Зарядная инфраструктура в США: эффективность, рентабельность, загруженность, конкуренция, масштаб.

Электромобили и зарядная инфраструктура: новое мышление?

В статье описан американский опыт развития зарядных станций, перевод статьи PwC. Несмотря на то, что на момент перевода статья несколько устарела, глоссарий терминов и аналитический инструментарий этой известной консалтинговой компании очень пригодится бизнесу в сфере электротранспорта.

Зарядка «на ходу» - ключ к росту числа электромобилей

В следующее десятилетие количество электромобилей на наших дорогах, вероятно, существенно вырастет, и мы полагаем, что основная часть этих авто будет заряжаться дома. Но зарядка вне дома или на работе - также важный фактор популяризации электромобилей. Зарядка «на ходу» должна быть такой же простой и удобной, как и заправка машин с двигателем внутреннего сгорания (ДВС).

Хотя в США на долю электромобилей приходится менее 2% регистрируемых новых транспортных средств и гораздо менее 1% всех автомобилей на дорогах (по данным IHS Markit), владение электромобилями становится все выгоднее. Государственные и федеральные регулирующие органы стимулируют покупку электромобилей, сигнализируя о том, что их число в течение следующих десятилетий будет неуклонно расти. Администрация Байдена пообещала предоставить новые налоговые льготы на электромобили. А Калифорния - законодатель моды для остальных штатов - с 2035 года запретит новые автомобили с ДВС. Мы ожидаем, что к тому времени владение электромобилем станет экономически выгодным для большинства водителей (даже без налоговых льгот и других стимулов).

Какой же вклад зарядная инфраструктура может внести в рост числа электрокаров? По оценкам National Petroleum News, сегодня владельцам авто с ДВС доступно примерно 135.000 автозаправок с 1,4 миллионами бензоколонок. Эта сеть удовлетворяет требованиям к низкой стоимости, высокой эффективности, удобству расположения и оптимальному использованию мощностей. В результате большинство автомобилистов могут легко найти заправочную станцию с конкурентоспособной ценой и не стоять в очереди дольше нескольких минут. Сеть зарядных станций для электрокаров в будущем должна выглядеть именно так.

Давайте оценим экономические факторы, лежащие в основе зарядки электромобилей в настоящее время, и то, как она может - или должна - измениться в будущем, чтобы число автомобилей с электродвигателем в Америке неуклонно росло.

Зарядка электромобиля - основы

Зарядные станции для электромобилей классифицируются по количеству энергии, которую аккумуляторная батарея авто получает за единицу времени. Всего выделяют четыре «уровня», из которых 4 уровень - самый быстрый. Как показано в таблице ниже, зарядные станции разных уровней имеют очень разные номинальные мощности и время зарядки.

Примечание (1): Типичная потребность в «горючем» для электромобилей составляет около 200 кВтч на тонно-милю, поэтому 2,5-тонному электрокару необходимо около 50 кВтч, чтобы проехать 100 миль (160 км). Производители электромобилей обычно оптимизируют автомобили для достижения максимально возможной экономии топлива с учетом других ограничений (количество мест, динамика и т.д.).

Примечание (2): При очень высоких мощностях ограничение скорости зарядки может, скорее, зависеть от системы управления батареей, чем от емкости зарядной станции.

Неудивительно, что капитальные и эксплуатационные затраты станций большей емкости (без учета поставляемой электроэнергии) выше, чем у станций меньшей емкости. Зарядные станции 1 уровня - как бытовая розетка на 110 В - почти бесплатны. Зарядные станции 3 и 4 уровней, с другой стороны, более дорогие и сложные.

Итак, в каких терминах мы должны рассуждать о затратах на зарядку электромобилей и каковы последствия этих затрат? В частности, будут ли потребители готовы платить больше за более быстрые зарядные станции? Чтобы это понять, давайте изучим затраты на строительство и эксплуатацию сетей зарядных станций для электромобилей.

Капитальные затраты

Капитальные затраты на зарядную станцию состоят из самого зарядного оборудования (аналогично бензоколонке) плюс любые необходимые усовершенствования, вносимые в местную электросеть, земляные и строительные работы и т.д. Основная часть капитальных затрат включает само зарядное оборудование. Существует некоторое удешевление за счет масштаба, но оно достигает максимума для станции из четырех-шести точек зарядки, при этом капитальные затраты на одну точку медленно снижаются по мере роста общего размера и мощности станции. Хотя зарядные станции 2 уровня относительно менее затратны (с мощностью всего 5 кВт) из расчета на киловатт, на самом деле они дороже, чем зарядные станции 3 и 4 уровней.

