Technolegau Gwefrydd Trydanol

Mae technolegau gwefru cerbydau trydan yn Tsieina a'r Unol Daleithiau yn fras debyg. Yn y ddwy wlad, cordiau a phlygiau yw'r dechnoleg fwyaf cyffredin ar gyfer gwefru cerbydau trydan. (Mae gwefru diwifr a chyfnewid batris yn bresennol ar y mwyaf.) Mae gwahaniaethau rhwng y ddwy wlad o ran lefelau gwefru, safonau gwefru a phrotocolau cyfathrebu. Trafodir y tebygrwydd a'r gwahaniaethau hyn isod.

A. Lefelau Gwefru

Yn yr Unol Daleithiau, mae llawer iawn o wefru cerbydau trydan yn digwydd ar 120 folt gan ddefnyddio socedi wal cartref heb eu haddasu. Gelwir hyn yn gyffredinol yn wefru Lefel 1 neu wefru “diferynnu”. Gyda gwefru Lefel 1, mae batri 30 kWh nodweddiadol yn cymryd tua 12 awr i fynd o 20% i wefr bron yn llawn. (Nid oes unrhyw socedi 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 wefru Lefel 2.

Gall gwefru o'r fath ddigwydd gyda socedi 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 nodweddiadol 30 kWh 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 defnyddio 24 kW, 50 kW, 100 kW neu 120 kW o bŵer yn gyffredin. Gall rhai gorsafoedd gynnig 350 kW neu hyd yn oed 400 kW o bŵer. Gall y gwefrwyr cyflym DC hyn godi batri cerbyd o 20% i bron â gwefr lawn mewn amseroedd sy'n amrywio o tua awr i gyn lleied â 10 munud.

Tabl 6:Lefelau gwefru mwyaf cyffredin yn yr Unol Daleithiau

Ffynhonnell: Adran Ynni'r Unol Daleithiau

B. Safonau Codi Tâl

i. Tsieina

Mae gan Tsieina un safon gwefru cyflym cenedlaethol ar gyfer cerbydau trydan. Mae gan yr Unol Daleithiau dair safon gwefru cyflym ar gyfer cerbydau trydan.

Gelwir y safon Tsieineaidd yn Tsieina GB/T. (Y llythrennau cyntafGByn sefyll am safon genedlaethol.)

Rhyddhawyd GB/T Tsieina yn 2015 ar ôl sawl blwyddyn o ddatblygu.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 gwefru cyflym ar uchafswm o 237.5 kW o allbwn (ar 950 V a 250 amp), er bod llawer

Mae gwefrwyr cyflym DC Tsieineaidd yn cynnig gwefru 50 kW. Bydd GB/T newydd yn cael ei ryddhau yn 2019 neu 2020, a fydd yn ôl y sôn yn uwchraddio'r safon i gynnwys gwefru hyd at 900 kW ar gyfer cerbydau masnachol mwy. Safon Tsieina yn unig yw GB/T: mae'r ychydig o gerbydau trydan a wneir yn Tsieina sy'n cael eu hallforio dramor yn defnyddio safonau eraill.125

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

ii. Yr Unol Daleithiau

Yn yr Unol Daleithiau, mae tri safon gwefru cerbydau trydan ar gyfer gwefru cyflym DC: CHAdeMO, CCS SAE Combo a Tesla.

CHAdeMO oedd y safon gwefru cyflym gyntaf ar gyfer cerbydau trydan, yn dyddio'n ôl i 2011. Fe'i datblygwyd gan Tokyo

Cwmni Pŵer Trydan ac mae'n sefyll am “Charge to Move” (geiriau ar eiriau yn Japaneg).127 Defnyddir CHAdeMO ar hyn o bryd yn yr Unol Daleithiau yn y Nissan Leaf a'r Mitsubishi Outlander PHEV, sydd ymhlith y cerbydau trydan sy'n gwerthu fwyaf. Efallai y bydd llwyddiant y Leaf yn yr Unol DaleithiauGWEFRU CERBYDAU TRYDANOL YN TSIEINA A'R UNOL DALEITHIAU

POLISIYNNI.COLUMBIA.EDU | CHWEFROR 2019 |

yn rhannol oherwydd ymrwymiad cynnar Nissan i gyflwyno seilwaith gwefru cyflym CHAdeMO mewn delwriaethau 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 gwefru 400 kW, gan ddefnyddio ceblau oeri hylif 1,000 V, 400 amp. Bydd y gwefru uwch ar gael i ddiwallu anghenion cerbydau masnachol mawr fel tryciau a bysiau.131

Mae ail safon gwefru yn yr Unol Daleithiau yn cael ei hadnabod fel CCS neu SAE Combo. Fe'i rhyddhawyd yn 2011 gan grŵp o weithgynhyrchwyr ceir Ewropeaidd ac UDA. Y gaircyfuniadyn dangos bod y plwg yn cynnwys gwefru AC (hyd at 43 kW) a gwefru DC.132 Mewn

