電気の未来：現在から2030年までの電気自動車充電インフラの追跡

EV 充電24 1月 2024

毎日、何百万人ものアメリカ人が、ほとんどどのEVでも簡単にこなせる短距離の往復ドライブを行っています。夜に車を充電すれば、翌朝にはすぐに使える状態になります。しかし、充電を忘れた場合はどうでしょうか？あるいは、600マイルのドライブをする必要がある場合はどうでしょうか？これが意味するのは、旅行を諦めるか、別の車をレンタルするか、または道路の脇で立ち往生するリスクを冒す必要があるということでしょうか？

このような状況を回避し、EVの普及を促進するためには、強力な充電インフラが必要です。これには、EVバッテリーを数時間ではなく数分で「満充電」にできる高電流DC急速充電ステーションが含まれます。そのようなステーションは適切に間隔を設けて配置されるべきであり、ドライバーが充電インフラの利用可能状況に合わせて旅程を計画するのではなく、便利な時に停車できる自由を得られるようにする必要があります。

EV充電インフラの将来に関する予測

米国再生可能エネルギー研究所 (NREL) の2023年第2四半期報告書によると、2023年6月時点で米国には約380万台のEVが走行しています。14,244個の公共DC急速充電ポート（電力供給能力150kW以上と定義されている）および114,470個の公共L2 AC EV充電ポートが利用可能です。この比率は、EV100台あたり0.4個のDC急速充電器、そして3.0個のレベル2充電器となります。

この同じレポートでは、2030年までに米国で3,300万台のEVが道路を走ると推定されており、100台のEVごとに0.6台の公共DC急速充電ポートと3.2台の公共レベル2ポートが必要とされています。生の数値では、レポートは182,000台のDCポートと1,067,000台のL2ポートが必要だと述べており、合計で100万台を超える大幅な増加となります。

EV充電ステーションのインフラ整備

公共のEV充電インフラは、基本的に2つのタイプに分けられます：長期（通常は夜間）と、旅をすぐに再開するためにバッテリーを充電する短期です。

遅いAC充電インフラは比較的シンプルで、頑丈なプラグと適切な設置以外あまり多くを必要とせず、ホテルでの宿泊や職場の駐車場などでの利用に適しています。民間企業はこのインフラを整備する自然なインセンティブを持っています。施設で充電できることは、その施設で時間を過ごす大きな動機となります。しかし、AC充電は主に、EVバッテリーの航続距離、通常は300マイル未満、を超えて1日に移動できる距離を制限します。

DC急速充電インフラは、数分間で車両を完全に充電することができるため、ACインフラよりも複雑です。この場合の電力供給では、ACグリッド電力を高出力DCに変換し、その後車両に送る必要があります。

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技術によって支援されることができます。電流センサーも、充電時に車両にどれだけのエネルギーが転送されているかを把握するために必要であり、全体のグリッドと充電ネットワークを最適な容量で運営するためには、ローカルおよびクラウドベースのコンピューティングリソースが必要です。

基本的な電力とEVSEインフラのニーズ

十分な電気自動車充電設備（EVSE、すなわち充電ステーション）を設置することは、非常に大きな作業です。おそらくそれ以上に重要なのは、これらのステーションに電力を供給するための基盤となるグリッドインフラストラクチャと、今日ではほとんど当然のものとして捉えられている多数の電気デバイスです。

すべての提案された182,000箇所のDC EVSEポートが一斉に350kW（DC充電器の高い値であり、将来的に増加する可能性が高い数値）で充電していると仮定すると、これは63.7ギガワット（GW）の電力負荷を生み出します。さらに、1,067,000箇所のL2充電器がそれぞれ最大19kWで追加されることで、20.3GWが加算されます。これらを合わせると、理論上の電力消費は合計84GWとなります。

すべての充電器が一度にエネルギーを供給する可能性はほぼゼロに近いものの、84 GWの一部であっても、今日の約1200 GWの国内合計エネルギー生産能力の意味のある割合を占めています。これらの大きな負荷に対処するためには、既存のインフラをアップグレードする必要があります。同時に、接続されたEVは双方向のバッテリーバックアップの役割でも利用できるため、慎重に計画を立てれば、EVの急速な普及がいくつかのインフラの利益をもたらす可能性もあります。

もちろん、電力やそれを管理するエレクトロニクスだけでなく、ドライバーには車両とEVSEを接続するための適切なプラグと充電プロトコルも必要です。この点において、優れた進展があります。

朗報：Tesla NACS互換性

上記で引用されているNRELの数字には、テスラの設備が含まれており、公衆高速DC充電ポートの61.6%と公衆L2ポートの8.7%を提供しています。現時点では、これらの充電器は他のEVメーカーには容易に利用可能ではありません。

しかし、2023年5月、Fordが2025年からTeslaスタイルのNACS (North American Charging Standard)ポートを内蔵したEVを提供すると発表しました。これにより、FordのEVはアダプターを使用せずにTeslaのSuperchargerネットワークを利用できるようになります。この（おそらく明白な）動きによって、他の多くのメーカーが将来的なNACS互換性を発表するという仮想的な地滑りが引き起こされました。この中にはGMやVolvoのようなよく知られた自動車ブランド、新しいEVメーカーであるRivianやFiskerも含まれています。VolkswagenやHondaのような他のメーカーは、2023年後半時点でまだ選択肢を検討中です。

その一方で、BlinkやElectrify AmericaのようなTesla以外のEV充電ネットワークはNACSプラグ標準を採用しています。Teslaは2022年11月に充電プロトコルを公開し、この標準は現在SAE Internationalの管轄下にあります。車両およびEVSEの両方でNACSの採用が急速に進んでいることを考えると、標準化が迫っているように見えます。