Unleashing Mobility: Die Rolle der Ladeinfrastruktur in der E-Fahrzeug-Revolution

Die weltweit zunehmenden Bedenken hinsichtlich der Umweltzerstörung und der globalen Erwärmung haben das Infiltrieren von Elektrofahrzeugen (EVs) als umweltfreundliche Alternative verstärkt. Die rasante Entwicklung in der Nutzung von EVs erfordert die Entwicklung von biologischen Ladekonzepten, da die EVs eine begrenzte Reichweite in Abhängigkeit von verschiedenen Bedingungen haben. Die spontane Situation von EV-Ladestationen wirft verschiedene technische und finanzielle Probleme im Verteilungsnetz auf. Die verschiedenen spezifischen Probleme sind das Einspeisen von Oberschwingungen, schlechte Stromqualität, große Spannungsschwankungen, Stabilität, Verschlechterung der Zuverlässigkeit usw. Die Planung und das Energiemanagement in Ladestationen sind komplexe Probleme, in die Analysten und politische Entscheidungsträger viel Aufwand investieren.

Im Jahr 2020 gab es nach einem Jahrzehnt rasanter Entwicklung etwa 10 Millionen Elektroautos auf den Straßen der Welt. EVs sind unschätzbar wertvoll in Bezug auf Umwelt- und Lärmbelastung. Sie haben aber auch einige Nachteile, die sich im Wesentlichen auf die Reichweite, die Ladezeit und den Bedarf an Infrastruktur beziehen. Daher müssen sich Forschung und Entwicklung sowie Planung auf die Verbesserung der Batterietechnologie und die Entwicklung der Ladeinfrastruktur konzentrieren, um einen effektiven Übergang zur E-Mobilität zu gewährleisten. Frei zugängliche Ladegeräte erreichten 2020 weltweit 1,3 Millionen Einheiten, von denen 30 % Schnellladegeräte waren. Bis 2030 wird geschätzt, dass es 14 bis 20 Millionen mittelgroße öffentliche Ladegeräte (entsprechend einer installierten Kapazität von 100 bis 150 GW) und 2,3 bis 4 Millionen schnelle öffentliche Ladegeräte (205 bis 360 GW) geben wird.

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Weltweites Elektrofahrzeug-Absatzszenario, nach Typ, 2019-21

Trends in der Ladeinfrastruktur

Während der Großteil der Ladeanforderungen derzeit durch das Laden zu Hause gedeckt wird, werden frei zugängliche Ladegeräte zunehmend benötigt, um den gleichen Komfort und die gleiche Verfügbarkeit wie beim Betanken herkömmlicher Fahrzeuge zu gewährleisten. Insbesondere in dicht besiedelten städtischen Gebieten, in denen der Zugang zum Laden zu Hause begrenzter ist, könnte die öffentliche Ladeinfrastruktur ein wichtiger Enabler für die EV-Adaption sein. Ende 2022 gab es weltweit 2,7 Millionen öffentliche Ladepunkte, von denen mehr als 900.000 im Jahr 2022 installiert wurden, was einem Anstieg von fast 55 % gegenüber dem Bestand von 2021 entspricht und der Entwicklung von 50 % zwischen 2015 und 2019 vor der Pandemie entspricht.

Langsame Ladegeräte:Weltweit wurden 2022 mehr als 600.000 öffentliche, langsame Ladepunkte installiert, von denen 360.000 in China waren, wodurch sich der Bestand an langsamen Ladegeräten in der Nation auf mehr als 1 Million erhöhte. Ende 2022 entfielen mehr als die Hälfte des weltweiten Bestands an langsamen öffentlichen Ladegeräten auf China.

Europa rangiert an zweiter Stelle mit insgesamt 460.000 langsamen Ladegeräten im Jahr 2022, was einem Anstieg von 50 % gegenüber dem Vorjahr entspricht. Die Niederlande führen in Europa mit 117.000 an, gefolgt von etwa 74.000 in Frankreich und 64.000 in Deutschland. Der Bestand an langsamen Ladegeräten in den Vereinigten Staaten stieg 2022 um 9 %, die niedrigste Wachstumsrate unter den wichtigsten Märkten. In Korea hat sich der Bestand an langsamen Ladegeräten im Jahresvergleich verdoppelt und erreichte 184.000 Ladepunkte.

