Xe tải hạng nặng, hoặc xe bán tải có tổng trọng lượng toàn xe lớn hơn 26,000 pound, chịu trách nhiệm cho khoảng 15% tổng lượng sử dụng năng lượng giao thông của Hoa Kỳ và phát thải khí nhà kính. Điện khí hóa những phương tiện này sẽ là một bước tiến quan trọng đối với quá trình khử cacbon trong giao thông vận tải ở Hoa Kỳ. Tuy nhiên, cơ hội cho xe điện chạy bằng pin (BEV) trong vận tải đường bộ hạng nặng vẫn còn nhiều tranh cãi do lo ngại về phạm vi hoạt động của xe, yêu cầu sạc và trọng lượng pin.
Các nhà nghiên cứu từ National Renewable Năng lượng Phòng thí nghiệm (NREL), phối hợp với hai công ty điện lực, gần đây đã nghiên cứu một cơ hội đầy hứa hẹn cho quá trình điện khí hóa trong thời gian ngắn trong phân khúc này thông qua việc sạc tại kho. Nghiên cứu này xem xét nhiều hoạt động vận tải đường bộ đường ngắn, được trình bày chi tiết trong một bài báo gần đây về Năng lượng Tự nhiên. Nhóm nghiên cứu cũng khám phá tác động của những phương tiện này lên lưới điện, cho thấy rằng trong hầu hết các trường hợp, công nghệ có thể đáp ứng việc sạc xe tải tại kho.
Brennan Borlaug của NREL, một nhà phân tích nghiên cứu và là tác giả chính của nghiên cứu cho biết: “Trong nhiều năm, ngành công nghiệp vận tải đường bộ đã hoài nghi về các loại xe điện hạng nặng. “Nhận thức đó đang thay đổi và nghiên cứu của chúng tôi cho thấy rằng một số hoạt động đường ngắn nhất định có thể được điện khí hóa ngày nay với việc sạc điện từ kho tương đối thấp sẽ không gây áp đảo lưới điện”.
Xe tải đường ngắn đại diện cho tỷ trọng đáng kể trong tổng dân số xe tải
Trong khi hầu hết mọi người hình dung ra những chiếc xe bán tải chở nặng trên các đường cao tốc dài, dữ liệu do Cục Điều tra Dân số Hoa Kỳ thu thập cho thấy gần 80% xe tải hạng nặng hoạt động chủ yếu trong phạm vi 200 dặm. Những chiếc xe tải này chiếm khoảng 50% tổng lượng năng lượng sử dụng cho xe tải hạng nặng và thường chịu trách nhiệm phân phối hàng hóa giữa các kho hàng và các cơ sở bán lẻ lân cận. Do đó, các phương tiện thường có đặc điểm là các tuyến đường ngắn, có thể đoán trước và thời gian lệch ca tại các địa điểm trung tâm như kho xe, khiến chúng trở thành ứng cử viên hàng đầu cho điện khí hóa. Lý tưởng nhất là các đội tàu có thể thực hiện tất cả việc sạc tại kho của họ, nơi thuận tiện, không tốn kém và hoàn toàn có thể kiểm soát được.
Hoạt động vận tải đường bộ hạng nặng thương mại được thúc đẩy để giảm chi phí vận hành. Một nghiên cứu cho thấy chi phí nhiên liệu cho xe tải chiếm hơn một nửa tổng chi phí sở hữu của chúng. Việc chuyển sang đội tàu BEV sẽ giúp giảm đáng kể chi phí nhiên liệu và ít yêu cầu bảo dưỡng định kỳ hơn, một lợi thế quan trọng khác cho các đội tàu.
Mô phỏng sạc EV cho hoạt động của hạm đội trong thế giới thực
Các nhà nghiên cứu của NREL đã tận dụng dữ liệu vận hành trong thế giới thực từ kho thanh toán DNA của Hạm đội NREL để mô phỏng quá trình sạc EV tại các kho chứa của đội xe và công bố công khai các kết quả về tải trọng cho các nhà nghiên cứu khác sử dụng. Công cụ Fleet DNA cung cấp các bản tóm tắt và hình ảnh hóa dữ liệu tổng hợp về các hoạt động của đội xe hạng nặng và hạng trung trong thế giới thực, hữu ích để hiểu phạm vi hoạt động của các phương tiện thương mại ở các hạng mục và hạng cân. Các nhà nghiên cứu của NREL đã mô phỏng nhiều chiến lược sạc, bao gồm sạc “thông minh”, trong đó BEV tận dụng tối đa thời gian đỗ xe tại kho để sạc với tốc độ chậm hơn và giảm nhu cầu năng lượng cao điểm. Nghiên cứu này cho thấy rằng các yêu cầu sạc có thể được đáp ứng ở mức công suất phù hợp với công nghệ sạc nhẹ hiện tại (≤100 kW / xe) cho các đội xe được nghiên cứu.
Tích hợp Sạc EV hạng nặng trên Grid
Trọng tâm cuối cùng của nghiên cứu là đánh giá xem liệu lưới điện phân phối ngày nay có thể hỗ trợ đầy đủ cho việc sạc điện ở kho hạng nặng hay không. NREL đã hợp tác với hai cơ quan tiện ích — Công ty Miền Nam và Công ty Giao hàng Điện Oncor có trụ sở tại Texas — để thực hiện một nghiên cứu tích hợp phụ tải cho 36 trạm biến áp và tóm tắt các chi phí và thời hạn cần thiết cho việc nâng cấp lưới điện dự kiến. Nhóm nghiên cứu nhận thấy rằng hầu hết (~ 80%) trạm biến áp được nghiên cứu có thể cung cấp tải trọng thay đổi theo thời gian của 100 xe tải được sạc ở công suất 100 kW / xe mà không cần nâng cấp và thêm 10% trạm biến áp có thể tránh được việc nâng cấp nếu đội xe sử dụng "thông minh" tính phí.
David Woody, quản lý cấp cao về Kế hoạch phân phối của Oncor và đồng tác giả của nghiên cứu cho biết: “Nghiên cứu này độc đáo ở chỗ nó vẽ ra một bức tranh hoàn chỉnh hơn về những gì nó sẽ trông như thế nào khi điện khí hóa các đội tàu này. “Khi các công nghệ cho phép điện khí hóa hạm đội hạng nặng ra đời, các nghiên cứu như thế này có thể giúp dự đoán và chuẩn bị cho những tác động của quá trình chuyển đổi này. Sự tham gia của khách hàng với các tiện ích để xem xét hồ sơ phụ tải, nhu cầu kinh doanh và hoạt động hiện tại và tương lai cũng như lịch trình triển khai sẽ là chìa khóa trong quá trình chuyển đổi sang điện khí hóa ”.
Trong tương lai, các nhà nghiên cứu của NREL quan tâm đến việc nghiên cứu cách thức hoạt động thương mại khác xe các phân đoạn hoạt động — chẳng hạn như xe tải giao hàng chặng cuối hoặc vận tải đường dài — có thể được điện khí hoá và tích hợp với lưới điện đang phát triển.