Ev Charger Technologies

Teknolojia za kuchaji EV nchini China na Marekani zinafanana kwa upana. Katika nchi zote mbili, kamba na plugs ndio teknolojia inayotawala sana ya kuchaji magari ya umeme. (Kuchaji bila waya na kubadilisha betri kuna uwepo mdogo sana.) Kuna tofauti kati ya nchi hizi mbili kuhusiana na viwango vya kuchaji, viwango vya kuchaji na itifaki za mawasiliano. Kufanana na tofauti hizi kunajadiliwa hapa chini.

A. Viwango vya Kuchaji

Nchini Marekani, malipo mengi ya EV hufanyika kwa volts 120 kwa kutumia maduka ya ukuta wa nyumbani ambayo hayajabadilishwa. Hii kwa ujumla inajulikana kama Kiwango cha 1 au chaji ya "trickle". Kwa kuchaji kwa Kiwango cha 1, betri ya kawaida ya kWh 30 huchukua takriban saa 12 kwenda kutoka 20% hadi karibu chaji kamili. (Hakuna maduka ya volt 120 nchini Uchina.)

Nchini Uchina na Marekani, malipo mengi ya EV hufanyika kwa volti 220 (Uchina) au volti 240 (Marekani). Nchini Marekani, hii inajulikana kama uchaji wa Kiwango cha 2.

Uchaji kama huo unaweza kufanywa kwa maduka ambayo hayajarekebishwa au vifaa maalum vya kuchaji vya EV na kwa kawaida hutumia takriban kW 6–7 za nishati. Inapochaji kwa volti 220–240, betri ya kawaida ya kWh 30 huchukua takriban saa 6 kwenda kutoka 20% hadi chaji karibu kujaa.

Hatimaye, China na Marekani zina mitandao inayokua ya chaja za haraka za DC, ambazo kwa kawaida hutumia 24 kW, 50 kW, 100 kW au 120 kW za nguvu. Baadhi ya vituo vinaweza kutoa 350 kW au hata kW 400 za nguvu. Chaja hizi za haraka za DC zinaweza kuchukua betri ya gari kutoka 20% hadi karibu chaji kamili kwa muda wa kuanzia takriban saa moja hadi dakika 10 hivi.

Jedwali la 6:Viwango vya kawaida vya kuchaji nchini Marekani

Chanzo: Idara ya Nishati ya Marekani

B. Viwango vya Kuchaji

i. China

Uchina ina kiwango kimoja cha malipo cha haraka cha EV kote nchini. Marekani ina viwango vitatu vya kuchaji kwa haraka vya EV.

Kiwango cha Uchina kinajulikana kama China GB/T. (WatanguliziGBsimama kwa kiwango cha kitaifa.)

China GB/T ilitolewa mwaka wa 2015 baada ya miaka kadhaa ya maendeleo.124 Sasa ni lazima kwa magari yote mapya ya umeme yanayouzwa nchini China. Watengenezaji magari wa kimataifa, ikiwa ni pamoja na Tesla, Nissan na BMW, wamepitisha kiwango cha GB/T kwa EV zao zinazouzwa nchini China. GB/T kwa sasa inaruhusu kuchaji haraka kwa kiwango cha juu cha 237.5 kW ya pato (saa 950 V na ampea 250), ingawa nyingi.

Chaja za haraka za DC za China hutoa chaji ya kW 50. GB/T mpya itatolewa mwaka wa 2019 au 2020, ambayo itaripotiwa kuboresha kiwango ili kujumuisha kuchaji hadi kW 900 kwa magari makubwa ya kibiashara. GB/T ni kiwango cha Uchina pekee: EV chache zilizotengenezwa na Uchina zinazosafirishwa nje ya nchi hutumia viwango vingine.125

Mnamo Agosti 2018, Baraza la Umeme la China (CEC) lilitangaza mkataba wa maelewano na mtandao wa CHAdeMO, ulioko Japani, ili kuunda pamoja chaji ya haraka sana. Lengo ni uoanifu kati ya GB/T na CHAdeMO kwa kuchaji haraka. Mashirika hayo mawili yatashirikiana kupanua kiwango kwa nchi zaidi ya Uchina na Japan.126

ii. Marekani

Nchini Marekani, kuna viwango vitatu vya kuchaji EV vya kuchaji haraka DC: CHAdeMO, CCS SAE Combo na Tesla.