Зарядные станции для электромобилей достигают максимальной эффективности при 4-6 точках зарядки

Эксплуатационные затраты

Затраты на оплату труда для сети зарядных станций довольно низкие. Как правило, такие станции практикуют самообслуживание и требуют меньше эксплуатационных затрат, чем бензиновые заправки. Однако с пунктов зарядки, подключенных к местной электросети, взимается «плата за мощность», которая используется для компенсации затрат на модернизацию электрических коммуникаций. Плата за мощность связана с максимальной ожидаемой нагрузкой, которая может потребоваться для данной зарядной станции. В принципе, тогда станция 4 уровня может иметь вдвое большую пиковую нагрузку, чем станция 2 уровня, и более высокую плату за мощность. Данная плата является фиксированной и периодической (обычно ежемесячной), независимо от того, достигнута ли пиковая нагрузка в какой-либо конкретный месяц или нет.

Зарядные станции более высокого уровня имеют более высокие затраты, чем станции более низкого уровня, если только коэффициент их загрузки не будет очень высоким.

Такая структура затрат приводит к четырем важным выводам:

Скромная отдача от масштаба

Зарядные станции предлагают относительно скромную отдачу от масштаба. То есть станция с большим количеством точек зарядки не является более экономной (на 1 кВтч), чем станция с меньшим количеством точек. Сегодня среднее количество точек зарядки на одну станцию составляет около восьми. Таких сетей будет появляться все больше, а среднее количество точек на станцию будет снижаться примерно до четырех.

Загрузка очень важна

После того, как зарядная станция для электромобилей построена, все затраты по сути носят фиксированный характер, поэтому степень ее загрузки является ключом к достижению максимальной эффективности. Тем не менее, даже довольно низкая загрузка может сопровождаться очередями в пиковое время. На практике в индустрии быстрых зарядных станций, как правило, используется 20% загрузка. Если средняя загрузка превышает пороговое значение в 20%, оператор, скорее всего, добавит новые точки зарядки или, что более вероятно, построит еще один объект неподалеку.

Общая стоимость обслуживания

Хотя создание быстрых зарядных станций значительно дороже, их большая емкость гарантирует конкурентоспособную стоимость обслуживания (на 1 кВтч), если сравнивать с зарядными станциями меньшей емкости, даже при более низкой загрузке.

Зарядки «на ходу»

Коммерческие зарядные станции значительно дороже, чем гораздо более медленная зарядка дома или на работе. Таким образом, почти все владельцы электромобилей, вероятно, будут использовать домашние и/или рабочие зарядные станции, когда это возможно, оставляя коммерческим станциям относительно скромную долю рынка. На самом деле разница в стоимости настолько велика, что быстрые зарядки «на ходу» будут развиваться как почти полностью отдельный рынок - это немного похоже на обед в ресторане вместо еды дома. Тогда придорожные станции, вероятно, будут конкурировать между собой, не обращая особого внимания на рынок домашних зарядок (с низкой стоимостью).

Как будет развиваться рынок зарядных станций «на ходу»?

По оценкам Министерства энергетики США, большинство владельцев электромобилей будут заряжать свои авто в 80%-90% случаев дома или на работе.

Скорее всего, они будут использовать зарядные станции 2 уровня, поскольку время зарядки не имеет большого значения.

Некоторые поставщики зарядных станций экспериментировали с зарядными устройствами 2 уровня в супермаркетах, торговых центрах и кинотеатрах, но привлекательность этих точек зарядки остается под вопросом.

Владельцы электрокаров, совершающие короткие поездки рядом с домом, редко нуждаются в «дозаправке», и даже если такая необходимость возникает, более медленная зарядка 2 уровня не очень актуальна для тех, кто торопится. Напротив, жители других городов нуждаются в зарядке гораздо чаще, и они, вероятно, будут готовы платить больше за быструю зарядку (3 или 4 уровня), чтобы сэкономить время.

