per CCS-ŝargaj konektiloj.133 La Chevrolet Bolt kaj BMW i3 estas inter la popularaj elektraj veturiloj en Usono, kiuj uzas CCS-ŝargadon. Dum nunaj CCS-rapidaj ŝargiloj ofertas ŝargadon je ĉirkaŭ 50 kW, la programo Electrify America inkluzivas rapidan ŝargadon de 350 kW, kiu povus ebligi preskaŭ kompletan ŝargadon en nur 10 minutoj.
La tria ŝarga normo en Usono estas funkciigata de Tesla, kiu lanĉis sian propran Superŝargilan reton en Usono en septembro 2012.134 Tesla
Superŝargiloj tipe funkcias je 480 voltoj kaj ofertas ŝargadon je maksimume 120 kW. Kiel
En januaro 2019, la retejo de Tesla listigis 595 superŝargilojn en Usono, kun pliaj 420 lokoj "baldaŭ venantaj".135 En majo 2018, Tesla sugestis, ke estontece ĝiaj superŝargiloj povus atingi potencon de ĝis 350 kW.136
En nia esplorado por ĉi tiu raporto, ni demandis usonajn intervjuitojn ĉu ili konsideras la mankon de ununura nacia normo por rapida kontinukurenta ŝargado kiel obstaklon al la adopto de elektraj veturiloj. Malmultaj respondis jese. La kialoj, ke pluraj normoj por rapida kontinukurenta ŝargado ne estas konsiderataj problemo, inkluzivas:
● Plej multaj ŝargoj de elektraj veturiloj okazas hejme kaj laborejo, per ŝargiloj de nivelo 1 kaj 2.
● Granda parto de la publika kaj laboreja ŝarga infrastrukturo ĝis nun uzis Nivelo 2 ŝargilojn.
● Adaptiloj ekzistas, kiuj permesas al posedantoj de elektraj veturiloj uzi plej multajn rapidajn ŝargilojn per kontinua kurento, eĉ se la elektra veturiloj kaj la ŝargilo uzas malsamajn ŝargnormojn. (La ĉefa escepto, la superŝarga reto de Tesla, estas malfermita nur al Tesla-veturiloj.) Rimarkinde, ekzistas iuj zorgoj pri la sekureco de rapidŝargaj adaptiloj.
● Ĉar la ŝtopilo kaj konektilo reprezentas malgrandan procenton de la kosto de rapidŝarga stacio, tio prezentas malmultan teknikan aŭ financan defion por staciposedantoj kaj povus esti komparata al la tuboj por malsamaj oktanaj benzinoj ĉe benzinstacio. Multaj publikaj ŝargstacioj havas plurajn ŝtopilojn ligitajn al ununura ŝarga stango, permesante al ajna tipo de elektra veturilo ŝargi tie. Efektive, multaj jurisdikcioj postulas aŭ instigas tion.Ŝargado de elektraj veturiloj en Ĉinio kaj Usono
38 | CENTRO PRI TUTMONDA ENERGIA POLITIKO | COLUMBIA SIPA
Kelkaj aŭtoproduktantoj diris, ke ekskluziva ŝarga reto reprezentas konkurencivan strategion. Claas Bracklo, estro de elektromovebleco ĉe BMW kaj prezidanto de CharIN, deklaris en 2018: "Ni fondis CharIN por konstrui potencan pozicion."137 Multaj Tesla-posedantoj kaj investantoj konsideras ĝian proprietan superŝargilan reton vendargumento, kvankam Tesla daŭre esprimas pretecon permesi al aliaj aŭtomodeloj uzi ĝian reton kondiĉe ke ili kontribuas financadon proporcian al uzado.138 Tesla ankaŭ estas parto de CharIN, kiu antaŭenigas CCS. En novembro 2018, ĝi anoncis, ke aŭtoj Model 3 vendataj en Eŭropo estos ekipitaj per CCS-pordoj. Tesla-posedantoj ankaŭ povas aĉeti adaptilojn por aliri CHAdeMO-rapidajn ŝargilojn.139
C. Protokoloj pri ŝargado kaj komunikado Protokoloj pri ŝargado kaj komunikado estas necesaj por optimumigi la ŝargadon laŭ la bezonoj de la uzanto (por detekti la ŝargostaton, baterian tension kaj sekurecon) kaj por la reto (inkluzive de
distribua retkapacito, prezoj laŭ uzotempo kaj mezuroj pri respondo al postulo).140 Ĉinio GB/T kaj CHAdeMO uzas komunikadan protokolon konatan kiel CAN, dum CCS funkcias kun la PLC-protokolo. Malfermaj komunikadaj protokoloj, kiel ekzemple la Malferma Ŝarĝa Punkta Protokolo (OCPP) evoluigita de la Malferma Ŝarĝa Alianco, fariĝas ĉiam pli popularaj en Usono kaj Eŭropo.
