إطلاق العنان للتنقل: دور البنية التحتية للشحن في ثورة السيارات الكهربائية EV

أدت المخاوف العالمية المتزايدة المتعلقة بالتدهور البيئي والاحتباس الحراري إلى تعزيز الانتشار الإعلاني للمركبات الكهربائية (EVs) باعتبارها خيارًا صديقًا للبيئة. يتطلب التطور السريع في استخدام المركبات الكهربائية تطوير مخططات شحن بيولوجية، حيث أن المركبات الكهربائية لديها نطاق قيادة محدود يعتمد على ظروف مختلفة. يثير الوضع الارتجالي لمحطات شحن المركبات الكهربائية العديد من القضايا التقنية والمالية داخل مؤسسة التوزيع. القضايا المتخصصة المختلفة هي حقن متناغم، والسيطرة على الجودة المعدمة، وأنواع الجهد الشاسعة، والثبات، وفساد الثبات، وما إلى ذلك. الترتيب وإدارة الطاقة في محطات الشحن هي قضايا معقدة حيث يتم بذل جزء من الجهد من قبل المحللين وصناع السياسات.

في عام 2020، كان هناك ما يقرب من 10 ملايين سيارة كهربائية في شوارع العالم بعد عقد من التطور السريع. المركبات الكهربائية لا تقدر بثمن من حيث التلوث الطبي والضوضاء. على أي حال، لديهم أيضًا بعض الجوانب السلبية المتعلقة بشكل أساسي بالنطاق ووقت الشحن والحاجة إلى البنية التحتية. وبالتالي، يجب أن يركز البحث والتطوير، بالإضافة إلى الترتيب، على تطوير تكنولوجيا البطاريات وتطوير إطار الشحن لضمان انتقال فعال إلى التنقل الإلكتروني. وصلت الشواحن المتاحة بحرية عالميًا إلى 1.3 مليون وحدة في عام 2020، منها 30٪ كانت شواحن سريعة. بحلول عام 2030، من المقدر أن يكون هناك 14 إلى 20 مليون شاحن مفتوح معتدل (بما يتناسب مع قدرة مثبتة من 100 إلى 150 جيجاوات) و 2.3 إلى 4 ملايين شاحن مفتوح سريع (205 إلى 360 جيجاوات).

اطلق العنان للرؤى: احصل على تقرير بحثي نموذجي حول سوق البنية التحتية للشحن العام:- https://univdatos.com/reports/public-charging-infrastructure-market?popup=report-enquiry 

سيناريو المبيعات العالمية للمركبات الكهربائية، حسب النوع، 2019-21

الاتجاهات في البنية التحتية للشحن

في حين أن معظم طلب الشحن يتم تلبيته حاليًا عن طريق الشحن المحلي، إلا أن الشواحن المتاحة بحرية مطلوبة بشكل متزايد من أجل توفير نفس المستوى من الراحة وإمكانية الوصول كما هو الحال بالنسبة لتزويد المركبات التقليدية بالوقود. في المناطق الحضرية الكثيفة، على وجه الخصوص، حيث يكون الوصول إلى الشحن المحلي أكثر محدودية، تعد مؤسسة الشحن العامة عاملاً تمكينًا رئيسيًا لتوزيع المركبات الكهربائية. في نهاية عام 2022، كان هناك 2.7 مليون مركز شحن مفتوح حول العالم، تم تركيب أكثر من 900000 منها في عام 2022، بزيادة تقارب 55٪ عن مخزون عام 2021، ومماثلة لمعدل النمو قبل الجائحة البالغ 50٪ بين عامي 2015 و 2019.

شواحن بطيئة: على الصعيد العالمي، تم تركيب أكثر من 600000 نقطة شحن بطيئة عامة في عام 2022، 360000 منها في الصين، مما رفع مخزون الشواحن البطيئة داخل الدولة إلى أكثر من مليون. في نهاية عام 2022، كانت الصين موطنًا لأكثر من نصف المخزون العالمي من الشواحن البطيئة العامة.

