Так можно зарабатывать деньги на быстрой зарядке электромобилей.
Максимальная мощность зарядного устройства — это лишь часть всей картины. Для оператора важно, сколько автомобилей он может обслужить, сколько энергии продает и насколько эффективно использует имеющуюся у него мощность.
Когда компания анонсирует новую станцию быстрой зарядки, одним из ключевых показателей является мощность её зарядных устройств: 150, 200, 300, 350 или даже 400 кВт.
На первый взгляд всё кажется простым. Чем больше кВт, тем лучше станция.
Но чтобы понять, как на самом деле функционирует бизнес по общественной зарядке, необходимо учитывать не только этот показатель. Станция не зарабатывает деньги только благодаря большому количеству киловатт, указанному на зарядном устройстве. Ей нужны автомобили, которые могут подключиться, оставаться на зарядке и, что самое важное, потреблять энергию.
И здесь возникает вопрос, который существенно меняет понимание таких установок: возможно, будет более целесообразно иметь множество точек, которые интеллектуальным образом делят определенную мощность, чем устанавливать немного зарядных устройств, способных обеспечивать огромные показатели в киловатах.
Именно это недавно показал анализ Kempower, проведенный с общественными станциями, подключенными к их платформе ChargEye в Северной Америке. По их данным, количество разъемов коррелирует с использованием станций примерно в три раза сильнее, чем общая установленная мощность.
Чтобы понять, почему это происходит, сначала необходимо различать два основных понятия.
kW указывают на скорость; kWh — это энергия, которую в итоге продаёт станция.
Ваш бизнес во многом зависит от энергии, которую вы можете поставлять и продавать автомобилям, проезжающим через ваши объекты. Кроме того, необходимо амортизировать затраты на зарядные устройства, строительные работы, трансформаторы, силовую электронику, электроснабжение, техническое обслуживание, аренду земли и прочие расходы, связанные с станцией.
Поэтому наличие объекта, способного обеспечивать очень высокую мощность, но использование которого составляет всего несколько часов в день, может оказаться невыгодным делом.
Экономические анализы Национальной лаборатории возобновляемой энергетики (NREL), одного из ведущих исследовательских центров Министерства энергетики США в области возобновляемой энергетики, энергоэффективности и устойчивого транспорта, показывают, что уровень использования является одним из ключевых факторов, влияющих на экономическую эффективность инфраструктуры быстрой зарядки. Чем реже используется установка с высокой мощностью, тем сложнее распределить её затраты между киловатт-часами энергии, которые она в итоге поставляет.
Давайте представим станцию мощностью 600 кВт
Именно здесь наиболее наглядно всё становится на место с помощью примера.
Предположим, у оператора есть установка, способная обеспечивать общую мощность в 600 кВт.
Её можно спроектировать, в большой степени упростив конструкцию, двумя способами.
Первый вариант — установка двух блоков, каждый из которых способен обеспечивать мощность до 300 кВт.
Если приедут две машины, способные заряжаться с такой мощностью, теоретически они могут разделить между собой 600 кВт доступной мощности.
Но одновременно заряжаться могут только два транспортных средства.
Теперь представим другую возможность.
Один и тот же оператор сохраняет общую мощность в 600 кВт, но устанавливает шесть точек зарядки и использует систему, способную динамически распределять мощность между ними.
Уже не обязательно выделять постоянно 100 кВт для каждой машины.
Система отслеживает, сколько мощности нужно каждому транспортному средству в данный момент, и распределяет 600 кВт среди всех них.
Например, одна машина может получать 180 кВт, другая — 140 кВт, третья — 100 кВт, четвертая — 80 кВт, а ещё две — меньшую мощность.
Конкретные цифры носят иллюстративный характер, но они помогают понять принцип: мощность принадлежит станции, а система решает, как распределить её между подключенными автомобилями.
Если есть только два транспортных средства, и оба могут принимать большую мощность, они могут получить значительную часть из этих 600 кВт.
Если появляются дополнительные автомобили, мощность распределяется между ними.
Ключевой момент заключается в том, что автомобилим не нужна их максимальная мощность постоянно.
Здесь проявляется второй фундаментальный элемент.
Автомобиль, заявляющий о максимальной мощности зарядки в 250 кВт, не обязательно потребляет 250 кВт с момента подключения до завершения зарядки.