CHAdeMO kilikuwa kiwango cha kwanza cha kuchaji EV kwa haraka, kilichoanzia 2011. Kilitengenezwa na Tokyo.

Electric Power Company na inasimama kwa "Charge to Move" (pun in Japanese).127 CHAdeMO kwa sasa inatumika nchini Marekani katika Nissan Leaf na Mitsubishi Outlander PHEV, ambayo ni kati ya magari ya umeme yanayouzwa sana. Mafanikio ya Jani nchini Marekani yanaweza kuwaKUCHAJI GARI LA UMEME NCHINI CHINA NA MAREKANI

ENERGYPOLICY.COLUMBIA.EDU | FEBRUARI 2019 |

kwa kiasi fulani kutokana na dhamira ya mapema ya Nissan ya kuzindua miundombinu ya CHAdeMO yenye malipo ya haraka katika maeneo ya wafanyabiashara na maeneo mengine ya mijini.128 Kufikia Januari 2019, kulikuwa na chaja zaidi ya 2,900 za CHAdeMO nchini Marekani (pamoja na zaidi ya 7,400 nchini Japani na 7,900). huko Ulaya).129

Mnamo mwaka wa 2016, CHAdeMO ilitangaza kuboresha kiwango chake kutoka kiwango cha kwanza cha malipo cha 70.

kW kutoa 150 kW.130 Mnamo Juni 2018 CHAdeMO ilitangaza kuanzishwa kwa uwezo wa kuchaji wa kW 400, kwa kutumia nyaya za kioevu za V 1,000, 400 amp amp. Gharama ya juu zaidi itapatikana ili kukidhi mahitaji ya magari makubwa ya biashara kama vile malori na mabasi.131

Kiwango cha pili cha kuchaji nchini Marekani kinajulikana kama CCS au SAE Combo. Ilitolewa mnamo 2011 na kikundi cha watengenezaji magari wa Uropa na Amerika. Nenokuchanainaonyesha kuwa plagi ina chaji ya AC (hadi kW 43) na inachaji DC.132 In

Ujerumani, muungano wa Charging Interface Initiative (CharIN) uliundwa ili kutetea kupitishwa kwa CCS. Tofauti na CHAdeMO, plagi ya CCS huwezesha DC na AC kuchaji kwa lango moja, na hivyo kupunguza nafasi na fursa zinazohitajika kwenye chombo cha gari. Jaguar,

Volkswagen, General Motors, BMW, Daimler, Ford, FCA na Hyundai zinasaidia CCS. Tesla pia imejiunga na muungano huo na mnamo Novemba 2018 ilitangaza magari yake barani Ulaya yatakuja yakiwa na bandari za kuchaji za CCS.133 Chevrolet Bolt na BMW i3 ni miongoni mwa EV maarufu nchini Marekani zinazotumia kuchaji CCS. Ingawa chaja za sasa za CCS hutoa chaji ya takriban kW 50, programu ya Electrify America inajumuisha chaji ya haraka ya kW 350, ambayo inaweza kuwezesha chaji karibu kukamilika kwa dakika 10 tu.

Kiwango cha tatu cha malipo nchini Marekani kinaendeshwa na Tesla, ambayo ilizindua mtandao wake wa umiliki wa Supercharger nchini Marekani mnamo Septemba 2012.134 Tesla.