Verfügbare langsame öffentliche Ladegeräte, 2015-2021 (in 000ern)

Schnellladegeräte:Öffentlich zugängliche Schnellladegeräte, insbesondere solche entlang von Autobahnen, ermöglichen längere Fahrten und können Reichweitenangst, ein Hindernis für die EV-Adaption, bekämpfen. Wie langsame Ladegeräte bieten auch öffentliche Schnellladegeräte Ladelösungen für Verbraucher, die keinen zuverlässigen Zugang zum privaten Laden haben, und ermöglichen so die EV-Adaption über größere Teile der Bevölkerung. Die Anzahl der Schnellladegeräte stieg 2022 weltweit um 330.000, obwohl wiederum der Großteil (fast 90 %) des Wachstums aus China stammte. Die Bereitstellung von Schnellladegeräten kompensiert den Mangel an Zugang zu Ladegeräten zu Hause in dicht besiedelten Städten und unterstützt Chinas Ziele für eine rasche EV-Einführung. China macht insgesamt 760.000 Schnellladegeräte aus, aber mehr als 70 % des gesamten öffentlichen Schnellladegerätebestands befinden sich in nur zehn Provinzen.

Da die Anzahl der EVs im Einsatz steigt, entwickeln sich Ladesysteme mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten

Verfügbare schnelle öffentliche Ladegeräte, 2015-2021 (in 000ern)

Im Jahr 2021 vervielfachten sich die Verkäufe, um den Gesamtbestand an Elektroautos auf etwa 16,5 Millionen zu bringen, was einer Verdreifachung im Vergleich zum Bestand im Jahr 2018 entspricht. Gleichzeitig verdreifachte sich die Anzahl der öffentlich zugänglichen Ladepunkte auf fast 1,8 Millionen. Die aktuelle Dynamik bei den EV-Verkäufen kann nur aufrechterhalten werden, wenn immer größere Teile der Bevölkerung Zugang zu einer bequemen und erschwinglichen Ladeinfrastruktur haben, sowohl frei zugängliche als auch private Ladegeräte zu Hause und am Arbeitsplatz, unter anderem. Die Regierungen sollten weiterhin Investitionen fördern und Barrieren für die Einführung der Ladeinfrastruktur abbauen.

Da die Anzahl der EVs auf der Straße zunimmt, kann das EV-pro-Ladegerät-Verhältnis helfen, die Angemessenheit des Ladeplans zu beurteilen. Die Ladeleistung (Kilowatt [kW]) pro EV ist eine grundlegende Kennzahl, da Schnellladegeräte eine größere Anzahl von EVs bedienen können als langsame Ladegeräte. Die angemessene Anzahl der Ladegeräte pro EV hängt von einer Reihe von Variablen ab, darunter: Wohnungsbestand, durchschnittliche Fahrstrecke und Bevölkerungsdichte. PHEV-Kunden benötigen weniger öffentliches Laden als BEVs. Daher ist es nicht unerheblich, eine angemessene Verfügbarkeitskennzahl zu ermitteln.

Die verschiedenen Entwicklungsstrategien wie Partnerschaften, Akquisitionen, Kooperationen und Produkteinführungen mit neuesten und innovativen Funktionen fördern das Marktwachstum und bieten den Marktteilnehmern lukrative Wachstumschancen. Zum Beispiel

· Im Dezember 2021 unterzeichnete US-Präsident Joe Biden das 1 Billion US-Dollar schwere Infrastrukturgesetz, das die Ladestationen genehmigen wird. Dieses Gesetz sieht auch rund 5 Milliarden US-Dollar an Mitteln vor, die auf die Stärkung des nationalen Ladenetzwerks ausgerichtet sind.