На самом деле обычно это не так.
Аккумулятор может достигать этой максимальной мощности в определенный период процесса зарядки, но затем начинает снижать её.
Это то, что мы называем кривой нагрузки.
Автомобиль может начинать работу с мощностью 220 кВт, затем переходить на уровень 180 кВт, после этого — на 130 кВт, и в конечном итоге использовать гораздо меньшие мощности по мере увеличения уровня зарядки аккумулятора.
Температура, начальный уровень заряда аккумулятора, его система охлаждения и электрическая архитектура автомобиля также влияют на эту кривую.
Это приводит к интересной ситуации.
Если станция постоянно выделяет 300 кВт для автомобиля, который в данный момент требует всего 100 кВт, часть этой доступной мощности может оставаться нераспределенной.
При архитектуре распределенной мощности эта мощность может быть передана другому автомобилю.
А когда этот второй автомобиль начнет снижать свои потребности, эта мощность может снова быть направлена третьему автомобилю.
Это одно из основных отличий между установкой, состоящей из независимых зарядных устройств, и установкой, основанной на архитектуре совместного использования мощности.
В первом случае каждое зарядное устройство может иметь собственную электронику управления мощностью и определённую производительность.
Во втором случае несколько точек зарядки могут получать питание от общей инфраструктуры, которая распределяет доступную мощность в зависимости от потребностей каждого автомобиля.
Например, компания Kempower в настоящее время предлагает системы, в которых блок мощностью 600 кВт может обеспечивать питание до 12 точек зарядки, динамически распределяя мощность между ними.
Это не означает, что двенадцать автомобилей могут одновременно получать по 600 кВт каждый.
Это означает совершенно противоположное: имеется определённое количество доступной мощности, которое разумно распределяется между большим количеством автомобилей.
С точки зрения оператора это позволяет дольше использовать уже установленную мощность.
Большее количество подключённых автомобилей может означать больше проданных кВт·ч
Вернёмся к нашему примеру.
Станция с двумя точками по 300 кВт может обслуживать максимум два автомобиля одновременно.
Если прибудут четыре автомобиля, двум из них придётся ждать, даже если автомобили, находящиеся в процессе зарядки, не используют постоянно все 300 кВт, которые могут предоставить зарядные устройства.
На объекте с шестью точками и общей мощностью 600 кВт все четыре автомобиля смогут подключиться.
Возможно, ни один автомобиль не будет постоянно получать 300 кВт, но станция может обеспечивать гораздо более высокую долю от своих общих 600 кВт.
Для бизнеса это очень важно.
Большее количество подключенных автомобилей может означать больше сессий зарядки, дольнее использование инфраструктуры и больше киловатт-часов, поставляемых в течение дня.
Это помогает объяснить результаты, опубликованные компанией Kempower. На американских станциях, изученных компанией, те, где использовалась дистрибутированная зарядка, показали в среднем на 83% более высокую загрузку по сравнению с установками с фиксированной мощностью.
Именно это и является коммерческим аргументом компании: сделать так, чтобы одна и та же электрическая инфраструктура могла одновременно обслуживать больше автомобилей и поставлять больше энергии.
Для водителя это тоже может быть лучше, хотя зарядка не всегда происходит с максимально возможной мощностью.
С точки зрения пользователя ситуация выглядит иначе.
Представим, что мы в пути и можем выбрать между двумя зарядными станциями.
На первой есть два зарядных устройства мощностью по 300 кВт.
На второй имеется шесть точек зарядки, которые совместно обеспечивают 600 кВт мощности.
Если мы приедем на первую станцию, и оба зарядных устройства заняты, наличие 300 кВт нам ни к чему — придется ждать.
На второй станции у нас гораздо больше шансов найти свободную точку зарядки и сразу начать заряжание.
Возможно, наш автомобиль будет получать 150 или 180 кВт вместо 250 кВт, которые он мог бы получить в идеальных условиях.
Но немедленное начало зарядки на мощности 150 кВт может привести к тому, что мы закончим поездку раньше, чем если бы подождали 15 минут, чтобы позже использовать зарядное устройство мощностью 300 кВт.
Поэтому для водителя максимальная мощность сама по себе не объясняет, насколько хороша зарядная станция.
