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Die nächste Grenze beim Laden von Elektrofahrzeugen: Innovation und Ausblick für das Laden zu Hause

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In letzter Zeit stand das öffentliche Schnellladen von Elektrofahrzeugen im Mittelpunkt großer Aufmerksamkeit (und Finanzierung). In den USA das überparteiliche Infrastrukturgesetz machen 5 Milliarden US-Dollar stehen Staaten über einen Zeitraum von fünf Jahren zur Verfügung, um ein Netz öffentlicher Ladestationen für Elektrofahrzeuge aufzubauen. Während die Verfügbarkeit öffentlicher Ladestationen für Elektrofahrzeuge dazu beitragen wird, die frühzeitige Nutzung von Elektrofahrzeugen zu ermöglichen, indem den Fahrern versichert wird, dass bei Bedarf während der Fahrt aufgeladen werden kann, werden die meisten Ladevorgänge wahrscheinlich zu Hause stattfinden. Tatsächlich zeigen aktuelle Daten, dass so viel wie 85 % des Ladevorgangs erfolgt zu Hause, vor allem, weil das Laden zu Hause ist weniger teuer und bequemer als öffentliches DC-Schnellladen.

Aussichten für 6 von 10 Verbrauchern, Reichweitenangst ist der Grund, warum sie behaupten, noch kein Elektrofahrzeug gekauft zu haben, aber Daten deuten darauf hin, dass Elektrofahrzeuge die überwiegende Mehrheit der Fahrten zurücklegen können, ohne unterwegs aufgeladen zu werden. Über 90 % der Fahrten in den USA sind weniger als 25 Meilen lang und Amerikaner fahre durchschnittlich 40 km pro Person und Tag. Sogar ein Level-1-Ladegerät (das an eine normale 120-V-Steckdose angeschlossen wird und standardmäßig mit den meisten Elektrofahrzeugen geliefert wird) kann bei einer Aufladung über Nacht 30-40 Meilen hinzufügen und die meisten täglichen Fahrzeugnutzungen abdecken. Ladegeräte der Stufe 2 (erfordern eine 240-V-Steckdose) können ein Fahrzeug über Nacht vollständig aufladen. Mit anderen Worten, das Aufladen eines Elektrofahrzeugs ähnelt eher dem Aufladen eines Mobiltelefons als dem Betanken eines benzinbetriebenen Autos.

Eine Chance für Innovationen

Bis 2040 muss das globale Ladenetz für Elektrofahrzeuge auf über 309 Millionen Ladegeräte anwachsen, um die von Regierungen, Regulierungsbehörden und Autoherstellern festgelegten Verkaufsziele für Elektrofahrzeuge zu unterstützen, und Ladegeräte für Privathaushalte werden eine Rolle spielen geschätzt 270 Millionen davon. Hausbesitzer und Hausverwaltungen stehen jedoch vor erheblichen Hürden bei der Installation und Verwaltung von Ladestationen für Elektrofahrzeuge und der Minimierung der Stromkosten zum Aufladen der Fahrzeuge.

Die größte Herausforderung besteht heute darin, dass elektrische Schalttafeln und Stromversorgungen in Häusern und Mehrfamilienhäusern in der Regel nicht ausreichen, um das Aufladen von Elektrofahrzeugen zu bewältigen. Schätzungsweise 48 Millionen Haushalte in den USA müssen aktualisieren zu Schalttafeln mit höherer Kapazität, die durchschnittlich 1,000 bis 5,000 US-Dollar pro Haushalt kosten können. Diese Herausforderung wird noch komplexer, da immer mehr Hausbesitzer auf dem Dach Solaranlagen installieren und gasbetriebene Geräte gegen elektrische austauschen – ein Trend, der als bekannt ist Elektrifizierung des Hauses.  