تحتل أوروبا المرتبة الثانية، مع 460000 شاحن بطيء في عام 2022، بزيادة قدرها 50٪ عن العام الماضي. تتصدر هولندا أوروبا بـ 117000، تليها حوالي 74000 في فرنسا و 64000 في ألمانيا. زاد مخزون الشواحن البطيئة داخل الولايات المتحدة المتحدة بنسبة 9٪ في عام 2022، وهو أدنى معدل نمو بين الأسواق الرئيسية. في كوريا، تضاعف مخزون الشحن البطيء على أساس سنوي، ليصل إلى 184000 مركز شحن.

شواحن عامة بطيئة متاحة، 2015-2021 (بالآلاف)

شواحن سريعة: تتيح الشواحن السريعة المتاحة للجمهور، وخاصة تلك الموجودة على طول الطرق السريعة، رحلات أطول ويمكنها معالجة القلق الممتد، وهو حاجز أمام توزيع المركبات الكهربائية. مثل الشواحن البطيئة، توفر الشواحن السريعة العامة أيضًا حلول شحن للمستهلكين الذين ليس لديهم وصول قوي إلى الشحن الخاص، وبالتالي تمكين توزيع المركبات الكهربائية عبر مساحات أوسع من السكان. زاد عدد الشواحن السريعة بمقدار 330000 على مستوى العالم في عام 2022، على الرغم من أن غالبية الزيادة (ما يقرب من 90٪) جاءت مرة أخرى من الصين. يعوض ترتيب الشحن السريع عن الحاجة إلى الوصول إلى الشواحن المنزلية في المدن المكتظة بالسكان ويدعم أهداف الصين لنشر المركبات الكهربائية بسرعة. تمثل الصين ما مجموعه 760000 شاحن سريع، ولكن يتم ترتيب أكثر من 70٪ من مخزون الشحن السريع العام بالكامل في عشر مقاطعات فقط.

مع ارتفاع عدد المركبات الكهربائية قيد الاستخدام، تتطور أنظمة الشحن بسرعات مختلفة

الشواحن العامة السريعة المتاحة، 2015-2021 (بالآلاف)

في عام 2021، تضاعفت المبيعات لترفع إجمالي أسطول السيارات الكهربائية إلى ما يقرب من 16.5 مليون، أي ثلاثة أضعاف مقارنة بالمخزون في عام 2018. في غضون ذلك، تضاعف عدد نقاط الشحن المتاحة للجمهور ثلاث مرات ليصل إلى ما يقرب من 1.8 مليون. لا يمكن الحفاظ على الزخم الحالي في مبيعات المركبات الكهربائية إلا إذا كان لدى حصص أكبر من السكان إمكانية الوصول إلى بنية تحتية مريحة وبأسعار معقولة للشحن، سواء كانت شواحن خاصة ومتاحة بحرية في المنازل وأماكن العمل، من بين أهداف أخرى. يجب على الحكومات الاستمرار في تشجيع المضاربة والحد من الحواجز التي تعترض طرح البنية التحتية للشحن.

مع ازدياد عدد المركبات الكهربائية في الشارع، يمكن أن تساعد نسبة المركبات الكهربائية لكل شاحن في تقييم مدى ملاءمة ترتيب الشحن. تعتبر قدرة التحكم في الشاحن (كيلوواط [kW]) لكل مركبة كهربائية مقياسًا أساسيًا، حيث يمكن للشواحن السريعة خدمة عدد أفضل من المركبات الكهربائية مقارنة بالشواحن البطيئة. يعتمد العدد المعقول من الشواحن لكل مركبة كهربائية على عدد من المتغيرات، بما في ذلك: مخزون المساكن، ومتوسط المسافة المقطوعة والكثافة السكانية. يحتاج عملاء PHEV إلى شحن عام أقل من BEVs. ومن ثم، فإنه ليس تافهاً تحديد مقياس إمكانية الوصول المعقول.

تعزز استراتيجيات التطوير المختلفة مثل الشراكات والاستحواذات والتعاون وإطلاق المنتجات الجديدة بأحدث الميزات المبتكرة نمو السوق وتوفر فرص نمو مربحة للاعبين في السوق. على سبيل المثال،

· في كانون الأول (ديسمبر) 2021، وقع الرئيس الأمريكي جو بايدن قانون البنية التحتية البالغ تريليون دولار والذي سيصرح بمحطات الشحن. وترتيبات هذا القانون أيضًا حوالي 5 مليارات دولار أمريكي من التمويل الذي يركز على تعزيز شبكة الشحن الوطنية.