Yn yr Almaen, ffurfiwyd clymblaid y Fenter Rhyngwyneb Gwefru (CharIN) i eiriol dros fabwysiadu CCS yn eang. Yn wahanol i CHAdeMO, mae plwg CCS yn galluogi gwefru DC ac AC gydag un porthladd, gan leihau'r lle 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 dod â phyrth gwefru CCS.133 Mae'r Chevrolet Bolt a'r BMW i3 ymhlith y cerbydau trydan poblogaidd yn yr Unol Daleithiau sy'n defnyddio gwefru CCS. Er bod gwefrwyr cyflym CCS presennol yn cynnig gwefru tua 50 kW, mae rhaglen Electrify America yn cynnwys gwefru cyflym o 350 kW, a allai alluogi gwefr bron yn gyflawn mewn cyn lleied â 10 munud.

Tesla sy'n gweithredu'r drydedd safon gwefru yn yr Unol Daleithiau, a lansiodd ei rwydwaith Supercharger perchnogol ei hun yn yr Unol Daleithiau ym mis Medi 2012.134 Tesla

Mae uwchwefrwyr fel arfer yn gweithredu ar 480 folt ac yn cynnig gwefru ar uchafswm o 120 kW.

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

Yn ein hymchwil ar gyfer yr adroddiad hwn, gofynnwyd i gyfweleion yn yr Unol Daleithiau a oeddent yn ystyried bod diffyg safon genedlaethol sengl ar gyfer gwefru cyflym DC yn rhwystr i fabwysiadu cerbydau trydan. Ychydig a atebodd yn gadarnhaol. Mae'r rhesymau pam nad yw safonau gwefru 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 gwefru cyhoeddus a gweithleoedd hyd yn hyn wedi defnyddio gwefrwyr Lefel 2.

● Mae addaswyr ar gael sy'n caniatáu i berchnogion cerbydau trydan ddefnyddio'r rhan fwyaf o wefrwyr cyflym DC, hyd yn oed os yw'r cerbyd trydan a'r gwefrydd yn defnyddio safonau gwefru gwahanol. (Y prif eithriad, rhwydwaith uwchwefru Tesla, sydd ar agor i gerbydau Tesla yn unig.) Yn arbennig, mae rhai pryderon ynghylch diogelwch addaswyr gwefru cyflym.

● Gan fod y plwg a'r cysylltydd yn cynrychioli canran fach o gost gorsaf wefru 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 fathau o betrol mewn gorsaf danwydd. Mae gan lawer o orsafoedd gwefru cyhoeddus nifer o blygiau ynghlwm wrth un postyn gwefru, gan ganiatáu i unrhyw fath o gerbyd trydan wefru yno. Yn wir, mae llawer o awdurdodaethau'n mynnu neu'n rhoi cymhelliant i hyn.GWEFRU CERBYDAU TRYDANOL YN TSIEINA A'R UNOL DALEITHIAU

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

Mae rhai gwneuthurwyr ceir wedi dweud bod rhwydwaith gwefru unigryw yn cynrychioli strategaeth gystadleuol. Dywedodd Claas Bracklo, pennaeth electromobility yn BMW a chadeirydd CharIN, yn 2018, “Rydym wedi sefydlu CharIN i adeiladu safle pŵer.”137 Mae llawer o berchnogion a buddsoddwyr Tesla yn ystyried ei rwydwaith uwchwefrydd 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 yn gymesur â'r 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 dod â phorthladdoedd CCS. Gall perchnogion Tesla hefyd brynu addaswyr i gael mynediad at wefrwyr cyflym CHAdeMO.139

C. Protocolau Cyfathrebu Gwefru Mae protocolau cyfathrebu gwefru yn angenrheidiol i optimeiddio gwefru ar gyfer anghenion y defnyddiwr (i ganfod cyflwr gwefr, foltedd batri a diogelwch) ac ar gyfer y grid (gan gynnwys

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

Yn ein hymchwil ar gyfer yr adroddiad hwn, nododd nifer o gyfweleion yn yr Unol Daleithiau y symudiad tuag at brotocolau a meddalwedd cyfathrebu agored fel blaenoriaeth polisi. Yn benodol, dywedwyd bod rhai prosiectau gwefru cyhoeddus a dderbyniodd gyllid 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 ddisodli.141 Mynegodd y rhan fwyaf o ddinasoedd, cyfleustodau a rhwydweithiau gwefru y cysylltwyd â nhw ar gyfer yr astudiaeth hon gefnogaeth i brotocolau a chymhellion cyfathrebu agored i alluogi gwesteiwyr rhwydweithiau gwefru i newid darparwyr yn ddi-dor.142

