Wagenparkbeheerder reduceert de laaduitvaltijd met 42% met gelijkstroomlaadpalen van 60 kW en 80 kW

Een regionale exploitant van elektrische wagenparken verving een falende AC-laadopstelling door 16 Soutya 60KW en 80KW DC-laadpalen. De oplaadtijd per voertuig daalde van 9,2 uur naar 55 minuten, de uptime van de lader steeg naar 99,1% en de oplaadgerelateerde overuren daalden met $ 99.000 per jaar.

Achtergrond van de klant

De klant voert een commerciële bezorg- en shuttle-operatie uit vanuit drie depots in het Midwesten van de VS. Het wagenpark omvat 110 voertuigen: 96 elektrische bestelwagens met accupakketten van 60 tot 75 kWh en 14 elektrische shuttlebussen met accupakketten van 210 kWh. Ongeveer 240 chauffeurs werken in twee ploegen en het hoofddepot bedient een bezorgradius van 300 kilometer met geplande vertrekken om 05:00 en 14:00 uur.

Twee nieuwe retaildistributiecontracten voegden begin 2023 nachtroutes toe, waardoor het dagelijkse aantal kilometers per bestelwagen steeg van 92 naar 131 mijl. Een doelstelling voor de elektrificatie van de staatsvloot vereist dat in 2027 60% van de exploitatie elektrisch moet zijn, terwijl het depot 38% bedraagt. Het behalen van dat doel zonder extra voertuigen of chauffeurs toe te voegen, hangt af van de laaddoorvoer.

Wat blokkeerde het elektrificatieplan van de vloot?

Het depot beschikte over 18 AC-laders van niveau 2 met een vermogen van 7,2 kW, verspreid over 40 gemarkeerde baaien. Het opwaarderen van 65 kWh duurde 9,2 uur, dus busjes stopten om 18.30 uur en bleven tot 04.00 uur geparkeerd. Slechts 18 van de 40 baaien hadden een oplader, waardoor er een nachtelijke wachtrij ontstond en bestuurders gedwongen werden voertuigen tussen de baaien te verplaatsen. Opwaarderen van de bussen halverwege de dag was onmogelijk omdat de AC-units binnen een tijdsbestek van 90 minuten niet genoeg energie konden leveren.

Betrouwbaarheid maakte de situatie nog erger. De 18 units waren afkomstig van twee leveranciers en draaiden op drie afzonderlijke beheerapps. Chauffeurs resetten de storingen handmatig, wat 40 tot 90 minuten per incident kostte, en het onderhoudslogboek liet 31 servicebezoeken in verband met de kosten zien in de zes maanden voorafgaand aan de upgrade. Gemiste routestarts werden routine, en het depot besteedde $ 9.400 per maand aan overuren van chauffeurs en uitbesteding van externe vervoerders om gaten te dichten.

Wat heeft de operator geprobeerd voordat hij overstapte?

• Toevoeging van meer AC-units van 7,2 kW.De capex kwam uit op $3.200 per stal plus $6.100 per run in sleuvengraven en leidingen. De oplaadtijd veranderde niet en het probleem met de wachtrij bleef bestaan.
• Eén rij upgraden naar 19,2 kW AC.Een piloot met zes stallen verkortte de oplaadtijd tot 3,5 uur. Dat loste het opladen 's nachts op, maar liet nog steeds geen pad open voor een doorlooptijd halverwege de dag voor de shuttlebussen.
• Lease van vier DC-units van 30 kW van twee fabrikanten.De busjes laadden acceptabel op, maar bussen met pakketten van 210 kWh trokken meer stroom dan de units gedurende een langere periode konden leveren, en het platform van geen van beide leveranciers gaf gegevens op connectorniveau vrij via een standaardinterface. Fleet dispatch kon niet zien welk voertuig waar was aangesloten.

Twee jaar en ongeveer 214.000 dollar aan oplaadapparatuur en civiel werk leverden een depot op dat de doelstelling voor 2027 nog steeds niet kon ondersteunen.

