ジェレミー・クック
毎日、何百万人ものアメリカ人が、ほぼすべての電気自動車で簡単に対応できる短距離の往復運転をしています。夜に車にプラグを差し込めば、翌朝には出発の準備が整います。しかし、差し込むのを忘れた場合はどうなるでしょうか?あるいは、600マイルのドライブが必要な場合はどうでしょうか?これは、旅行をあきらめて、別の車を借りるか、あるいは道路脇で立ち往生する危険を冒す必要があることを意味しますか?
このような状況を避け、EVの普及を促進するには、EVバッテリーを「満充電」するのに数時間ではなく数分しかかからない高電流DC急速充電ステーションを含む、堅牢な充電インフラストラクチャが必要です。こうしたステーションは、適切な間隔と位置に設置する必要があり、ドライバーは利用可能な充電インフラに合わせて旅行を計画するのではなく、都合の良いときに自由に立ち寄ることができるようにする必要があります。
EV充電インフラの将来予測
国立再生可能エネルギー研究所（NREL）の 2023年第2四半期レポートによると、2023年6月時点で米国の路上を走るEVは380万台に上ります。 14,244個の公共DC急速充電ポート （150kW以上の電力供給能力を持つと定義）と 114,470個の公共L2 AC EV充電ポート が利用可能です。これは、EV 100台あたりDC急速充電器0.4台、レベル2充電器3.0台に相当します。
同レポートでは、2030年までに米国では3,300万台のEVが走行し、EV100台あたり0.6個の公共DC急速充電ポートと3.2個の公共レベル2ポートが必要になると予測しています。実際の数字で言えば、レポートでは、合計で 182,000個のDCポート と 1,067,000個のL2ポート が必要であると述べており、合計で100万を優に超える増加となります。
EV充電ステーションインフラの構築
公共のEV充電インフラは、長期 (多くの場合は一晩) 充電と、すぐに旅を続ける前にバッテリーを充電するために使用される短期充電の2つの基本的なタイプに分けられます。
低速のAC充電インフラストラクチャは、堅牢なプラグと適切な設置以外はほとんど必要ないため、非常にシンプルで、ホテルでの宿泊や職場の駐車場などのシナリオに役立ちます。民間企業には、こうしたインフラを構築する自然な動機があります。施設内での充電は、施設で時間を過ごす大きな動機となります。しかし、AC充電では、1日の移動距離がEVバッテリーの走行距離に大きく制限され、通常は300マイル未満になります。
わずか数分で車両を完全に充電できるDC急速充電インフラストラクチャは、AC充電インフラストラクチャよりも複雑です。このシナリオで電力を供給するには、車両に送る前に、 ACグリッド電力を高出力のDC出力に変換 する必要があります。
堅牢な電力管理と変換は、 シリコンカーバイドベースのトランジスタなどのテクノロジーによって実現できます。充電中に車両にどれだけのエネルギーが伝達されるかを把握するために電流センサー も必要であり、全体的なグリッドと充電ネットワークを最適な容量で稼働させるには、ローカルとクラウドベースの両方のコンピューティング リソースが必要になります。
基本的な電力とEVSEインフラのニーズ
十分な電気自動車供給Equipment (EVSE、つまり充電ステーション) を設置するのは大変な作業です。おそらくさらに重要なのは、これらの駅に電力を供給する基盤となる送電網インフラと、今日私たちがほぼ当然のこととして使っている多数の電気機器です。
提案されている182,000個のDC EVSEポートがすべて350kW (DC充電器に挙げられている高い値で、将来的には増加する可能性が高い数値) で同時に充電されるとすると、63.7ギガワット (GW) の電気負荷が発生することになります。それぞれ最大19kWの1,067,000 L2充電器を追加すると、さらに20.3 GWになります。これらを合わせると、理論上の総電力消費量は84 GWになります。
すべての充電器が同時にエネルギーを供給することはほぼ不可能ですが、84GWの一部であっても、今日の国の総エネルギー生産能力約1200GWの重要な割合を占めます。これらの大きな負荷に対処するには、既存のインフラストラクチャをアップグレードする必要があります。同時に、コネクテッドEVは双方向のバッテリーバックアップの役割でも使用できるため、慎重に計画すればEVを急速に導入することでインフラにも一定のメリットをもたらす可能性があります。
もちろん、それを管理するための電力と電子機器に加えて、ドライバーは車両とEVSE間のインターフェースとして適切なプラグと充電プロトコルも必要になります。この点では素晴らしい進展が見られます 。
朗報：テスラNACSとの互換性
上記のNRELの数値には、公共の急速DC充電ポートの61.6% と公共のL2ポートの8.7% を提供するTeslaの機器が含まれています。本稿執筆時点では、これらの充電器は他のEVメーカーではすぐには入手できません。
しかし、2023年5月、フォードは2025年からEVにテスラスタイルのNACS（北米充電規格）ポートを内蔵すると発表しました。これは、フォードのEVがアダプターを必要とせずにテスラのスーパーチャージャーネットワークを利用できるようになることを意味します。この（おそらくは明らかな）動きにより、他のメーカーも次々と将来のNACS互換性を発表するようになりました。これには、GMやボルボなどの有名な自動車ブランドに加え、リビアンやフィスカーなどの新しいEVメーカーも含まれます。フォルクスワーゲンやホンダなどの他の企業は、2023年後半の時点でまだ選択肢を評価しているところです。
一方、BlinkやElectrify Americaなどのテスラ以外のEV充電ネットワークは、NACSプラグ規格を採用しています。テスラは2022年11月に充電プロトコルを公開しており、この規格は現在SAEインターナショナルの管轄下にあります。車両とEVSEの両方でNACSを採用する大きな傾向を考えると、標準化は差し迫っていると思われます。
EV充電の未来
2023年後半のトレンドとしては、EVの導入拡大と充電インフラの標準化が挙げられます。あらゆるものの電化が最終的にどのような形になるかに関係なく、将来的には、電力の伝送と使用を処理するために、効率的で高性能かつ耐久性のある内部コンポーネントによってサポートされた、はるかに堅牢な電気インフラストラクチャが必要になるでしょう。
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