Ο κόσμος της αυτοκίνησης στρέφεται όλο και περισσότερο στην ηλεκτροκίνηση και αυτό απαιτεί ένα διευρυμένο δίκτυο υποδομών φόρτισης ηλεκτρικών οχημάτων. Η ανάπτυξη των υποδομών φόρτισης θα επιταχύνει τη δημιουργία δικτύων φόρτισης σε αυτοκινητόδρομους και σε αστικές και αγροτικές περιοχές και θα αναδείξουν την ανάπτυξη της βιομηχανίας EV ως κυρίαρχη στρατηγική, ώστε να προσθέσουν αξία σε πελάτες, στη βιομηχανία και την κοινωνία.

1Η φόρτιση EV θα μοιάζει με την εμπειρία ανεφοδιασμού

Τα επόμενα χρόνια, η τάση φόρτισης των επιβατικών αυτοκινήτων θα αναβαθμιστεί από 500V σε 800V, η ισχύς φόρτισης ενός φορτιστή θα αυξηθεί από 60 kW σε 350 kW και ο χρόνος φόρτισης θα μειωθεί από περίπου 1 ώρα σε 10 – 15 λεπτά, αντίστοιχης του χρόνου τροφοδοσίας καυσίμου.

2Μεγαλύτερη διαθεσιμότητα εγκαταστάσεων φόρτισης

Οι υποδομές φόρτισης θα πρέπει να παρουσιάζουν υψηλή διαθεσιμότητα, αξιοπιστία και ποιότητα και να είναι παράλληλα σε θέση να προσαρμοστούν σε πολύπλοκα και σκληρά περιβάλλοντα λειτουργίας, όπως την υψηλή θερμοκρασία και υγρασία, τον αλμυρό αέρα και τη σκόνη.

3Εξοικονόμηση ενέργειας και πιο «πράσινο» περιβάλλον

Μέχρι το 2025, θα υπάρχουν παγκοσμίως 40 εκατομμύρια ηλεκτρικά οχήματα με ετήσια δυνατότητα φόρτισης άνω των 330 δισεκατομμυρίων kWh. Εάν η απόδοση βελτιωθεί κατά 3%, θα εξοικονομηθούν 11 δισεκατομμύρια kWh ηλεκτρικής ενέργειας και θα μειωθούν 8 εκατομμύρια τόνοι εκπομπών άνθρακα. Μέσω μετασχηματιστών νέας τεχνολογίας, νέων τοπολογιών, νέων εξαρτημάτων και νέων αλγορίθμων, ο σχεδιασμός των σταθμών φόρτισης θα περιλαμβάνει νέες πηγές ενέργειας, όπως τα φωτοβολταϊκά (PV) καθώς και συστήματα αποθήκευσης ενέργειας, ενισχύοντας σταθερά τη δημιουργία ενός «πράσινου» και αποτελεσματικού δικτύου φόρτισης.

4Τυποποίηση βασικών στοιχείων

Οι μονάδες φόρτισης που προέρχονται από διαφορετικούς προμηθευτές ποικίλουν σε μοντέλα και διαστάσεις και δεν μπορούν να αντικατασταθούν ή να είναι συμβατές μεταξύ τους.

5Διαθεσιμότητα σε κάθε σημείο και σεβασμός προς το περιβάλλον

Με τη διάδοση των ηλεκτροκίνητων οχημάτων, οι υποδομές φόρτισης θα αυξηθούν ραγδαία. Σταθμοί φόρτισης θα υπάρχουν σε εμπορικά κέντρα, χώρους γραφείων, κατοικημένες περιοχές και νοσοκομεία. Επομένως, καθώς οι εγκαταστάσεις φόρτισης θα αναπτύσσονται σε μεγάλη κλίμακα, ο θόρυβος, η ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα (EMC) και η φιλικότητα του δικτύου τροφοδοσίας θα αποτελέσουν τους κυριότερους παράγοντες για τη διασφάλιση της φιλικότητας προς το περιβάλλον. Αρχικά θα απαιτείται βελτίωση στο σχεδιασμό απαγωγής θερμότητας των μονάδων και των σταθμών φόρτισης ώστε να επιτυγχάνεται λιγότερος θόρυβος.

Δεύτερον, θα χρειάζεται η συμμόρφωση με τα πρότυπα σχεδίασης EMC και η υιοθέτηση ενεργειακής τοπολογίας καινοτομίας και ο σχεδιασμός ηλεκτρομαγνητικής θωράκισης για τη μείωση της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας και των επιπτώσεων αυτής τόσο στον ηλεκτρικό εξοπλισμό όσο και στο ανθρώπινο σώμα. Τρίτον, βλέπουμε τη χρήση προηγμένων αλγόριθμων ελέγχου ισχύος για μείωση της επίδρασης της φόρτισης υψηλής ισχύος στο ηλεκτρικό δίκτυο.

Για να επιτευχθούν αυτές οι τρεις “φιλικές” νέες τεχνολογίες, θα πρέπει να υιοθετηθούν έξυπνες τεχνολογίες και μηχανική συστημάτων παράλληλα με τη βελτίωση και την αυστηρή εφαρμογή των προτύπων.