Supercharger kawaida hufanya kazi kwa volti 480 na hutoa malipo kwa kiwango cha juu cha 120 kW. Kama

ya Januari 2019, tovuti ya Tesla iliorodhesha maeneo 595 ya Supercharger nchini Marekani, pamoja na maeneo 420 ya ziada “yanakuja hivi karibuni.”135 Mnamo Mei 2018, Tesla alipendekeza kwamba katika siku zijazo Chaja zake Kuu zinaweza kufikia viwango vya nishati hadi 350 kW.136

Katika utafiti wetu wa ripoti hii, tuliwauliza waliohojiwa wa Marekani iwapo walizingatia ukosefu wa kiwango kimoja cha kitaifa cha utozaji wa haraka wa DC kuwa kikwazo kwa kupitishwa kwa EV. Wachache walijibu kwa uthibitisho. Sababu ambazo viwango vingi vya kuchaji kwa haraka vya DC havizingatiwi kuwa tatizo ni pamoja na:

● Uchaji mwingi wa EV hufanyika nyumbani na kazini, kwa chaja za Kiwango cha 1 na 2.

● Sehemu kubwa ya miundombinu ya malipo ya umma na mahali pa kazi hadi sasa imetumia chaja za Kiwango cha 2.

● Adapta zinapatikana zinazoruhusu wamiliki wa EV kutumia chaja nyingi za DC, hata kama EV na chaja hutumia viwango tofauti vya kuchaji. (Isipokuwa kuu, mtandao wa chaji chaji wa Tesla, uko wazi kwa magari ya Tesla pekee.) Inastahiki, kuna wasiwasi fulani kuhusu usalama wa adapta zinazochaji haraka.

● Kwa kuwa plagi na kiunganishi huwakilisha asilimia ndogo ya gharama ya kituo cha kuchaji haraka, hii inatoa changamoto ndogo ya kiufundi au kifedha kwa wamiliki wa kituo na inaweza kulinganishwa na mabomba ya petroli za oktani tofauti kwenye kituo cha mafuta. Vituo vingi vya kuchaji vya umma vina plug nyingi zilizoambatishwa kwenye chapisho moja la kuchaji, hivyo basi kuruhusu aina yoyote ya EV kuchaji hapo. Hakika, mamlaka nyingi zinahitaji au motisha hii.KUCHAJI GARI LA UMEME NCHINI CHINA NA MAREKANI

38 | KITUO CHA SERA YA NISHATI DUNIANI | COLUMBIA SIPA

Baadhi ya watengenezaji magari wamesema kuwa mtandao wa utozaji wa kipekee unawakilisha mkakati wa ushindani. Claas Bracklo, mkuu wa kitengo cha umeme katika BMW na mwenyekiti wa CharIN, alisema mnamo 2018, "Tumeanzisha CharIN ili kujenga nafasi ya nguvu." nia ya kuruhusu miundo mingine ya magari kutumia mtandao wake mradi watachangia ufadhili sawia na matumizi.138 Tesla pia ni sehemu ya CharIN inayotangaza CCS. Mnamo Novemba 2018, ilitangaza kuwa magari ya Model 3 yanayouzwa Ulaya yatakuja yakiwa na bandari za CCS. Wamiliki wa Tesla wanaweza pia kununua adapta ili kufikia chaja za haraka za CHAdeMO.139

C. Kuchaji Itifaki za Mawasiliano Kuchaji itifaki za mawasiliano ni muhimu ili kuongeza malipo kwa mahitaji ya mtumiaji (kutambua hali ya chaji, voltage ya betri na usalama) na kwa gridi ya taifa (pamoja na

uwezo wa mtandao wa usambazaji, bei ya muda wa matumizi na hatua za kukabiliana na mahitaji).140 Uchina GB/T na CHAdeMO hutumia itifaki ya mawasiliano inayojulikana kama CAN, huku CCS inafanya kazi na itifaki ya PLC. Itifaki za mawasiliano huria, kama vile Itifaki ya Open Charge Point (OCPP) iliyotengenezwa na Muungano wa Open Charging, inazidi kuwa maarufu nchini Marekani na Ulaya.

