Onderzoekers identificeren op korte termijn kansen voor zware elektrische vrachtwagens

Zware vrachtwagens, of semi-vrachtwagens met een totaalgewicht van meer dan 26.000 pond, zijn verantwoordelijk voor ongeveer 15% van het totale Amerikaanse transportenergiegebruik en de uitstoot van broeikasgassen. Het elektrificeren van deze voertuigen zou een belangrijke stap zijn in de richting van decarbonisatie van het transport in de Verenigde Staten. De mogelijkheid voor batterij-elektrische voertuigen (BEV’s) in het zware vrachtvervoer wordt echter sterk besproken vanwege zorgen over het voertuigbereik, oplaadvereisten en batterijgewichten.

Onderzoekers van het National Renewable Energy Laboratory (NREL), in samenwerking met twee elektriciteitsbedrijven, hebben onlangs een veelbelovende mogelijkheid onderzocht voor elektrificatie op korte termijn binnen dit segment door middel van depotladen. Dit onderzoek, dat meerdere korteafstandsvrachtvervoeractiviteiten onderzoekt, wordt gedetailleerd beschreven in een recent artikel in Nature Energy. Het team onderzocht ook de impact van deze voertuigen op het elektriciteitsnet, waaruit blijkt dat de bestaande technologie in de meeste gevallen het opladen van vrachtwagens bij depots mogelijk maakt.

“Jarenlang staat de vrachtwagenindustrie sceptisch tegenover zware elektrische voertuigen”, zegt Brennan Borlaug van NREL, een onderzoeksanalist en hoofdauteur van het onderzoek. “Die perceptie verschuift, en ons onderzoek suggereert dat bepaalde korteafstandsoperaties tegenwoordig kunnen worden geëlektrificeerd met relatief laag vermogen depotopladen die het net niet zullen overweldigen.”

Vrachtwagens voor korte afstanden vertegenwoordigen een aanzienlijk deel van de totale vrachtwagenbevolking

Terwijl de meeste mensen zich voorstellen dat semi-vrachtwagens zware ladingen over lange snelwegen vervoeren, blijkt uit gegevens verzameld door het US Census Bureau dat bijna 80% van de zware vrachtwagens voornamelijk binnen een straal van 200 mijl rijden. Deze vrachtwagens zijn goed voor ongeveer 50% van het totale energieverbruik van zware voertuigen en zijn doorgaans verantwoordelijk voor de distributie van goederen tussen magazijnen en nabijgelegen winkels. Als gevolg hiervan worden de voertuigen vaak gekenmerkt door korte, voorspelbare routes en rustperiodes op centrale locaties zoals een voertuigdepot, waardoor ze uitstekende kandidaten zijn voor elektrificatie. Idealiter zouden vloten al het opladen in hun depots kunnen uitvoeren, waar het handig, goedkoop en volledig controleerbaar is.

Commerciële zware vrachtwagenactiviteiten zijn gemotiveerd om de bedrijfskosten te verlagen. Uit een BloombergNEF-rapport uit 2020 blijkt dat de brandstofkosten voor vrachtwagens meer dan de helft van hun totale eigendomskosten uitmaken. De overstap naar BEV-vloten zou een aanzienlijke verlaging van de brandstofkosten opleveren en minder routineonderhoud vereisen, een ander belangrijk voordeel voor wagenparken.

Opladen van elektrische auto’s simuleren voor vlootactiviteiten in de echte wereld

NREL-onderzoekers maakten gebruik van real-world bedrijfsgegevens van NREL’s Fleet DNA-clearinghouse om het opladen van EV’s bij vlootdepots te simuleren en maakten de resultaten van de laadladingen openbaar beschikbaar voor gebruik door andere onderzoekers. De Fleet DNA-tool biedt samengestelde gegevenssamenvattingen en visualisaties voor real-world middelzware en zware vlootoperaties, nuttig om inzicht te krijgen in het bedrijfsbereik van commerciële voertuigen voor verschillende beroepen en gewichtsklassen. NREL-onderzoekers simuleerden meerdere oplaadstrategieën, waaronder ‘slim’ opladen, waarbij BEV’s optimaal profiteren van de tijd die ze bij het depot hebben geparkeerd om langzamer op te laden en de piekvraag naar energie te verminderen. Deze studie toont aan dat aan de laadvereisten kan worden voldaan bij vermogensniveaus die in overeenstemming zijn met de huidige lichte laadtechnologie (≤100 kW/voertuig) voor de onderzochte vloten.

Integratie van heavy-duty EV-opladen op het elektriciteitsnet

Een laatste focus van het onderzoek was om te beoordelen of het huidige elektriciteitsdistributienet voldoende ondersteuning biedt voor heavy-duty depotlading. NREL werkte samen met twee nutsbedrijven – Southern Company en het in Texas gevestigde Oncor Electric Delivery Company – om een ​​belastingintegratiestudie uit te voeren voor 36 onderstations en de kosten en tijdlijnen samen te vatten die nodig zijn voor verwachte netupgrades. Het team ontdekte dat de meeste (~80%) van de onderzochte onderstations de in de tijd variërende ladingen van 100 vrachtwagens met 100 kW/voertuig konden leveren zonder enige upgrades, en nog eens 10% van de onderstations zou upgrades kunnen vermijden als wagenparken “slim” zouden gebruiken opladen.

“Dit onderzoek is uniek omdat het een completer beeld schetst van hoe het eruit zou zien om deze vloten te elektrificeren”, zegt David Woody, senior manager Distributieplanning bij Oncor en medeauteur van het onderzoek. “Naarmate technologieën beschikbaar komen die de elektrificatie van zware vloot mogelijk maken, kunnen onderzoeken zoals deze helpen anticiperen op en voorbereiden op de effecten van deze overgang. Klantbetrokkenheid bij nutsbedrijven om belastingprofielen, huidige en toekomstige zakelijke en operationele behoeften te beoordelen, en tijdlijnen voor implementatie zullen worden sleutel in de transitie naar elektrificatie.”

In de toekomst zijn NREL-onderzoekers geïnteresseerd in het bestuderen van hoe andere bedrijfssegmenten voor bedrijfsvoertuigen, zoals last-mile bestelwagens of langeafstandsvrachtvervoer, kunnen worden geëlektrificeerd en geïntegreerd met het evoluerende netwerk.