Ibilgailu elektrikoen kargagailu teknologiak

Txinako eta Estatu Batuetako ibilgailu elektrikoak kargatzeko teknologiak antzekoak dira, oro har. Bi herrialdeetan, kablea eta entxufeak dira ibilgailu elektrikoak kargatzeko teknologiarik nagusiena. (Haririk gabeko kargatzeak eta bateriak trukatzeak presentzia txikia dute gehienez ere). Bi herrialdeen artean desberdintasunak daude kargatze-mailei, kargatze-estandarren eta komunikazio-protokoloei dagokienez. Antzekotasun eta desberdintasun horiek jarraian aztertzen dira.

A. Karga-mailak

Estatu Batuetan, ibilgailu elektrikoen karga gehiena 120 voltean egiten da etxeko hormako entxufe aldatu gabeak erabiliz. Oro har, 1. mailako edo "tantaka" kargatzea bezala ezagutzen da horri. 1. mailako kargatzearekin, 30 kWh-ko bateria tipiko batek 12 ordu inguru behar ditu % 20tik ia karga osora iristeko. (Ez dago 120 volteko entxuferik Txinan.)

Txinan zein Estatu Batuetan, ibilgailu elektrikoen karga asko 220 voltetan (Txina) edo 240 voltetan (Estatu Batuak) egiten da. Estatu Batuetan, 2. mailako kargatzea bezala ezagutzen da.

Kargatze hori entxufe aldatu gabeekin edo ibilgailu elektrikoentzako kargatzeko ekipamendu espezializatuekin egin daiteke, eta normalean 6-7 kW-ko potentzia erabiltzen du. 220-240 voltiotan kargatzean, 30 kWh-ko bateria tipiko batek 6 ordu inguru behar ditu % 20tik ia karga osora iristeko.

Azkenik, bai Txinak bai Estatu Batuek gero eta sare gehiago dituzte korronte zuzeneko kargagailu azkarrenetan, normalean 24 kW, 50 kW, 100 kW edo 120 kW-ko potentzia erabiltzen dutenak. Zenbait estaziok 350 kW edo 400 kW-ko potentzia ere eskain dezakete. Korronte zuzeneko kargagailu azkar hauek ibilgailu baten bateriaren % 20tik ia karga osoa lortzera eraman dezakete ordubetetik 10 minutura bitarteko denboran.

6. taula:AEBetako karga-maila ohikoenak

Iturria: AEBetako Energia Saila

B. Kargatzeko arauak

i. Txina

Txinak ibilgailu elektrikoentzako karga azkarreko estandar bakarra du estatu mailan. AEBek hiru estandar dituzte.

Txinako estandarra China GB/T bezala ezagutzen da. (HasierakoakGBestandar nazionalaren adierazle.)

Txinako GB/T 2015ean kaleratu zen, hainbat urtez garatzen aritu ondoren.124 Orain derrigorrezkoa da Txinan saltzen diren ibilgailu elektriko berri guztietarako. Nazioarteko automobilgileek, besteak beste, Tesla, Nissan eta BMW-k, GB/T estandarra hartu dute Txinan saltzen diren ibilgailu elektrikoetarako. GB/T-k gaur egun gehienez 237,5 kW-ko irteerako karga azkarra ahalbidetzen du (950 V eta 250 ampere-tan), nahiz eta askok...

Txinako DC kargagailu azkarrek 50 kW-ko karga eskaintzen dute. GB/T berri bat kaleratuko da 2019an edo 2020an, eta, antza denez, estandarra hobetuko du ibilgailu komertzial handiagoetarako 900 kW-ko karga sartzeko. GB/T Txinako estandar bakarra da: atzerrira esportatzen diren Txinan egindako ibilgailu elektriko gutxi batzuek beste estandar batzuk erabiltzen dituzte.125

2018ko abuztuan, Txinako Elektrizitate Kontseiluak (CEC) Japonian egoitza duen CHAdeMO sarearekin ulermen memorandum bat iragarri zuen karga ultra-azkarra elkarrekin garatzeko. Helburua GB/T eta CHAdeMOren arteko bateragarritasuna da karga azkarrerako. Bi erakundeak lankidetzan arituko dira estandarra Txina eta Japoniatik haratagoko herrialdeetara zabaltzeko.126

ii. Ameriketako Estatu Batuak

Estatu Batuetan, hiru karga-estandar daude ibilgailu elektrikoetarako korronte zuzeneko kargatze azkarra lortzeko: CHAdeMO, CCS SAE Combo eta Tesla.

