Ev Charger Technologies

Mae technolegau gwefru cerbydau trydan yn Tsieina a'r Unol Daleithiau yn weddol debyg. Yn y ddwy wlad, cordiau a phlygiau yw'r dechnoleg amlycaf ar gyfer gwefru cerbydau trydan. (Ar y mwyaf ychydig o bresenoldeb sydd gan wefru diwifr a chyfnewid batris.) Mae gwahaniaethau rhwng y ddwy wlad o ran lefelau codi tâl, safonau codi tâl a phrotocolau cyfathrebu. Trafodir y tebygrwydd a'r gwahaniaethau hyn isod.

A. Lefelau Codi Tâl

Yn yr Unol Daleithiau, mae llawer iawn o wefru cerbydau trydan yn digwydd ar 120 folt gan ddefnyddio allfeydd waliau cartref heb eu haddasu. Yr enw cyffredinol ar hyn yw codi tâl Lefel 1 neu “drickle”. Gyda gwefr Lefel 1, mae batri 30 kWh nodweddiadol yn cymryd tua 12 awr i fynd o 20% i wefr bron yn llawn. (Nid oes unrhyw allfeydd 120 folt yn Tsieina.)

Yn Tsieina a'r Unol Daleithiau, mae llawer iawn o wefru cerbydau trydan yn digwydd ar 220 folt (Tsieina) neu 240 folt (Unol Daleithiau). Yn yr Unol Daleithiau, gelwir hyn yn codi tâl Lefel 2.

Gellir codi tâl o'r fath gydag allfeydd heb eu haddasu neu offer gwefru cerbydau trydan arbenigol ac fel arfer mae'n defnyddio tua 6-7 kW o bŵer. Wrth wefru ar 220-240 folt, mae batri 30 kWh nodweddiadol yn cymryd tua 6 awr i fynd o 20% i wefr bron yn llawn.

Yn olaf, mae gan Tsieina a'r Unol Daleithiau rwydweithiau cynyddol o wefrwyr cyflym DC, sy'n aml yn defnyddio 24 kW, 50 kW, 100 kW neu 120 kW o bŵer. Gall rhai gorsafoedd gynnig 350 kW neu hyd yn oed 400 kW o bŵer. Gall y gwefrwyr cyflym DC hyn gymryd batri cerbyd o 20% i dâl bron yn llawn mewn amseroedd sy'n amrywio o tua awr i gyn lleied â 10 munud.

Tabl 6:Y lefelau codi tâl mwyaf cyffredin yn yr UD

Ffynhonnell: Adran Ynni yr Unol Daleithiau

B. Safonau Codi Tâl

ff. Tsieina

Mae gan Tsieina un safon codi tâl cyflym EV ledled y wlad. Mae gan yr Unol Daleithiau dair safon codi tâl cyflym EV.

Gelwir y safon Tsieineaidd yn Tsieina GB/T. (Y blaenlythrennauGBsefyll am safon genedlaethol.)

Rhyddhawyd Tsieina GB/T yn 2015 ar ôl sawl blwyddyn o ddatblygiad.124 Mae bellach yn orfodol ar gyfer pob cerbyd trydan newydd a werthir yn Tsieina. Mae gwneuthurwyr ceir rhyngwladol, gan gynnwys Tesla, Nissan a BMW, wedi mabwysiadu'r safon GB/T ar gyfer eu cerbydau trydan a werthir yn Tsieina. Ar hyn o bryd mae GB/T yn caniatáu codi tâl cyflym ar uchafswm o 237.5 kW o allbwn (ar 950 V a 250 amp), er bod llawer

Mae chargers cyflym Tsieineaidd DC yn cynnig codi tâl 50 kW. Bydd GB/T newydd yn cael ei ryddhau yn 2019 neu 2020, a fydd yn uwchraddio'r safon i gynnwys codi tâl hyd at 900 kW am gerbydau masnachol mwy. Safon Tsieina yn unig yw GB/T: mae'r ychydig EVs o Tsieina sy'n cael eu hallforio dramor yn defnyddio safonau eraill.125

Ym mis Awst 2018, cyhoeddodd Cyngor Trydan Tsieina (CEC) femorandwm cyd-ddealltwriaeth gyda rhwydwaith CHAdeMO, sydd wedi'i leoli yn Japan, i ddatblygu codi tâl cyflym iawn ar y cyd. Y nod yw cydnawsedd rhwng GB/T a CHAdeMO ar gyfer codi tâl cyflym. Bydd y ddau sefydliad yn partneru i ehangu'r safon i wledydd y tu hwnt i Tsieina a Japan.126

ii. Unol Daleithiau

Yn yr Unol Daleithiau, mae tair safon codi tâl EV ar gyfer codi tâl cyflym DC: CHAdeMO, CCS SAE Combo a Tesla.