Waarom kiezen voor de Soutya 60KW / 80KW DC-laadstapel?

De operator beoordeelde de opties van 50 kW, 60 kW, 80 kW en 120 kW. Een specificatie van 120 kW vereiste een transformatorupgrade van $ 96.000 plus een doorlooptijd van 14 weken, die volgens het schema niet kon worden verwerkt. De modellen van 60 kW en 80 kW kwamen overeen met de beschikbare hoofdruimte op de locatie.

Vier technische punten bepaalden de aankoop:

• Dubbele pistooluitgang met dynamische vermogensverdeling.Elke unit van 80 kW levert 80 kW aan één voertuig of verdeelt de belasting over twee connectoren. Twee vakken delen één kast, waardoor het aantal stallen en de benodigde bekabeling wordt verminderd.
• Groot driefasig ingangsbereik.De units accepteren een ingangsspanning van 380 tot 480 V AC, zodat de bestaande 500 kVA-transformator de installatie kon bedienen zonder dat er een servicewijziging nodig was.
• Ondersteuning voor open protocollen.Door de OCPP 1.6J-integratie kon de operator alle zestien eenheden consolideren in één verzenddashboard in plaats van in drie leveranciersportals.
• Bezorgkosten per kraam.De Soutya-configuratie kwam op $ 16.800 per kraam. Een concurrerend DC-voorstel kostte hetzelfde aantal stallen op $ 24.500 per kraam, een verschil van $ 123.000 voor het hele project.

Behuizingsclassificatie, kabelbeheer, een werkbereik van -30°C tot +55°C en CCS1/CCS2-connectoropties met CHAdeMO-beschikbaarheid waren geschikt voor de gemengde vloot en de winterse omstandigheden in het Midwesten.

Hoe werd de 60 kW / 80 kW DC-oplaadlocatie geïmplementeerd?

Het project duurde 11 weken, van aankooporder tot volledige exploitatie.

1. Belastingstudie en vermogensaudit (week 1-2).Het technische team registreerde de piekvraag van het depot van 268 kW ten opzichte van een 500 kVA-transformator, waardoor er 232 kW vrije ruimte overbleef. Zestien DC-connectoren met volledige output zouden dat aantal hebben overschreden, dus omvatte het ontwerp een stroomkap op locatieniveau.
2. Lay-out en kabelspecificatie (week 3-4).De laders waren zo geplaatst dat elke gemarkeerde baai een connector bereikte zonder verlengstuk. DC-uitgangskabels waren gespecificeerd volgens de EN 50620-laadkabelstandaard en connectoren volgden de IEC 62196-interfaceserie.
3. Civiele werken en installatie (week 5-8).Betonnen blokken, verkeerspalen, kabelgoten en vier kasten van 80 kW plus twaalf eenheden van 60 kW gingen erin zonder het nachtelijke vertrek te onderbreken.
4. Inbedrijfstelling en OCPP-integratie (week 9-10).Alle 16 eenheden werden toegewezen aan het expeditieplatform, met RFID-authenticatie van de bestuurder en sessierapportage per voertuig.
5. Stresstest voor belastingbeheer (week 11).Het team voerde een avondpiek over de volle baai uit met de locatielimiet actief en controleerde of geen enkel voertuig vóór vertrek onder de beoogde laadstatus zakte.

Het belangrijkste obstakel:de transformator kon niet tegelijkertijd vier kasten van 80 kW op vol vermogen ondersteunen. In plaats van het aantal laders te verminderen, stelde de integrator een locatieplafond van 300 kW in de ladercontroller in. Tijdens de piek van 18.30 uur draait elke eenheid gemiddeld ongeveer 62 kW en wordt het vermogen tussen de connectoren verschoven zodra de voertuigen klaar zijn. De busjes bereiken nog steeds binnen een uur een laadstatus van 80% en de transformator heeft tijdens de test nooit meer dan 71% van zijn capaciteit overschreden

Welke resultaten heeft de vloot na zes maanden gemeten?