Единственным исключением могут быть гостиницы, где постояльцы могут зарядить свои машины ночью. Таким образом, для приезжих зарядная станция является одним из пунктов назначения, и эти потребители будут искать сочетание удобства, скорости и конкурентоспособной цены - так же, как и владельцы бензиновых/дизельных авто.

Отсюда может следовать, что зарядные станции будут располагаться примерно там же, где и бензиновые заправки сегодня, то есть их можно будет быстро и легко найти. Но из-за того, что быстрая зарядка такая дорогая, это вряд ли возможно. Капитальные затраты и расходы на мощность для станций 4 уровня примерно вдвое больше, чем для станций 3 уровня. Фактически, для достижения такой же прибыльности станция 4 уровня должна будет взимать надбавку по крайней мере в 10 центов за кВтч по сравнению со станцией 3 уровня. При зарядке в 50 кВтч (около 100 миль) потребитель заплатит примерно на 5$ больше, чтобы сэкономить от 15 до 20 минут. Этот компромисс предполагает, что со временем рынок будет сегментироваться, и разные поставщики будут ориентироваться на потребителей с разными потребностями и предпочтениями - так же, как это происходит сегодня на рынке бензина/дизельного топлива.

В долгосрочной перспективе мы ожидаем, что рынок зарядных станций для электромобилей разделится на четыре сегмента (что уже произошло с рынком обычным заправок) с акцентом на удобство, цену, программу лояльности и качество.

Четыре потребительских сегмента рынка зарядных станций

На развивающемся рынке зарядных станций для электромобилей потребители, которым не хватает времени, скорее всего, будут ценить свое время достаточно высоко, чтобы доплачивать за скорость. Они будут искать удобные места с самым коротким временем зарядки и не будут использовать приложения для резервирования. Поставщики, ориентированные на этих потребителей, будут наращивать дополнительную мощность, чтобы уменьшить число очередей, и предлагать самые быстрые зарядные станции. Они также будут требовать значительную надбавку по сравнению со станциями 3 уровня, стремясь компенсировать свои более существенные затраты.

Потребитель с ориентацией на цену, наиболее вероятно, отдаст предпочтение станциям 3 уровня с более высокой загрузкой и, возможно, в менее удобных местах. Такие клиенты готовы ждать в очереди, искать самые дешевые места и резервировать оборудование через мобильные приложения. Потребители, проживающие за пределами города, скорее всего, будут использовать зарядные станции рядом с ресторанами (магазинами или развлекательными заведениями), где им будет чем заняться, пока их автомобиль заряжается.

В последние годы программы лояльности стали важнейшим фактором конкуренции на рынке бензина и дизельного топлива. Однако на рынке зарядных станций лояльность может иметь меньшее значение, поскольку общие расходы на зарядку вне дома будут довольно скромными, составляя всего от 10% до 20% от общего потребления. Водитель, проезжающий в среднем 10.000 миль в год, будет тратить на зарядку вне дома примерно 300$ в год, по сравнению с как минимум 1.500$, которые он отдает за бензин.³

Тем не менее, мы можем увидеть появление пакетов и других предложений, в рамках которых поставщики услуг и розничные продавцы могут предлагать зарядку в качестве стимула для увеличения количества подписок, трафика или других транзакций.

Также может появиться потребительский сегмент с акцентом на качество. Такой потребитель отдает предпочтение проверенным брендам, которые он считают самыми качественными (точно так же, как некоторые доверяют определенным маркам бензина). Дифференциация самого зарядного продукта для электромобилей (например, электронов) может быть сложной задачей, поэтому поставщики, возможно, захотят дифференцировать источник своей энергии и даже выделить его в отдельный бренд. Например, поставщики могут продвигать экологически чистую энергию из возобновляемых источников, таких как солнечная, ветровая или геотермальная, и взимать за это надбавку. Кроме того, компании могут брендировать место, где эта энергия производится. Представьте себе, например, Texas Wind или Arizona Solar («Техасский ветер» или «Аризонское солнце»). Или, для некоторых потребителей, даже Wyoming Coal («Уголь из Вайоминга»).

Кто будет развивать инфраструктуру зарядных станций?