CHAdeMO oedd y safon codi tâl cyflym EV cyntaf, yn dyddio i 2011. Fe'i datblygwyd gan Tokyo

Cwmni Pŵer Trydan ac mae'n sefyll am “Charge to Move” (peiriant yn Japaneaidd).127 Mae CHAdeMO yn cael ei ddefnyddio ar hyn o bryd yn yr Unol Daleithiau yn y Nissan Leaf a Mitsubishi Outlander PHEV, sydd ymhlith y cerbydau trydan sy'n gwerthu fwyaf. Dichon fod llwyddiant y Leaf yn yr Unol DalaethauCODI TÂL CERBYDAU TRYDANOL YN TSIEINA A'R TADAU UNEDIG

ENERGYPOLICY.COLUMBIA.EDU | CHWEFROR 2019 |

yn rhannol oherwydd ymrwymiad cynnar Nissan i gyflwyno seilwaith gwefru cyflym CHAdeMO mewn gwerthwyr a lleoliadau trefol eraill.128 Ym mis Ionawr 2019, roedd dros 2,900 o wefrwyr cyflym CHAdeMO yn yr Unol Daleithiau (yn ogystal â mwy na 7,400 yn Japan a 7,900 yn Ewrop).129

Yn 2016, cyhoeddodd CHAdeMO y byddai'n uwchraddio ei safon o'i gyfradd codi tâl gychwynnol o 70

kW i gynnig 150 kW.130 Ym mis Mehefin 2018, cyhoeddodd CHAdeMO gyflwyno gallu codi tâl 400 kW, gan ddefnyddio ceblau 1,000 V, 400 amp wedi'u hoeri â hylif. Bydd y taliadau uwch ar gael i ddiwallu anghenion cerbydau masnachol mawr megis tryciau a bysiau.131

Gelwir ail safon codi tâl yn yr Unol Daleithiau yn CCS neu SAE Combo. Fe'i rhyddhawyd yn 2011 gan grŵp o weithgynhyrchwyr ceir Ewropeaidd ac UDA. Y gaircomboyn nodi bod y plwg yn cynnwys codi tâl AC (hyd at 43 kW) a DC charge.132 Yn

Yr Almaen, ffurfiwyd clymblaid y Fenter Rhyngwyneb Codi Tâl (CharIN) i eiriol dros fabwysiadu CCS yn eang. Yn wahanol i CHAdeMO, mae plwg CCS yn galluogi DC ac AC i wefru gydag un porthladd, gan leihau'r gofod a'r agoriadau sydd eu hangen ar gorff y cerbyd. Jaguar,

Mae Volkswagen, General Motors, BMW, Daimler, Ford, FCA a Hyundai yn cefnogi CCS. Mae Tesla hefyd wedi ymuno â'r glymblaid ac ym mis Tachwedd 2018 cyhoeddodd y byddai ei gerbydau yn Ewrop yn cynnwys porthladdoedd gwefru CCS.133 Mae'r Chevrolet Bolt a BMW i3 ymhlith yr EVs poblogaidd yn yr Unol Daleithiau sy'n defnyddio codi tâl CCS. Er bod gwefrwyr cyflym CCS presennol yn cynnig codi tâl o tua 50 kW, mae rhaglen Electrify America yn cynnwys codi tâl cyflym o 350 kW, a allai alluogi tâl bron yn gyflawn mewn cyn lleied â 10 munud.

Gweithredir y drydedd safon codi tâl yn yr Unol Daleithiau gan Tesla, a lansiodd ei rwydwaith Supercharger perchnogol ei hun yn yr Unol Daleithiau ym mis Medi 2012.134 Tesla

Mae superchargers fel arfer yn gweithredu ar 480 folt ac yn cynnig codi tâl ar uchafswm o 120 kW. Fel

o Ionawr 2019, rhestrodd gwefan Tesla 595 o leoliadau Supercharger yn yr Unol Daleithiau, gyda 420 o leoliadau ychwanegol “yn dod yn fuan.”135 Ym mis Mai 2018, awgrymodd Tesla y gallai ei Superchargers gyrraedd lefelau pŵer mor uchel â 350 kW.136 yn y dyfodol

Yn ein hymchwil ar gyfer yr adroddiad hwn, fe wnaethom ofyn i gyfweleion yr Unol Daleithiau a oeddent yn ystyried bod diffyg un safon genedlaethol ar gyfer codi tâl cyflym DC yn rhwystr i fabwysiadu cerbydau trydan. Ychydig a atebodd yn gadarnhaol. Mae'r rhesymau pam nad yw safonau codi tâl cyflym DC lluosog yn cael eu hystyried yn broblem yn cynnwys:

● Mae'r rhan fwyaf o wefru cerbydau trydan yn digwydd gartref ac yn y gwaith, gyda gwefrwyr Lefel 1 a 2.

