世界各地的政府都在推动从化石燃料汽车向电动汽车转型。
但若干问题仍阻碍着电动汽车的广泛普及。
本文介绍这些挑战，以及我们如何应对。
2021年末，德国宣布将于2030年停止销售新的内燃机（ICE）汽车。尽管德国拥有全球规模最大的在用内燃机汽车车队之一，也是梅赛德斯-奔驰、奥迪和保时捷等传统品牌的故乡，这一举措并未令行业感到意外。已有40多个国家承诺在2050年前逐步淘汰内燃机汽车，德国只是加入了减少排放、推动交通电气化的国际竞赛。
全球电动汽车（EV）销量在2021年增长了80%，丰田和大众等公司宣布将投资1700亿美元用于电气化。电动汽车不仅能消除尾气排放，并应对交通运输部门造成的全球二氧化碳排放中的一部分（该部门贡献了23%），在能源供应向更大比例可再生能源（RE）转型的过程中，还能为电网提供重要的灵活性。然而，尽管全球大力推动电动汽车，2021年其在全球汽车销量中所占比例仅为7.2%。电动汽车革命仍有很长的路要走。
电动汽车广泛普及面临的挑战
购车成本一直是影响消费者购买电动汽车的重要因素，63%的消费者认为电动汽车超出了自己的预算。然而，随着电池成本下降，以及电动汽车与内燃机汽车预计到2026年实现成本平价，关注重点正转向扩大必要基础设施和原材料供应，以实现电动汽车的大规模普及。以下是我们面临的四个问题：
1. 充电基础设施不足
与传统加油站相比，充电站更难找到，通常受投资成本和基础设施建设难度限制。安装成本——慢速充电桩从2,500美元起，快速充电桩则高达35,800美元——再加上许可和监管等杂项费用，使充电站成为一项昂贵的投资。此外，要让人们能够在通常停车的地方（家中或工作场所）充电，也面临自身的挑战，例如多租户建筑的协调、电网接入管理以及充电时段安排。这导致可用充电站网络规模较小，也使消费者迟迟不愿转向电动汽车。
2. 电网过载风险
随着可再生能源占比提高，以及能源供应间歇性增强，电网已经承受着压力。电动汽车普及率上升会进一步增加用电负荷，可能需要新增电网基础设施投资以满足增长的需求。公用事业公司和发电企业还面临另一项挑战：预测何时、何地需要这些电力，同时努力了解快速增长的电动汽车市场。不过，如果电动汽车在非高峰时段充电——也就是深夜或清晨——电网过载的风险会更低。
3. 电网碳排放强度高
高碳电网严重依赖化石燃料，会削弱企业和消费者通过电动汽车减排的效果。因此，尽可能推动电网脱碳至关重要，这有助于让购车者相信，改用电动汽车值得，而且能够减少碳排放。
4. 关键矿产和稀土金属储量有限
电动汽车所需的矿物原料约为内燃机汽车的六倍。国际能源署预测，到2040年道路上将有7000万辆电动汽车，矿产需求也将增长30倍。地下并不缺少这些资源，真正令人担忧的是能否以可持续的方式开采，遵循社会责任治理原则，并及时满足需求。预计镍将出现短缺，锂产量扩大也面临挑战。供应短缺还可能促使制造商使用质量较低的矿物原料，从而对电池性能产生不利影响。
技术进步有助于缓解这些挑战
技术将在建设充电和电网基础设施、维持关键矿产稳定供应方面发挥重要作用，从而以可负担的成本支持电动汽车广泛普及。
1. 智能灵活充电
汽车通常有95%的时间处于闲置状态。智能灵活充电技术可利用汽车电池未使用的电力，在用电高峰时向电网补充电力；在某些情况下，也可以智能地暂停充电或降低充电功率。另一方面，该技术让消费者能够在非高峰时段充电，费用仅为高峰时段的三分之一或更低，从而减少高峰时段的电网拥堵并降低消费者成本。充电系统允许电动汽车车主根据电力限制、电价和优先级安排充电，并将未使用的电力售回电网，因此能够更好地应对用电需求的突然高峰。这项技术还使电网能够扩大容量，以较低的消费者成本满足电动汽车带来的新增需求，减轻电网系统压力并避免能源价格飙升。
2. 通过智能能源管理有效管理电动汽车负荷
能源管理系统通过集成数字平台协调能源系统中的发电资产（例如太阳能或风能设施）和用能资产（例如电动汽车充电桩、供暖与制冷系统以及照明设备）。借助物联网（IoT）连接和人工智能驱动的算法，系统能够实时监测资产健康状况和运行表现，进而最大限度地提高可再生能源消耗，降低运营成本和系统投资。系统还可对电动汽车和固定式储能与其他接入电网的资产进行协同优化，提供与当地可再生能源资源相适配的额外电网稳定服务，以平衡负荷、确保能源供应稳定并维持市场价格稳定。
3. 电池监测、分析与回收
借助人工智能物联网（AIoT）对电动汽车和固定式储能设备进行电池监测与分析，可实现预测性维护和使用优化，延长电池寿命，减少对新电池的需求并缓解供应链压力。此外，数据有助于更好地判断何时改造再利用或回收电池，并识别受损的单个电芯（而非报废整个电池组），从而简化并优化锂离子电池的回收。
未来之路
在环境关切日益加深、政府立法和财政激励推动下，电动汽车转型已全面展开，这一转型带来的挑战也在不断增加。值得庆幸的是，除了其他硬件、制造和供应链解决方案，AIoT辅助技术也能帮助我们克服许多挑战。智能充电技术改善充电基础设施和客户体验。智能能源管理改善电动汽车和固定负荷管理，降低电网过载风险，并推动更多地使用可再生能源。电池监测、分析与回收通过延长电池寿命并提高再利用率，缓解电池矿物需求增长带来的供应短缺。
在全球减排行动以及加快交通电气化的技术推动下，更多国家将效仿德国等国，禁止销售内燃机汽车。考虑到禁令最早可能于2030年实施，仍待回答的问题是：企业、地区和城市准备好在本十年内转向电动汽车了吗？
