Teknologi Pengisi Daya Ev

Teknologi pengisian daya kendaraan listrik di Tiongkok dan Amerika Serikat secara umum serupa. Di kedua negara, kabel dan steker merupakan teknologi yang paling dominan untuk mengisi daya kendaraan listrik. (Pengisian daya nirkabel dan pertukaran baterai hanya memiliki dampak kecil.) Terdapat perbedaan antara kedua negara sehubungan dengan tingkat pengisian daya, standar pengisian daya, dan protokol komunikasi. Persamaan dan perbedaan tersebut dibahas di bawah ini.

A. Tingkat Pengisian Daya

Di Amerika Serikat, sebagian besar pengisian daya kendaraan listrik dilakukan pada tegangan 120 volt menggunakan stopkontak rumah yang tidak dimodifikasi. Ini umumnya dikenal sebagai pengisian daya Level 1 atau “tetesan”. Dengan pengisian daya Tingkat 1, baterai 30 kWh pada umumnya memerlukan waktu sekitar 12 jam untuk beralih dari 20% hingga terisi penuh. (Tidak ada stopkontak 120 volt di Tiongkok.)

Baik di Tiongkok maupun Amerika Serikat, sebagian besar pengisian daya kendaraan listrik dilakukan pada tegangan 220 volt (Tiongkok) atau 240 volt (Amerika Serikat). Di Amerika, ini dikenal sebagai pengisian daya Level 2.

Pengisian daya tersebut dapat dilakukan dengan stopkontak yang tidak dimodifikasi atau peralatan pengisian daya kendaraan listrik khusus dan biasanya menggunakan daya sekitar 6–7 kW. Saat mengisi daya pada 220–240 volt, baterai 30 kWh biasanya membutuhkan waktu sekitar 6 jam untuk beralih dari 20% hingga terisi penuh.

Terakhir, Tiongkok dan Amerika Serikat memiliki jaringan pengisi daya cepat DC yang berkembang, yang biasanya menggunakan daya 24 kW, 50 kW, 100 kW, atau 120 kW. Beberapa stasiun mungkin menawarkan daya 350 kW atau bahkan 400 kW. Pengisi daya cepat DC ini dapat mengisi baterai kendaraan dari 20% hingga hampir penuh dalam waktu mulai dari sekitar satu jam hingga 10 menit.

Tabel 6:Tingkat pengisian daya paling umum di AS

Sumber: Departemen Energi AS

B. Standar Pengisian

Saya. Cina

Tiongkok memiliki satu standar pengisian cepat EV nasional. AS memiliki tiga standar pengisian cepat EV.

Standar Tiongkok dikenal sebagai China GB/T. (InisialGBmewakili standar nasional.)

China GB/T dirilis pada tahun 2015 setelah beberapa tahun pengembangan.124 Kini GB/T diwajibkan untuk semua kendaraan listrik baru yang dijual di Tiongkok. Produsen mobil internasional, termasuk Tesla, Nissan dan BMW, telah mengadopsi standar GB/T untuk kendaraan listrik mereka yang dijual di Tiongkok. GB/T saat ini memungkinkan pengisian cepat pada output maksimum 237,5 kW (pada 950 V dan 250 amp), meskipun banyak

Pengisi daya cepat DC Cina menawarkan pengisian daya 50 kW. GB/T baru akan dirilis pada tahun 2019 atau 2020, yang kabarnya akan meningkatkan standarnya dengan menyertakan pengisian daya hingga 900 kW untuk kendaraan komersial yang lebih besar. GB/T adalah standar khusus Tiongkok: beberapa kendaraan listrik buatan Tiongkok yang diekspor ke luar negeri menggunakan standar lain.125

Pada bulan Agustus 2018, Dewan Listrik Tiongkok (CEC) mengumumkan nota kesepahaman dengan jaringan CHAdeMO, yang berbasis di Jepang, untuk bersama-sama mengembangkan pengisian daya ultra cepat. Tujuannya adalah kompatibilitas antara GB/T dan CHAdeMO untuk pengisian cepat. Kedua organisasi tersebut akan bermitra untuk memperluas standar ini ke negara-negara di luar Tiongkok dan Jepang.126

ii. Amerika Serikat

Di Amerika Serikat, ada tiga standar pengisian daya EV untuk pengisian cepat DC: CHAdeMO, CCS SAE Combo, dan Tesla.