Katika utafiti wetu wa ripoti hii, waliohojiwa kadhaa wa Marekani walitaja hatua ya kuelekea itifaki za mawasiliano huria na programu kama kipaumbele cha sera. Hasa, baadhi ya miradi ya kutoza umma ambayo ilipokea ufadhili chini ya Sheria ya Urejeshaji na Uwekezaji wa Marekani (ARRA) ilitajwa kuwa imechagua wachuuzi wenye mifumo ya umiliki ambayo baadaye ilipata matatizo ya kifedha, na kuacha vifaa vilivyoharibika ambavyo vilihitaji kubadilishwa.141 Miji mingi, huduma na malipo. mitandao iliyowasiliana nao kwa ajili ya utafiti huu ilionyesha kuunga mkono itifaki za mawasiliano huria na motisha ili kuwezesha wapaji wa mtandao wanaotoza kubadili watoa huduma bila mshono.142

D. Gharama

Chaja za nyumbani ni nafuu nchini China kuliko Marekani. Nchini Uchina, chaja ya kawaida ya kW 7 iliyowekwa na ukuta inauzwa mtandaoni kati ya RMB 1,200 na RMB 1,800.143 Usakinishaji unahitaji gharama ya ziada. (Ununuzi mwingi wa EV ya kibinafsi huja pamoja na chaja na usakinishaji ukijumuishwa.) Nchini Marekani, chaja za nyumbani za Level 2 zinagharimu kati ya $450-$600, pamoja na wastani wa takriban $500 kwa usakinishaji. Vifaa vya kuchaji kwa haraka vya DC 144 ni ghali zaidi katika nchi zote mbili. Gharama hutofautiana sana. Mtaalamu mmoja wa China aliyehojiwa kuhusu ripoti hii alikadiria kuwa kusakinisha kituo cha kuchaji cha kW 50 cha DC nchini China kwa kawaida hugharimu kati ya RMB 45,000 na RMB 60,000, na kituo chenyewe kinachangia takriban RMB 25,000 - RMB 35,000 na kabati, miundombinu ya chini ya ardhi na uhasibu wa wafanyikazi. kwa salio.145 Nchini Marekani, kuchaji kwa haraka kwa DC kunaweza kugharimu makumi ya maelfu ya dola kwa kila chapisho. Vigezo kuu vinavyoathiri gharama ya kusakinisha vifaa vya kuchaji vya haraka vya DC ni pamoja na hitaji la kuweka mitaro, uboreshaji wa transfoma, saketi mpya au zilizoboreshwa na paneli za umeme na uboreshaji wa urembo. Alama, ruhusa na ufikiaji kwa walemavu ni mambo ya ziada yanayozingatiwa.146

E. Kuchaji Bila Waya

Kuchaji bila waya hutoa faida kadhaa, ikiwa ni pamoja na aesthetics, kuokoa muda na urahisi wa kutumia.

Ilipatikana katika miaka ya 1990 kwa EV1 (gari la mapema la umeme) lakini ni nadra leo.147 Mifumo ya kuchaji ya EV isiyotumia waya inayotolewa mtandaoni kwa gharama mbalimbali kutoka $1,260 hadi karibu $3,000.148 kuchaji EV bila waya hubeba adhabu ya ufanisi, huku mifumo ya sasa ikitoa malipo ya ufanisi wa karibu 85%.149 Bidhaa za sasa za kuchaji bila waya hutoa uhamisho wa nguvu wa kW 3–22; chaja zisizotumia waya zinazopatikana kwa miundo kadhaa ya EV kutoka kwa chaji ya Plugless aidha 3.6 kW au 7.2 kW, sawa na chaji ya Kiwango cha 2.150 Ingawa watumiaji wengi wa EV wanaona kuwa kutochaji bila waya hakufai gharama ya ziada,151 baadhi ya wachambuzi wametabiri teknolojia itaenea hivi karibuni. na watengenezaji magari kadhaa wametangaza kuwa watatoa chaji bila waya kama chaguo kwenye EV za siku zijazo. Kuchaji bila waya kunaweza kuvutia kwa magari fulani yaliyo na njia zilizobainishwa, kama vile mabasi ya umma, na pia imependekezwa kwa njia za barabara kuu za umeme za siku zijazo, ingawa gharama ya juu, ufanisi wa chini wa kuchaji na kasi ya chini ya kuchaji itakuwa shida.152

F. Kubadilisha Betri

Kwa teknolojia ya kubadilisha betri, magari ya umeme yanaweza kubadilisha betri zao zilizoisha kwa zingine ambazo zimechajiwa kikamilifu. Hili lingefupisha sana muda unaohitajika kuchaji tena EV, kukiwa na manufaa makubwa yanayowezekana kwa madereva.