● Mae llawer o'r seilwaith codi tâl cyhoeddus a gweithle hyd yma wedi defnyddio gwefrwyr Lefel 2.

● Mae addaswyr ar gael sy'n caniatáu i berchnogion EV ddefnyddio'r rhan fwyaf o chargers cyflym DC, hyd yn oed os yw'r EV a'r charger yn defnyddio gwahanol safonau codi tâl. (Dim ond cerbydau Tesla y mae'r prif eithriad, sef rhwydwaith uwch-wefru Tesla.) Yn nodedig, mae rhai pryderon ynghylch diogelwch addaswyr sy'n codi tâl cyflym.

● Gan fod y plwg a'r cysylltydd yn ganran fach o gost gorsaf sy'n codi tâl cyflym, nid yw hyn yn cyflwyno llawer o her dechnegol nac ariannol i berchnogion gorsafoedd a gellid ei gymharu â'r pibellau ar gyfer gwahanol gasolinau octan mewn gorsaf danwydd. Mae gan lawer o orsafoedd gwefru cyhoeddus blygiau lluosog ynghlwm wrth un post gwefru, sy'n caniatáu i unrhyw fath o EV wefru yno. Yn wir, mae llawer o awdurdodaethau yn gofyn am hyn neu'n ei gymell.CODI TÂL CERBYDAU TRYDANOL YN TSIEINA A'R TADAU UNEDIG

38 | CANOLFAN AR BOLISI YNNI BYD-EANG | SIPA COLUMBIA

Mae rhai gwneuthurwyr ceir wedi dweud bod rhwydwaith gwefru unigryw yn strategaeth gystadleuol. Dywedodd Claas Bracklo, pennaeth electromobility yn BMW a chadeirydd CharIN, yn 2018, “Rydym wedi sefydlu CharIN i adeiladu sefyllfa o bŵer.” 137 Mae llawer o berchnogion a buddsoddwyr Tesla yn ystyried ei rwydwaith supercharger perchnogol yn bwynt gwerthu, er bod Tesla yn parhau i fynegi parodrwydd i ganiatáu i fodelau ceir eraill ddefnyddio ei rwydwaith ar yr amod eu bod yn cyfrannu cyllid sy'n gymesur â defnydd.138 Mae Tesla hefyd yn rhan o CharIN sy'n hyrwyddo CCS. Ym mis Tachwedd 2018, cyhoeddodd y byddai ceir Model 3 a werthir yn Ewrop yn cynnwys porthladdoedd CCS. Gall perchnogion Tesla hefyd brynu addaswyr i gael mynediad at chargers cyflym CHAdeMO.139

C. Protocolau Cyfathrebu Codi Tâl Mae angen protocolau cyfathrebu codi tâl i wneud y gorau o godi tâl ar gyfer anghenion y defnyddiwr (i ganfod cyflwr gwefru, foltedd batri a diogelwch) ac ar gyfer y grid (gan gynnwys

capasiti rhwydwaith dosbarthu, prisio amser-defnyddio a mesurau ymateb i alw).140 Mae China GB/T a CHAdeMO yn defnyddio protocol cyfathrebu a elwir yn CAN, tra bod CCS yn gweithio gyda'r protocol PLC. Mae protocolau cyfathrebu agored, fel y Protocol Pwynt Codi Tâl Agored (OCPP) a ddatblygwyd gan y Gynghrair Codi Tâl Agored, yn dod yn fwyfwy poblogaidd yn yr Unol Daleithiau ac Ewrop.

