Molti operatori sono stati esitanti nella scelta delle attrezzature per la costruzione di stazioni di ricarica. Essendo due forme diverse di infrastrutture di ricarica per veicoli elettrici, le colonnine di ricarica e i pali di ricarica servono scopi tecnici e scenari applicativi differenti. Sebbene vengano spesso fraintesi come lo stesso concetto, differiscono notevolmente per progettazione, applicazioni funzionali, vantaggi e svantaggi. Maruikel ha ordinato e riassunto queste differenze per aiutare gli operatori a selezionare le attrezzature di ricarica più adatte a loro.

Definizioni di Colonnine di Ricarica e Stazioni di Ricarica

Le colonnine di ricarica per veicoli a nuova energia sono come "stazioni di servizio" per i veicoli elettrici, ma forniscono energia elettrica anziché benzina.

Viene solitamente installato in edifici pubblici, parcheggi, centri commerciali, stazioni di ricarica per veicoli in servizio e luoghi privati come complessi residenziali. Le colonnine di ricarica possono essere classificate in colonnine di ricarica AC e colonnine di ricarica DC in base al tipo di ricarica. Le colonnine di ricarica AC hanno una piccola corrente di ricarica e un lungo tempo di ricarica (solitamente 7-10 ore), che è una ricarica lenta e adatta ai parcheggi nelle aree residenziali e negli edifici per uffici. Le colonnine di ricarica DC sono utilizzate principalmente per la ricarica pubblica. Convertono l'alimentazione AC in alimentazione DC, hanno un breve tempo di ricarica (da una a due ore), che è una ricarica rapida, e sono adatte ai luoghi pubblici dove è richiesta una ricarica rapida.

Una stazione di ricarica è un raggruppamento di alimentatori su larga scala progettato specificamente per soddisfare le esigenze di ricarica su larga scala, come in grandi parcheggi o aziende. La stazione di ricarica può convertire l'alimentazione CA in alimentazione CC ed è dotata di più moduli di ricarica che possono servire più veicoli elettrici contemporaneamente. Il suo design mira a utilizzare in modo efficiente i moduli di alimentazione e ad allocare razionalmente la potenza di ricarica, soddisfacendo le esigenze di ricarica di diversi modelli di veicoli e migliorando l'efficienza di conversione della ricarica e l'utilizzo delle apparecchiature.

Strutture di composizione di colonnine e stack di ricarica

(1) Alimentazione: La colonnina di ricarica deve essere collegata a una fonte di alimentazione per fornire elettricità. La fonte di alimentazione può provenire dalla rete elettrica o da dispositivi a energia verde come i pannelli solari.

(2) Pannello di controllo: Il pannello di controllo è la parte centrale della colonnina di ricarica. Può realizzare il controllo e il monitoraggio della colonnina di ricarica, inclusi calcolo della potenza, arresto automatico, controllo della velocità di ricarica, ecc.

(3) Interfaccia di ricarica: L'interfaccia di ricarica è il connettore tra la colonnina di ricarica e il veicolo elettrico, attraverso il quale possono avvenire lo scambio di informazioni e la trasmissione di potenza. Esistono due tipi di interfacce di ricarica: ricarica rapida DC e ricarica lenta AC.

(4) Barriera di protezione: La barriera di protezione è un dispositivo di sicurezza fisico che può proteggere la colonnina di ricarica e le apparecchiature di ricarica dall'impatto dell'ambiente esterno, come intemperie e umidità!

(5) Alloggiamento: L'alloggiamento è l'involucro esterno della colonnina di ricarica. Può proteggere le apparecchiature interne della colonnina di ricarica dai danni causati dall'ambiente esterno e svolge anche un ruolo estetico e decorativo.

(6) Telaio di supporto: Il telaio di supporto è un dispositivo utilizzato per sostenere l'interfaccia di ricarica. È solitamente fissato sulla colonnina di ricarica e può regolare l'altezza e l'angolazione dell'interfaccia di ricarica per adattarsi a diversi modelli di veicoli.

(1) Unità di energia: Questa è la parte fondamentale della colonnina di ricarica, responsabile della conversione della corrente alternata (AC) in corrente continua (DC) per la ricarica dei veicoli elettrici.