· Im Dezember 2021 trat Here Technologies eine Zusammenarbeit mit der Digital Charging Solutions GmbH (DCS) ein. Durch diese Zusammenarbeit wird DCS die Erfahrung von Ladestationen verbessern, die Authentifizierung von Ladevorgängen verbessern und das Buchungserlebnis mit der Bereitstellung von Zahlungs- und Abrechnungsdiensten reibungsloser gestalten.

· Im Januar 2022 stellte AmpUp den AmpUp Fleet Manager vor. Dies ist die neue EV-Ladeflottenlösung des Unternehmens, die für Flotten kleiner bis großer Größen entwickelt wurde.

Wachsende Kraftstoffbesteuerung auf der ganzen Welt:Die Besteuerung von Kraftstoffen kann einen finanziellen Überschuss schaffen, der zur Bereitstellung von Subventionen und Anreizen für die Einführung von Elektrofahrzeugen und den Aufbau der Ladeinfrastruktur verwendet werden kann. Regierungen können Zuschüsse oder Steuergutschriften für Einzelpersonen, Unternehmen oder Organisationen anbieten, die öffentliche Ladestationen installieren und betreiben. Darüber hinaus kann die Besteuerung von Vorschriften und Mandaten begleitet werden, die einen bestimmten Prozentsatz der Kraftstoffsteuereinnahmen für die Ladeinfrastruktur vorsehen. Dadurch kann sichergestellt werden, dass ein Teil der aus traditionellen Kraftstoffen erhobenen Mittel direkt in die Unterstützung der EV-Ladeinfrastruktur investiert wird.

Kraftstoffbesteuerung in (Prozent), nach Land, 2023

Herausforderungen

Anzahl der Ladepunkte

Prognosen für die Anzahl der EV-Ladepunkte, die im Jahr 2030 benötigt werden, um die Nachfrage nach Massenelektrifizierung zu decken, variieren stark. Eine Sache, über die sich Experten einig sind, ist, dass in den meisten Ländern die Geschwindigkeit, mit der Ladepunkte installiert werden, zu gering ist, um die zukünftige Nachfrage zu befriedigen.

Laut McKinsey müssten die EU-27 bis 2030 von ihren derzeit 340.000 Ladestationen auf die geschätzten 3,4 Millionen öffentlichen Ladegeräte aufstocken, die erforderlich sind, um die Erwartungen ihrer zukünftigen EV-Flotte zu erfüllen. Im Durchschnitt müssten von 2021 bis 2030 in der gesamten Europäischen Union 6.000 öffentliche Ladepunkte pro Woche installiert werden. Dies bedeutet, dass es viel aufzuholen gibt.

Arten von Ladepunkten

Während die überwältigende Mehrheit der EV-Fahrer das meiste Laden über Nacht zu Hause erledigt, werden öffentliche (schnelle) Ladepunkte benötigt, um Langstreckenfahrten zu ermöglichen und diejenigen zu unterstützen, die keine Möglichkeit haben, in der Nähe ihres Zuhauses zu laden.

Dies erfordert eine breite Palette von DC-Schnellladegeräten. ​​Im Gegensatz zum AC-Laden umgeht das DC-Schnellladen alle Einschränkungen des On-Board-Ladegeräts und die erforderliche Änderung, wodurch DC-Strom direkt an die Batterie geliefert wird. DC-Schnellladen ist unerlässlich für hohe Laufleistung/Fernfahrten und große Flotten. Es ermöglicht es den Fahrern, sich während ihrer Reise aufzuladen, anstatt über Nacht oder für viele Stunden für eine volle Ladung stehen zu bleiben. Darüber hinaus müssen Ladestationen über eine ausreichende intelligente Lade- und Vehicle-to-Grid-Funktion verfügen.