CHAdeMO adalah standar pengisian cepat EV pertama, sejak tahun 2011. Ini dikembangkan oleh Tokyo

Electric Power Company dan merupakan singkatan dari “Charge to Move” (pengucapan kata dalam bahasa Jepang).127 CHAdeMO saat ini digunakan di Amerika Serikat pada Nissan Leaf dan Mitsubishi Outlander PHEV, yang merupakan salah satu kendaraan listrik dengan penjualan tertinggi. Kesuksesan The Leaf di Amerika mungkin saja demikianPENGISIAN KENDARAAN LISTRIK DI CINA DAN AMERIKA SERIKAT

KEBIJAKAN ENERGI.COLUMBIA.EDU | FEBRUARI 2019 |

sebagian karena komitmen awal Nissan untuk meluncurkan infrastruktur pengisian cepat CHAdeMO di dealer dan lokasi perkotaan lainnya.128 Pada Januari 2019, terdapat lebih dari 2.900 pengisi daya cepat CHAdeMO di Amerika Serikat (serta lebih dari 7.400 di Jepang dan 7.900 di Eropa).129

Pada tahun 2016, CHAdeMO mengumumkan akan meningkatkan standarnya dari tingkat pengisian awal sebesar 70

kW menawarkan 150 kW.130 Pada bulan Juni 2018 CHAdeMO mengumumkan pengenalan kemampuan pengisian daya 400 kW, menggunakan kabel berpendingin cairan 1.000 V, 400 amp. Tarif yang lebih tinggi akan tersedia untuk memenuhi kebutuhan kendaraan komersial besar seperti truk dan bus.131

Standar pengisian daya kedua di Amerika dikenal sebagai CCS atau SAE Combo. Ini dirilis pada tahun 2011 oleh sekelompok produsen mobil Eropa dan AS. Katakombomenunjukkan bahwa steker berisi pengisian daya AC (hingga 43 kW) dan pengisian daya DC.132 In

Jerman, koalisi Charging Interface Initiative (CharIN) dibentuk untuk mengadvokasi adopsi CCS secara luas. Tidak seperti CHAdeMO, colokan CCS memungkinkan pengisian daya DC dan AC dengan satu port, sehingga mengurangi ruang dan bukaan yang diperlukan pada badan kendaraan. Jaguar,

Volkswagen, General Motors, BMW, Daimler, Ford, FCA dan Hyundai mendukung CCS. Tesla juga telah bergabung dengan koalisi tersebut dan pada bulan November 2018 mengumumkan bahwa kendaraannya di Eropa akan dilengkapi dengan port pengisian daya CCS.133 Chevrolet Bolt dan BMW i3 adalah beberapa kendaraan listrik populer di Amerika Serikat yang menggunakan pengisian daya CCS. Meskipun pengisi daya cepat CCS saat ini menawarkan pengisian daya sekitar 50 kW, program Electrify America mencakup pengisian cepat sebesar 350 kW, yang memungkinkan pengisian daya hampir penuh hanya dalam 10 menit.

Standar pengisian daya ketiga di Amerika Serikat dioperasikan oleh Tesla, yang meluncurkan jaringan Supercharger miliknya sendiri di Amerika Serikat pada bulan September 2012.134 Tesla

Supercharger biasanya beroperasi pada 480 volt dan menawarkan pengisian daya maksimum 120 kW. Sebagai

pada bulan Januari 2019, situs web Tesla mencantumkan 595 lokasi Supercharger di Amerika Serikat, dengan 420 lokasi tambahan “segera hadir.”135 Pada bulan Mei 2018, Tesla menyatakan bahwa di masa depan Supercharger-nya mungkin akan mencapai tingkat daya setinggi 350 kW.136