· في كانون الأول (ديسمبر) 2021، دخلت Here Technologies في تعاون مع Digital Charging Solutions GmbH (DCS). من خلال هذا التعاون، ستقوم DCS بتعزيز تجربة محطات الشحن وتعزيز مصادقة عمليات الشحن وتسهيل تجربة الحجز مع توفير خدمات الدفع والفواتير.

· في كانون الثاني (يناير) 2022، كشفت AmpUp النقاب عن AmpUp Fleet Manager. هذا هو حل أسطول شحن المركبات الكهربائية الجديد للشركة والمصمم لخدمة أساطيل صغيرة إلى كبيرة الحجم.

زيادة الضرائب على الوقود في جميع أنحاء العالم: يمكن أن تخلق الضرائب على الوقود فائضًا ماليًا يمكن استخدامه لتقديم إعانات وحوافز لاعتماد المركبات الكهربائية ونشر البنية التحتية للشحن. يمكن للحكومات تقديم منح أو إعفاءات ضريبية للأفراد أو الشركات أو المنظمات التي تقوم بتركيب وتشغيل محطات الشحن العامة. علاوة على ذلك، يمكن أن تصاحب الضرائب لوائح وتفويضات تتطلب تخصيص نسبة معينة من عائدات ضريبة الوقود للبنية التحتية للشحن. يمكن أن يضمن هذا استثمار جزء من الأموال التي يتم جمعها من الوقود التقليدي بشكل مباشر في دعم البنية التحتية لشحن المركبات الكهربائية.

الضرائب على الوقود (بالنسبة المئوية)، حسب الدولة، 2023

التحديات

عدد نقاط الشحن

تختلف التوقعات لعدد مراكز شحن المركبات الكهربائية المطلوبة في عام 2030 لتلبية الطلب على الكهرباء الشاملة اختلافًا كبيرًا. الشيء الوحيد الذي يتفق عليه المتخصصون هو أن المعدل الذي يتم به تركيب نقاط الشحن في معظم البلدان منخفض جدًا بحيث لا يلبي الطلب المستقبلي.

بالتوافق مع McKinsey، بحلول عام 2030، ستحتاج دول الاتحاد الأوروبي البالغ عددها 27 دولة إلى التوسع من 340,000 محطة شحن حالية إلى ما يقدر بنحو 3.4 مليون شاحن مفتوح مطلوب لتلبية رغبات أسطول المركبات الكهربائية المستقبلي. في المتوسط، يجب تركيب 6000 مركز شحن مفتوح أسبوعيًا داخل الاتحاد الأوروبي ككل من عام 2021 إلى عام 2030. وهذا يعني أنه لا يزال هناك الكثير من الأمور التي يجب تعويضها.

أنواع نقاط الشحن

في حين أن الغالبية العظمى من سائقي المركبات الكهربائية يقومون بمعظم عمليات الشحن في المنزل طوال الليل، إلا أن مراكز الشحن (السريع) العامة مطلوبة لتمكين الرحلات الطويلة ودعم أولئك الذين ليس لديهم الفرصة للشحن بالقرب من المنزل.

وهذا يتطلب ترتيبًا واسعًا للشواحن السريعة DC. على عكس شحن التيار المتردد، يتجاوز الشحن السريع بالتيار المستمر جميع قيود الشاحن الموجود على متن الطائرة والتغيير المطلوب، مما يوفر تحكمًا بالتيار المستمر بشكل مباشر للبطارية. الشحن السريع بالتيار المستمر ضروري للقيادة لمسافات طويلة / مسافات طويلة والأساطيل الواسعة. يسمح للسائقين بتنشيط أنفسهم أثناء رحلتهم حيث يقتصر ذلك على التوقف طوال الليل، أو لعدة ساعات، لشحن كامل. علاوة على ذلك، سيتعين على محطات الشحن أن تقدم شحنًا لائقًا وذكيًا وقدرة من السيارة إلى الشبكة.