CHAdeMO ibilgailu elektrikoen karga azkarreko lehen estandarra izan zen, 2011koa. Tokiok garatu zuen.

Electric Power Company da eta “Charge to Move” esan nahi du (japonierazko hitz-jokoa).127 CHAdeMO gaur egun Estatu Batuetan erabiltzen da Nissan Leaf eta Mitsubishi Outlander PHEV-etan, eta hauek dira ibilgailu elektriko salduenen artean daudenak. Leaf-en arrakasta Estatu Batuetan izan daitekeIBILGAILU ELEKTRIKOEN KARGA TXINAN ETA ESTATU BATUETAN

ENERGYPOLICY.COLUMBIA.EDU | 2019KO OTSAILA |

neurri batean Nissanek CHAdeMO kargatze azkarreko azpiegitura kontzesionarioetan eta beste hiri-kokapen batzuetan zabaltzeko hartutako konpromiso goiztiarrari esker.128 2019ko urtarrilean, 2.900 CHAdeMO kargatze azkar baino gehiago zeuden Estatu Batuetan (baita 7.400 baino gehiago Japonian eta 7.900 Europan ere).129

2016an, CHAdeMOk iragarri zuen hasierako 70eko karga-tasatik estandarra hobetuko zuela.

kW-ko potentzia 150 kW eskaintzeko.130 2018ko ekainean, CHAdeMOk 400 kW-ko kargatzeko gaitasunaren aurkezpena iragarri zuen, 1.000 V-ko eta 400 ampereko likidoz hoztutako kableak erabiliz. Karga handiagoa kamioien eta autobusen bezalako ibilgailu komertzial handien beharrak asetzeko egongo da eskuragarri.131

Estatu Batuetako bigarren kargatze-estandar bat CCS edo SAE Combo bezala ezagutzen da. 2011n kaleratu zuen Europako eta AEBetako automobilgintzako talde batek. Hitzakonbinazioadierazten du entxufeak korronte alternoko karga (43 kW-raino) eta korronte zuzeneko karga dituela.132 In

Alemanian, Charging Interface Initiative (CharIN) koalizioa sortu zen CCSren erabilera zabala sustatzeko. CHAdeMO ez bezala, CCS entxufe batek DC eta AC kargatzea ahalbidetzen du portu bakarrarekin, ibilgailuaren karrozerian behar den espazioa eta irekidurak murriztuz. Jaguar,

Volkswagen, General Motors, BMW, Daimler, Ford, FCA eta Hyundai-k CCS babesten dute. Teslak ere koaliziora batu da eta 2018ko azaroan iragarri zuen Europako bere ibilgailuak CCS kargatzeko atakekin hornituta egongo zirela.133 Chevrolet Bolt eta BMW i3 Estatu Batuetan CCS kargatzen duten ibilgailu elektriko ezagunenen artean daude. Gaur egungo CCS kargagailu azkarrek 50 kW inguruko karga eskaintzen duten bitartean, Electrify America programak 350 kW-ko karga azkarra barne hartzen du, eta horrek 10 minututan ia karga osoa ahalbidetu dezake.

Estatu Batuetako hirugarren kargatze estandarra Teslak kudeatzen du, eta 2012ko irailean bere Supercharger sare propioa abiarazi zuen Estatu Batuetan.134 Tesla

Superkargagailuek normalean 480 voltean funtzionatzen dute eta gehienez 120 kW-ko karga eskaintzen dute.

