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電動車普及兩大難題「里程」、「價格」都突破了,但充電樁卻拖了後腿

近年來,隨著電動車的熱潮在全球發酵,美國是全球第二大汽車市場。以 2019 年的數據來看,美國路上行駛的車輛高達 2.7 億輛,為數相當可觀。而根據美國科學組織  Union of Concerned Scientists (UCS)顯示,63% 的美國消費者對電動車感到興趣,並有 31% 的人願意購入。由此可見,電動車的熱潮並非只是個流行話題,未來電動車成為美國車市主流的趨勢已相當明確。

電動車成為主流的關鍵?

根據電動車公司 LION Smart 表示,電動車若要成功成為主流,關鍵因素在於「車輛售價」、「行駛里程」、「充電設施」

首先,就價格而言,美國消費者能接受的售價,必須低於 36,000 美元。以目前 Tesla Model 3 (37,900 美元,約 110 萬新台幣)、Chevrolet Volt (32,496 美元,約 96 萬新台幣)、Nissan Leaf (32,545 美元,約 97 萬新台幣)等車款售價來看,價格障礙的問題已經排除。

再者,以行駛里程來看,一般消費者的期望是每次充飽電可行駛約 291 英里/469公里的距離。以目前 Tesla Model 3 (237 英里/381 公里)、Chevrolet Volt (259 英里/417 公里)、Nissan Leaf (149 英里/240 公里)等車型來看,雖然尚未達標,但是已與期待值相距不遠。

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賓士推出 Tesla Model S 兩倍續航車款

近年來,各家業者致力於電池效率技術的提升。以賓士(Mercedes-Benz)為例,近期推出了一款電動概念車 Vision EQXX,單次充電的行駛里程高達 747 英里(約 1,195公里),較 Tesla Model S 多出近兩倍的距離,也比目前業界標竿 Lucid Air 車型的 520 英里(約 832 公里)來得多。雖然賓士並不打算將 Vision EQXX 概念車對外販售,只作為測試和宣傳,但是由此可見,目前的電池技術是可以滿足單次充電行駛里程的需求。

另外,中國電池製造商,同時也是特斯拉電池供應商的 CATL 近期宣布,他們已研發出一款單次充電行駛里程高達 620 英里(約 992 公里)的新世代電池 Qilin,預計 2023 年開始量產。Qilin 電池不僅行駛里程長,透過冷卻技術的研發,充電速度相當快,電量 10% 充到 80% 只要 10 分鐘,且即便使用快充也不會產生過熱的問題。

「車輛售價」、「行駛里程」能否達標並跨過普及化的門檻,取決於電池的技術開發能否降低造價成本、增加單次充電的行駛距離。以目前的市場現況來看,這一些問題似乎都已迎刃而解,但是「充電設施」的挑戰似乎仍是亟需處理的問題

快充設施的建置成本

充電設施的建置成本高低取決於電網(power grid)的建置費用

目前電網的標準規格係以交流電為主,但是快充須使用直流電(例如 Tesla Model 3 車型的電池可使用 Tesla Supercharge 的 250 kW 直流電快充)。

交流電轉換為直流電的成本相當高昂,以單一個 250 kW 變流器為例,成本約 60,000 美元。因此,若要將充電站數量擴充,對於業者或是政府而言,都會是龐大的投資。

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充電速度與時間

根據調查,一般消費者可接受的單次充飽電時間以 31 分鐘為上限;然而,以現今各家電動車型來看,要達到這一個目標還差之甚遠。

以半小時的時間估算,Nissan Leaf 只能充 42% 的電量,Chevrolet Volt 約64%,甚至 Tesla Model 3 也只有 83%,冬季的表現甚至可能還會更差。

另外,除了充電技術的影響外,電池的特性也會影響充電的速度和時間。同樣是充滿 50% 的電量,0%-50% 充電可以很快完成,但是 50%-100% 可能就需要耗費更多時間。

充電樁的品質問題

隨著汽車產業轉型,投入大量資金邁向電動化,電動車充電樁數量在美國快速增加;然而,即便數量增長,質量卻參差不齊。

美國加州的電動車、油電車數量一直居於全美之冠;然而,根據美國舊金山紀事報(San Francisco Chronicle)的報導,有一項調查實地走訪實測加州灣區街頭的公用充電樁,事後卻發現,竟然高達 27.5% 的充電樁是故障或無法充電使用的!

這一項調查是由柏克萊加州大學調查團隊成員造訪了加州 181 個公共直流電快充站,並實測了 657 座充電樁(由於特斯拉的 Tesla Supercharger 充電設備僅能提供特斯拉車行駛用,故這一項調查將 Tesla Supercharger 排除)。

團隊認定充電樁功能正常與否的標準,在於是否能夠持續為電動車充電超過兩分鐘以上。 調查結果顯示,22.7% 的充電樁出現的故障或無法充電問題,主要為連線不穩定、觸控螢幕卡頓、付款交易失敗、充電接頭損壞;另外有約 5% 的充電樁卻是因為充電線的長度不足,導致駕駛無法使用

根據外媒報導指出,美國加州政府機構訪問了 1,290 位電動車車主,其中高達 44% 的受訪者表示,過去曾碰過類似的問題。由此可見,電動充電樁的基礎建設並非「重質又重量」,反而還有諸多的品質疑慮。這一項調查也強化過去的研究結論:電動車若要提高普及率,必須要增加充電設施的使用便利性。

美國政府也於 2 月宣布,未來將投注 50 億美元以維持主要高速公路周邊的充電設施,期待改善相關問題。

充電站的數量與規格相容性

雖然電動車充電站的數量正在快速增加,但是跟加油站的普及率相比,仍有一定的差距。住家附近車程 5 分鐘內可能就有一個加油站,但是可能要半個小時才能找到一座充電站;對於偏遠的地區,這個距離可能更長,甚至還找不到充電站,因此數量仍是問題。

另外,各家汽車業者都想獨佔鰲頭,成為電動車的領頭羊,因此各自開發不同的充電規格,彼此不相容,甚至同一款車型擁有二至三種不同的充電規格,造成諸多使用上的不便,成為電動車市場版圖做大的限制之一。

為此,歐盟已要求各會員國針對公共充電站使用統一的 CCS 充電規格(Combined Charging System);周邊國家,如英國、挪威、瑞士等,也選擇跟進。

換言之,未來電動車車主行遍歐洲各國,可享有統一的充電規格,不需要為了充電規格的相容性煩惱,有助於降低消費者對電動車的顧慮。由於充電規格的統一無法由個別業者獨自完成,必須透過公部門的政策力量才能達成,因此歐洲的範例可做為未來各國政府借鏡。

今年初台灣訂定了 2040 年達到市售車 100% 電動化的政策目標,未來要達成目標,除了業者要在電池技術上突破(降低電池成本,減少充電時間,增加行駛里程),充電設施的完備更是重要。如何透過公私協力,建構完善的充電設施,是未來必須思考的方向。

本文開放合作夥伴轉載,參考資料:Business Insider(1)Business Insider(2)Business Insider(3)Lion Smart,圖片來源:Unsplash