Dalam penelitian kami untuk laporan ini, kami bertanya kepada responden di AS apakah mereka menganggap kurangnya standar nasional tunggal untuk pengisian cepat DC sebagai hambatan dalam adopsi kendaraan listrik. Hanya sedikit yang menjawab setuju. Alasan mengapa beberapa standar pengisian cepat DC tidak dianggap menjadi masalah meliputi:

● Sebagian besar pengisian daya EV dilakukan di rumah dan kantor, dengan pengisi daya Level 1 dan 2.

● Sebagian besar infrastruktur pengisian daya di masyarakat dan tempat kerja hingga saat ini telah menggunakan pengisi daya Tingkat 2.

● Tersedia adaptor yang memungkinkan pemilik kendaraan listrik menggunakan sebagian besar pengisi daya cepat DC, meskipun EV dan pengisi daya menggunakan standar pengisian daya yang berbeda. (Pengecualian utama, jaringan supercharging Tesla, hanya terbuka untuk kendaraan Tesla.) Khususnya, ada beberapa kekhawatiran tentang keamanan adaptor pengisian cepat.

● Karena konektor dan konektor mewakili sebagian kecil biaya stasiun pengisian cepat, hal ini tidak memberikan banyak tantangan teknis atau finansial bagi pemilik stasiun dan dapat dibandingkan dengan selang untuk bensin dengan oktan berbeda di stasiun pengisian bahan bakar. Banyak stasiun pengisian daya publik memiliki banyak colokan yang terpasang pada satu pos pengisian daya, sehingga semua jenis EV dapat diisi daya di sana. Memang benar, banyak yurisdiksi mewajibkan atau memberikan insentif terhadap hal ini.PENGISIAN KENDARAAN LISTRIK DI CINA DAN AMERIKA SERIKAT

38 | PUSAT KEBIJAKAN ENERGI GLOBAL | SIPA KOLUMBIA

Beberapa produsen mobil mengatakan bahwa jaringan pengisian daya eksklusif mewakili strategi kompetitif. Claas Bracklo, kepala elektromobilitas di BMW dan ketua CharIN, menyatakan pada tahun 2018, “Kami mendirikan CharIN untuk membangun posisi yang berkuasa.”137 Banyak pemilik dan investor Tesla menganggap jaringan supercharger miliknya sebagai nilai jual, meskipun Tesla terus menyatakan kesediaan untuk mengizinkan model mobil lain menggunakan jaringannya asalkan mereka menyumbangkan dana sebanding dengan penggunaan.138 Tesla juga merupakan bagian dari CharIN yang mempromosikan CCS. Pada November 2018, diumumkan bahwa mobil Model 3 yang dijual di Eropa akan dilengkapi dengan port CCS. Pemilik Tesla juga dapat membeli adaptor untuk mengakses pengisi daya cepat CHAdeMO.139

C. Protokol Komunikasi Pengisian Daya Protokol komunikasi pengisian daya diperlukan untuk mengoptimalkan pengisian daya untuk kebutuhan pengguna (untuk mendeteksi status pengisian daya, voltase baterai, dan keamanan) dan untuk jaringan (termasuk

kapasitas jaringan distribusi, harga waktu penggunaan, dan ukuran respons permintaan).140 China GB/T dan CHAdeMO menggunakan protokol komunikasi yang dikenal sebagai CAN, sedangkan CCS bekerja dengan protokol PLC. Protokol komunikasi terbuka, seperti Open Charge Point Protocol (OCPP) yang dikembangkan oleh Open Charging Alliance, menjadi semakin populer di Amerika Serikat dan Eropa.