En nia esplorado por ĉi tiu raporto, pluraj usonaj intervjuitoj citis la ŝanĝon al malfermaj komunikaj protokoloj kaj programaro kiel politikan prioritaton. Aparte, kelkaj publikaj ŝargaj projektoj, kiuj ricevis financadon laŭ la Usona Reakiro kaj Reinvesta Leĝo (ARRA), estis cititaj kiel elektintaj vendistojn kun proprietaj platformoj, kiuj poste spertis financajn malfacilaĵojn, lasante difektitajn ekipaĵojn, kiuj bezonis anstataŭigon.141 La plej multaj urboj, servaĵaj kompanioj kaj ŝargaj retoj kontaktitaj por ĉi tiu studo esprimis subtenon por malfermaj komunikaj protokoloj kaj instigoj por ebligi al ŝargaj retaj gastigantoj senprobleme ŝanĝi provizantojn.142
D. Kostoj
Hejmaj ŝargiloj estas pli malmultekostaj en Ĉinio ol en Usono. En Ĉinio, tipa 7-kW murmuntita hejma ŝargilo vendiĝas interrete por inter 1 200 kaj 1 800 RMB.143 Instalaĵo postulas aldonan koston. (Plej multaj aĉetoj de privataj elektraj veturiloj inkluzivas ŝargilon kaj instaladon.) En Usono, hejmaj ŝargiloj de Nivelo 2 kostas en la intervalo de 450-600 USD, plus averaĝe ĉirkaŭ 500 USD por instalado.144 Rapidŝarga ekipaĵo por kontinua kurento estas signife pli multekosta en ambaŭ landoj. Kostoj varias multe. Unu ĉina spertulo intervjuita por ĉi tiu raporto taksis, ke instali 50-kW rapidŝargan foston de kontinua kurento en Ĉinio tipe kostas inter 45 000 kaj 60 000 RMB, kun la ŝarga fosto mem respondeca por ĉirkaŭ 25 000 - 35 000 RMB kaj kablado, subtera infrastrukturo kaj laboro respondecas pri la resto.145 En Usono, rapida ŝargado per kontinua kurento povas kosti dekojn da miloj da dolaroj por fosto. Gravaj variabloj influantaj la koston de instalado de rapidaj ŝargaj ekipaĵoj de kontinua kurento inkluzivas la bezonon de fosado, ĝisdatigoj de transformiloj, novaj aŭ ĝisdatigitaj cirkvitoj kaj elektraj paneloj kaj estetikaj plibonigoj. Ŝildoj, permesiloj kaj aliro por handikapuloj estas pliaj konsideroj.146
E. Sendrata Ŝargado
Sendrata ŝargado ofertas plurajn avantaĝojn, inkluzive de estetiko, tempoŝparo kaj facileco de uzo.
Ĝi estis havebla en la 1990-aj jaroj por la EV1 (frua elektra aŭto) sed estas malofta hodiaŭ.147 Sendrataj EV-ŝargaj sistemoj ofertitaj interrete varias en kosto de 1 260 USD ĝis ĉirkaŭ 3 000 USD.148 Sendrata EV-ŝargado portas efikecan punon, kun nunaj sistemoj ofertantaj ŝargan efikecon de ĉirkaŭ 85%.149 Nunaj sendrataj ŝargaj produktoj ofertas potencotransigon de 3-22 kW; sendrataj ŝargiloj haveblaj por pluraj EV-modeloj de Plugless ŝargas je aŭ 3,6 kW aŭ 7,2 kW, ekvivalenta al Nivelo 2 ŝargado.150 Dum multaj EV-uzantoj konsideras sendratan ŝargadon ne valora la aldonan koston,151 kelkaj analizistoj antaŭdiris, ke la teknologio baldaŭ estos ĝeneraligita, kaj pluraj aŭtoproduktantoj anoncis, ke ili ofertos sendratan ŝargadon kiel opcion por estontaj EV-oj. Sendrata ŝargado povus esti alloga por certaj veturiloj kun difinitaj itineroj, kiel publikaj busoj, kaj ĝi ankaŭ estis proponita por estontaj elektraj aŭtovojaj lenoj, kvankam alta kosto, malalta ŝarga efikeco kaj malrapidaj ŝargaj rapidoj estus malavantaĝoj.152
F. Baterio-interŝanĝo
Per la teknologio de bateriŝanĝo, elektraj veturiloj povus interŝanĝi siajn malŝarĝitajn bateriojn kontraŭ aliaj, kiuj estas plene ŝargitaj. Tio draste mallongigus la tempon bezonatan por reŝargi elektran veturilon, kun signifaj eblaj avantaĝoj por ŝoforoj.
