Fördelarna med batteribyte för elfordon

Behovet av att ladda elbilsbatterier kan avskräcka potentiella köpare. Batteribyte kan hjälpa till att lösa problemet, med hjälp av internationella standarder.

Batteribyte har blivit vanligt även för e-skotrar.

Den breda användningen av elfordon runt om i världen är ett av sätten att nå utsläppsmålen för 2030 och 2050. International Renewable Energy Agency (IRENA) har fört det budskapet konsekvent, som Jaidev Dhavle, Associate Program Officer vid IRENA klargjorde i en nyligen publicerade-teknikintervju. Ett av våra tillvägagångssätt, säger han, "är att fokusera på avgörande "slut-sektorer som kan dra nytta av en grönare modell. På innovations- och teknikcentret i Bonn som jag är en del av finns det fem slutanvändningsområden som är av nyckelintresse, som inkluderar att främja införandet av elfordon och energilagringslösningar."

Siffrorna är på rätt spår men...

Även om antagandet av elbilar har ökat kraftigt under de senaste tio åren tvivlar många på att marknaden kommer att kunna växa tillräckligt för att hjälpa till att nå nettonollutsläppsmålen till 2050. Enligt Internationella energibyrån (IEA) bidrar vägtransporter till en sjättedel av de globala utsläppen. Den varnar för att för att uppnå nettonollscenariot måste "elbilsförsäljningen nå omkring 65 % av den totala bilförsäljningen år 2030."

Även om tillväxten var på rätt spår 2023, måste fortsatta ansträngningar göras för att hålla kursen, inklusive en större utbyggnad av en laddningsinfrastruktur, som inte uppfyller kraven för närvarande. "Antalet offentliga laddpunkter ökar men utbyggnaden måste påskyndas", rekommenderar organisationen.

Räckvidd och laddningsångest skylls på

Intervjua hur många bilägare som helst som ännu inte har köpt en elbil och de kommer att skylla på bristen på laddpunkter för att de tvekar. Räckviddsångest, som det ofta kallas, syftar på hur långt elbilar kan färdas utan att ta slut på batteri. Men en annan typ av rädsla, kallad laddningsångest, som fokuserar på laddningspunkternas tillförlitlighet, blir också utbredd. Enligt den brittiska kraftleverantören National Grid avskräcker rädslan för långa köer under toppladdningstider, vandaliserad eller trasig utrustning, opålitlig mjukvara eller hårdvara, potentiella köpare.

Laddningsinfrastrukturen involverar komplex elektronik som är standardiserad av IEC. Flera standarder har publicerats för att underlätta e-laddning i länder, inklusive IEC 62196-serien av standarder, som täcker de mekaniska, elektriska och prestandakrav för stickproppar, uttag-, fordonskontakter och fordonsintag för anslutningen mellan elfordonets matningsutrustning och det elektriska fordonet. IEC 61851-serien specificerar laddningsinfrastrukturen för likström och växelström, medan IEC 63110 fastställer hanteringsprotokollet för laddnings- och urladdningsinfrastrukturen för elbilar.

När det gäller att integrera elbilar i elnätet har TC 57 nyligen publicerat flera standarder som hjälper elbilar att fungera som leverantörer av energi till nätet. (För att ta reda på mer, läs intervjun med Frances Cleveland ie-teknik.)

IEC förbereder till och med marken för framtida teknologier, som ännu inte är utbredda. Den har publicerat flera standarder för trådlös kraftöverföring (WPT) – vilket innebär att elbilen kan ladda sitt batteri genom att placeras på en induktiv dyna på marken, utan några pluggar eller kablar. Induktiva WPT-system använder magnetfältskoppling mellan ledande spolar inbäddade i vägbanan och fordonet. Dynamiska WPT-system - som gör det möjligt för bilar att ladda när de är i rörelse, - är också ett lovande område, och IEC har redan publicerat en offentligt tillgänglig specifikation (PAS) som handlar om tekniken.

En blomstrande marknad som förlitar sig på internationella standarder

Det finns en annan lösning som gör mycket för att lindra EV-köpares rädsla och som tar laddningselementet ur ekvationen: batteribyte. Det handlar om att byta ut ett urladdat elbilsbatteri med ett fulladdat på specialiserade bytesstationer. De kommersiella utsikterna för batteribyte är mycket optimistiska. Enligt denna rapport från BCC Research förväntas marknaden ha en sammansatt årlig tillväxttakt på 25,5 % från 2024 till 2029, vilket hoppar från 894,2 miljoner USD 2024 till 2,8 miljarder USD i slutet av 2029.

Forbes nämner flera spelare som redan positionerar sig på marknaden: den kinesiska elbilstillverkaren NIO, batterijätten CATL och San Francisco-baserade Ample erbjuder batteribytestjänster- i Europa, Kina och USA. IEC har banat väg för batteribyte genom att publicera IEC TS 62840-1, som ger en allmän översikt över batteribytessystem i elbilar, och IEC TS 62840- 2, som specificerar säkerhetskraven för batteribytessystem i elbilar. En IEC Publicly Available Specification 62840-3, fastställer interoperabilitetskrav för batteribytessystem som arbetar med flyttbara batterisystem.

För- och nackdelar med batteribyte

Bland fördelarna med batteribyte är för det första tidsvinster: även med ett snabbladdningsalternativ måste bilägare ägna minst 30 minuter åt billaddning - även om en kinesisk elbilstillverkare hävdar att en av sina elbilar kan laddas på 5 minuter. Andra fördelar inkluderar, kanske lite intuitivt, kostnad: köpare kan köpa en elbil utan batteri, vilket gör det mycket billigare att skaffa i förväg.

Batteribytesindustrin kan också underhålla batterier effektivt, vilket förlänger deras livslängd, vilket är ett plus i en cirkulär ekonomi. Batteribytesstationer tar mindre plats än laddstationer för elbilar, vilket är en fördel i tätbefolkade områden som städer. Och ur allmän synvinkel kan batteribytarföretag ladda batterierna vid mycket låga elanvändningsögonblick, eller låg-top, och därigenom sätta mindre press på elnätet.

På minussidan har batterier som föreslagits av batteribytesföretag ett pris som på längre sikt kan innebära att batteribyte är mindre lönsamt för användarna än att skaffa en elbil med batteri. Alternativen för nuvarande användare är att antingen skaffa ett batteri genom en årlig prenumerationstjänst eller med ett system med betalning-per-användning. Precis som med elbilsladdning är bristen på infrastruktur fortfarande en utmaning och många fler batteribytesstationer måste byggas för att konsumenterna ska kunna ta till sig lösningen fullt ut. Många av de befintliga stationerna erbjuder manuellt istället för automatiskt byte, vilket kan avskräcka vissa användare. Säkerhetsproblem finns också: om ett batteribyte inte utförs korrekt kan en kortslutning uppstå som orsakar brand.

Det är där IEC-standarderna kommer in: genom att specificera säkerheten för batterikrav för batteribytessystem hjälper IEC 62840-2 till att övervinna några av hindren för att systemet ska bli mer utbrett. IECEE (IEC System of Conformity Assessment Schemes for Electrotechnical Equipment and Components) är ett av de fyra system för bedömning av överensstämmelse som administreras av IEC. Den kör ett schema som testar säkerhet, prestanda, komponentkompatibilitet, energieffektivitet, elektromagnetisk kompatibilitet och farliga ämnen hos batterier.

Precis som med plug- och kabelladdningssystem och med trådlös överföringsladdning banar IEC-standarder och överensstämmelsebedömningssystem vägen för morgondagens EV-infrastruktur.