(2) Controller di ricarica: Controlla tutti gli aspetti del processo di ricarica per garantire la sicurezza e l'efficienza della ricarica.

(3) Sistema di monitoraggio: Monitora in tempo reale parametri come la tensione della batteria, la corrente e la temperatura durante il processo di ricarica per garantire la sicurezza della ricarica.

(4) Sistema di gestione dell'energia: Gestisce il flusso energetico complessivo della colonnina di ricarica e ottimizza l'efficienza di ricarica.

(5) Sistema di comunicazione: Collega lo stack di ricarica al server cloud per ottenere monitoraggio e gestione remoti, migliorando il livello di intelligenza e digitalizzazione dello stack di ricarica.

(6) Sistema di raffreddamento: Mantiene la temperatura interna normale dello stack di ricarica per evitare che il surriscaldamento influenzi l'efficienza di ricarica e la durata dell'attrezzatura.

Principi di funzionamento di colonnine e stack di ricarica

Il principio di funzionamento della colonnina di ricarica coinvolge principalmente due aspetti: conversione di potenza e trasmissione.

(1) Conversione di potenza: La parte centrale della colonnina di ricarica è un convertitore che trasforma la potenza della rete elettrica in corrente continua (DC). Il convertitore converte la corrente alternata (AC) della rete in corrente continua, che viene poi trasmessa alla batteria del veicolo elettrico tramite il cavo di ricarica.

(2) Metodo di trasmissione: Esistono due metodi principali di trasmissione di potenza: trasmissione cablata e trasmissione wireless. La trasmissione cablata consiste nel trasmettere la potenza della rete alla batteria del veicolo elettrico tramite un cavo; la trasmissione wireless consiste nel trasmettere la potenza alla batteria del veicolo elettrico tramite un campo magnetico. Attualmente, la tecnologia di trasmissione wireless è ancora in fase di ricerca e sviluppo e non è ancora ampiamente applicata.

La colonnina di ricarica è composta principalmente da un modulo di ricarica, un modulo di monitoraggio, un modulo di gestione energetica e un modulo di comunicazione. Questi moduli collaborano tra loro per completare il compito di ricarica intelligente. Il modulo di monitoraggio controlla in tempo reale parametri quali tensione, corrente e temperatura del modulo batteria, e regola l'uscita del modulo di ricarica in base a questi parametri per garantire una ricarica sicura in base alle esigenze del modulo batteria lato veicolo. Il modulo di comunicazione è collegato al server cloud per ottenere monitoraggio e gestione remoti, migliorando l'intelligenza e la digitalizzazione della colonnina di ricarica.

Il modulo di ricarica è il componente principale delle apparecchiature di ricarica DC per veicoli elettrici. La sua funzione principale è convertire l'alimentazione AC della rete elettrica in alimentazione DC per la ricarica della batteria. È anche la parte più preziosa dell'industria delle colonnine di ricarica, rappresentando circa il 50% del costo dell'intera colonnina di ricarica.

Scenari di Applicazione di Colonne di Ricarica e Stack di Ricarica

Luoghi pubblici:

Come uno dei principali scenari di applicazione delle colonnine di ricarica, i luoghi pubblici come parcheggi, stazioni di servizio e centri commerciali hanno un elevato flusso di persone e veicoli, con conseguente elevata domanda di ricarica per veicoli elettrici. L'installazione di colonnine di ricarica nei luoghi pubblici non solo può soddisfare le esigenze di ricarica degli utenti di veicoli elettrici, ma anche contribuire positivamente allo sviluppo sostenibile della città.

Aree residenziali:

Aree residenziali come condomini, appartamenti e ville. L'installazione di colonnine di ricarica in queste aree residenziali non solo offre grande comodità ai residenti, consentendo loro di ricaricare facilmente i propri veicoli elettrici, ma migliora anche significativamente la qualità della vita dei residenti. Implementando colonnine di ricarica nelle aree residenziali, i residenti possono evitare di percorrere lunghe distanze per trovare stazioni di ricarica pubbliche, risparmiando così tempo ed energia. Inoltre, questa comodità può anche incoraggiare più residenti a scegliere veicoli elettrici come mezzo di mobilità quotidiano, promuovendo così viaggi ecologici e riducendo le emissioni di carbonio.

