Електрическата мобилност - напред към нулеви емисии

• През последните 20 години се наблюдава значително технологично развитие при електрическите превозни средства, които не само стават по-достъпни, но и намаляват екологичния си отпечатък и увеличават функционалността си
  
  
• Литиево-желязофосфатните (LFP) батерии бързо набират скорост благодарение на уникалната им комбинация от безопасност, дълготрайност и екологосъобразност
  
  
• Използвайки машинно самообучение, изкуственият интелект може да прогнозира моделите на зареждане на собствениците на електрически превозни средства, предоставяйки възможност за персонализирани препоръки и стимули

Транспортният бранш е най-бързо разразстващият се сектор, от който се отделят емисии на парникови газове, като се очаква в бъдеще неговият дял в общите емисии на парникови газове да достигне 30%. Експертите прогнозират, че глобалният автомобилен парк ще се увеличи двукратно до 2050 г., като над 90% от този ръст ще се дължи на държави с ниски и средни доходи.

За да се реализира един по-чист транспортен сектор, трябва в световен мащаб да бъде внедрена комбинация от мерки – по-добре проектирани градове, повече обществен транспорт и по-зелени и ефективни автопаркове, включващи електрически превозни средства. През последните 20 години се наблюдава значително технологично развитие при електрическите превозни средства, които не само стават по-достъпни, но и намаляват екологичния си отпечатък и увеличават функционалността си.

Повече и по-големи модели електромобили

Броят на наличните на пазара модели електрически автомобили наближава 600, като 2/3 от тях са големи превозни средства и автомобили с повишена проходимост (SUV). Броят на малките и средни модели електромобили пък намалява – само 25% от продажбите на батерийно задвижвани електромобили в САЩ са на малки и средни модели, а в Европа и Китай процентите са съответно 40% и 50%. Електрическите автомобили следват тенденцията за увеличаване на размерите им, наблюдавана при конвенционалните автомобили.

Няколко фактора допринасят за увеличения дял на големите модели. От 2010-те години за конвенционалните SUV в САЩ важат по-малко строги правила по отношение на емисиите от изпускателната уредба в сравнение с по-малките модели, което стимулира производителите да предлагат повече модели в този сегмент. Аналогично, в ЕС целите за въглероден диоксид за пътнически автомобили включват компромис по отношение на теглото, което в някои случаи осигурява по-голяма свобода спрямо CO2 емисиите за по-тежките превозни средства.

По отношение на търсенето също се регистрира голяма готовност от страна на потребителите за закупуване на SUV или големи модели електрически превозни средства. Потребителите като цяло се интересуват от такива електромобили, независимо че по-малките модели са по-подходящи за употреба в градовете. По-големите разходи за маркетинг на SUV в сравнение с по-малките модели също са фактор, който може да окаже влияние върху избора на потребителите.

Бъдещето на LFP батериите

Индустрията за електрически превозни средства е на прага на революция, водена от батерийните технологии, обещаващи да предефинират устойчивостта и ефективността в транспорта. В сърцето на тази трансформация са литиево-желязофосфатните (LFP) батерии – технология, която бързо набира скорост благодарение на уникалната им комбинация от безопасност, дълготрайност и екологосъобразност.

LFP батериите, известни със своята химическа стабилност и по-нисък риск от верижно повишаване на температурата в клетките в сравнение с литиево-йонните състави, се превръщат в основна технология на пазара на електрически превозни средства. Съставът им, който не включва кобалт и никел, не само редуцира производствените разходи, но и намалява екологичните и етични опасения, свързани с добива на тези метали. Тези характеристики позиционират LFP батериите като основа за едно по-устойчиво и достъпно бъдеще на електрическата мобилност.

Предимствата на LFP батериите се простират отвъд техния екологосъобразен състав. По-дългият им срок на експлоатация, в комбинация с възможността да издържат на по-високи температури и повече цикли на зареждане, водят до по-ниски оперативни разходи и удължен сервизен живот. Тази издръжливост ги прави особено подходящи за употреба в електрически автобуси, товарни превозни средства и в региони с горещ климат, в които дълготрайността и надеждността на батериите са от първостепенно значение.