Yn ein hymchwil ar gyfer yr adroddiad hwn, cyfeiriodd sawl cyfwelai o UDA at y symudiad tuag at brotocolau cyfathrebu agored a meddalwedd fel blaenoriaeth polisi. Yn benodol, dywedwyd bod rhai prosiectau codi tâl cyhoeddus a dderbyniodd arian o dan Ddeddf Adfer ac Ailfuddsoddi America (ARRA) wedi dewis gwerthwyr â llwyfannau perchnogol a brofodd anawsterau ariannol wedi hynny, gan adael offer wedi torri yr oedd angen ei adnewyddu.141 Rhan fwyaf o ddinasoedd, cyfleustodau, a chodi tâl mynegodd rhwydweithiau y cysylltwyd â nhw ar gyfer yr astudiaeth hon gefnogaeth i brotocolau cyfathrebu agored a chymhellion i alluogi gwesteiwyr rhwydwaith codi tâl i newid darparwyr yn ddi-dor.142

D. Costau

Mae gwefrwyr cartref yn rhatach yn Tsieina nag yn yr Unol Daleithiau. Yn Tsieina, mae charger cartref nodweddiadol wedi'i osod ar wal 7 kW yn manwerthu ar-lein am rhwng RMB 1,200 a RMB 1,800.143 Mae angen cost ychwanegol ar gyfer gosod. (Mae'r rhan fwyaf o bryniannau EV preifat yn cynnwys gwefrydd a gosodiadau.) Yn yr Unol Daleithiau, mae gwefrwyr cartref Lefel 2 yn costio rhwng $450-$600, ynghyd â chyfartaledd o tua $500 ar gyfer gosod.144 Mae offer gwefru cyflym DC gryn dipyn yn ddrutach yn y ddwy wlad. Mae costau'n amrywio'n fawr. Amcangyfrifodd un arbenigwr Tsieineaidd a gyfwelwyd ar gyfer yr adroddiad hwn fod gosod post codi tâl cyflym 50 kW DC yn Tsieina fel arfer yn costio rhwng RMB 45,000 a RMB 60,000, gyda'r post codi tâl ei hun yn cyfrif am tua RMB 25,000 - RMB 35,000 a chyfrifyddu ceblau, seilwaith tanddaearol a llafur am y gweddill.145 Yn yr Unol Daleithiau, gall codi tâl cyflym DC gostio degau o filoedd o ddoleri fesul post. Mae newidynnau mawr sy'n effeithio ar gost gosod offer gwefru cyflym DC yn cynnwys yr angen am ffosio, uwchraddio trawsnewidyddion, cylchedau a phaneli trydanol newydd neu uwchraddio ac uwchraddio esthetig. Mae arwyddion, caniatadau a mynediad i'r anabl yn ystyriaethau ychwanegol.146

E. Codi Tâl Di-wifr

Mae codi tâl di-wifr yn cynnig nifer o fanteision, gan gynnwys estheteg, arbed amser a rhwyddineb defnydd.

Roedd ar gael yn y 1990au ar gyfer yr EV1 (car trydan cynnar) ond mae'n brin heddiw.147 Mae systemau gwefru EV di-wifr a gynigir yn amrywio o ran cost ar-lein o $1,260 i tua $3,000.148 Mae codi tâl EV di-wifr yn cynnwys cosb effeithlonrwydd, gyda systemau cyfredol yn cynnig effeithlonrwydd codi tâl o tua 85%.149 Mae cynhyrchion gwefru diwifr cyfredol yn cynnig trosglwyddiad pŵer o 3–22 kW; chargers di-wifr ar gael ar gyfer nifer o fodelau EV o dâl Plugless ar naill ai 3.6 kW neu 7.2 kW, sy'n cyfateb i godi tâl Lefel 2.150 Er bod llawer o ddefnyddwyr EV yn ystyried nad yw codi tâl di-wifr yn werth y gost ychwanegol,151 mae rhai dadansoddwyr wedi rhagweld y bydd y dechnoleg yn eang cyn bo hir, ac mae sawl gwneuthurwr ceir wedi cyhoeddi y byddent yn cynnig codi tâl di-wifr fel opsiwn ar gerbydau trydan yn y dyfodol. Gallai gwefru diwifr fod yn ddeniadol i rai cerbydau sydd â llwybrau diffiniedig, megis bysiau cyhoeddus, a chynigiwyd hefyd ar gyfer lonydd priffyrdd trydan yn y dyfodol, er y byddai cost uchel, effeithlonrwydd gwefru isel a chyflymder gwefru araf yn anfanteision.152

F. Cyfnewid Batri

Gyda thechnoleg cyfnewid batris, gallai cerbydau trydan gyfnewid eu batris disbyddedig am rai eraill sy'n cael eu gwefru'n llawn. Byddai hyn yn lleihau'n sylweddol yr amser sydd ei angen i ailwefru cerbydau trydan, gyda manteision posibl sylweddol i yrwyr.