Aree uffici e produttive:

Luoghi come edifici governativi, aziende, fabbriche, ospedali e scuole necessitano anche di colonnine di ricarica a causa dell'elevato numero di persone e veicoli elettrici. L'installazione di colonnine di ricarica in questi luoghi non solo facilita la ricarica dei veicoli elettrici da parte di dipendenti o utenti, ma aiuta anche a soddisfare le loro esigenze per gli spostamenti da e verso il lavoro, per affari ufficiali, lavoro d'ufficio e produzione.

Autostrade, porti e aeroporti ecc. con flusso di popolazione denso e veloce: le colonnine di ricarica possono fornire servizi di ricarica rapida per veicoli elettrici, alleviando l'ansia da autonomia dei veicoli elettrici, ad esempio una ricarica di 5 minuti può consentire al veicolo di percorrere 200 chilometri.

Aree commerciali: le colonnine di ricarica possono sfruttare appieno il ruolo della ricarica intelligente nel servizio di ride-hailing online e nella ricarica pubblica nelle città. La velocità di ricarica può essere rapida o lenta e gli utenti possono scegliere in base alle loro esigenze effettive.

Altri scenari di applicazione: Le colonnine di ricarica possono essere utilizzate anche in aree commerciali, aree residenziali, ecc., e le piccole pile di potenza possono essere utilizzate per ottenere la ricarica delle ruote, la ricarica ordinata, ecc., e possono anche essere combinate con l'accumulo di energia per ottenere un sistema integrato PV-accumulo-ricarica.

Sia le colonnine di ricarica che le pile di ricarica sono strutture di ricarica per veicoli elettrici. Ci saranno inevitabilmente alcune sovrapposizioni nei loro scenari di applicazione, ma in generale, le colonnine di ricarica sono adatte per utenti singoli o luoghi di piccole dimensioni, mentre le pile di ricarica sono più probabilmente applicate in aree con una domanda di ricarica su larga scala come grandi parcheggi e aree di servizio autostradali.

Pro e contro delle colonnine di ricarica e delle pile di ricarica

(1) Vantaggi:

Facile da usare: Le colonnine di ricarica tengono conto delle esigenze di molti singoli utenti, quindi l'installazione e l'uso delle colonnine di ricarica sono relativamente semplici e possono soddisfare le esigenze di ricarica di base. Tuttavia, il processo di installazione comporta sicurezza elettrica, accesso all'alimentazione, connessione di messa a terra e altre operazioni. Si consiglia di rivolgersi a personale con conoscenze ed esperienza professionali per l'installazione.

Costo contenuto: Rispetto alle colonnine di ricarica, i costi di ricerca e sviluppo e di produzione delle colonnine di ricarica sono inferiori. Questi fattori portano a un prezzo unitario relativamente basso delle colonnine di ricarica, più adatto all'installazione in parcheggi, aree residenziali e altri luoghi.

(2) Svantaggi:

Scarsa compatibilità: La potenza delle colonnine di ricarica è fissa e non può soddisfare le esigenze di ricarica di diversi modelli di veicoli. Quando un veicolo con una bassa richiesta di potenza viene collegato a una colonnina di ricarica ad alta potenza, ciò comporterà uno spreco inutile di energia elettrica; al contrario, quando un veicolo ad alta potenza viene ricaricato presso una colonnina di ricarica a bassa potenza, non può sfruttare appieno il suo potenziale di ricarica rapida e i tempi di ricarica si allungheranno notevolmente. Questa soluzione di ricarica "taglia unica" limita l'ampia applicabilità e l'esperienza utente delle colonnine di ricarica.

Scarsa adattabilità: Con il rapido sviluppo della tecnologia delle batterie, i veicoli elettrici si stanno muovendo verso una piattaforma ad alta tensione. Ciononostante, poiché la potenza delle colonnine di ricarica è fissa, per soddisfare le esigenze di ricarica dei futuri veicoli elettrici, è possibile solo reinvestire e sostituire l'intera colonnina.