نقص في المواد الأساسية

إن تصنيع رقائق الكمبيوتر وبطاريات المركبات الكهربائية يمثل بالفعل مشكلة من المتوقع أن تستمر لسنوات عديدة أخرى. أدت حالات الطوارئ العالمية الأخيرة إلى منع قدرة تصنيع الرقائق والبطاريات. ونتيجة للاضطرابات داخل سلسلة التوريد، زادت تكلفة المواد الأساسية بأكثر من 20 بالمئة. من المتوقع أن تمنع الاضطرابات الجيوسياسية المستمرة والقيود العمالية الإمدادات المادية على المدى الطويل.

تحليل السوق

وفقًا لـ UnivDatos، تحتل أوروبا ثاني أكبر حصة على مستوى العالم. أحد أهم المتغيرات هو اندفاع الاتحاد الأوروبي (EU) نحو تقليل تدفقات الغازات الدفيئة وتلبية أهداف تغيير المناخ. ونتيجة لذلك، نفذت العديد من الدول الأوروبية سياسات لتحفيز استخدام المركبات الكهربائية، مثل الإعفاءات الضريبية والإعانات ومحطات الشحن المجانية. على سبيل المثال، في النرويج، تُعفى السيارات الكهربائية من الرسوم الباهظة المفروضة على سيارات البنزين والديزل، مما يجعلها أكثر منطقية من السيارات التقليدية. بالإضافة إلى ذلك، فإن اعتماد بطاريات المركبات الكهربائية المتزايد في أوروبا هو زيادة في البنية التحتية للشحن. في السنوات الأخيرة، زاد عدد محطات الشحن في جميع أنحاء أوروبا بشكل كبير، مما سهل على مالكي المركبات الكهربائية تنشيط سياراتهم. على سبيل المثال، تمتلك هولندا واحدة من أكثر أنظمة الشحن كثافة في العالم، مع توفر أكثر من 60000 مركز شحن.

علاوة على ذلك، يشير التقرير أيضًا إلى أن توفر محطات شحن المركبات الكهربائية العامة أمر بالغ الأهمية في شراء السيارات الكهربائية في جميع أنحاء العالم. نظرًا للعدد المتزايد من عملاء المركبات الكهربائية، تواصل منطقة آسيا والمحيط الهادئ تقديم محطات شحن عامة بوتيرة سريعة، لا سيما في الصين والهند وكوريا الجنوبية. تقوم هذه الدول بتنفيذ الترتيبات التي تشجع استخدام السيارات الكهربائية من خلال تقديم الإعانات وخفض الضرائب. كما أنهم يعززون نمو مصنعي المركبات الكهربائية والصناعات ذات الصلة من خلال تقديم المنح أو سن سياسات تفضيلية للشركات المتعلقة بالمركبات الكهربائية للسماح لها بالتوسع بسرعة أكبر. ومن المتوقع أن يؤدي التزايد المطرد في النمو الاقتصادي والتحضر وطلب السفر والاستثمارات الموسعة في التنقل الكهربائي للمساهمة في القدرة الحيوية والاستدامة الطبيعية إلى تغذية تطوير جزء محطة الشحن العامة.

استنتاج

في الختام، يتطلب التطور السريع في استخدام المركبات الكهربائية تطوير مخططات شحن بيولوجية، حيث أن المركبات الكهربائية لديها نطاق قيادة محدود يعتمد على ظروف مختلفة. يثير الوضع الارتجالي لمحطات شحن المركبات الكهربائية العديد من القضايا التقنية والمالية داخل مؤسسة التوزيع. مع ازدياد عدد المركبات الكهربائية في الشارع، يمكن أن تساعد نسبة المركبات الكهربائية لكل شاحن في تقييم مدى ملاءمة ترتيب الشحن. تعزز استراتيجيات التطوير المختلفة مثل الشراكات والاستحواذات والتعاون وإطلاق المنتجات الجديدة بأحدث الميزات المبتكرة نمو السوق وتوفر فرص نمو مربحة للاعبين في السوق. نظرًا للعدد المتزايد من عملاء المركبات الكهربائية، تواصل منطقة آسيا والمحيط الهادئ تقديم محطات شحن عامة بوتيرة سريعة، لا سيما في الصين والهند وكوريا الجنوبية. كما أنهم يعززون نمو مصنعي المركبات الكهربائية والصناعات ذات الصلة من خلال تقديم المنح أو سن سياسات تفضيلية للشركات المتعلقة بالمركبات الكهربائية للسماح لها بالتوسع بسرعة أكبر.