Mae nifer o ddinasoedd a chwmnïau Tsieineaidd ar hyn o bryd yn arbrofi gyda chyfnewid batri, gan ganolbwyntio ar gerbydau trydan defnydd uchel, megis tacsis. Mae dinas Hangzhou wedi defnyddio cyfnewid batris ar gyfer ei fflyd tacsis, sy'n defnyddio Zotye EVs a wnaed yn lleol.155 Mae Beijing wedi adeiladu nifer o orsafoedd cyfnewid batri mewn ymdrech a gefnogir gan y gwneuthurwr ceir lleol BAIC. Ar ddiwedd 2017, cyhoeddodd BAIC gynllun i adeiladu 3,000 o orsafoedd cyfnewid ledled y wlad erbyn 2021.156 Mae NIO cychwyn EV Tsieineaidd yn bwriadu mabwysiadu technoleg cyfnewid batri ar gyfer rhai o'i gerbydau a chyhoeddodd y byddai'n adeiladu 1,100 o orsafoedd cyfnewid yn Tsieina.157 Sawl dinas yn Tsieina— gan gynnwys Hangzhou a Qingdao - hefyd wedi defnyddio cyfnewid batri ar gyfer bysiau.158

Yn yr Unol Daleithiau, pylu'r drafodaeth am gyfnewid batri yn dilyn methdaliad cychwyniad cyfnewid batri Israel yn 2013, Project Better Place, a oedd wedi cynllunio rhwydwaith o orsafoedd cyfnewid ar gyfer ceir teithwyr.153 Yn 2015, rhoddodd Tesla y gorau i'w gynlluniau ar gyfer gorsafoedd cyfnewid ar ôl adeiladu un yn unig. cyfleuster arddangos, gan roi'r bai ar ddiffyg diddordeb defnyddwyr. Ychydig iawn o arbrofion sydd ar y gweill o ran cyfnewid batris yn yr Unol Daleithiau heddiw, os o gwbl.154 Mae'r gostyngiad mewn costau batris, ac efallai i raddau llai o ran defnyddio seilwaith gwefru cyflym DC, yn debygol o leihau atyniad cyfnewid batris yn yr Unol Daleithiau. Unol Daleithiau.

Er bod cyfnewid batri yn cynnig nifer o fanteision, mae ganddo anfanteision nodedig hefyd. Mae batri EV yn drwm ac fel arfer wedi'i leoli ar waelod y cerbyd, gan ffurfio cydran strwythurol annatod gyda goddefiannau peirianyddol lleiaf posibl ar gyfer aliniad a chysylltiadau trydanol. Mae batris heddiw fel arfer angen oeri, ac mae cysylltu a datgysylltu systemau oeri yn anodd.159 O ystyried eu maint a'u pwysau, rhaid i systemau batri ffitio'n berffaith i osgoi ysgwyd, lleihau traul a chadw'r cerbyd yn ganolog. Mae pensaernïaeth batri sgrialu sy'n gyffredin yn EVs heddiw yn gwella diogelwch trwy ostwng canol pwysau'r cerbyd a gwella amddiffyniad rhag damwain yn y blaen a'r cefn. Byddai batris symudadwy sydd wedi'u lleoli yn y gefnffordd neu mewn mannau eraill yn brin o'r fantais hon. Gan fod y rhan fwyaf o berchnogion cerbydau yn codi tâl yn bennaf gartref neuCODI TÂL CERBYDAU TRYDANOL YN TSIEINA A'R TADAU UNEDIGyn y gwaith, ni fyddai cyfnewid batri o reidrwydd yn datrys y materion seilwaith gwefru—dim ond yn helpu i fynd i'r afael â chodi tâl cyhoeddus ac amrediad y byddai'n helpu. Ac oherwydd bod y rhan fwyaf o wneuthurwyr ceir yn anfodlon safoni pecynnau neu ddyluniadau batri - mae ceir wedi'u dylunio o amgylch eu batris a'u moduron, sy'n golygu bod hwn yn werth perchnogol allweddol160 - efallai y bydd cyfnewid batri yn gofyn am rwydwaith gorsaf gyfnewid ar wahân ar gyfer pob cwmni ceir neu offer cyfnewid ar wahân ar gyfer gwahanol fodelau a meintiau cerbydau. Er bod tryciau cyfnewid batris symudol wedi'u cynnig,161 nid yw'r model busnes hwn wedi'i roi ar waith eto.