매일 통근을 위해 순수 전기차를 사용하는 것과 장거리 도로 여행을 위해 사용하는 것에는 큰 차이가 있습니다. 오늘날 대부분의 전기 차량은 최대 충전 시 200~400km(120~260마일)의 범위를 제공합니다. 가격이 10만 달러에 상당하는 Tesla Model S와 같은 일부 고급 모델은 500km가 넘는 자율 주행을 지원할 수 있습니다.
순수 전기차를 매일 이용하는 사용자의 경우, 통근 거리가 100km 미만이면 문제가 되지는 않습니다. 충전 없이도 왕복 주행할 수 있고 야간에 EV를 연결할 수 있다는 사실을 알고 있습니다. 직장에서 제공하는 충전기를 갖고 있는 경우도 있습니다.
장거리 여행이나 하루 종일 차량을 이용하는 사용자의 경우에는 문제가 됩니다. 오늘날의 인프라와 기술로는 2~3시간마다 충전하기 위해 정차하고 고속 충전소에서 1시간을 더 보내지 않고 전기차를 주행하는 것은 어렵습니다.
특히 미국의 많은 가정에서는 장거리 여행을 위한 추가 차량을 보유함으로써 EV를 소유하고자 하는 욕구와의 균형을 맞추고 있습니다. 매일 통근이나 쇼핑에 EV를 사용하고, 여행을 위해서는 더 큰 연소 엔진 차량을 유지합니다.
일부 시장에서는 EV 제조업체들이 전기차를 구매하는 고객에게 매년 일정 기간 동안 기존 차량을 사용할 수 있는 기회를 제공합니다. 특히 순수 전기차로 전환하고 배출 가스를 감소하려면 이러한 방식은 피해야 합니다.
교체형 배터리에서 액체 수소로 전환
몇 년 전, 몇몇 스타트업에서는 EV용 교체형 배터리를 홍보했습니다. 개념은 간단합니다. 전기차를 가지고 주유소로 이동하면 누군가가 방전된 배터리를 완전히 충전된 배터리로 교체해 주고 몇 분 안에 여행을 계속할 수 있습니다.
안타깝게도 이 개념은 3륜차나 오토바이와 같은 소형 EV에만 적용됩니다. 많은 도시에서 전기 오토바이 공유 서비스를 제공하는 회사는 이 방법을 사용하여 충전 상태를 유지합니다. 충전소 대신 서비스 지역 주변에 배터리를 교환하는 승합차를 보내는 프리 플로팅 솔루션을 제공합니다.
그러나 소형 전기차에 필요한 배터리는 상당히 크고 무거우며, 교체 옵션을 추가하면 가격이 크게 상승하고 생산이 복잡해질 수 있습니다. 게다가 이 솔루션을 사용하려면 여러 제조업체에서 교체형 장치에 대한 일부 표준을 정의해야 합니다.
일부 전문가들에게 이상적인 솔루션은 EV에 전력을 공급하는 액체 수소 전지일 것입니다. 연료 재충전을 위한 "주유소" 모델의 편리함은 물론 청결한 완전 전기식의 구동 장치의 이점을 보유하게 됩니다. 이 기술에 상당한 투자와 발전이 있었지만, 주로 실험 단계에 머물러 왔습니다.
수소 전지의 가장 큰 문제는 생산, 운송 및 안전성입니다. 수소는 생산하는 데 비용이 많이 들며, 전달될 때보다 훨씬 더 많은 전력이 필요합니다. 게다가 수소 전지는 주유소까지 운송해야 하고 전지차에 연결되었을 때나 보관 시 각별한 주의를 기울여야 합니다. 그렇기는 하지만, 철도와 운송 산업에서 중대형 차량용 액체 수소에 대한 관심은 매우 커지고 있습니다.