Dalam penelitian kami untuk laporan ini, beberapa orang yang diwawancarai di AS menyebutkan langkah menuju protokol komunikasi terbuka dan perangkat lunak sebagai prioritas kebijakan. Secara khusus, beberapa proyek penagihan publik yang menerima pendanaan berdasarkan American Recovery and Reinvestment Act (ARRA) disebut-sebut telah memilih vendor dengan platform kepemilikan yang kemudian mengalami kesulitan keuangan, meninggalkan peralatan rusak yang memerlukan penggantian.141 Sebagian besar kota, utilitas, dan penagihan jaringan yang dihubungi untuk penelitian ini menyatakan dukungannya terhadap protokol komunikasi terbuka dan insentif untuk memungkinkan pengisian host jaringan agar dapat berpindah penyedia secara lancar.142

D.Biaya

Pengisi daya rumah lebih murah di Tiongkok dibandingkan di Amerika Serikat. Di Tiongkok, pengisi daya rumah berkekuatan 7 kW yang terpasang di dinding dijual secara online dengan harga antara RMB 1.200 dan RMB 1.800.143 Pemasangan memerlukan biaya tambahan. (Sebagian besar pembelian kendaraan listrik pribadi sudah termasuk pengisi daya dan pemasangannya.) Di Amerika Serikat, biaya pengisi daya rumah Level 2 berkisar antara $450-$600, ditambah rata-rata sekitar $500 untuk pemasangan.144 Peralatan pengisian cepat DC jauh lebih mahal di negara tersebut. kedua negara. Biaya sangat bervariasi. Seorang pakar Tiongkok yang diwawancarai untuk laporan ini memperkirakan bahwa pemasangan pos pengisian cepat DC 50 kW di Tiongkok biasanya memerlukan biaya antara RMB 45.000 dan RMB 60.000, dengan pos pengisian itu sendiri memakan biaya sekitar RMB 25.000 – RMB 35.000 serta pemasangan kabel, infrastruktur bawah tanah, dan perhitungan tenaga kerja. sisanya.145 Di Amerika Serikat, biaya pengisian cepat DC bisa mencapai puluhan ribu dolar per pos. Variabel utama yang mempengaruhi biaya pemasangan peralatan pengisian cepat DC mencakup kebutuhan pembuatan parit, peningkatan trafo, sirkuit dan panel listrik baru atau yang ditingkatkan, serta peningkatan estetika. Papan petunjuk, perizinan dan akses bagi penyandang disabilitas merupakan pertimbangan tambahan.146

E. Pengisian Nirkabel

Pengisian daya nirkabel menawarkan beberapa keunggulan, antara lain estetika, hemat waktu, dan kemudahan penggunaan.

Ini tersedia pada tahun 1990-an untuk EV1 (mobil listrik awal) tetapi sekarang sudah langka.147 Sistem pengisian daya EV Nirkabel yang ditawarkan secara online berkisar antara $1.260 hingga sekitar $3.000.148 Pengisian daya EV nirkabel membawa penalti efisiensi, dengan sistem saat ini menawarkan efisiensi pengisian daya sebesar sekitar 85%.149 Produk pengisian daya nirkabel saat ini menawarkan transfer daya sebesar 3–22 kW; pengisi daya nirkabel tersedia untuk beberapa model EV dari pengisian daya Plugless dengan daya 3,6 kW atau 7,2 kW, setara dengan pengisian daya Level 2.150 Meskipun banyak pengguna EV menganggap pengisian daya nirkabel tidak sebanding dengan biaya tambahannya,151 beberapa analis memperkirakan teknologi ini akan segera tersebar luas, dan beberapa produsen mobil telah mengumumkan bahwa mereka akan menawarkan pengisian daya nirkabel sebagai opsi pada kendaraan listrik masa depan. Pengisian daya nirkabel mungkin menarik untuk kendaraan tertentu dengan rute tertentu, seperti bus umum, dan juga telah diusulkan untuk jalur jalan raya listrik di masa depan, meskipun biayanya yang tinggi, efisiensi pengisian daya yang rendah, dan kecepatan pengisian daya yang lambat akan menjadi kelemahannya.152

F. Penukaran Baterai

Dengan teknologi pertukaran baterai, kendaraan listrik dapat menukar baterainya yang sudah habis dengan baterai lain yang sudah terisi penuh. Hal ini akan sangat mempersingkat waktu yang diperlukan untuk mengisi ulang kendaraan listrik, dan memberikan potensi manfaat yang signifikan bagi pengemudi.

