O Panorama da Construção e Desenvolvimento de Estações de Carregamento para Empresas de Vendas de Óleo Refinado

Penetração de Mercado em Rápido Crescimento de NEVs

No mercado chinês, por exemplo, a taxa de penetração de veículos de nova energia (NEVs) testemunhou um crescimento exponencial, subindo de 5,8% em 2020 para 47% em 2024, capturando quase metade do mercado de carros novos (Fig. 1). Essa substituição acelerada de veículos a combustão por NEVs apresenta tanto desafios formidáveis quanto oportunidades sem precedentes para a indústria de postos de gasolina.

Concomitantemente, o número de estações de carregamento de veículos elétricos também cresceu a um ritmo acelerado, passando de 1,681 milhão em 2020 para 8,596 milhões até o final de 2023 (Fig. 2). A taxa de crescimento das estações de carregamento ligeiramente supera a dos veículos elétricos, fazendo com que a relação veículo-para-estação caia de 2,93:1 em 2020 para 2,37:1 até o final de 2023. Essa tendência intensifica a competição no mercado de carregamento. Em cidades de nível 2 e superiores, o conflito entre a crescente demanda por infraestrutura de carregamento e a diminuição da disponibilidade de recursos de terra primários elevou significativamente os preços dos terrenos e os custos de aluguel. Juntamente com a redução nos subsídios de construção, as empresas de vendas de petróleo refinado que entraram recentemente agora enfrentam pressões de custo mais acentuadas em comparação com os operadores de estações de carregamento que garantiram terrenos e se expandiram antes de 2021.

Tipos de Estações de Carregamento para Empresas de Vendas de Óleo Refinado

As empresas de vendas de óleo refinado têm seus projetos de veículos elétricos categorizados em iniciativas de carregamento em estação e fora da estação. Ao integrar funções de carregamento de veículos elétricos em postos de gasolina, os custos latentes de terreno são arcados pelos postos de gasolina. Esse processo requer uma consideração abrangente de fatores como adequação do local, disponibilidade de fornecimento de energia, logística de instalação e transporte. Além disso, a integração deve harmonizar-se com os edifícios da estação e o ambiente circundante, sem interromper as operações de produtos petrolíferos, enquanto atende a rigorosos padrões de segurança, ambientais, econômicos e de manutenção.

Para projetos de carregamento fora do local, uma análise minuciosa dos determinantes-chave é essencial, incluindo custos de conexão de energia do projeto, escala de construção, seleção de equipamentos, despesas de construção e aluguéis de estações, todos adaptados a diversos cenários de aplicação. Esses projetos também devem cumprir requisitos rigorosos de segurança, ambientais, econômicos e de manutenção. Embora os projetos de carregamento no local e fora do local apresentem estruturas de custos diferentes, a redução de custos e o aumento da eficiência permanecem imperativos econômicos fundamentais para ambos. A construção de estações de carregamento requer a adoção de uma mentalidade de desenvolvimento de baixo custo e a adesão a princípios de investimento prudente, direcionado e eficiente.

Este artigo oferece uma abordagem holística, considerando os termos de arrendamento, classificações no local/fora do local e dimensões do site a partir de três pontos de vista: design de layout, seleção de instalações e técnicas de construção. O objetivo é orientar as empresas de vendas de óleo refinado na construção de estações de carregamento de baixo custo, aliviando assim os encargos financeiros associados ao desenvolvimento e operação da rede de carregamento (Tabela 1).

Otimização do Design de Layout de Estações de Carregamento para Empresas de Vendas de Óleo Refinado

Princípios de layout

O planejamento mestre das estações de carregamento deve cumprir as regulamentações, normas e estruturas legais nacionais, da indústria e locais atuais. Deve estar alinhado com os requisitos de planejamento urbano, regional e de estradas. A disposição também deve considerar os padrões de consumo dos clientes e a infraestrutura local, maximizando a utilização do solo por meio de design padronizado, otimização do espaço vertical e uso estratégico de terrenos marginais. Baseado em análise comercial, a disposição deve levar em conta a área utilizável, o tipo de estação de carregamento, o modelo de serviço e a escala para criar zonas funcionais que atendam de forma eficiente às necessidades dos clientes.