6Φόρτιση DC χαμηλής ισχύος

Μέχρι το 2025, ο αριθμός των ηλεκτροκίνητων οχημάτων θα φθάσει τα 15 εκατομμύρια στην Ευρώπη και το 80% της φόρτισης των επιβατικών οχημάτων θα προέρχεται από φόρτιση χαμηλής ισχύος αστικών περιοχών. Αυτό θα αφορά το τελικό στάδιο του δικτύου φόρτισης και θα προωθήσει την κατασκευή μεγάλης κλίμακας σταθμών φόρτισης σε αστικά κέντρα, στοιχείο σημαντικό για την άνεση φόρτισης. Στο μέλλον, η λύση φόρτισης DC χαμηλής ισχύος θα αντικαταστήσει τη λύση φόρτισης AC ώστε να επιταχύνει τη φόρτιση (20 kW DC έναντι 7 kW AC). Η λύση θα επιτρέπει τη φόρτιση plug-and-play χωρίς να απαιτείται η σάρωση κώδικα. Η μελλοντική λύση χαμηλής ισχύος φόρτισης DC εστιάζει στη συνεργασία μεταξύ οχημάτων και σταθμών φόρτισης και στην ομαλή φόρτιση και θα αποτελέσει μία από τις βασικές τεχνολογίες για σενάρια φόρτισης σε αστικές περιοχές.

7Διαφορετικές μορφές φόρτισης

Σύμφωνα με τις προβλέψεις της βιομηχανίας, η ζήτηση φόρτισης των επαγγελματικών ηλεκτρικών οχημάτων θα αυξηθεί περισσότερο από 25% το 2025. Η ηλεκτροδότηση των οχημάτων μεταφοράς, τα οποία εκπροσωπούνται από τα ηλεκτρικά βαρέα φορτηγά, θα αποτελέσει ένα σημαντικό σημείο ανάπτυξης.

Οι εγκαταστάσεις φόρτισης για τα βαρέα φορτηγά θα πρέπει να διαθέτουν απλή επιλογή τοποθεσίας, μειωμένο αποτύπωμα και εύκολη Λειτουργία και Συντήρηση (O&M). Επομένως, η λύση αντικατάστασης της μπαταρίας που πληροί τις απαιτήσεις υψηλής συχνότητας, υψηλού επιπέδου μπαταρίας, βραχυχρόνιας φόρτισης και εντατικής κατασκευής, θα είναι όλο και πιο δημοφιλής.

8Ψηφιακές και έξυπνες εγκαταστάσεις φόρτισης

Τα έξυπνα δίκτυα, το Internet of Things (IoT), το 5G, ο απομακρυσμένος έλεγχος, το cloud computing, τα big data, η τεχνητή νοημοσύνη (AI) και το Internet of Vehicles (IoV) επιτρέπουν την εντεταμένη λειτουργία και τις έξυπνες μεταφορές . Η υποδομή φόρτισης θα ψηφιοποιηθεί και θα γίνει πιο «έξυπνη» σε επίπεδο εμπειρίας φόρτισης, λειτουργίας και συντήρησης (O&M) καθώς και συνεργασίας με το δίκτυο.

Έτσι θα επιτρέπει μια ασφαλή και γρήγορη εμπειρία φόρτισης, χωρίς να απαιτείται παρακολούθηση, με απομακρυσμένη λειτουργία και συντήρηση, έξυπνες και αποδοτικές εγκαταστάσεις φόρτισης.

9Αυστηρότερος έλεγχος για ασφάλεια και προστασία της ιδιωτικής ζωής

Η υποδομή φόρτισης δεν αποτελεί μόνο μια ηλεκτρική συσκευή, αλλά και μια συσκευή δικτύου. Προγραμματίζεται και διαχειρίζεται άμεσα από το δίκτυο τροφοδοσίας και έχει πολλά χαρακτηριστικά, θέτοντας υψηλές απαιτήσεις ασφάλειας, εμπιστοσύνης και προστασίας της ιδιωτικής ζωής. Θα πρέπει να πληρούνται οι ακόλουθες απαιτήσεις:

  • Υψηλή αξιοπιστία: χαμηλό ποσοστό αστοχίας, υψηλή ασφάλεια συσκευών χωρίς αρνητικές επιπτώσεις στον άνθρωπο και το περιβάλλον
  • Υψηλή ασφάλεια δικτύου από διαδικτυακές ή τοπικές κακόβουλες επιθέσεις
  • Υψηλή διαθεσιμότητα εξομοιώνοντας τα ελαττώματα
  • Υψηλή ανθεκτικότητα: ανθεκτικότητα σε παρεμβολές, αυστηρή προστασία της ιδιωτικής ζωής και σύννομη χρήση των προσωπικών δεδομένων και των δεδομένων απορρήτου του οχήματος

10Η υποδομή φόρτισης είναι ένας κόμβος για τη σύγκλιση πολλαπλών δικτύων.

Πολλά δίκτυα, όπως το δίκτυο τροφοδοσίας, το δίκτυο φόρτισης και το Internet of Vehicles (IoV), θα συγκλίνουν. Όσον αφορά τα ηλεκτρικά δίκτυα, το τοπικό δίκτυο διανομής ενέργειας θα συνεργάζεται με τα Φ/Β και τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας, καθώς και τον προγραμματισμό και τη χρήση αποκεντρωμένων μονάδων ηλεκτροπαραγωγής, οι οποίες θα σχηματίσουν τα λεγόμενα Virtual Power Plants (VPP).

Η συχνότητα δικτύου και οι διακυμάνσεις του δικτύου πρέπει να υποστηρίζονται. Τα δίκτυα φόρτισης υποστηρίζουν τη σταθερή φόρτιση καθώς και τις τεχνολογίες blockchain για την υποστήριξη συναλλαγών στην αγορά. Όσον αφορά στο IoV, οι άνθρωποι, τα οχήματα και οι σταθμοί φόρτισης συντονίζονται για την εφαρμογή συστήματος διαχείρισης κτιρίου (BMS) στο cloud. Η υποδομή φόρτισης θα διαδραματίσει σημαντικό ρόλο για την επίτευξη μιας κυριολεκτικά «κοινωνίας πράσινης ενέργειας».