2019ko urtarrilean, Teslaren webguneak 595 Superkargagailu kokapen zerrendatu zituen Estatu Batuetan, eta beste 420 kokapen "laster" egongo dira.135 2018ko maiatzean, Teslak iradoki zuen etorkizunean bere Superkargagailuek 350 kW-ko potentzia mailak irits zitezkeela.136

Txosten honetarako egindako ikerketan, AEBetako elkarrizketatuei galdetu diegu ea DC karga azkarrerako estandar nazional bakarraren falta ibilgailu elektrikoen erabilerarako oztopo bat den. Gutxik erantzun dute baiezkoa. DC karga azkarreko estandar anitzak arazotzat ez hartzearen arrazoien artean daude:

● Ibilgailu elektrikoen karga gehiena etxean eta lanean egiten da, 1. eta 2. mailako kargagailuekin.

● Orain arte, kargatzeko azpiegitura publiko eta lantokietako gehienek 2. mailako kargagailuak erabili dituzte.

● Egokigailuak eskuragarri daude ibilgailu elektrikoen jabeek korronte zuzeneko kargagailu azkar gehienak erabiltzeko aukera ematen dietenak, nahiz eta ibilgailu elektrikoak eta kargagailuak kargatzeko estandar desberdinak erabili. (Salbuespen nagusia, Tesla gainkargatzeko sarea, Tesla ibilgailuentzat bakarrik dago zabalik.) Azpimarratzekoa da kargatzeko egokigailu azkarren segurtasunari buruzko kezkak daudela.

● Entxufeak eta konektoreak karga azkarreko estazio baten kostuaren ehuneko txiki bat ordezkatzen dutenez, honek ez die erronka tekniko edo ekonomiko handirik sortzen estazioen jabeei, eta erregai-estazio bateko oktano desberdinetako gasolinen mahukekin konpara daiteke. Karga-estazio publiko askok entxufe anitz dituzte karga-poste bakar bati lotuta, edozein ibilgailu elektriko mota bertan kargatzeko aukera emanez. Izan ere, jurisdikzio askok hori eskatzen edo pizgarri gisa ematen dute.IBILGAILU ELEKTRIKOEN KARGA TXINAN ETA ESTATU BATUETAN

38 | ENERGIA POLITIKA GLOBALARI BURUZKO ZENTROA | COLUMBIA SIPA

Automobilgintzako zenbait fabrikatzailek esan dute kargatzeko sare esklusibo batek estrategia lehiakorra adierazten duela. Claas Bracklo, BMWko elektromugikortasuneko buruak eta CharINeko presidenteak, 2018an adierazi zuen: “CharIN sortu dugu botere-posizio bat eraikitzeko”.137 Teslaren jabe eta inbertitzaile askok bere gainkargagailu sare jabeduna salmenta-puntutzat hartzen dute, nahiz eta Teslak beste auto modelo batzuei bere sarea erabiltzeko baimena ematen dien oraindik ere, baldin eta erabileraren araberako finantzaketa ematen badute.138 Tesla ere CharINen parte da CCS sustatzen. 2018ko azaroan, iragarri zuen Europan saltzen diren Model 3 autoek CCS atakak izango zituztela. Teslaren jabeek egokigailuak ere eros ditzakete CHAdeMO kargagailu azkarretara sartzeko.139

C. Kargatzeko komunikazio-protokoloak Kargatzeko komunikazio-protokoloak beharrezkoak dira kargatzea erabiltzailearen beharretara (karga-egoera, bateriaren tentsioa eta segurtasuna detektatzeko) eta sare elektrikorako (kargatzea barne) optimizatzeko.

banaketa-sarearen edukiera, erabilera-ordutegiaren araberako prezioak eta eskaerari erantzuteko neurriak).140 Txina GB/T eta CHAdeMO-k CAN izeneko komunikazio-protokolo bat erabiltzen dute, CCS-k, berriz, PLC protokoloarekin funtzionatzen du. Komunikazio-protokolo irekiak, hala nola Open Charging Alliance-k garatutako Open Charge Point Protocol (OCPP), gero eta ezagunagoak dira Estatu Batuetan eta Europan.