Beberapa kota dan perusahaan di Tiongkok saat ini sedang bereksperimen dengan pertukaran baterai, dengan fokus pada armada kendaraan listrik dengan pemanfaatan tinggi, seperti taksi. Kota Hangzhou telah menerapkan penukaran baterai untuk armada taksinya, yang menggunakan Zotye EV buatan lokal.155 Beijing telah membangun beberapa stasiun penukaran baterai dalam upaya yang didukung oleh produsen mobil lokal BAIC. Pada akhir tahun 2017, BAIC mengumumkan rencana untuk membangun 3.000 stasiun penukaran baterai secara nasional pada tahun 2021.156 Startup EV Tiongkok, NIO, berencana untuk mengadopsi teknologi penukaran baterai untuk beberapa kendaraannya dan mengumumkan akan membangun 1.100 stasiun penukaran di Tiongkok.157 Beberapa kota di Tiongkok— termasuk Hangzhou dan Qingdao—juga telah menggunakan pertukaran baterai untuk bus.158

Di Amerika Serikat, diskusi tentang pertukaran baterai memudar setelah kebangkrutan perusahaan rintisan pertukaran baterai Israel, Project Better Place, pada tahun 2013, yang telah merencanakan jaringan stasiun pertukaran untuk mobil penumpang.153 Pada tahun 2015, Tesla membatalkan rencana stasiun pertukarannya setelah hanya membangun satu stasiun pertukaran baterai. fasilitas demonstrasi, menyalahkan kurangnya minat konsumen. Saat ini hanya ada sedikit percobaan yang sedang dilakukan sehubungan dengan pertukaran baterai di Amerika Serikat.154 Penurunan biaya baterai, dan mungkin pada tingkat yang lebih rendah penerapan infrastruktur pengisian cepat DC, kemungkinan besar telah mengurangi daya tarik pertukaran baterai di pasar. Amerika Serikat.

Meskipun pertukaran baterai menawarkan beberapa keuntungan, namun juga memiliki kelemahan penting. Baterai EV berat dan biasanya terletak di bagian bawah kendaraan, membentuk komponen struktural integral dengan toleransi teknis minimal untuk penyelarasan dan sambungan listrik. Baterai saat ini biasanya memerlukan pendinginan, dan sulit untuk menyambungkan dan melepaskan sistem pendingin.159 Mengingat ukuran dan beratnya, sistem baterai harus terpasang dengan benar agar tidak berderak, mengurangi keausan, dan menjaga kendaraan tetap berada di tengah. Arsitektur baterai skateboard yang umum pada kendaraan listrik masa kini meningkatkan keselamatan dengan menurunkan pusat bobot kendaraan dan meningkatkan perlindungan tabrakan di bagian depan dan belakang. Baterai yang dapat dilepas yang terletak di bagasi atau di tempat lain tidak memiliki keunggulan ini. Karena sebagian besar pemilik kendaraan mengenakan biaya terutama di rumah atauPENGISIAN KENDARAAN LISTRIK DI CINA DAN AMERIKA SERIKATdi tempat kerja, pertukaran baterai tidak serta merta menyelesaikan masalah infrastruktur pengisian daya— ini hanya akan membantu mengatasi pengisian daya dan jangkauan umum. Dan karena sebagian besar pembuat mobil tidak mau melakukan standarisasi paket atau desain baterai—mobil dirancang berdasarkan baterai dan motornya, sehingga hal ini menjadi nilai kepemilikan utama160—pertukaran baterai mungkin memerlukan jaringan stasiun penukaran terpisah untuk setiap perusahaan mobil atau peralatan penukaran terpisah untuk model dan model yang berbeda. ukuran kendaraan. Meskipun truk penukaran baterai seluler telah diusulkan,161 model bisnis ini belum diterapkan.