Ebenso fehlt es in Mehrfamilienhäusern oft an ausreichender elektrischer Kapazität, um mehr als ein paar Ladegeräte für Elektrofahrzeuge zu installieren. Darüber hinaus verfügen Mehrfamilienhäuser oft über Tiefgaragen ohne Internetverbindung. Da die meisten softwarebasierten Lademanagementplattformen auf eine Internetverbindung angewiesen sind, um mit dem Ladegerät, dem Benutzer und dem Backend-System zu kommunizieren, müssen Immobilienverwalter in die Bereitstellung einer Internetverbindung in der Garage investieren, was die Hardware- und Arbeitskosten erhöht. Immobilienverwalter müssen außerdem sicherstellen, dass der Energieverbrauch unter dem Schwellenwert des Gebäudes bleibt, und die Abrechnung, Messung und Buchung von Ladegeräten verwalten.

Hardware, die durch Software- und Geschäftsmodellinnovationen verbessert wird, kann Kunden erhebliche Geldbeträge bei der Installation von EV-Ladegeräten und Energiekosten sparen. Neue Technologien helfen Kunden dabei, Upgrades für elektrische Dienste und/oder Schalttafeln zu vermeiden, Installationskosten (z. B. zusätzliche Verkabelung und Internetverbindung) zu minimieren und einen langfristigen Mehrwert für die Kunden zu schaffen, indem der Energieverbrauch im gesamten Haus oder Gebäude intelligent gesteuert und das Laden verschoben wird Zeiten zu Zeiten niedrigerer Strompreise. Für private Verbraucher ermöglichen intelligente Wechselrichter und [ich glaube, dass es hier noch andere Technologien zu erwähnen gibt, aber ich weiß es nicht genau] den Eigenverbrauch von Solarenergie auf dem Dach.

Zum Beispiel in Einfamilienhäusern, NeoCharge hat intelligente Steckdosensplitter entwickelt, die das Laden auf Level 2 zu Hause ohne Panel-Upgrade ermöglichen und Kunden durchschnittlich 2,200 $ bei der Installation des Ladegeräts sparen. Spannweite hat eine intelligente Schalttafel entwickelt, die in Kombination mit dem EV-Ladegerät, der Softwareplattform und der benutzerorientierten App eine intelligente Verwaltung von Elektrogeräten und -geräten ermöglicht. Span zielt auf Haushalte ab, die über eine hohe elektrische Last, Solar- und Batteriespeicher auf dem Dach verfügen und eine elektrische Schalttafel benötigen, die so gebaut ist, dass sie all dies bewältigen kann, ohne die Stromversorgung zu verbessern. dBel hat einen Wechselrichter entwickelt, der die Verwendung einer einzigen Leistungsplatine beim bidirektionalen Laden ermöglicht, damit Fahrzeuge direkt von der Solaranlage auf dem Dach geladen werden können, wodurch zahlreiche diskrete Geräte entfallen, die sonst benötigt würden. Ev.Energie ist eine B2C- und B2B2C-Fahrer-fokussierte intelligente Ladeplattform, die es Fahrern ermöglicht, zu Zeiten mit den niedrigsten Energiekosten und der höchsten Erzeugung erneuerbarer Energie aufzuladen.

Bei Mehrfamilienhäusern, EverCharge (kürzlich von SK E&S übernommen) bietet schlüsselfertige End-to-End-Ladesysteme für hochvolumige Parkanwendungen. Das datengesteuerte Geschäftsmodell basiert auf dynamischen Echtzeitdaten von Elektrofahrzeugen und dem Energieverbrauch von Gebäuden und ermöglicht die Installation von mehr Ladegeräten ohne Upgrade der bestehenden elektrischen Infrastruktur. Schalter ist eine EV-Lade- und Energiemanagementplattform für Gebäude mit hoher Dichte mit Schwerpunkt auf bestehenden älteren Gebäuden und Integration in Gebäudemanagementsysteme durch IoT-Nachrüstungen. Das innovative Charging-as-a-Service (CaaS)-Angebot des Unternehmens eliminiert die Vorabkosten für die Installation von Ladegeräten und macht das Aufladen von Elektrofahrzeugen für Mehrfamilienhäuser zugänglicher.