Layout de cabos

As configurações de cabos em estações de carregamento podem ser divididas em três segmentos: do ponto de conexão de alta tensão ao ar livre até o transformador, do transformador até as pilhas de carregamento e entre as pilhas de carregamento. A conexão T de alta tensão ao transformador representa uma linha externa, e é aconselhável localizar essa conexão a menos de 100 metros do transformador. Distâncias que excedem esse limite requerem uma avaliação cuidadosa. O transformador e as pilhas de carregamento devem ser posicionados em estreita proximidade; reduzir pela metade a distância entre eles diminui o volume de engenharia de cabos e o investimento associado em 50%.

Existem duas configurações principais para cabeamento entre pilhas: layouts de lado único e central (por favor, consulte a figura abaixo).

Supondo que a largura da vaga de estacionamento seja L, para o layout de um lado, o comprimento do cabo é:

Para o arranjo intermediário, os comprimentos dos cabos são:

Evidentemente, sob condições idênticas de local e espaço de estacionamento, o layout central reduz o comprimento do cabo em 50% em comparação com o layout de lado único. Portanto, o layout central é preferido, especialmente para grandes locais onde as economias de custo são mais pronunciadas. Em estações com menos espaços de carregamento, onde os requisitos totais de cabos são mínimos, as decisões de layout devem priorizar a coordenação dentro da estação e a conformidade com as regulamentações de segurança.

Layout Geral da Instalação

Entre as principais instalações da estação de carregamento, as posições do ponto de acesso de alta tensão e do terminal de carregamento são tipicamente fixas, enquanto o transformador e as pilhas de carregamento oferecem espaço para otimização. Contrariamente à intuição, colocar o transformador no meio do caminho entre a conexão T de alta tensão e as pilhas de carregamento é subótimo. Por exemplo, em uma configuração de pilha de carregamento de 480 kW, a instalação de cabos da conexão T até o transformador custa aproximadamente CNY 510/m, e o custo da instalação da linha do transformador até a pilha de carregamento é de cerca de CNY 1280/m, com uma diferença de preço de CNY 770 por metro. Assim, recomenda-se instalar o transformador mais próximo das pilhas de carregamento.

Da mesma forma, as pilhas de carregamento devem ser localizadas o mais próximo possível da área de carregamento. Se o host de carregamento dividido estiver próximo ao transformador do tipo caixa, os três cabos de baixa tensão DC serão estendidos simultaneamente. Quanto mais dispositivos de condução houver, maior será a disparidade de custos. Dado que as linhas DC geralmente sofrem perdas de energia mais altas do que as linhas AC, mesmo que o transformador não possa ser colocado adjacente aos espaços de estacionamento, as pilhas de carregamento devem ser posicionadas o mais próximo possível para minimizar as perdas.

Otimização da Seleção de Instalações de Estações de Carregamento para Empresas de Vendas de Óleo Final

Transformador, Pilha de Carregamento e Configuração da Pistola de Carregamento

Para reduzir os custos de atualização da capacidade do transformador, a taxa de carga do transformador precisa ser aumentada moderadamente. Recomenda-se que a taxa de carga do transformador dentro e fora da estação seja configurada em 1:1, exceto para requisitos especiais do escritório de fornecimento de energia. Para estações com transformadores em sobrecarga, sistemas de gerenciamento inteligente, como "controladores de carga ordenada", devem ser configurados no gabinete de controle mestre de carga para evitar o risco de sobrecarga de corrente e reduzir o impacto no transformador. Tomando um pilha de carregamento de 720 kW como exemplo, recomenda-se configurar completamente a combinação terminal de 2 pistolas de supercarregamento + 10 pistolas de carregamento rápido.

