La crescente preoccupazione per le emissioni di anidride carbonica, gli effetti serra e il rapido esaurimento dei combustibili fossili solleva la necessità di produrre e adottare nuove alternative sostenibili ecocompatibili ai veicoli con motore a combustione interna (ICE). Per questo motivo, nell'ultimo decennio, i veicoli elettrici sono diventati in qualche modo diffusi, principalmente a causa delle loro trascurabili emissioni di gas combustibile e della minore dipendenza dal petrolio.
Parlando di crescita, i veicoli elettrici (EV) hanno fatto enormi progressi negli ultimi 20 anni, sia in termini di avanzamento delle batterie la tecnologia e riduzione dei costi delle batterie. Fino a poco tempo fa, i veicoli elettrici erano generalmente più costosi dei veicoli a benzina. Per facilitare il successo commerciale dei veicoli elettrici, è necessario sviluppare e installare batterie e infrastrutture all’avanguardia per supportare la ricarica delle batterie, il che renderà i veicoli elettrici più convenienti, più accessibili e più facili da usare. La ricarica dei veicoli elettrici è una sorta di punta di diamante in termini di innovazioni.
Ci sono fondamentalmente tre modi per caricare una batteria EV. La carica viene effettuata mediante carica conduttiva o induttiva e, in terzo luogo, sostituendo le batterie. Il sistema di ricarica per veicoli elettrici è costituito da un'unità di controllo del caricabatterie, un cavo di ricarica e un'unità di controllo del veicolo. I caricabatterie possono essere classificati in due gruppi principali, induttivi e conduttivi. Il caricabatterie induttivo non ha una superficie di contatto e viene utilizzato un magnete per trasferire la potenza. Sebbene questo accoppiamento offra comodità ai conducenti, non ha ancora raggiunto un livello altamente efficiente. Il caricatore conduttivo è un dispositivo convenzionale che induce energia attraverso il contatto.
Sistema di ricarica conduttivo automatizzato per veicoli elettrici
La ricarica conduttiva utilizza il contatto diretto tra il connettore EV e l'ingresso di carica. Il cavo può essere alimentato da una presa elettrica standard o da una stazione di ricarica. Il caricabatterie conduttivo per veicoli elettrici presenta i vantaggi di maturità, semplicità e basso costo perché utilizza semplicemente spine e prese per condurre l'energia elettrica tramite contatti metallici fisici. Ci sono due metodi impiegati nelle stazioni di ricarica per veicoli elettrici che utilizzano il metodo conduttivo, vale a dire. Caricabatterie CA o caricabatterie di bordo e caricabatterie CC o caricabatterie esterni.
Il trasferimento di potenza conduttivo utilizza un conduttore per collegare due dispositivi elettronici al fine di trasferire energia. Ci sono tre componenti di base quando si tratta di caricare cavi, connettori e batterie di veicoli elettrici, e sulla base della stessa carica conduttiva si biforca in fuori bordo ed ricarica a bordo.
Sistema di ricarica DC conduttivo per veicoli elettrici
La ricarica CC viene effettuata fuori bordo utilizzando un caricabatterie CC. Utilizza apparecchiature di alimentazione DC EV dedicate per fornire energia da appropriati caricabatterie esterni a EV in luoghi pubblici. È noto come ricarica rapida in corrente continua. C'è flessibilità del livello di potenza, a differenza dei caricabatterie di bordo. Può essere utilizzato fino a 50 KW, ovvero la batteria può essere caricata in 20 minuti da vuota a piena all'80%. Ma a volte questo numero varia a seconda delle condizioni della batteria e della qualità del veicolo.
I caricabatterie finora utilizzati per collegare il veicolo alla centrale elettrica esterna sono:
- CCS USA
- CCS Europa
- Ademo
- Tesla USA/UE
- Cina GB/T Standard
Tutti questi hanno un numero diverso di pin, fasi e alimentazione di tensione e vengono utilizzati in base alla potenza assorbita nel veicolo. Nonostante sia la modalità più veloce e non abbia limitazioni sull'alimentazione, il sistema di ricarica DC ha ancora poche limitazioni.