Neue Geschäftsmodelle

Das etablierte Geschäftsmodell für das Laden von Elektrofahrzeugen in Privathaushalten besteht einfach darin, Ladegeräte und zugehörige Hardware zu verkaufen, aber Ladegeräte für Elektrofahrzeuge selbst sind zu Handelswaren geworden. Langfristiger Wert für Eigentümer und Betreiber von Ladegeräten ergibt sich aus hardware- und softwaregesteuerten Lösungen, die die Ladekosten minimieren und als „Gehirn“ zur intelligenten Verwaltung und Optimierung der elektrischen Last fungieren, darunter:

  • Komplette, schlüsselfertige Lösungen: Proprietäre Hardware, Standortplanung und -installation, laufende Wartung und Verwaltung, Softwareplattform für Benutzerverwaltung und Energiedienstleistungen.
  • B2B / B2B2C: Zusammenarbeit mit Energieversorgern zur Bereitstellung von Lademanagement-Apps für EV-Benutzer, die die Ladezeit auf Zeiten mit geringer Auslastung und Zeiten mit hoher Erzeugung erneuerbarer Energie verlagern.
  • B2B- und B2C-Softwareplattformen: Softwareplattformen, die Eigentümern und Nutzern von Elektrofahrzeugen oder Immobilienverwaltungsunternehmen direkt angeboten werden und offene Protokolle wie OCPP und OCPI nutzen, um mit Fahrzeugen und Ladegeräten zu „sprechen“ und das Laden zu verwalten.

Wettbewerb

Stromversorger, etablierte elektrische p
Elektrogerätehersteller, Installateure von Solaranlagen für Privathaushalte und andere Unternehmen, die Elektroprodukte und Energiemanagementlösungen für Privathaushalte verkaufen, sind potenzielle direkte Wettbewerber und/oder Kundenkanäle und Partner für Innovatoren. Diese bestehenden Kanäle sind bereits gut etabliert, und Innovatoren, die frühzeitig Beziehungen zu diesen Stakeholdern aufbauen können (wenn sie nicht in direktem Wettbewerb stehen), werden einen großen Wettbewerbsvorteil haben.

Ein weiteres Unterscheidungsmerkmal ist die Tech-Stack-Integration gegenüber offenen Standards und partnerschaftlichen Lösungen. Integrierte Hardware und Software bieten eine hohe Zuverlässigkeit und Wiedergabetreue und häufig erweiterte Funktionen, sind jedoch im Allgemeinen teurer. Auf offenen Standards basierende Lösungen (dh Softwareplattformen, die mit unterschiedlicher Hardware arbeiten können) ermöglichen es Kunden, ihre eigenen Ladegeräte auszuwählen, mit bestehenden Ladegeräten zu arbeiten und sind im Allgemeinen kostengünstiger.

Worauf zu achten ist

Meilensteine ​​am Markt

Der weltweite Bestand an Elektroautos wird voraussichtlich von 140 Millionen im Jahr 2030 bis 10 auf 2020 Millionen Fahrzeuge ansteigen, was die Gesamtnachfrage nach Aufladen in Privathaushalten sowie nach Aufladen in verschiedenen Wohn- und Parksituationen erhöht.

TDas SunShot-Programm des US DOE zielt auf einen weiteren Rückgang der netzgekoppelten Solar-PV für Privathaushalte um 50 % gegenüber den Preisen von 2030 bis 2020 ab. Sinkende Kosten für Solar- und Energiespeicherung sowie Kaufanreize für Elektrogeräte werden die Elektrifizierung des Hauses beschleunigen und die Nachfrage nach Lösungen weiter steigern, die die direkte Nutzung von Dachsolaranlagen im Haus ermöglichen, die elektrische Last steuern, um die Stromkosten zu minimieren und die Netzflexibilität bereitzustellen.