A configuração de potência da estação de carregamento rápido deve ser ajustada de acordo com os principais modelos de serviço da estação proposta, e a proporção de distribuição de potência da pistola de carregamento deve ser consistente com a proporção dos diferentes tipos de veículos atendidos. Tomando como exemplo o estoque atual de veículos elétricos (EVs) e os modelos disponíveis no mercado, as plataformas de 400V dominam. Durante o processo de carregamento, a potência recebida pelo veículo oscila entre 40 kW e 70 kW. Considerando o uso simultâneo e os coeficientes de potência das pistolas de carregamento e dos veículos, recomenda-se uma potência média da pistola de carregamento de 40-80 kW. Por exemplo, uma estação de carregamento refrigerada a ar de 480 kW com 8 pistolas custa 25.200 yuan por pistola, enquanto uma configuração de 10 pistolas reduz esse custo para 21.700 yuan—uma economia de 3.500 yuan por vaga de estacionamento. Uma pesquisa de mercado minuciosa durante o planejamento do projeto é crucial para evitar a superprovisionamento de potência e as perdas associadas; uma saída média de estação de carregamento de 50 kW é geralmente aconselhável.

Seleção de material de cabo

Cabo para estações de carregamento vêm em variantes de núcleo de cobre e núcleo de alumínio, com cabos de núcleo de cobre atualmente predominando em aplicações que vão de postos de gasolina e fiação residencial a pilhas de carregamento e equipamentos de distribuição. Embora os cabos de núcleo de alumínio custem aproximadamente um terço das alternativas de núcleo de cobre, eles ficam atrás em vários aspectos críticos:

Maior Capacidade de Transporte de Corrente: A menor resistividade do cobre permite que cabos com núcleo de cobre transportem 30% mais corrente do que cabos com núcleo de alumínio de mesma seção transversal.

Segurança Aprimorada: Sob cargas elétricas idênticas, cabos de núcleo de cobre geram menos calor, reduzindo os riscos de incêndio.

Menor Perda de Energia: A superior condutividade do cobre minimiza a dissipação de energia.

Resistência à Corrosão: Conectores de cabos com núcleo de cobre resistem à oxidação, garantindo desempenho estável, enquanto juntas com núcleo de alumínio são propensas a falhas induzidas por oxidação.

Facilidade de Instalação: A maleabilidade do cobre e sua alta resistência mecânica simplificam os processos de roteamento, dobra e conexão.

Por exemplo, um cabo de núcleo de cobre de 100 metros incorre em 10kWh de perda de energia, enquanto um cabo de núcleo de alumínio com o mesmo comprimento perde 16,8kWh—1,68 vezes mais. Ao longo de um ano, cabos de núcleo de cobre não requerem manutenção, enquanto cabos de núcleo de alumínio necessitam de uma média de 8 reparos a CNY 2.000 cada. Considerando os custos totais do ciclo de vida, as despesas totais para ambos os tipos convergem, tornando os cabos de núcleo de alumínio mais adequados para configurações de energia temporárias e de curto prazo. Em resumo, do ponto de vista da segurança e do custo total do ciclo de vida, cabos de núcleo de cobre devem ser utilizados em estações de carregamento.

Monitoramento de estação, iluminação e proteção contra incêndio

Para estações de carregamento dentro da estação, recomenda-se reutilizar os armários e terminais de monitoramento existentes em postos de gasolina, enquanto as instalações fora da estação requerem armários de monitoramento dedicados, terminais e discos rígidos de armazenamento. Câmeras de vigilância devem ser posicionadas em cantos, mantendo uma distância segura dos equipamentos para garantir uma cobertura abrangente. Como regra geral, 2 câmeras por 10 vagas de estacionamento são adequadas, com ajustes para locais de formato irregular. As gravações devem ser armazenadas por pelo menos 30 dias, ou conforme exigido pelas autoridades locais.

Os sistemas de iluminação devem priorizar lâmpadas de alta eficiência e economia de energia que atendam aos requisitos de reprodução de cores e tempo de partida, com níveis de iluminação em conformidade com os padrões da indústria. Em áreas bem iluminadas, confiar na luz ambiente pode reduzir o número de luminárias; uma densidade interna de iluminação de 1 lâmpada para 5 vagas de estacionamento é típica. As disposições de combate a incêndio devem aderir às regulamentações nacionais e locais, proporcionais ao tamanho da estação e ao número de vagas de carregamento. A reutilização de equipamentos de combate a incêndio ociosos de estações desativadas é incentivada. Uma configuração padrão inclui 2 extintores de incêndio de 5 kg por 2 terminais de carregamento, complementada por botões de corte de emergência e sistemas de alarme opcionais.