Engpässe bei Schlüsselmaterialien

Die Herstellung von Computerchips und EV-Batterien ist bereits ein Problem, das voraussichtlich noch viele weitere Jahre bestehen bleiben wird. Jüngste globale Krisen haben die Chip- und Batterieherstellungskapazität beeinträchtigt. Infolge von Störungen in der Lieferkette sind die Kosten für Schlüsselmaterialien um mehr als 20 Prozent gestiegen. Es wird erwartet, dass anhaltende geopolitische Turbulenzen und Arbeitsbeschränkungen die Materialversorgung langfristig verhindern werden.

Marktanalyse

Laut UnivDatos Market Insights, hält Europa den zweitgrößten Anteil weltweit. Eine der wichtigsten Variablen ist der Vorstoß der Europäischen Union (EU) zur Verringerung der Treibhausgasemissionen und zur Erreichung der Klimaziele. Infolgedessen haben zahlreiche europäische Länder Maßnahmen umgesetzt, um die Nutzung von EVs zu fördern, wie z. B. Steuerbefreiungen, Subventionen und kostenlose Ladestationen. In Norwegen beispielsweise sind Elektroautos von den hohen Gebühren befreit, die für Benzin- und Dieselfahrzeuge erhoben werden, wodurch sie erschwinglicher sind als herkömmliche Autos. Darüber hinaus ist die wachsende Akzeptanz von EV-Batterien in Europa die Zunahme der Ladeinfrastruktur. In den letzten Jahren hat die Anzahl der Ladestationen in ganz Europa erheblich zugenommen, was es für EV-Besitzer einfacher macht, ihre Fahrzeuge aufzuladen. So weisen die Niederlande beispielsweise eines der dichtesten Ladesysteme der Welt mit über 60.000 verfügbaren Ladepunkten auf.

Darüber hinaus deutet der Bericht auch darauf hin, dass die Verfügbarkeit öffentlicher EV-Ladestationen für den Kauf von Elektrofahrzeugen auf der ganzen Welt von entscheidender Bedeutung ist.Aufgrund der wachsenden Anzahl von EV-Kunden führt die Region Asien-Pazifik weiterhin in rasantem Tempo öffentliche Ladestationen ein, insbesondere in China, Indien und Südkorea. Diese Länder setzen Maßnahmen um, die die Nutzung von Elektrofahrzeugen fördern, indem sie Subventionen gewähren und Steuern senken. Sie fördern auch das Wachstum von EV-Herstellern und verwandten Industrien, indem sie Zuschüsse gewähren oder Präferenzrichtlinien für EV-bezogene Unternehmen erlassen, damit diese schneller expandieren können. Eine unaufhörliche Zunahme des Wirtschaftswachstums, der Urbanisierung, der Reiseanfragen und erhöhter Investitionen in die Elektromobilität zur Förderung der Energieleistung und der ökologischen Nachhaltigkeit wird voraussichtlich das Wachstum des Segments der öffentlichen Ladestationen ankurbeln.

Fazit

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die rasante Entwicklung in der Nutzung von EVs die Entwicklung von biologischen Ladekonzepten erfordert, da die EVs eine begrenzte Reichweite in Abhängigkeit von verschiedenen Bedingungen haben. Die spontane Situation von EV-Ladestationen wirft verschiedene technische und finanzielle Probleme im Verteilungsnetz auf. Da die Anzahl der EVs auf der Straße zunimmt, kann das EV-pro-Ladegerät-Verhältnis helfen, die Angemessenheit des Ladeplans zu beurteilen. Die verschiedenen Entwicklungsstrategien wie Partnerschaften, Akquisitionen, Kooperationen und Produkteinführungen mit neuesten und innovativen Funktionen fördern das Marktwachstum und bieten den Marktteilnehmern lukrative Wachstumschancen. Aufgrund der wachsenden Anzahl von EV-Kunden führt die Region Asien-Pazifik weiterhin in rasantem Tempo öffentliche Ladestationen ein, insbesondere in China, Indien und Südkorea. Sie fördern auch das Wachstum von EV-Herstellern und verwandten Industrien, indem sie Zuschüsse gewähren oder Präferenzrichtlinien für EV-bezogene Unternehmen erlassen, damit diese schneller expandieren können.