Многие владельцы электромобилей сталкиваются с ограничениями в поездках из-за нехватки зарядных станций. Согласно исследованию Forbes, 62% автовладельцев хотя бы раз были вынуждены корректировать маршрут из-за отсутствия зарядки по пути.
При этом эксперты отмечают, что развитие инфраструктуры зарядных станций может повлиять на рост продаж электромобилей даже больше, чем налоговые льготы. Например, в Китае государственные инвестиции в сеть зарядных устройств в четыре раза сильнее стимулировали спрос на электрокары, чем субсидии.
Сегодня владельцы электромобилей чаще всего заряжают их дома ночью, используя настенные зарядные устройства (wallboxes). Они широко распространены, просты в установке и стоят относительно недорого. Однако главная проблема остается – нехватка быстрых зарядных станций DC, особенно на трассах и в удаленных районах.
Электроэнергия поступает в зарядное устройство в виде переменного тока (AC), но аккумуляторы электромобилей работают на постоянном токе (DC).
При зарядке через AC-устройства преобразование тока происходит внутри самого автомобиля. Однако его встроенный инвертор ограничивает мощность зарядки 11-22 кВт, из-за чего процесс занимает несколько часов.
Зарядные станции DC выполняют преобразование энергии внутри себя, подавая уже готовый постоянный ток в аккумулятор. Это позволяет значительно ускорить процесс, а в некоторых случаях – добавить до 400 км пробега всего за 5 минут.
Большинство быстрых зарядных станций работают с мощностью 100-150 кВт, чего достаточно, чтобы пополнить запас хода на 300 км за 30 минут. Именно такие устройства чаще всего устанавливаются вдоль трасс, где водители могут сделать остановку, выпить кофе и продолжить путь.
Стоимость установки мощных зарядных станций остается главным сдерживающим фактором.
Цена одного зарядного устройства DC мощностью 150 кВт может достигать 400 000 долларов. Более мощные станции стоят еще дороже, иногда превышая 1 миллион долларов.
В отличие от AC-устройств, DC-станции требуют сложных систем безопасности, поскольку работают с огромными объемами энергии.
Основную часть стоимости составляют трансформаторы и выпрямители, которые обеспечивают надежное преобразование тока и защиту пользователей от поражения электричеством.
Электромобили изолированы от земли, поскольку стоят на резиновых шинах, поэтому заземление происходит через кабель зарядного устройства. Это требует использования толстых, тяжелых и дорогих проводов.
По данным Института инженеров электротехники и электроники (IEEE), именно эти элементы составляют более 50% стоимости зарядных станций DC.
Исследователи Алан Коккони и Уолли Риппел (IEEE) предлагают существенно снизить стоимость быстрой зарядки, убрав три из четырех уровней защиты без ущерба для безопасности.
Среди предложенных решений:
Использование двух заземляющих проводов вместо одного. Встроенные чипы смогут контролировать их состояние и немедленно отключать зарядку при нарушении контакта.
Замена дорогостоящих выпрямителей и трансформаторов на более дешевый конвертер buck, который выполняет ту же задачу.
Эти изменения позволят снизить цену зарядных станций DC и ускорить их распространение, особенно в местах, где они наиболее востребованы – на трассах и в небольших населенных пунктах.