Отдельные операторы зарядных станций

Эти компании работают с прицелом на долгосрочную перспективу. Они наращивают зарядные мощности с опережением спроса, неся убытки и рассчитывая в конечном итоге на рост популярности электромобилей. Они изучают возможности различных сценариев, таких как установка домашних зарядных устройств (мало чем отличается от установки бытовой техники), создание сетей зарядки возле офисных зданий, использование «проходных» мест (например, парковки отелей или торговых центров) и строительство придорожных станций быстрой зарядки.

Производители транспортных средств (включая консорциумы)

Производители автомобилей инвестируют в строительство зарядных станций по всей территории США, чтобы стимулировать спрос на свои машины. Некоторые могут предложить бесплатную зарядку (по крайней мере, в течение ограниченного периода времени) в качестве дополнительного стимула для покупки авто. Эти игроки обычно заключают сделки с другими предприятиями - например, с автозаправкой или рестораном, - которые платят комиссионные в обмен на перспективу привлечения дополнительных клиентов. И, кажется, это работает. Один владелец небольшого розничного магазина, установивший зарядные станции по договору с производителем, сообщил: 80% водителей обязательно что-то покупают в его магазине, причем каждый такой покупатель приносит примерно вдвое больше выручки по сравнению с покупателем обычного топлива.

Федеральные и местные органы власти

Внедрение электромобилей помогает органам власти в достижении различных целей, связанных с охраной окружающей среды и устойчивым развитием. Некоторые предпочитают инвестировать напрямую, другие субсидируют развитие зарядной инфраструктуры в пределах своего региона. Тем не менее, как правило, эти сети представляют собой станции 2 уровня на обочинах дорог/стоянках, которые, как мы уже обсуждали, имеют ряд недостатков. Положительным моментом, конечно же, является то, что эти медленные зарядные станции менее затратны в установке.

Определение размера рынка

Итак, основная часть зарядных станций от коммерческих поставщиков, скорее всего, будет иметь оборудование 3 и 4 уровня. В таком случае размер рынка будет зависеть от доли электромобилей в общем количестве транспортных средств (т.е. автомобилей в эксплуатации, в отличие от регистрации новых автомобилей) и от распространенности быстрых зарядок.

В таблице ниже показан потенциальный размер рынка зарядных станций с точками зарядки 3 и 4 уровней при различных значениях загрузки.

Количество требуемых точек зарядки (в тысячах)

Распространение электромобилей (% от общего числа автомобилей)

Существующая сеть быстрой зарядки (47.000 точек при 5% загрузке и доле электромобилей в 0,5%) была построена с опережением спроса и остается недостаточно загруженной. Однако мы ожидаем, что загрузка будет расти по мере того, как рынок и ожидания инвесторов будет становиться более зрелыми. Но цифры могут еще какое-то время отставать от прибыльного уровня, поскольку провайдеры строят новые сети в ожидании неуклонно растущего спроса.

Учитывая, что к 2030 году доля электромобилей в общем автопарке Америки может составлять 5%, рынку, возможно, потребуется от 120.000 до 235.000 точек быстрой зарядки, или от 30.000 до 60.000 станций. Интересно, что популярность электрокаров будет расти, вероятно, благодаря небольшим станциям, потому что они будут самыми многочисленными и, следовательно, более удобными для потребителей. Принимая во внимание эти соображения, мы оцениваем общую сеть станций быстрой зарядки к 2030 году примерно в 60.000 единиц. По крайней мере, некоторые из них - возможно, большинство - будут находиться на существующих заправочных станциях.

Несмотря на то, что рынок зарядных станций для электромобилей только зарождается, мы считаем, что создание национальной сети таких станций, учитывающих спрос и предпочтения клиентов, будет способствовать популяризации электромобилей. Но остаются вопросы насчет того, насколько быстро будет развиваться эта зарядная инфраструктура и как она будет выглядеть.

Тем не менее, основополагающие экономические факторы и поведение потребителей должны привести к созданию сети удобных станций быстрой зарядки, конкурирующих за обеспечение потребителей энергией по конкурентоспособной цене.

Примечание (3): Меньшая сумма здесь связана не с более низкой стоимостью езды на электромобилях, а с тем, что 80% зарядки производится дома. Фактически, стоимость каждой мили пути для электромобилей, которые заряжаются вне дома, примерно аналогична стоимости поездок на бензиновых/дизельных авто или даже выше. На рынке бензина/дизельного топлива у потребителей нет возможности заправляться дома, поэтому на заправку вне дома они тратят намного больше денег.