Le limitazioni sono elencate di seguito: -
- Perdite maggiori nel caricabatterie e nella batteria
- Batteria: - Durata della batteria più breve, solo il 70-80% di SOC può essere caricato con la ricarica rapida
- Cavo: corrente massima limitata per cavo che può essere facilmente sollevato
- Alto investimento
- Impatto negativo sulla rete
- Disponibile solo presso le stazioni di ricarica pubbliche
- Gestione termica
Sistema di ricarica CA conduttivo per veicoli elettrici
La ricarica CA è ciò che le prese di corrente più comuni usano per il loro processo di ricarica. Per caricare, il veicolo deve semplicemente essere collegato a una normale presa elettrica oa una presa di corrente superiore progettata appositamente per i veicoli elettrici. Come puoi vedere, lo spazio e i materiali necessari per questo tipo di stazione di ricarica sono piuttosto ridotti. Tuttavia, la ricarica richiede più tempo e per questo processo l'auto deve essere dotata di un'unità di ricarica a bordo, che aumenta il peso dell'auto. I caricabatterie di bordo hanno questa eccezione che sono limitati con l'alimentazione. Sebbene la flessibilità di alimentazione sia il motto principale della ricarica di un veicolo elettrico.
L'intero processo di ricarica in un sistema di ricarica CA è leggermente diverso. Ci sono Piloti di Prossimità (che continuano a controllare per stabilire la connessione tra EV e Infrastructure Plug), Piloti di Controllo (Controlla la massima corrente che può essere prelevata) in quanto gli ingressi di ricarica sono installati all'interno del veicolo. Quindi, tenere sotto controllo la corrente massima erogata diventa d'obbligo in tali situazioni. I tre principali tipi di apparecchiature utilizzate sono la rete veicolare, il cavo di ricarica e la presa dell'infrastruttura.
I tipi di caricabatterie utilizzati in un sistema di ricarica CA sono
- USA/Giappone SAE
- Europa Mannekes/Tesla
- Alleanza per spine elettriche
- Tesla USA
Il sistema di ricarica CA ha il vantaggio principale di poter caricare ovunque con la presa elettrica standard e ha un sistema di monitoraggio della batteria (BMS) con una facile comunicazione. Anche se presenta alcuni importanti inconvenienti come la potenza in uscita, tempi di ricarica relativamente più lunghi e più peso del veicolo a causa dell'unità di input installata.
Ricarica wireless di veicoli elettrici (EV)
In un mondo in cui la ricarica delle auto elettriche è un punto chiave per dare impulso alla transizione energetica, altre soluzioni possono affiancarsi alle stazioni di ricarica elettrica. Una di queste soluzioni è la ricarica wireless. La ricarica wireless per auto è una versione avanzata della ricarica per smartphone con diverse differenze. “La ricarica induttiva wireless consente a un veicolo elettrico di caricarsi automaticamente senza bisogno di cavi.
È dimostrato nel corso dei secoli, tutto è scalabile tecnicamente; tuttavia, con l'aumento delle velocità di trasferimento dell'alimentazione, la complessità e le dimensioni dell'elettronica di gestione dell'alimentazione devono aumentare. Ancora più importante, quando la potenza aumenta, è necessario considerare una serie di fattori aggiuntivi, come le perdite termiche e la gestione termica. Maggiore è l'inefficienza e maggiore è la potenza, maggiori sono le perdite di calore e tanto più deve essere fatto per gestire quel calore.
La ricarica induttiva utilizza un campo elettromagnetico (EM) per trasferire energia tra due bobine. La risonanza magnetica viene creata tra la bobina della stazione di ricarica e la bobina della rete del veicolo. Le bobine sono sintonizzate sulla stessa frequenza e il trasferimento di energia avviene tra di loro. È semplice come l'energia viene trasferita da una madre a un bambino seduto su un'altalena. L'energia viene trasmessa attraverso un accoppiamento induttivo ai dispositivi elettrici. Questa energia viene utilizzata per caricare le batterie. I caricabatterie induttivi vengono utilizzati con una bobina di induzione per creare un campo EM alternato dalla base di ricarica. Un dispositivo portatile come automobili o camion utilizza una seconda bobina di induzione per ricevere il campo EM. Questi campi elettromagnetici vengono riconvertiti in corrente elettrica per caricare la batteria dei veicoli elettrici.