• Oplaadtijd:9,2 uur tot 55 minuten voor dezelfde oplaadbeurt van 65 kWh, een reductie van 90%.
• Uptime van de oplader:91,4% voor de oude AC-vloot tot 99,1% voor de DC-palen.
• Serviceoproepen aan de leverancier:31 in de zes maanden vóór de upgrade, 4 in de zes maanden erna.
• Kosten voor overuren en uitbesteding:$9.400 per maand tot $1.150 per maand, een jaarlijkse besparing van $99.000.
• Energiekosten per kilometer:$ 0,29 tot $ 0,19 na planning buiten de piekuren, gekoppeld aan de laadbeheercontroller.
• Beschikbaarheid van het voertuig bij vertrek om 05:00 uur:84% tot 97%.

Het operationele effect reikte tot voorbij de laadstations. Dispatch heeft een derde dagelijkse route per busje toegevoegd zonder voertuigen te kopen. Het opwaarderen van bussen halverwege de dag werd standaard, waardoor een reserve-dieselbus werd verwijderd die $ 41.000 per jaar had gekost om te rijden. Het depot rapporteert nu de laadprestaties in dezelfde wekelijkse beoordeling als de voltooiing van de route.

Klantgetuigenis

“Het depot draaide vroeger op basis van een volgens schema gebouwde beschikbaarheid van laders”, aldus de wagenparkdirecteur. "Nu worden de opladers volgens het schema uitgevoerd. Twee winters later was het enige probleem met de oplader waardoor een voertuig buiten dienst werd gesteld, een beschadigde aansluitkabel na een aanrijding op het erf."

De onderhoudsleider voegde hieraan toe: "Vier servicebezoeken in zes maanden in plaats van eenendertig veranderden de manier waarop het team zijn week plant. Niemand reset de opladers meer met de hand om 02:00 uur."

Lessen en aanbevelingen

• Controleer de vrije ruimte van de transformator voordat u het aantal opladers specificeert.Het site cap- en power-sharing-ontwerp kostte niets extra's en vermeed een upgrade van het nutsbedrijf ter waarde van $ 96.000. Het aantal opladers moet het belastingsonderzoek volgen, en niet andersom.
• Consolideer vanaf dag één op één open protocol.Drie leveranciersportals creëerden blinde vlekken bij de verzending. OCPP 1.6J-ondersteuning heeft 16 eenheden in één weergave omgezet.
• Maak van kabel- en connectorstandaarden een aanbestedingspoort.Naleving van EN 50620 en IEC 62196 in de aanbestedingsdocumenten elimineerde twee leveranciers wier DC-kabels een kortere levensduur hadden bij koud weer.
• Reflectie:de exploitant zou twee weken eerder met de civiele werkzaamheden beginnen en bij de laders een kit met reserveonderdelen voor twaalf maanden bestellen. In de eerste winter duurde het negen dagen voordat een enkele vervangende connectorkabel arriveerde.

Wagenparkbeheerders die 60 kW of 80 kW DC-laadpalen evalueren, kunnen de configuratie die in dit project wordt gebruikt bekijken opSoutya 60KW 80KW DC-oplaadstapel.

Industriestandaarden waarnaar wordt verwezen

• EN 50620:2017— Elektrische kabels voor het opladen van elektrische voertuigen. Definieert flexibiliteit, weerbestendigheid, oliebestendigheid en mantelmarkering voor laadpaalkabels, met nominale spanningen van AC 450/750V of DC 0,6/1kV.CEN-CENELEC
• IEC 62196-serie— Stekkers, stopcontacten, voertuigconnectoren en voertuiginlaten voor het geleidend opladen van elektrische voertuigen. Deel 1 behandelt algemene vereisten, deel 2 behandelt AC-interfaces (Type 1/Type 2) en deel 3 behandelt DC-interfaces inclusief CCS en CHAdeMO.IEC-webwinkel