Dzielenie się ładowaniem w celu obniżenia kosztów, radzi Fraunhofer flotom ciężarówek elektrycznych
Gdy w kwietniu 2023 roku rozpoczął się projekt „Transportation in Charge”, obraz elektryfikacji transportu towarowego wyglądał zupełnie inaczej: w tym czasie ani Mercedes-Benz eActros 600, ani MAN eTGX nie były dostępne na rynku – w związku z tym niemieccy producenci nie wytwarzali ciężkich ciężarówek elektrycznych do dalekich tras. W rezultacie istniało niewielkie zapotrzebowanie na infrastrukturę do ładowania dostosowaną do ciężarówek z ogromnymi bateriami o pojemności około 600 kWh.
Sfinansowany przez Niemieckie Federalne Ministerstwo Gospodarki i Polityki Klimatycznej projekt „Transportation in Charge” (TiC) początkowo koncentrował się na badaniach podstawowych, analizując, w jaki sposób można zaprojektować koncepcje planowania infrastruktury ładowania dla pojazdów komercyjnych na baterie w obszarach przemysłowych oraz w ośrodkach transportu towarowego. Podstawową zasadą było to, że firmy transportowe nie powinny działać izolowanie, lecz raczej przyjąć podejścia współpracy, co ma duże znaczenie w tym kontekście.
Trzy lata później projekt TiC dobiegł końca. Udało mu się śledzić rozwój pierwszych ciężkich elektrycznych ciężarówek z Niemiec oraz odpowiadającej im infrastruktury ładowania, współpracując z praktycznymi partnerami takimi jak Behrens Group i Rhenus Home Delivery, które obsługują pojazdy komercyjne na prąd. Teraz lider projektu Sönke Stührmann wraz ze swoim kolegą Karlem Glöklerem z Instytutu Fraunhofera ds. Technologii Produkcyjnych i Zaawansowanych Materiałów (IFAM) podzielili się głównymi wynikami projektu z electrive.
Kluczowym założeniem badania jest to, że parki przemysłowe oraz huby transportu towarowego stanowią swego rodzaju silnik napędzający elektryfikację transportu towarowego. W tych obszarach znajdują się bowiem magazyny firm logistycznych, a także centra dystrybucji i zakłady produkcyjne przedsiębiorstw. Wyposażenie takich miejsc w infrastrukturę do ładowania umożliwia pojazdom komercyjnym na baterie ładowanie się w nocy lub podczas załadunku i rozładunku, co zmniejsza zależność od publicznych stacji ładowania.
Połączenia z siecią: wąskie gardło dla stacji ładowania ciężarówek
Jednakże parki przemysłowe stanowią również poważne wyzwania dla wdrożenia infrastruktury do ładowania – szczególnie jeśli chodzi o połączenia z siecią. Bez odpowiedniego połączenia napięcia średniego, ultr szybkie ładowarki mogą być zainstalowane jedynie w połączeniu z dedykowanymi systemami PV oraz magazynowaniem energii w bateriach. W związku z tym rekomendacje dotyczące działań opublikowane pod koniec projektu – dostępne do pobrania tutaj – nakładają odpowiedzialność na operatorów sieci: „odgrywają oni kluczową rolę, ponieważ elektryfikacja flot logistycznych może być rozszerzana tylko wtedy, gdy w obszarach komercyjnych i logistycznych dostępna jest wystarczająca przepustowość połączeń sieciowych”.
W związku z tym firmy logistyczne i huby transportowe nie mogą po prostu nabywać elektrycznych ciężarówek, nie zapewniając jednocześnie odpowiednich opcji ładowania – muszą na to polegać na operatorach sieci. „Elektryfikacja dużych flot ciężarówek może się powieść tylko wtedy, gdy potraktujemy parki przemysłowe jako spójny system. Kluczem jest wczesna i skoordynowana współpraca pomiędzy firmami, operatorami sieci oraz gminami – same rozwiązania techniczne nie wystarczą”, wyjaśnia Stührmann.
W tym samym czasie firmy, które chcą włączyć e-camiony do swoich flot, muszą zdawać sobie sprawę, że nie istnieje jedno rozwiązanie pasujące do wszystkich przypadków w zakresie infrastruktury ładowania; każdy przypadek musi być oceniony indywidualnie. Potrzebna moc ładowania musi być określona na podstawie sposobu wykorzystania pojazdu oraz czasu przerwy: podczas gdy standardowe ładowanie w magazynie przez noc wymaga zazwyczaj 50 do 100 kW, intensywnie zaplanowane operacje transportowe mogą wymagać 200 do 350 kW. Już na wczesnym etapie należy również wziąć pod uwagę połączenie z siecią energetyczną oraz warunki na miejscu. W analizowanych przykładach praktycznych konieczne było zastosowanie połączeń średniego napięcia oraz stacji ładowania prądem stałym o elastycznej możliwości rozszerzania.
Projekt TiC zajmował się również tym, w jaki sposób znaczne wydatki kapitałowe na rozbudowę sieci i sprzęt do ładowania mogłyby być rozłożone między różnych uczestników. Badanie projektu dotyczące wspólnego ładowania – czyli współdzielenia infrastruktury ładowania na terenach przemysłowych – okazało się przełomowe. Ten podejście jest bardziej szczegółowo opisane w dedykowanym przewodniku i opinii prawniczej, obu z których można pobrać ze strony internetowej TiC.
Wspólne ładowanie jako narzędzie obniżania kosztów
„Infrastruktura wspólnego ładowania to nie tylko koncepcja teoretyczna, ale kluczowe narzędzie do obniżania kosztów, zmniejszania obciążenia sieci oraz przyspieszania elektryfikacji flot. Warunkiem koniecznym są jasne ramy prawne, przejrzyste role oraz zaufanie między wszystkimi zaangażowanymi stronami” – podkreśla Stührmann.
Przypadek badawczy z projektu TiC pokazuje, że sprzedaż prądu do ładowania trzecim stronom może obniżyć łączne koszty dla operatorów flot: podczas gdy flota dziesięciu e-ciężarówek w scenariuszu bazowym – przy pięcioletnim okresie posiadania i 60 000 km rocznej odległości przebytej przez każdy pojazd – kosztuje około 352 859 euro (w porównaniu z 367 974 euro w przypadku ciężarówek diesla), te koszty spadają do 336 903 euro, gdy uwzględni się dodatkową sprzedaż prądu trzecim stronom. Przyspiesza to osiągnięcie punktu równowagi, ale wymaga starannego koordynowania praw dostępu oraz ram kontraktowych. Nawiasem mówiąc, Fraunhofer IFAM zazwyczaj zakłada, że cena prądu do ładowania w wysokości około 30 centów/kWh jest wystarczająca, aby osiągnąć równowagę kosztów z ciężarówkami diesla, nawet bez wspólnego ładowania.
„Nasze analizy rzeczywistych danych operacyjnych wyraźnie pokazują: ciężarówki elektryczne są dziś niezawodne i mogą być ekonomicznie opłacalne. Ci, którzy w sposób holistyczny integrują infrastrukturę ładowania, zarządzanie energią oraz strategię floty, tworzą podstawę dla zrównoważonej transformacji” – konkluduje Stührmann.