Bassa efficienza: Rispetto agli stack di ricarica, le colonnine di ricarica presentano un certo divario in termini di efficienza di ricarica. Ciò è dovuto principalmente al fatto che gli stack di ricarica adottano generalmente tecnologie di ricarica e algoritmi di ottimizzazione più avanzati, che possono gestire in modo più efficiente la distribuzione e la trasmissione dell'energia elettrica e ridurre le perdite di energia. A causa di limitazioni nella progettazione e configurazione, le colonnine di ricarica spesso non riescono a raggiungere lo stesso livello di ricarica ad alta efficienza degli stack di ricarica.

(1) Vantaggi:

Diverse esigenze di ricarica: Quando una stazione di ricarica deve fornire servizi di ricarica per più modelli diversi di veicoli elettrici contemporaneamente, lo stack di ricarica può adattarsi a varie esigenze di ricarica perché è dotato di testine di ricarica di varie specifiche senza la necessità di sostituire o aggiungere attrezzature aggiuntive.

Alta efficienza e ricarica rapida: Lo stack di ricarica impiega una tecnologia di ricarica efficiente per caricare i veicoli elettrici in modo rapido e sicuro, migliorando l'efficienza di ricarica. Soprattutto quando i veicoli elettrici hanno un'urgente necessità di ricarica rapida, l'alta efficienza della colonnina di ricarica può soddisfare questa domanda.

Design modulare: Il design modulare della colonnina di ricarica rende la sua composizione flessibile, e le celle della batteria possono essere aggiunte o ridotte in base alle esigenze effettive per regolare la quantità di accumulo di energia. Questo design rende la colonnina di ricarica più conveniente ed economica durante l'espansione e l'aggiornamento.

Ingombro ridotto: Nei centri urbani o in aree con spazio limitato, il design modulare della colonnina di ricarica consente la costruzione di stazioni di ricarica in spazi relativamente piccoli, sfruttando appieno le risorse del territorio.

Ricarica simultanea multicanale: Lo stack di ricarica può supportare la ricarica simultanea a più vie per diversi modelli di veicoli, migliorando il tasso di utilizzo e l'efficienza del servizio della stazione di ricarica. Al contrario, la colonnina di ricarica integrata potrebbe fornire servizi di ricarica solo per un singolo modello di veicolo, limitandone l'ambito di utilizzo.

Regolazione intelligente: Lo stack di ricarica può realizzare una regolazione intelligente della potenza di uscita di ciascun terminale per soddisfare le esigenze di ricarica di diversi modelli di veicoli. Questa funzione di regolazione intelligente può migliorare l'efficienza di ricarica e ridurre il consumo energetico.

(2) Svantaggi:

Costo elevato: Il costo di produzione della colonnina di ricarica è superiore a quello di una colonnina di ricarica integrata. Innanzitutto, il costo dei cavi è elevato. La colonnina di ricarica utilizza la distribuzione di alimentazione CC e il cavo utilizzato deve essere spesso per considerare l'adattabilità di ricarica della colonnina stessa. In secondo luogo, il costo delle apparecchiature della colonnina di ricarica è elevato.

Manutenzione scomoda: Se lo stack di ricarica si guasta, tutte le pistole di ricarica non possono essere utilizzate, quindi il posto auto non potrebbe funzionare normalmente. Lo stack di ricarica ha un tasso di guasto più elevato ed è meno maturo e stabile rispetto alla macchina integrata.

Sebbene gli standard come l'interfaccia della colonnina di ricarica siano stati unificati, il problema della "compatibilità verso l'alto" non è stato risolto in modo efficace. Con il continuo avanzamento della tecnologia delle batterie, la domanda di strutture di ricarica per veicoli a energia nuova continuerà ad aumentare. Se le colonnine di ricarica costruite ora siano adatte per i futuri veicoli a energia nuova è diventato anche un problema importante affrontato dall'industria.