Gestendo tutti i fattori aggiuntivi e le sfide tecniche, abbiamo la ricarica induttiva che ha reso la ricarica facile come parcheggiare il tuo veicolo. Il fatto interessante è che la ricarica wireless è efficiente al 93%, il che è quasi end-to-end rispetto ai metodi di rifornimento tradizionali. Tutto arriva con qualche rovina e vantaggio, le persone stanno accettando questa tecnologia ma allo stesso tempo temono di contrattempi. Ma gli esperti hanno discusso della sicurezza della ricarica wireless e sono molto fiduciosi che sia semplice come cucinare in cucina. Anche in cucina dobbiamo tenere a mente alcune misure di sicurezza e simile è il caso della ricarica wireless.
Anche i grandi marchi automobilistici come BMW si affidano a questa tecnologia. Nel 2018, BMW ha lanciato il suo nuovo modello con ricarica wireless e ha affermato che "BMW rende la ricarica più facile del rifornimento.
Ricarica dinamica del veicolo elettrico: Tutto ciò di cui abbiamo parlato fino ad ora riguarda la ricarica wireless statica. La nuova cosa migliore su cui stanno lavorando gli innovatori di veicoli elettrici è Ricarica dinamica di veicoli elettrici (DEVC), che consente a un veicolo elettrico di ricaricarsi in modalità wireless mentre guida lungo la strada. Il sistema è in grado di caricare dinamicamente un veicolo elettrico fino a 20 kW a velocità autostradali (100 km/h).
Sfide e opportunità
In questo momento, i veicoli elettrici riguardano sfide in termini di infrastruttura, costo del veicolo, tempo di ricarica, tipi di apparecchiature, ecc. Innovator ritiene che l'innovazione dei veicoli elettrici sarà la migliore innovazione per ridurre le emissioni di carbonio e aprire la strada a significativi progressi climatici.
Di seguito sono elencate le poche sfide che stanno arrivando con l'attuale infrastruttura-
Tempo di carica: Esistono tre "livelli" principali di caricabatterie disponibili per i veicoli elettrici. La spina standard da 120 volt, spesso utilizzata per gli elettrodomestici, si carica lentamente ma può riempire una batteria quasi a piena capacità con diverse notti di carica, o circa 20-40 ore. I caricabatterie di "livello due" da 240 volt generalmente forniscono da 20 a 25 miglia di carica in un'ora, il che riduce il tempo di ricarica a otto ore o meno. Infine, i caricabatterie rapidi a corrente continua (CC) di "livello 3" possono caricare una batteria fino all'80% in 30 minuti. Attualmente, i caricabatterie di livello due sono i più ampiamente disponibili: il Dipartimento dell'Energia elenca 22,816 stazioni pubbliche negli Stati Uniti.
Disponibilità di infrastrutture di ricarica: Invece di essere riforniti in una tipica stazione di servizio, i veicoli elettrici (VE) devono essere caricati nelle prese elettriche per poter funzionare. Molti proprietari di veicoli elettrici ricaricano le loro auto a casa nel loro garage utilizzando uno speciale caricatore a parete. Questa disposizione funziona per la maggior parte delle persone perché la persona media guida 29 miglia al giorno. Questa distanza rientra ampiamente nell'autonomia dei veicoli elettrici di oggi, la maggior parte dei quali può percorrere tra 150 e 250 miglia con una carica, a seconda del modello. Tuttavia, sorgono due grandi difficoltà. In primo luogo, per i conducenti che vivono in appartamenti, i parcheggi sono raramente dotati di infrastrutture di ricarica e l'installazione di tali infrastrutture può essere proibitiva in termini di costi per i gestori degli edifici.