Miji na makampuni kadhaa ya Uchina kwa sasa yanajaribu kubadilisha betri, kwa kuzingatia matumizi ya juu ya EVs, kama vile teksi. Jiji la Hangzhou limetumia ubadilishaji wa betri kwa meli zake za teksi, ambazo hutumia Zotye EVs.155 zinazotengenezwa nchini Beijing imejenga vituo kadhaa vya kubadilishana betri katika juhudi zinazoungwa mkono na mtengenezaji wa magari wa ndani wa BAIC. Mwishoni mwa mwaka wa 2017, BAIC ilitangaza mpango wa kujenga vituo 3,000 vya kubadilishana bidhaa nchini kote ifikapo 2021.156 Kampuni ya Uchina ya kuanzisha EV NIO inapanga kutumia teknolojia ya kubadilisha betri kwa baadhi ya magari yake na kutangaza kuwa itajenga vituo 1,100 vya kubadilishana bidhaa nchini China.157 Miji kadhaa nchini China— ikijumuisha Hangzhou na Qingdao—pia zimetumia ubadilishaji wa betri kwa mabasi.158

Huko Merika, mjadala wa ubadilishaji wa betri ulififia kufuatia kufilisika kwa 2013 kwa uanzishaji wa ubadilishaji wa betri wa Israeli Project Better Place, ambayo ilikuwa imepanga mtandao wa vituo vya kubadilishana kwa magari ya abiria.153 Mnamo 2015, Tesla iliacha mipango yake ya kituo cha ubadilishaji baada ya kujenga moja tu. kituo cha maonyesho, kulaumu ukosefu wa maslahi ya watumiaji. Kuna majaribio machache kama yapo yanayoendelea kuhusu ubadilishaji wa betri nchini Marekani leo.154 Kupungua kwa gharama za betri, na pengine kwa kiasi kidogo uwekaji wa miundombinu ya kuchaji kwa haraka ya DC, kuna uwezekano umepunguza mvuto wa ubadilishaji wa betri kwenye Marekani.

Ingawa ubadilishaji wa betri unatoa faida kadhaa, una shida kubwa pia. Betri ya EV ni nzito na kwa kawaida iko chini ya gari, na hivyo kutengeneza kijenzi muhimu chenye ustahimilivu mdogo wa kihandisi kwa upangaji na miunganisho ya umeme. Betri za leo kwa kawaida huhitaji kupoezwa, na kuunganisha na kutenganisha mifumo ya kupoeza ni vigumu.159 Kwa kuzingatia ukubwa na uzito wake, mifumo ya betri lazima ilingane kikamilifu ili kuepuka kuyumba, kupunguza uchakavu na kuweka gari katikati. Usanifu wa betri ya ubao wa kuteleza unaojulikana katika EV za leo huboresha usalama kwa kupunguza uzito wa katikati ya gari na kuboresha ulinzi wa ajali mbele na nyuma. Betri zinazoweza kutolewa ziko kwenye shina au mahali pengine zingekosa faida hii. Kwa kuwa wamiliki wengi wa magari hutoza hasa nyumbani auKUCHAJI GARI LA UMEME NCHINI CHINA NA MAREKANIkazini, ubadilishaji wa betri haungesuluhisha maswala ya miundombinu ya kuchaji— kungesaidia tu kushughulikia malipo na masafa ya umma. Na kwa sababu watengenezaji otomatiki wengi hawataki kusawazisha vifurushi vya betri au miundo—magari yameundwa kuzunguka betri na mota zao, na kuifanya hii kuwa thamani kuu ya umiliki160—ubadilishanaji wa betri unaweza kuhitaji mtandao tofauti wa kituo cha kubadilishana kwa kila kampuni ya gari au kutenganisha vifaa vya kubadilishana kwa miundo tofauti na ukubwa wa magari. Ingawa malori ya kubadilisha betri ya simu yamependekezwa,161 mtindo huu wa biashara bado haujatekelezwa.