Il sistema di ricarica non deve considerare questioni come il tasso di ricarica e la capacità della batteria durante la ricarica. Può abbinare automaticamente la potenza di ricarica in base alla potenza richiesta dalla batteria. In futuro, quando la densità energetica della batteria aumenterà e la capacità della batteria aumenterà, il sistema di ricarica potrà comunque essere aggiornato sostituendo il modulo di ricarica con uno di potenza superiore, risolvendo così efficacemente il problema della "compatibilità verso l'alto" delle colonnine di ricarica.

Costi di costruzione delle colonnine di ricarica e dei sistemi di ricarica

I costi di costruzione delle colonnine di ricarica e delle stazioni di ricarica sono influenzati da molti fattori, tra cui il tipo di attrezzatura, la potenza, il marchio, la posizione geografica, i sussidi politici, ecc. Di seguito sono riportate alcune stime dei costi:

Per una singola colonnina di ricarica, prendendo come esempio una colonnina singola da 60KW, il costo dell'attrezzatura è di circa 18.000 USD (circa 2 USD/W). L'investimento complessivo e il costo di costruzione, inclusi energia, terreno e costruzione delle infrastrutture, è di circa 40.714 - 64.571 USD per stazione.

Per la costruzione di una stazione di ricarica, se si seleziona una colonnina di ricarica DC a doppia pistola da 120KW, il prezzo è di circa 34.562 USD (circa 2 USD/W), e per 10 unità, sono 2,4 milioni di USD; necessita di un sistema di alimentazione da 1.250 kVA, il costo del sistema di distribuzione dell'energia (l'importo specifico deve essere determinato in base alla situazione reale, ma quanto segue è solo un esempio semplificato). Se è necessario richiedere nuovamente la costruzione, il costo dell'energia più l'infrastruttura è di circa 93.024 USD, e il costo complessivo di investimento e costruzione è di circa 1.277.760 USD. Il costo della costruzione civile, inclusi l'indurimento del sito, la costruzione di pensiline, ecc., varierà in base alla situazione reale.

L'affitto del sito, il costo varierà a seconda del numero di posti auto richiesti e della posizione geografica.

Il costo della colonnina di ricarica varia in base al numero e alla potenza dei moduli di ricarica equipaggiati. Ad esempio, il prezzo di una colonnina di ricarica da 360kW è di circa 53.800 dollari USA (La configurazione del cavo della colonnina di ricarica è diversa da quella della stazione di ricarica, il che può portare a differenze di costo. Il costo di costruzione della stazione di ricarica potrebbe essere leggermente superiore a causa della necessità di infrastrutture elettriche e costi di costruzione più complessi.

La costruzione della stazione di ricarica richiede anche la considerazione di altri costi come trasformatori, sistemi di monitoraggio della ricarica, monitoraggio della sicurezza, sistemi di misurazione e fatturazione della ricarica.

I costi operativi includono spese per il personale, spese di manutenzione, costi dell'elettricità, ecc.

Germania:

Le colonnine ad alta potenza superiori a 100KW potrebbero beneficiare di un sussidio fino a 30.000 euro.

Il sussidio massimo per le colonnine pubbliche AC è di 2.500 euro.

Le colonnine private possono ricevere un sussidio di 900 euro.

Italia: È possibile ottenere un rimborso fino al 50% (fino a 2.000 euro) del costo totale per l'acquisto e l'installazione di una stazione di ricarica per veicoli elettrici fino a 220 KW in parcheggi privati (individuali o condominiali).

Il costo di costruzione delle colonnine di ricarica è relativamente basso, adatto per implementazioni su piccola scala; mentre il costo di costruzione delle torri di ricarica potrebbe essere leggermente superiore, ma grazie alle sue caratteristiche modulari e di condivisione della potenza, è adatto per esigenze di ricarica su larga scala e ad alta efficienza.

Come Scegliere la Colonnina o la Torre di Ricarica Appropriata

Quando si scelgono colonnine e torri di ricarica, è necessario considerare molteplici fattori per garantire che siano adatte ai veicoli e agli scenari di utilizzo pertinenti.