Txosten honetarako egin dugun ikerketan, AEBetako hainbat elkarrizketatuk komunikazio-protokolo eta software irekietarako joera aipatu zuten politika-lehentasun gisa. Bereziki, Amerikako Berreskuratze eta Berrinbertsio Legearen (ARRA) arabera finantzaketa jaso zuten kargatzeko proiektu publiko batzuek plataforma jabedunak zituzten saltzaileak aukeratu zituztela aipatu zuten, eta ondoren zailtasun ekonomikoak izan zituzten, eta ordezkatu beharreko ekipamendu hondatuak utzi zituzten.141 Ikerketa honetarako harremanetan jarri ziren hiri, zerbitzu eta kargatzeko sare gehienek komunikazio-protokolo irekien eta pizgarrien aldeko babesa adierazi zuten, kargatzeko sareko ostalariek hornitzaileak arazorik gabe aldatzeko aukera izan dezaten.142

D. Kostuak

Etxeko kargagailuak merkeagoak dira Txinan Estatu Batuetan baino. Txinan, ohiko 7 kW-ko horman muntatutako etxeko kargagailu bat 1.200 eta 1.800 RMB artean saltzen da online.143 Instalazioak kostu gehigarria du. (Ibilgailu elektriko pribatu gehienen erosketak kargagailua eta instalazioa barne hartzen dituzte.) Estatu Batuetan, 2. mailako etxeko kargagailuek 450 eta 600 dolar arteko kostua dute, eta instalazioak batez beste 500 dolar inguru kostatzen du.144 Korronte zuzeneko kargatze azkarreko ekipamendua askoz garestiagoa da bi herrialdeetan. Kostuak asko aldatzen dira. Txosten honetarako elkarrizketatutako txinatar aditu batek kalkulatu zuen Txinan 50 kW-ko korronte zuzeneko kargatze azkarreko poste bat instalatzeak normalean 45.000 eta 60.000 RMB artean balio duela, kargatze-posteak berak 25.000 eta 35.000 RMB artean balio duelarik, eta kableatuak, lurpeko azpiegiturak eta lanak gainerakoa izanik.145 Estatu Batuetan, korronte zuzeneko kargatze azkarrak hamar milaka dolar kosta daiteke poste bakoitzeko. Korronte zuzeneko kargatze azkarreko ekipoak instalatzearen kostuan eragina duten aldagai nagusien artean daude lubakiak zulatu beharra, transformadoreen hobekuntzak, zirkuitu eta panel elektriko berriak edo hobetuak eta hobekuntza estetikoak. Seinaleak, baimenak eta desgaitasuna dutenentzako sarbidea beste kontu batzuk dira.146

E. Haririk gabeko kargatzea

Haririk gabeko kargatzeak hainbat abantaila eskaintzen ditu, besteak beste, estetika, denbora aurreztea eta erabiltzeko erraztasuna.

1990eko hamarkadan EV1erako (lehen auto elektriko bat) eskuragarri zegoen, baina gaur egun arraroa da.147 Linean eskaintzen diren haririk gabeko ibilgailu elektrikoen kargatzeko sistemek 1.260 $-tik 3.000 $-ra bitarteko kostua dute.148 Haririk gabeko ibilgailu elektrikoen kargatzeak eraginkortasun-zigorra du, egungo sistemek % 85 inguruko kargatze-eraginkortasuna eskaintzen baitute.149 Gaur egungo haririk gabeko kargatze-produktuek 3-22 kW-ko potentzia-transferentzia eskaintzen dute; hainbat ibilgailu elektrikoren modelotarako eskuragarri dauden haririk gabeko kargagailuek Plugless-etik 3,6 kW edo 7,2 kW-ko karga dute, 2. mailako kargatzearen baliokidea.150 EV erabiltzaile askok uste dute haririk gabeko kargatzeak ez duela merezi kostu gehigarria,151 analista batzuek aurreikusi dute teknologia laster zabalduko dela, eta hainbat automobilgilek iragarri dute haririk gabeko kargatzea eskainiko dutela etorkizuneko ibilgailu elektrikoetan aukera gisa. Haririk gabeko kargatzea erakargarria izan daiteke ibilbide zehatzak dituzten ibilgailu batzuetarako, hala nola autobus publikoetarako, eta etorkizuneko autobide elektrikoetarako ere proposatu da, nahiz eta kostu handia, kargatze-eraginkortasun baxua eta kargatze-abiadura motela desabantailak izango liratekeen.152

F. Bateriaren aldaketa

Baterien truke teknologiarekin, ibilgailu elektrikoek agortutako bateriak guztiz kargatuta dauden beste batzuekin trukatu ahal izango lituzkete. Horrek ibilgailu elektriko bat kargatzeko behar den denbora nabarmen laburtuko luke, eta horrek onura potentzial handiak ekarriko lituzke gidarientzat.