Необходимо также учитывать, сколько зарядных точек существует, сколько из них функционируют, сколько заняты, и какую мощность действительно может обеспечить станция, когда несколько автомобилей заряжаются одновременно.
Но это не значит, что мощность теряет важность
Было бы ошибкой доводить аргумент до противоположного крайности.
Решение не заключается просто в установке десятков разъемов и распределении между ними недостаточной мощности.
Если на станции доступно 600 кВт, и одновременно подходит множество транспортных средств, способных принимать высокую мощность, придётся распределять эту мощность, и скорость зарядки каждого устройства может снизиться.
Кроме того, самые современные электромобили быстро повышают производительность зарядки.
Архитектуры 800 вольт и новые поколения аккумуляторов позволяют поддерживать всё более высокие мощности в течение значительной части времени зарядки.
В зонах с высокой нагрузкой, особенно при дальних поездках, наличие достаточной общей мощности по-прежнему будет крайне важным.
Поэтому этот вопрос не должен рассматриваться как выбор между мощностью и количеством точек зарядки.
Ключ к решению — найти баланс между этими двумя факторами.
Станция зарядки всё меньше похожа на автозаправку
Есть также фундаментальная разница по сравнению с традиционной заправкой.
Когда автомобиль заезжает на заправку, колонка подаёт топливо с относительно постоянной и предсказуемой скоростью.
При электрозарядке каждый автомобиль ведёт себя по-разному.
Один может запросить 250 кВт.
Тот, что рядом, — всего 80 кВт.
Через пять минут у первого может снизиться мощность до 150 кВт, в то время как появляется третий автомобиль, готовый принять более 200 кВт.
Станция должна постоянно управлять этими запросами, одновременно максимально используя имеющуюся у неё пропускную способность.
Это делает управление энергопотреблением и программное обеспечение всё более важной частью станции быстрой зарядки.
Речь идет не просто о установке столбов, способных обеспечить определенную мощность.
Нужно решить, как распределить ограниченную электрическую мощность среди большого количества автомобилей, потребности в мощности которых постоянно меняются.
И вот здесь-то и кроется суть
Новость от Kempower гораздо лучше понимается с этой точки зрения.
Компания не утверждает, что зарядное устройство мощностью 100 кВт лучше, чем устройство мощностью 350 кВт, и не говорит, что автомобили должны заряжаться медленнее.
Она считает, что с точки зрения оператора наличие большего количества подключенных транспортных средств и разумное распределение доступной мощности позволяет более эффективно использовать очень дорогостоящие инвестиции.
А это может привести к более высокому объему поставляемой энергии, большему количеству зарядок и более быстрому окупаемости инвестиций.
Следует также помнить, что у Kempower есть явный коммерческий интерес к этому выводу.
Компания продает именно системы дистрибуированной зарядки, а анализ проводился на американских станциях, подключенных к ее собственной платформе ChargEye. Результаты также показывают наличие корреляции, но не то, что установка большего количества зарядных портов автоматически приводит к более высокой загрузке.
Станция с восемью точками зарядки может регистрировать более высокую нагрузку просто потому, что она расположена в месте с гораздо большим спросом, чем станция с двумя точками.
Поэтому эти данные не следует рассматривать как универсальное решение.
Тем не менее они помогают поднять вопрос, который будет становиться все более важным по мере роста числа электромобилей.
Лучшая станция не обязательно должна быть той, которая указывает наивыское значение в кВт.
До сих пор мы учились сравнивать быструю зарядку, в основном обращая внимание на одну цифру:
150 кВт.
250 кВт.
350 кВт.
400 кВт.
Но станция зарядки гораздо сложнее.
Чтобы понять, хорошо ли она спроектирована, необходимо также знать её общую доступную мощность, количество точек зарядки, как распределяется эта мощность, что происходит, когда все точки заняты, какова её реальная доступность и сколько энергии она может предоставить за день.
Для оператора эти показатели определяют, насколько эффективно используется его инвестиция.
Для пользователя они могут определить что-то ещё более простое: сможет ли он подъехать, подключиться и продолжить путь или ему придётся ждать, пока закончит зарядку другая машина.
И это объясняет, почему станция с шестью или восемью правильно спроектированными устройствами может в определённых условиях оказаться более полезной и прибыльной, чем другая с всего двумя зарядными устройствами, способными показать впечатляющую максимальную мощность.