D. Costau

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

E. Gwefru Di-wifr

Mae gwefru diwifr yn cynnig sawl mantais, 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 diwifr a gynigir ar-lein yn amrywio o ran cost o $1,260 i tua $3,000.148 Mae gwefru EV diwifr yn golygu cosb effeithlonrwydd, gyda systemau cyfredol yn cynnig effeithlonrwydd gwefru o tua 85%.149 Mae cynhyrchion gwefru diwifr cyfredol yn cynnig trosglwyddo pŵer o 3–22 kW; mae gwefrwyr diwifr ar gael ar gyfer sawl model EV o Wefr di-blyg ar naill ai 3.6 kW neu 7.2 kW, sy'n cyfateb i wefru Lefel 2.150 Er bod llawer o ddefnyddwyr EV yn ystyried nad yw gwefru diwifr yn werth y gost ychwanegol,151 mae rhai dadansoddwyr wedi rhagweld y bydd y dechnoleg yn eang yn fuan, ac mae sawl gwneuthurwr ceir wedi cyhoeddi y byddent yn cynnig gwefru diwifr fel opsiwn ar gerbydau EV yn y dyfodol. Gallai gwefru diwifr fod yn ddeniadol ar gyfer rhai cerbydau â llwybrau diffiniedig, fel bysiau cyhoeddus, ac mae hefyd wedi'i gynnig ar gyfer lonydd priffyrdd trydan yn y dyfodol, er y byddai cost uchel, effeithlonrwydd gwefru isel a chyflymderau gwefru araf yn anfanteision.152

F. Cyfnewid Batri

Gyda thechnoleg cyfnewid batris, gallai cerbydau trydan gyfnewid eu batris gwag am rai eraill sydd wedi'u gwefru'n llawn. Byddai hyn yn byrhau'r amser sydd ei angen i ailwefru cerbyd trydan yn sylweddol, gyda manteision posibl sylweddol i yrwyr.

Mae sawl dinas a chwmni Tsieineaidd ar hyn o bryd yn arbrofi gyda chyfnewid batris, gyda ffocws ar gerbydau trydan fflyd defnydd uchel, fel tacsis. Mae dinas Hangzhou wedi defnyddio cyfnewid batris ar gyfer ei fflyd tacsis, sy'n defnyddio cerbydau trydan Zotye a wneir yn lleol.155 Mae Beijing wedi adeiladu sawl gorsaf cyfnewid batris mewn ymdrech a gefnogir gan y gwneuthurwr ceir lleol BAIC. Ddiwedd 2017, cyhoeddodd BAIC gynllun i adeiladu 3,000 o orsafoedd cyfnewid ledled y wlad erbyn 2021.156 Mae'r cwmni newydd cerbydau trydan Tsieineaidd NIO yn bwriadu mabwysiadu technoleg cyfnewid batris ar gyfer rhai o'i gerbydau a chyhoeddodd y byddai'n adeiladu 1,100 o orsafoedd cyfnewid yn Tsieina.157 Mae sawl dinas yn Tsieina—gan gynnwys Hangzhou a Qingdao—hefyd wedi defnyddio cyfnewid batris ar gyfer bysiau.158

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

Er bod cyfnewid batris yn cynnig sawl mantais, mae ganddo anfanteision nodedig hefyd. Mae batri cerbyd trydan yn drwm ac fel arfer wedi'i leoli ar waelod y cerbyd, gan ffurfio cydran strwythurol annatod gyda goddefiannau peirianneg lleiaf posibl ar gyfer aliniad a chysylltiadau trydanol. Fel arfer mae angen oeri batris heddiw, 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 ratlo, lleihau traul a chadw'r cerbyd wedi'i ganoli. Mae pensaernïaeth batri sglefrfyrddio sy'n gyffredin mewn cerbydau trydan heddiw yn gwella diogelwch trwy ostwng canol pwysau'r cerbyd a gwella amddiffyniad rhag damweiniau yn y blaen a'r cefn. Ni fyddai gan fatris symudadwy sydd wedi'u lleoli yn y boncyff neu rywle arall y fantais hon. Gan fod y rhan fwyaf o berchnogion cerbydau'n gwefru gartref neuGWEFRU CERBYDAU TRYDANOL YN TSIEINA A'R UNOL DALEITHIAUyn y gwaith, ni fyddai cyfnewid batris o reidrwydd yn datrys y problemau seilwaith gwefru—dim ond mynd i'r afael â gwefru cyhoeddus ac ystod y byddai'n ei helpu. Ac oherwydd bod y rhan fwyaf o wneuthurwyr ceir yn amharod i safoni pecynnau neu ddyluniadau batri—mae ceir wedi'u cynllunio o amgylch eu batris a'u moduron, gan wneud hyn yn werth perchnogol allweddol160—efallai y byddai cyfnewid batris yn gofyn am rwydwaith gorsafoedd cyfnewid ar wahân ar gyfer pob cwmni ceir neu offer cyfnewid ar wahân ar gyfer gwahanol fodelau a meintiau o gerbydau. Er bod tryciau cyfnewid batris symudol wedi'u cynnig,161 nid yw'r model busnes hwn wedi'i weithredu eto.