Die Stromversorger fangen an Pilot Subventionen bis zu 100 % für EV-Ladeprodukte, einschließlich EV-Ladegeräte und intelligente Schalttafeln, und Testen von Geschäftsmodellen, die es dem Versorgungsunternehmen ermöglichen, verteilte Energieressourcen (DERs) zu verwalten. Der Erfolg dieser Pilotprojekte könnte eine erhebliche Nachfrage nach intelligenten Ladeprodukten für Elektrofahrzeuge freisetzen, da die Versorgungsunternehmen auf der Welle der frühen Akzeptanz durch die Kunden reiten.

Meilensteine ​​der Innovatoren

Partnerschaften mit Stromversorgern, Installateuren von Solar- und Energiespeichern, Automobil-OEMs, Anbietern von Ladestationen für Elektrofahrzeuge und Immobilienverwaltungsunternehmen sind entscheidend für die Entwicklung von Kundenkanälen, die Entwicklung von Technologien und neue Geschäftsmodelle, während sich der Markt entwickelt. Dies geschieht bereits in kleinem Maßstab, aber ein wichtiger Meilenstein wird sein, über Pilotprojekte hinaus zu groß angelegten kommerziellen Angeboten überzugehen.

Vereinfachung und Kostenreduzierung von Hardware, einschließlich Schalttafeln, Wechselrichtern, bidirektionalen Ladegeräten und anderen Geräten. Zum Beispiel erfordert das bidirektionale Ladesystem von Ford vier Hardwareteile (alle etwa so groß wie eine Schalttafel) außerhalb des Ladegeräts selbst. Technische Durchbrüche und die Digitalisierung einiger dieser Geräte können zu Kostensenkungen beitragen.

In bestehenden Haushalten sind Upgrades vorhandener elektrischer Hardware und elektrischer Dienste, die Installation neuer Kabel und Internetverbindungen sowie die Installation neuer Steckdosen die Hauptkostentreiber für die Installation von Ladestationen für Elektrofahrzeuge und oft schwer abzuschätzen. Innovationen, die Kosten außerhalb des Ladegeräts selbst reduzieren, Kosten transparent schätzen oder vollständig eliminieren, können den größten Teil der Kosten eines neuen EV-Ladegeräts eliminieren.

Regulatorische/politische Meilensteine

Einige Bauvorschriften und -vorschriften in Kalifornien, den USA, Großbritannien und der EU sehen die Vorverkabelung von Elektrofahrzeugen für neue Einfamilienhäuser und Mehrfamilienhäuser vor. Obwohl einige Vorschriften obligatorisch sind (z. B. das Vereinigte Königreich), werden andere (z. B. die IECC) lokal gesteuert (dh es ist Sache der Bundesstaaten und lokalen Regierungen, sie zu übernehmen). Die neueste IECC, die Bestimmungen zum Laden von Elektrofahrzeugen enthält, wurde 2021 verfügbar gemacht.

Innovatives Design von Stromtarifen und Tarifen, die über saisonale Nutzungszeit (ToU)-Tarife hinausgehen, wie z. B. EV-Tarife und Echtzeit-Dynamic-Pricing-Mechanismen. Einige Energiemärkte, wie Großbritannien, verfügen bereits über fortschrittliche Preismechanismen, andere, wie Nordamerika, hinken jedoch hinterher. Beispielsweise nutzt derzeit nur die Hälfte der Kunden von PG&E (dem größten privaten Versorgungsunternehmen in den Vereinigten Staaten) ToU-Tarife.

Die Schaffung von Marktmechanismen, die es Elektrofahrzeugen ermöglichen, an Demand-Response-Programmen (entweder einzeln oder aggregiert) teilzunehmen, wie z. B. der Ausgleichsmechanismus in Großbritannien, könnte die Kosten für das Aufladen von Elektrofahrzeugen senken und einen neuen Wertstrom für Elektrofahrzeugbesitzer schaffen. Der Wert der Teilnahme muss für Besitzer und Nutzer von Elektrofahrzeugen klar und quantifizierbar sein.

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