Zware vrachtwagens, of semi-vrachtwagens met een bruto voertuiggewicht van meer dan 26,000 pond, zijn verantwoordelijk voor ongeveer 15% van het totale energieverbruik en de uitstoot van broeikasgassen in de VS. Het elektrificeren van deze voertuigen zou een belangrijke stap zijn in de richting van het koolstofarm maken van het transport in de Verenigde Staten. Er is echter veel discussie over de mogelijkheid van batterij-elektrische voertuigen (BEV's) in het zware vrachtvervoer vanwege zorgen over het voertuigbereik, de oplaadvereisten en het batterijgewicht.
Onderzoekers van de National Renewable Energie Laboratory (NREL) heeft onlangs, in samenwerking met twee elektriciteitsbedrijven, een veelbelovende mogelijkheid onderzocht voor elektrificatie op korte termijn binnen dit segment door middel van opladen op depots. Dit onderzoek, waarin meerdere vrachtvervoer over korte afstanden wordt onderzocht, wordt gedetailleerd beschreven in een recent Nature Energy-artikel. Het team onderzocht ook de impact van deze voertuigen op het elektriciteitsnet, waaruit bleek dat dit in de meeste gevallen het geval was technologie is geschikt voor het opladen van vrachtwagens op depots.
“De vrachtwagenindustrie staat al jaren sceptisch tegenover zware elektrische voertuigen”, zegt Brennan Borlaug van NREL, onderzoeksanalist en hoofdauteur van het onderzoek. “Die perceptie is aan het verschuiven, en ons onderzoek suggereert dat bepaalde korteafstandsoperaties vandaag de dag kunnen worden geëlektrificeerd met relatief laag vermogen bij het opladen van depots, waardoor het elektriciteitsnet niet wordt overweldigd.”
Vrachtwagens voor korte afstanden vertegenwoordigen een aanzienlijk deel van de totale vrachtwagenpopulatie
Terwijl de meeste mensen zich semi-vrachtwagens voorstellen die zware ladingen over lange snelwegen vervoeren, suggereren gegevens verzameld door het US Census Bureau dat bijna 80% van de zware vrachtwagens voornamelijk binnen een straal van 200 mijl rijdt. Deze vrachtwagens zijn goed voor ongeveer 50% van het totale energieverbruik van zware voertuigen en zijn doorgaans verantwoordelijk voor de distributie van goederen tussen magazijnen en nabijgelegen winkels. Als gevolg hiervan worden de voertuigen vaak gekenmerkt door korte, voorspelbare routes en rustperiodes op centrale locaties, zoals een voertuigdepot, waardoor ze uitstekende kandidaten zijn voor elektrificatie. Idealiter zouden wagenparken al het opladen op hun depots kunnen uitvoeren, waar het handig, goedkoop en volledig controleerbaar is.
Commerciële zware vrachtwagenactiviteiten zijn gemotiveerd om de bedrijfskosten te verlagen. Uit onderzoek blijkt dat de brandstofkosten voor vrachtwagens ruim de helft van de totale eigendomskosten uitmaken. De overstap naar BEV-vloten zou een aanzienlijke verlaging van de brandstofkosten opleveren en minder routineonderhoud vergen, een ander belangrijk voordeel voor vloten.
Het simuleren van EV-opladen voor real-world vlootoperaties
NREL-onderzoekers maakten gebruik van praktijkgegevens van NREL's Fleet DNA-clearinghouse om het opladen van elektrische voertuigen bij wagenparkdepots te simuleren en maakten de resultaten van de laadbelastingen openbaar beschikbaar voor gebruik door andere onderzoekers. De Fleet DNA-tool biedt samengestelde gegevenssamenvattingen en visualisaties voor real-world middelzware en zware wagenparkactiviteiten, nuttig voor het begrijpen van het actieradius van bedrijfsvoertuigen voor verschillende beroepen en gewichtsklassen. NREL-onderzoekers hebben meerdere laadstrategieën gesimuleerd, waaronder 'slim' opladen, waarbij BEV's optimaal profiteren van de tijd die ze bij het depot parkeren om tegen lagere tarieven op te laden en de piekvraag naar energie te verminderen. Uit dit onderzoek blijkt dat voor de bestudeerde wagenparken aan de oplaadvereisten kan worden voldaan op vermogensniveaus die in lijn zijn met de huidige lichte oplaadtechnologie (≤100 kW/voertuig).
Integratie van heavy-duty EV-opladen op het elektriciteitsnet
Een laatste focus van het onderzoek was om te beoordelen of het huidige elektriciteitsdistributienet het laden van zware depots adequaat zou kunnen ondersteunen. NREL werkte samen met twee nutsbedrijven – Southern Company en het in Texas gevestigde Oncor Electric Delivery Company – om een belastingintegratiestudie uit te voeren voor 36 substations en een overzicht te geven van de kosten en tijdlijnen die nodig zijn voor verwachte netupgrades. Het team ontdekte dat de meeste (~80%) van de onderzochte onderstations de tijdsvariërende ladingen van 100 vrachtwagens met een vermogen van 100 kW/voertuig zouden kunnen leveren zonder enige upgrade, en dat nog eens 10% van de onderstations upgrades zou kunnen vermijden als wagenparken ‘slim’ zouden gebruiken. opladen.
"Dit onderzoek is uniek omdat het een completer beeld schetst van hoe het eruit zou zien om deze wagenparken te elektrificeren", zegt David Woody, senior manager Distributieplanning bij Oncor en co-auteur van het onderzoek. “Naarmate er technologieën beschikbaar komen die de elektrificatie van zware wagenparken mogelijk maken, kunnen studies als deze helpen anticiperen op en zich voorbereiden op de effecten van deze transitie. Klantbetrokkenheid bij nutsbedrijven om belastingsprofielen, huidige en toekomstige zakelijke en operationele behoeften en implementatietijdlijnen te beoordelen, zal de sleutel zijn in de overgang naar elektrificatie.”
In de toekomst zijn NREL-onderzoekers geïnteresseerd in het bestuderen van hoe andere commerciële voertuig operationele segmenten – zoals bestelwagens voor de laatste kilometer of langeafstandsvrachtvervoer – kunnen worden geëlektrificeerd en geïntegreerd met het evoluerende elektriciteitsnet.