Potenza di uscita: assicurarsi che la colonnina di ricarica possa fornire un'uscita di potenza stabile per soddisfare le esigenze di ricarica rapida del veicolo. Ad esempio, una colonnina di ricarica DC da 60~120 kW o una colonnina di ricarica AC da 7~21 kW viene normalmente utilizzata per un'auto domestica di piccole dimensioni. Per i veicoli di grandi dimensioni che necessitano di ricarica rapida, è possibile selezionare una colonnina di ricarica DC da 60-180 kW o anche una colonnina di ricarica con una potenza di uscita maggiore.

Gamma di tensione e corrente: Controlla la gamma di tensione e corrente supportata dalla colonnina di ricarica per garantire la compatibilità con i veicoli elettrici.

Standard dell'interfaccia di ricarica: Seleziona interfacce che rispettano gli standard internazionali o regionali, come CCS, CHAdeMO o GB/T, per garantire una vasta compatibilità. È anche necessario confermare se il veicolo supporta la ricarica DC/AC.

Efficienza di ricarica: Fai attenzione all'efficienza di conversione della colonnina di ricarica per ridurre le perdite energetiche e ottimizzare i costi operativi.

Gestione intelligente: Seleziona colonnine di ricarica che supportano funzioni di monitoraggio e gestione remota per facilitare il monitoraggio dello stato dell'attrezzatura e la diagnosi dei guasti.

Interfaccia utente: Un'interfaccia utente intuitiva e facile da usare che supporta più metodi di pagamento potrebbe portare a una maggiore soddisfazione dei consumatori.

Caratteristiche di sicurezza: Assicurati che la colonnina di ricarica abbia più misure di protezione come protezione da sovratensione, sovracorrente e cortocircuito.

Connessione di rete: Supporta la connessione Wi-Fi, Ethernet o 4G per facilitare gli aggiornamenti software e la trasmissione dei dati.

Utenti target: Chiarire i principali obiettivi di servizio per selezionare la specifica del prodotto appropriata.

Ambiente di installazione: Considera l'impatto dello spazio, della capacità di alimentazione e delle condizioni ambientali del sito di installazione sulle prestazioni dell'attrezzatura.

Espansione futura: Valutare la possibilità di aggiungere più colonnine di ricarica e scegliere un'architettura di sistema che supporti l'espansione

Condivisione della potenza: lo stack di ricarica può centralizzare la potenza e ogni terminale di ricarica può ottenere la potenza richiesta da questo stack di potenza. In base alla situazione effettiva, gli utenti devono calcolare per determinare la capacità dello stack di ricarica e il numero di terminali da abbinare.

Ricarica flessibile: in base alla richiesta di ricarica emessa dal sistema di gestione della batteria (BMS) del veicolo, la potenza di ricarica viene allocata su richiesta. Lo stack di ricarica alloca la potenza su richiesta, il che può ottenere la massima velocità di ricarica del veicolo. Tuttavia, quando ci sono molti veicoli, se la potenza di ricarica totale supera la potenza nominale, la potenza verrà razionalmente allocata per un uso condiviso.

Espansione fluida: con l'aumento della velocità di ricarica della batteria e la crescente domanda di potenza di ricarica, la potenza dello stack di potenza può essere espansa per soddisfare la domanda di ricarica.

Risparmio energetico ed alta efficienza: Indipendentemente dalla richiesta di ricarica, l'apparecchiatura di ricarica deve essere garantita per funzionare nell'intervallo di carico ottimale.

Adattabilità: Lo stack di ricarica può soddisfare i diversi requisiti di potenza di vari modelli per la ricarica e migliorare l'efficienza di conversione della ricarica e l'utilizzo delle apparecchiature delle strutture di ricarica.

Compatibilità: Lo stack di ricarica può affrontare la sfida della "compatibilità ascendente" delle colonnine di ricarica e adattarsi al rapido sviluppo della tecnologia delle batterie.

Nella scelta di colonnine di ricarica e stack di ricarica, dovrebbero essere presi in considerazione anche fattori quali sicurezza, costo, convenienza e velocità di ricarica. Assicurati di selezionare apparecchiature di ricarica conformi agli standard nazionali e di farle installare e mantenere da professionisti per garantire la sicurezza e l'efficienza del processo di ricarica.