Икономическите последици от навлизането на LFP батериите в сектора на електрическите превозни средства са дълбоки. Поради факта, че понижават зависимостта от скъпи и изчерпващи се материали, като никел и кобалт, LFP батериите предлагат много по рентабилно решение, което потенциално може да доведе до понижаване на цената на електрическите превозни средства и повишаване на достъпността им за по-широк диапазон от потребители. В допълнение, увеличаващият се производствен капацитет и напредъкът в развитието на LFP технологията е вероятно да понижат цените още, което ще ускори внедряването на електрически превозни средства в световен мащаб.

Въпреки предимствата си, пред LFP батериите има няколко предизвикателства, най-вече по отношение на енергийната плътност, която е по-ниска от тази на базираните на никел литиево-йонни батерии. Това отдавна ограничава приложението им в електрически превозни средства с по-дълъг пробег. Продължаващата научноизследователска и развойна дейност обаче е фокусирана върху увеличаване на енергийната плътност на LFP батериите, без да се компрометира тяхната безопасност и рентабилност. Иновациите в проектирането на батерии и интегрирането на нови материали са обещаващи фактори за преодоляване на тези ограничения и отваряне на по-широки възможности за приложение в сектора на електрическата мобилност.

Бъдещето на LFP батериите в електрическата мобилност не е свързано само с технологичен напредък, но и с това как тези иновации се съгласуват с глобалните усилия за борба с климатичните промени. Преходът към LFP батерии дава отражение на по-широкообхватна промяна в автомобилната индустрия към по-устойчиви практики, водена от потребителското търсене, законодателния натиск и всеобщия ангажимент за редуциране на въглеродните емисии.

С еволюирането на пазара на електрически превозни средства ролята на LFP батериите се очаква да нарасне благодарение на техните икономически и екологични предимства. Предизвикателството пред индустрията ще бъде да продължи с иновациите, да увеличи енергийната плътност и да интегрира тези батерии в по-широк диапазон от електрически превозни средства – от пътнически автомобили до тежкотоварни камиони.

Зарядни станции за тежкотоварни превозни средства

Електрическите тежкотоварни превозни средства принципно могат да използват същите зарядни точки като лекотоварните, но по-големите размери и на самото превозно средство, и на батерията водят до необходимост от по-продължително зареждане, което може да наруши нормалните дейности. Това в крайна сметка поражда нуждата от специализирано оборудване и съоръжения за тези превозни средства. Такъв тип съоръжения в момента са все още в ранните етапи на широкомащабна разработка и внедряване.

В глобален мащаб се наблюдава напредък в разработването на стандарти за зарядни станции в мегаватовия обхват с цел постигане на максимална оперативна съвместимост за електрическите тежкотоварни превозни средства. Това ще бъде от ключово значение за бързото внедряване на зарядната технология и ограничаване на потенциалните рискове и предизвикателства, пред които са изправени производителите, вносителите, международните оператори и доставчиците на оборудване.

През 2023 г. ЕС и Щатите изготвиха набор от препоръки за зарядната инфраструктура, включително за хармонизацията на стандартите между двата региона. В своята същност това осигури признаване на внедряването на мегаватови зарядни системи, които предоставят заряден капацитет до 3,75 MW, от организации като Дружеството на автомобилните инженери (SAE International) и Международната организация по стандартизация (ISO).

Понастоящем в Европа има около 160 станции, специализирани за зареждане на камиони. В началото на 2023 г. бе открит първият в Европа коридор за зареждане на камиони в рамките на 600-километрова отсечка от един от най-натоварените маршрути за товарни превози на територията на континента – Рейнско-Алпийския коридор. Всички 6 публични локации за зареждане са оборудвани с 300-киловатови зарядни точки.

Въпреки че високомощното зареждане ще даде възможност за декарбонизация на товарните превози, то може да породи предизвикателства за електроразпределителната мрежа, като флуктуации в качеството на електроенергията или дисбаланс между снабдяването и енергийните потребности. Тези дисбаланси могат да доведат до претоварване на мрежата на локално ниво и могат да засегнат цели региони, в които има големи автопаркове от електрически тежкотоварни превозни средства.