다음 솔루션이 될 수도 있는 초고속 무선 충전
일반적으로 USB C형 케이블로 스마트폰이나 노트북을 고속 충전기에 연결하면 장치가 충전기에서 고속으로 사용할 수 있는 전력량을 알려 줍니다. 현재 일부 스마트폰 모델은 시간당 약 30W의 전력을 공급받을 수 있어 최대 충전 시간을 1시간 미만으로 단축할 수 있습니다. 배터리가 용량의 약 80%에 도달하면 장치가 손상되지 않도록 더 낮은 수준으로 출력을 낮추기 시작합니다.
전기차의 배터리와 스마트폰의 배터리는 매우 다르지만, 충전 방식은 상당히 유사합니다. 실제로 두 배터리 유형은 서로 다른 전력량 수준에서 DC 전원을 사용합니다.
급속 충전에는 CHAdeMO 커넥터와 무선 충전 패드라는 두 가지 기술이 있습니다. 두 가지 모두 DC 전원을 차량에 공급할 수 있으므로 충전소에서 변환할 때 부피가 큰 AC/DC 인버터가 필요하지 않습니다.
여전히 표준 전기 콘센트를 사용하여 집에서 자동차를 충전하는 편리하고 저렴한 솔루션을 원하는 사람들이 있기는 하지만, 많은 EV 소유자들은 차량-집 및 차량-그리드 기술이 가능한 CHAdeMO 충전기에 기꺼이 투자할 것입니다.
급속 DC 충전을 지원하지 않는 충전소를 도로에 계속 설치하는 것은 말도 안 되는 일입니다. EV 소유자, 특히 독립형 충전 인프라에 의존하는 사람들은 자동차가 충전소에 도착할 때 시간당 최소 2kW를 수신할 수 있다는 것을 알아야 합니다.
무선 충전은 곧 표준이 될 수 있습니다. 오늘날, 무선 충전은 Toyota 및 BMW와 같은 제조업체의 일부 모델에 옵션으로 제공됩니다. 머지 않아 충전소와 도로에서 전기차에 전력을 공급하는 표준이 될 수도 있습니다.
2012년 미국 에너지부와 오크리지 국립연구소는 "전기차를 위한 무선 충전" 프로젝트를 자금을 지원했습니다. 당시에 "무선 충전은 전기차의 채택을 늘리는 핵심 기술로 간주된다"라는 인식이 있었습니다.
2015년의 목표는 SAE J2954 표준에 기반하여 경량 EV에 대한 무선 충전의 실행 가능성을 입증하는 것이었습니다. 최신 개정판인 J2954_202010은 가정 및 공용 무선 충전을 지원합니다. 현재는 고정 애플리케이션(차량이 정지해 있는 동안 충전)을 위한 용도입니다. 이동 중에 EV를 충전하도록 도로 사업자가 노면 아래에 무선 충전 영역을 일부 설치하기로 결정할 수 있기 때문에 향후 개정 시에는 동적 애플리케이션이 포함될 것입니다.
전기 무선 충전소를 제작하고 판매하는 회사인 Plugless는 Tesla Model S, BMW i3, Nissan Leaf 및 Chevrolet Volt의 업그레이드 키트를 제공하며, 곧 더 많은 차량이 추가될 예정입니다.
모든 곳에서 고속 충전이 실현되기 전까지는 완전한 EV 채택은 이루어지지 않음
EV 소유자들은 여전히 주행거리 불안증을 느끼고 있습니다. 모든 곳에 초고속 충전소가 여러 개 생기기 전에는 순수 전기차의 채택은 숙제로 남을 것입니다.
다행히도 이를 실현시킬 수 있는 기술을 보유하고 있습니다. 최대한 빨리 인프라를 구축하기 위해 규모 경제와 정부 및 민간 사업자의 투자가 필요합니다.
또한 도로에 주행하는 EV가 많아지면서 개인 투자가들은 고속 충전 서비스를 제공할 수 있는 잠재적으로 수익성이 매우 높은 시장에 매력을 느끼게 됩니다.
EV 충전의 미래에 대한 자세한 내용은 더 인텔리전트하고 일반적인 EV 충전의 미래를 참조하십시오.