Prezzi: A differenza delle stazioni di servizio, dove il prezzo del carburante è fissato per gallone, la ricarica dei veicoli elettrici può attualmente seguire una serie di schemi tariffari diversi, che possono portare a prezzi incoerenti e talvolta a costi di ricarica elevati. I prezzi di ricarica delle case sono tariffe coerenti per kilowattora (kWh) stabilite dalle autorità di regolamentazione. I prezzi delle stazioni di ricarica pubbliche hanno utilizzato schemi che includono tariffe per sessione, tariffe per minuto e tariffe differenziate basate sulla velocità massima di ricarica di un veicolo. Le tariffe di ricarica spesso non vengono visualizzate nelle stazioni di ricarica. Questa incoerenza e mancanza di trasparenza sono ostacoli all'adozione di veicoli elettrici perché possono portare a frustrazione ed esperienze negative dei clienti.
Opportunità
- Opportunità di produzione: Sono emerse più narrazioni parlando di opportunità; anche le migliori aziende indiane come NTPC, Bharat Heavy Electricals Ltd (Bhel) e Power Grid Corp. of India Ltd volevano far parte di questa torta. Tutti possono vedere che questo sarà il futuro dell'industria automobilistica. L'ascesa dell'industria dei veicoli elettrici sta ovviamente offrendo molte opportunità all'industria manifatturiera. Anche i grandi giganti dell'e-commerce come Flipkart o Amazon stanno spostando le loro flotte di veicoli esistenti verso l'elettrico. Amazon, guidata da Jeff Bezos, ha dichiarato che introdurrà 10,000 unità di veicoli elettrici nella sua flotta di consegna merci in India entro il 2025. Flipkart di proprietà di Walmart prevede di introdurre 25,000 unità di veicoli elettrici nella sua flotta per ridurre le emissioni dei veicoli. Tutto ciò creerà sicuramente un immenso bacino di opportunità produttive per soddisfare questa enorme domanda.
- Un enorme aumento delle opportunità B2B: Non solo le imprese ma i consumatori stanno mostrando un crescente interesse per la mobilità elettrica, la crescente attenzione dei media anche a livello globale ha creato un ampio spazio per ampie opportunità nel mercato business-to-business. I principali attori chiave stanno già creando scalpore nelle utility manifatturiere per una crescita sostenuta del settore dei veicoli elettrici. In una conferenza a Berlino, il CEO di Volkswagen Matthias Muller ha annunciato di essersi assicurato partner per la fornitura di batterie in Europa e Cina.
- Tecnologia della batteria: La tecnologia delle batterie è parte integrante dell'ecosistema dei veicoli elettrici in India. Le tecnologie nel mercato delle batterie per veicoli elettrici hanno subito cambiamenti significativi negli ultimi anni, con l'evoluzione della tecnologia delle batterie da bassa densità di energia ad alta densità di energia. Molte ricerche di mercato hanno indicato che si prevede che la tecnologia delle batterie per veicoli elettrici crescerà al 38% CAGR dal 2020 al 2025, il che crea ampio spazio per opportunità di business nella tecnologia delle batterie. Per spingere ulteriormente il mercato, il governo indiano ha istituito la missione nazionale sulla mobilità trasformativa e lo stoccaggio delle batterie sotto la presidenza di Niti Aayog. Con un'enfasi significativa sulla localizzazione, vengono adottate misure per ridurre la dipendenza dall'importazione e dalla produzione di batterie e altri componenti a livello locale.
- Rottamazione GHIACCIO: Con un interesse sempre maggiore per la mobilità elettrica, è ovvio che il calo dell'interesse per l'ICE sarebbe una vittima automatica. E come l'interno Combustione I veicoli a motore diventano obsoleti, le opportunità commerciali per la loro rottamazione cresceranno maggiormente in futuro. Molti di questi veicoli inquinanti saranno sbarrati sulla strada e finiranno in centri di demolizione, metalli e materiali di cui verranno riciclati per realizzare e innovare prodotti allineati all'ambiente.
Sheeba Chauhan | Sottoeditor | ELE Times
Sheeba Chauhan
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