Pluraj ĉinaj urboj kaj kompanioj nuntempe eksperimentas kun bateriinterŝanĝo, kun fokuso sur alt-uzataj flotaj elektraj veturiloj, kiel ekzemple taksioj. La urbo Hangzhou deplojis bateriinterŝanĝon por sia taksia floto, kiu uzas loke produktitajn Zotye elektrajn veturilojn.155 Pekino konstruis plurajn bateriinterŝanĝajn staciojn en klopodo subtenata de la loka aŭtoproduktanto BAIC. Fine de 2017, BAIC anoncis planon konstrui 3 000 interŝanĝajn staciojn tutlande antaŭ 2021.156 La ĉina elektra noventrepreno NIO planas adopti bateriinterŝanĝan teknologion por kelkaj el siaj veturiloj kaj anoncis, ke ĝi konstruos 1 100 interŝanĝajn staciojn en Ĉinio.157 Pluraj urboj en Ĉinio - inkluzive de Hangzhou kaj Qingdao - ankaŭ uzis bateriinterŝanĝon por busoj.158
En Usono, diskuto pri bateriinterŝanĝo malintensiĝis post la bankroto en 2013 de la israela bateriinterŝanĝa noventrepreno Project Better Place, kiu planis reton de interŝanĝaj stacioj por personaŭtoj.153 En 2015, Tesla rezignis pri siaj interŝanĝaj stacioj post konstruado de nur unu demonstra instalaĵo, kulpigante mankon de konsumanta intereso. Ekzistas malmultaj, se iuj, eksperimentoj okazantaj rilate al bateriinterŝanĝo en Usono hodiaŭ.154 La malkresko de baterikostoj, kaj eble malpligrade la deplojo de rapidŝarga infrastrukturo por kontinua kurento, verŝajne reduktis la allogon de bateriinterŝanĝo en Usono.
Kvankam baterioŝanĝo ofertas plurajn avantaĝojn, ĝi ankaŭ havas rimarkindajn malavantaĝojn. Baterio de elektra veturilo estas peza kaj tipe situas ĉe la fundo de la veturilo, formante integran strukturan komponenton kun minimumaj inĝenieraj tolerancoj por vicigo kaj elektraj konektoj. Hodiaŭaj baterioj kutime bezonas malvarmigon, kaj konekti kaj malkonekti malvarmigajn sistemojn estas malfacile.159 Konsiderante ilian grandecon kaj pezon, bateriaj sistemoj devas perfekte kongrui por eviti rasladon, redukti eluziĝon kaj teni la veturilon centrita. Rultabula bateria arkitekturo ofta en hodiaŭaj elektraj veturiloj plibonigas sekurecon malaltigante la pezocentron de la veturilo kaj plibonigante kraŝoprotekton antaŭe kaj malantaŭe. Forpreneblaj baterioj situantaj en la bagaĝujo aŭ aliloke ne havus ĉi tiun avantaĝon. Ĉar plej multaj veturilposedantoj ŝargas ĉefe hejme aŭ...Ŝargado de elektraj veturiloj en Ĉinio kaj Usonoĉe la laborejo, bateriinterŝanĝo ne nepre solvus la problemojn pri ŝarga infrastrukturo — ĝi nur helpus trakti publikan ŝargadon kaj atingodistancon. Kaj ĉar plej multaj aŭtoproduktantoj ne volas normigi bateripakaĵojn aŭ dezajnojn — aŭtoj estas dizajnitaj ĉirkaŭ siaj baterioj kaj motoroj, igante ĉi tion ŝlosila proprieta valoro160 — bateriinterŝanĝo eble postulos apartan interŝanĝstacion por ĉiu aŭtofirmao aŭ apartan interŝanĝekipaĵon por malsamaj modeloj kaj grandecoj de veturiloj. Kvankam moveblaj bateriinterŝanĝkamionoj estis proponitaj,161 ĉi tiu komerca modelo ankoraŭ ne estas efektivigita.
Afiŝtempo: 20-a de januaro 2021