На грузовики большой грузоподъемности или полуприцепы с полной массой более 26,000 15 фунтов приходится около XNUMX% общего потребления энергии транспортом в США и выбросов парниковых газов. Электрификация этих транспортных средств станет значительным шагом на пути к декарбонизации транспорта в Соединенных Штатах. Тем не менее, возможность использования аккумуляторных электромобилей (BEV) в тяжелых грузовых перевозках широко обсуждается из-за опасений по поводу дальности полета, требований к зарядке и веса аккумуляторов.
Исследователи из Национального института возобновляемых источников энергии Энергия Лаборатория (NREL) в сотрудничестве с двумя электроэнергетическими компаниями недавно изучила многообещающую возможность краткосрочной электрификации в этом сегменте посредством зарядки депо. Это исследование, в котором изучаются многочисленные грузовые перевозки на короткие расстояния, подробно описано в недавней статье Nature Energy. Команда также изучила влияние этих транспортных средств на энергосистему, показав, что в большинстве случаев существующие technology может использоваться для зарядки грузовиков на депо.
«В течение многих лет автомобильная промышленность скептически относилась к электромобилям большой грузоподъемности», - сказал Бреннан Борлауг из NREL, аналитик-исследователь и ведущий автор исследования. «Это восприятие меняется, и наши исследования показывают, что сегодня некоторые перевозки на короткие расстояния можно электрифицировать с помощью относительно маломощной зарядки депо, которая не приведет к перегрузке сети».
Грузовики на короткие расстояния составляют значительную долю от общего числа грузовых автомобилей
В то время как большинство людей представляет себе полуприцепы, перевозящие тяжелые грузы по протяженным шоссе, данные, собранные Бюро переписи населения США, показывают, что почти 80% тяжелых грузовиков работают в основном в пределах 200 миль. На эти грузовики приходится около 50% от общего энергопотребления тяжелых транспортных средств, и они обычно отвечают за распределение товаров между складами и близлежащими предприятиями розничной торговли. В результате автомобили часто характеризуются короткими предсказуемыми маршрутами и периодами отсутствия смены в центральных местах, таких как автопарк, что делает их главными кандидатами на электрификацию. В идеале автопарки могли бы выполнять все заправки на своих складах, где это удобно, недорого и полностью управляемо.
Коммерческие грузовые перевозки большой грузоподъемностью мотивированы снижением эксплуатационных расходов. Исследование показывает, что затраты на топливо для грузовиков составляют более половины их совокупной стоимости владения. Переход к автопаркам BEV обеспечит значительное снижение затрат на топливо и потребует меньшего количества текущего обслуживания, что является еще одним ключевым преимуществом для автопарков.
Моделирование зарядки электромобилей для реальных операций автопарка
Исследователи NREL использовали реальные операционные данные из информационного центра Fleet DNA NREL для моделирования зарядки электромобилей на складах автопарка и сделали результаты зарядки общедоступными для использования другими исследователями. Инструмент Fleet DNA предлагает сводные сводки данных и визуализацию для реальных операций с автопарком средней и большой грузоподъемности, что полезно для понимания рабочего диапазона коммерческих автомобилей для разных профессий и весовых категорий. Исследователи NREL смоделировали несколько стратегий зарядки, в том числе «умную» зарядку, при которой BEV в полной мере используют время, проведенное на стоянке на складе, для более медленной зарядки и снижения пикового потребления энергии. Это исследование показывает, что требования к зарядке могут быть выполнены на уровнях мощности в соответствии с нынешней технологией зарядки малотоннажных автомобилей (≤100 кВт / автомобиль) для изученных автопарков.
Интеграция зарядки электромобилей для тяжелых условий эксплуатации в сети
Последней целью исследования была оценка того, может ли сегодняшняя распределительная электросеть обеспечить адекватную поддержку депо-тарификации для тяжелых условий эксплуатации. NREL сотрудничал с двумя коммунальными предприятиями - Southern Company и Oncor Electric Delivery Company, базирующейся в Техасе, - для проведения исследования интеграции нагрузки для 36 подстанций и обобщения затрат и сроков, необходимых для предполагаемой модернизации сети. Команда обнаружила, что большинство (~ 80%) изученных подстанций могут обеспечивать изменяющиеся во времени нагрузки 100 грузовиков, заряженных по 100 кВт / автомобиль, без каких-либо модернизаций, а еще 10% подстанций могут избежать модернизации, если автопарки будут использовать «умные» зарядка.
«Это исследование уникально тем, что рисует более полную картину того, как будет выглядеть электрификация этих флотов», - сказал Дэвид Вуди, старший менеджер по планированию сбыта компании Oncor и соавтор исследования. «По мере того, как становятся доступными технологии, обеспечивающие электрификацию парка большегрузных автомобилей, подобные исследования могут помочь предвидеть последствия этого перехода и подготовиться к ним. Взаимодействие клиентов с коммунальными предприятиями для анализа профилей нагрузки, текущих и будущих деловых и эксплуатационных потребностей, а также сроков развертывания будет ключевым моментом при переходе к электрификации ».
Двигаясь вперед, исследователи NREL заинтересованы в изучении того, как другие коммерческие автомобиль операционные сегменты, такие как фургоны для доставки последней мили или дальние грузовые перевозки, могут быть электрифицированы и интегрированы в развивающуюся сеть.