Seleção de Tecnologia de Construção para Estações de Carregamento de Empresas de Vendas de Óleo Refinado

Configuração do abrigo de carregamento

A configuração de garagens de carregamento deve ser adaptada às condições locais e dividida em três tipos:

Sem abrigo: Custo de construção zero por vaga de estacionamento;

Membrana tensionada de baixo custo: 7.200 yuan por vaga de estacionamento;

Estrutura de aço leve integrada com fotovoltaicos: Aproximadamente 11.000 yuan por vaga de estacionamento. Para projetos com orçamento limitado, a primeira opção é preferida.

Tratamento de solo da estação de carregamento

Cinco tipos de piso estão disponíveis:

Reutilizando superfícies de estacionamento existentes;

Pavimentação de tijolos de grama;

180mm superfícies endurecidas leves;

Superfícies endurecidas padrão de 220 mm;

Superfícies endurecidas reforçadas. Ao construir estações de carregamento, reutilizar a cobertura do solo existente minimiza o investimento, reduzindo os custos em 4.500 yuan por pistola de carregamento. Se a reutilização não for viável, a escolha do piso deve corresponder ao perfil de serviço da estação: tijolos de grama são adequados para estações apenas para pequenos veículos; superfícies endurecidas leves são suficientes para locais com requisitos de endurecimento; superfícies padrão acomodam veículos médios e pequenos; e superfícies reforçadas são necessárias para estacionamento e carregamento de grandes veículos.

Revestimento e Proteção de Espaço de Estacionamento

As marcações de espaço de estacionamento vêm em duas formas:

Pintura apenas com contorno (com numeração opcional e sinais de cobrança), apresentando uma borda branca de 150 mm de largura;

Tinta para piso antiderrapante PU de cobertura total (ideal para estações urbanas de alta visibilidade)..

As colunas anti-colisão de pilhas de carregamento devem ser tubos de aço soldados verticais, posicionados para permitir acesso para manutenção. As alturas de instalação devem ser de 600 mm para veículos pequenos e 1000 mm para veículos médios e grandes. Os bloqueadores de espaço de estacionamento, também feitos de aço soldado, devem medir 2 m de comprimento, 150 mm de altura e ser revestidos com tinta de advertência refletiva.

Método de instalação de cabos

Três técnicas de instalação de cabos são comumente utilizadas:

Enterro direto: Cabos blindados são enterrados diretamente, com tubos de proteção apenas onde cruzam superfícies endurecidas ou fundações;

Trincheira de cabo de aterramento: Os cabos são alojados em trincheiras construídas no piso existente;

Implantação rápida: Sistemas de bandejas de cabos montados na superfície permitem instalação e reposicionamento rápidos. Para locais abertos que exigem nivelamento e endurecimento do solo, o enterramento direto é o mais econômico. Ao reutilizar o solo existente, comparações de custos devem informar a escolha entre métodos de colocação em trincheira e implantação rápida.

Conclusão e Perspectivas Futuras

Este artigo apresenta soluções personalizadas para a construção de estações de carregamento de veículos elétricos de baixo custo em diversos tipos, locais e escalas. Ao integrar o design de layout, seleção de instalações e técnicas de construção, enquanto cumpre os padrões nacionais e considerações estéticas, visa apoiar a expansão do negócio de carregamento das empresas de venda de óleo refinado.

Avançando, essas empresas devem priorizar operações de estação de alta qualidade além da construção. À medida que o mercado de veículos elétricos evolui, as demandas dos usuários por serviços de carregamento se diversificarão. Aproveitando seus recursos existentes, as empresas devem se esforçar para criar um ecossistema "pessoas, carros, vida" sem costura, oferecendo experiências convenientes e confortáveis que elevem sua vantagem competitiva no cenário da infraestrutura de carregamento.