Txinako hainbat hiri eta enpresa bateria-trukearekin esperimentatzen ari dira, erabilera handiko flotako ibilgailu elektrikoetan arreta jarriz, hala nola taxietan. Hangzhou hiriak bateria-trukea zabaldu du bere taxi flotan, eta bertan egindako Zotye ibilgailu elektrikoak erabiltzen ditu.155 Pekinek hainbat bateria-truke estazio eraiki ditu BAIC tokiko automobilgileak lagundutako ahaleginean. 2017 amaieran, BAICek 3.000 truke estazio eraikitzeko plana iragarri zuen estatu osoan 2021erako.156 NIO Txinako ibilgailu elektrikoen startup-ak bateria-truke teknologia hartzea du helburu bere ibilgailu batzuetan, eta 1.100 truke estazio eraikiko zituela iragarri zuen Txinan.157 Txinako hainbat hirik —Hangzhou eta Qingdao barne— bateria-trukea ere erabili dute autobusetarako.158

Estatu Batuetan, baterien trukearen inguruko eztabaida ahuldu egin zen 2013an Project Better Place Israelgo bateria-truke startup-aren porrotaren ondoren. Startup honek autoentzako truke-estazioen sare bat planifikatzen zuen.153 2015ean, Teslak bere truke-estazioen planak bertan behera utzi zituen erakustaldi-instalazio bakarra eraiki ondoren, kontsumitzaileen interes falta argudiatuz. Gaur egun, Estatu Batuetan bateria-trukearen inguruko esperimentu gutxi edo batere ez daude martxan.154 Baterien kostuen jaitsierak, eta agian neurri txikiagoan DC kargatzeko azpiegituren hedapenak, ziurrenik bateria-trukearen erakargarritasuna murriztu dute Estatu Batuetan.

Baterien trukeak hainbat abantaila eskaintzen dituen arren, desabantaila nabarmenak ere baditu. Ibilgailu elektrikoen bateria astuna da eta normalean ibilgailuaren behealdean kokatzen da, egitura-osagai integral bat osatuz, lerrokadura eta konexio elektrikoetarako ingeniaritza-tolerantzia minimoekin. Gaur egungo bateriek hoztea behar dute normalean, eta hozte-sistemak konektatzea eta deskonektatzea zaila da.159 Beren tamaina eta pisua kontuan hartuta, bateria-sistemek ezin hobeto egokitu behar dute dardarka saihesteko, higadura murrizteko eta ibilgailua erdian mantentzeko. Gaur egungo ibilgailu elektrikoetan ohikoa den skateboard bateriaren arkitekturak segurtasuna hobetzen du ibilgailuaren pisu-zentroa jaitsiz eta aurrealdean eta atzealdean talkaren aurkako babesa hobetuz. Maletategian edo beste nonbait kokatutako bateria aldagarriek ez lukete abantaila hori izango. Ibilgailuen jabe gehienek etxean kargatzen dutenez edo...IBILGAILU ELEKTRIKOEN KARGA TXINAN ETA ESTATU BATUETANLanean, bateriak trukatzeak ez lituzke zertan kargatzeko azpiegituren arazoak konponduko; karga publikoa eta autonomia konpontzen lagunduko luke soilik. Eta automobilgile gehienak ez daudenez bateria-paketeak edo diseinuak estandarizatzeko prest —autoak baterien eta motorren inguruan diseinatzen dira, eta horrek jabetza-balio gako bihurtzen du160—, bateriak trukatzeko, baliteke automobil-enpresa bakoitzerako truke-estazio sare bereizi bat edo ibilgailuen modelo eta tamaina desberdinetarako truke-ekipo bereiziak behar izatea. Bateria-trukeko kamioi mugikorrak proposatu diren arren,161 negozio-eredu hau oraindik ez da ezarri.