Един от начините за ограничаване на този риск и избягване на пиково потребление е разполагането на една локация на стационарни батерии и високомощни зарядни станции. Позиционирането на възобновяеми енергийни източници в близост до зарядните хъбове също може да намали натиска върху локалната електроенергийна мрежа.

Алтернативни решения за зареждане на електрически тежкотоварни превозни средства могат да редуцират несигурността относно разходите на системно ниво, свързани с високомощното зареждане, и вече могат да се конкурират успешно по отношение на общите капиталови и оперативни разходи. Две такива решения са сменяемите батерии и електрическите пътни системи.

Подмяната на батерия може да се извърши в рамките на само 5 минути и да удължи батерийния живот чрез по-контролирано зареждане, както и да разпредели енергийните потребности във времето, по този начин редуцирайки натиска върху електроенергийната мрежа. Понастоящем този подход е най-силно развит в Китай, като през 2023 г. половината от продадените електрически тежкотоварни камиони поддържат тази технология.

Електрическите пътни системи позволяват на превозните средства да се зареждат, докато са в движение, използвайки една от следните три технологии: индукция между превозното средство и пътя; проводящо свързване между превозното средство и пътя; въздушна контактна мрежа. Благодарение на увеличения достъп до зареждане чрез електрически пътни системи превозните средства ще се нуждаят от по-нисък батериен капацитет, което ще доведе до по-равномерно разпределени енергийни потребности през деня. Това, от своя страна, ще бъде свързано с изискване за по-обхватна и разпределена зарядна инфраструктура. Електрическите пътни системи отбелязват значителен напредък в Швеция, Франция, Германия, Италия и САЩ. През 2023 г. Швеция стана първата държава в света, ангажирала се да превърне магистрала в постоянно електрифициран път. Въпреки че конкретният метод на зареждане предстои да бъде избран, е планирано пътят да бъде открит за обществеността до 2025 г., като се предвижда до 2045 г. да бъде удължен с до 3000 км.

Свързаност с изкуствен интелект

Изкуственият интелект е движеща сила за иновации в сектора на електрическата мобилност. Интегрирането на комуникацията на превозното средство с изкуствен интелект обещава по-зелен, по-устойчив транспорт и отваря възможностите за интернет на електрическите превозни средства (IoEVs). Тази смяна на парадигмата може да предефинира мобилността, като спомогне за внедряването на иновативни приложения и услуги.Изкуственият интелект повлиява на тенденциите при инфраструктурата за електрически превозни средства по няколко начина. Технологията може да се използва например за максимално увеличаване на ефективността на зареждане чрез анализиране в реално време на условията в електроенергийната система. Изкуственият интелект използва усъвършенствани алгоритми, за да се определят оптималните графици за зареждане в зависимост от фактори като тарифите за електроенергия в различните части от денонощието. В допълнение, изкуственият интелект дава възможност за динамично ценообразуване, регулирайки цените спрямо условията в реално време за осигуряване на по-висока рентабилност на зареждането.

Използвайки машинно самообучение, изкуственият интелект може да прогнозира моделите на зареждане на собствениците на електрически превозни средства, предоставяйки възможност за персонализирани препоръки и стимули. Това ще подпомогне операторите на зарядни станции в оптимизирането на ресурсите, изготвянето на графици за зареждане и управлението на енергопотреблението с цел подобряване на потребителското преживяване и увеличаване на печалбата. Познаването на потребителските потребности ще гарантира, че зарядните станции са налични когато и където те са най-необходими.

Изкуственият интелект също така повишава нивото на безопасност на електрическите превозни средства чрез усъвършенствани системи за подпомагане на водача (ADAS), даващи възможност за функции като адаптивно поддържане на скоростта, придържане в съответната пътна лента и автоматизирано аварийно спиране. Всички тези функции допринасят за едно по-безопасно и автономно шофьорско преживяване. ADAS гарантират безопасно шофиране чрез ултрабързо събиране на големи обеми данни и обработка на сигнали. Тези решения формират основата за интелигентни системи за безопасност, адаптирани и разрастващи се с всеки един модел превозно средство.