卡车车队电气化的前进道路

公路货运行业的直接客户也开始将化石燃料卡车置于焦点之中。货物运输在许多美国价值链的碳足迹中扮演着不成比例的角色。我们估计美国商业物流支出约为该国名义GDP的9%，但交通运输部门在2021年占美国温室气体排放的约28%。因此，托运人和承运人都在寻找环保的运输方式——而转向电动卡车是他们备选方案中的首选。零排放的运输时代是不可避免的。有远见的企业将尽早做好准备。化石燃料卡车运输的时代即将结束。鉴于车辆排放对人类和环境的威胁，许多政策制定者和监管机构正在启动联邦、州和地方计划，以加快电动汽车（EV）车队的应用。额外的压力来自那些考虑其购买决策的环境影响的消费者，以及致力于环境、社会和治理目标的机构投资者。转向电动化可以帮助应对道路交通对美国碳排放造成的巨大影响，但电动卡车的主流化普及面临着重大的技术和资金障碍。 前方卡车车队电气化道路障碍 1无法使用充电基础设施更高成本今天的电动卡车在短途路线上表现最佳，但充电的最佳地点靠近港口和其他物流节点，那里土地供应不足。例如，在内陆帝国，一个靠近洛杉矶港的分销中心，对空间的高需求帮助租金在2023年中期上涨到每平方英尺1.44美元——一年内增长了27%以上。推出一支电动卡车车队将不会很容易。正在考虑采取行动的运输公司正在遇到各种各样的障碍，包括购买和运营卡车的成本更高、承载能力较低、续航里程较短、运营限制以及充电基础设施不完善。接下来，我们将更仔细地看看最大的障碍。阻碍电动汽车车队发展的因素商用车充电基础设施仍处于发展初期。为支持电动卡车的大规模使用而建设充电网络将面临挑战，需要专用空间、适当的授权以及大量的电力。获取充电站许可证需要获得土地利用、分区要求、电气认证和地下导管铺设的批准。这是一个漫长且因地方管辖区差异很大的过程。一些州，如加利福尼亚州，已试图简化充电站的许可流程。即便如此，该过程也可能需要18到30个月。开发商还需要与其他利益相关者打交道，包括受站点影响的当地社区以及将提供所需电网连接和电力容量的公用事业公司。电池电动汽车（BEV）卡车比它们的内燃机（ICE）同类产品贵两倍多。美国承运人可以获取政府补助和税收抵免来弥补部分差距，但前期成本是分析像卡车这样的生产性资产的成本和收益的有限方式。更好的衡量标准是拥有总成本（TCO），它也考虑了车辆整个使用寿命中的燃料和充电、驾驶员劳动、维护和保险费。当考虑了所有这些因素后，差距会缩小，但它并没有完全消除。在TCO的基础上，电动卡车仍然比传统车辆贵大约8%（参见第2页的图1）。 (0.5)0.3$0.4$0.8$0.3$0.7来源：洛杉矶港和长滩；美国国家可再生能源实验室；国际清洁交通委员会；凯度分析燃料成本差异(每英里美元)购买一辆燃油重型卡车的TCO（每英里美元，2022年，五年拥有寿命）燃料成本电动卡车比传统车辆更贵购买电动重型卡车（每英里美元，2022年，五年拥有寿命）的总拥有成本注意：TCO为拥有总成本；EV为电动汽车；BEV为纯电动汽车；ICE为内燃机；HVIP为混合动力和零排放卡车和公交车优惠券激励计划；LCFS为低碳燃料标准。拥有期不代表卡车平均寿命，而是指卡车在典型情况下在内燃机卡车通常在拥有期五年后被以残值出售给二手卡车市场时的拥有期。鉴于目前纯电动汽车卡车还没有二手市场，因此不包括在评估中。 0.00.1(0.2)$0.3$0.1$1.0$1.0$0.2$0.1维护驾驶员保险(驾驶)维护驾驶员保险(驾驶) 维护问题每趟平均英里数驾驶时间每负载每负载的驻留时间充满至 100%卡车利用率（运行时间）卡车拥有期加载生产力每日平均负载电力驱动系统比内燃机拥有更少的部件，并且消耗的易耗品更少。理论上，这应该简化维护和支持。但在实践中，车队所有者面临着关于电动卡车长期支持成本的相当大的不确定性。部分原因在于技术是新的。重型卡车动力系统承受着比乘用电动车更高的负载和更苛刻的循环要求，而电动卡车尚未积累足够的里程，以至于其真实世界的可靠性尚未明确。注意：BEV是纯电动汽车；ICE是内燃机。资料来源：Kearney分析重型卡车BEV与ICE的牵引车生产率（里程场景背后的假设）图2纯电动汽车不如传统卡车生产效率高，因为存在电池效率问题电动汽车车队需要高功率电力连接，这对本地和区域电网造成了额外压力。卡车将使用低功率（最高100千瓦）充电桩进行夜间充电，以及高功率（500千瓦或更高）充电桩在运输期间进行快速充电。仓库和配送中心需要配备快速充电设施，以便卡车在装载或卸载时进行充电。一个大西洋公共政策研究表明，全面电动化美国卡车车队将需要53,000至93,000个350 kW充电端口和10,000至19,000个2 MW端口，以服务于长途公路货运网络。建设该基础设施将耗资350亿美元至670亿美元。 90%1.51.9-19%-14%2.12.4更长的加燃料时间前方卡车车队电气化障碍3长途拖车行程洛杉矶港到Bakersfield)短途拖车行程洛杉矶港到桑伯纳德)s75英里135英里2.5小时1.8小时1.5小时1.5小时用于BEV五年BEVICEIBEVCE完成纯电动汽车的定期和不定期维护工作将带来额外的挑战，包括合格的高压电力驱动系统维修技术人员的短缺，以及对更换零件的成本和可用性的不确定性。给一辆传统8类卡车加满油大约需要20分钟。使用一台360千瓦充电桩，等效电动卡车需要充电90分钟。额外的停机时间会降低电动车的生产效率，尤其是在装卸过程中几乎没有充电机会的情况下。我们对短途拖车操作的分析表明，电动卡车的日运输量将比内燃机卡车减少14%到19%，具体取决于港口和目的地之间的距离（见图2）。 150200250300将电动车队投入使用前方卡车车队电气化道路障碍4沃尔沃VNR比亚迪 8TT斯堪尼亚R45电动范围（每单充电英里数）随着时间的推移，许多这些障碍将会缩小甚至完全消失。例如，电池技术的进步预计将削弱电动卡车的里程和载重缺点。目前正在开发的兆瓦充电系统，目标是到2027年实现大规模部署，将BEV充电时间从90分钟缩短到15分钟，从而在电动卡车和它们的燃油车竞争对手之间拉平加油站竞争的场地。 来源：凯丰分析较低负载，较短射程图3重型电动卡车比传统卡车续航里程更短重型电池意味着电动卡车重达25,000磅——比燃油车同类车型重66%。这降低了它们在不超重的情况下可承载的货物量。即使在加利福尼亚州，允许纯电动车有2,000磅的超出重量，选择电动仍然意味着总载货量减少9%到15%。纯电动汽车配备多种电池尺寸，允许车队运营商在载货量和续航里程之间进行权衡。无论他们选择什么，他们仍然需要适应加燃料站之间较短的运输距离。现有的和即将推出的电动卡车声称其续航里程在500英里到不到200英里之间（见图3）。这是化石燃料卡车典型续航里程的40%到60%。 00501001002003004005006007008009001,000) Wh (k 容量 y 电池 t a l 350400450500特斯拉半导体尼科拉电动车DAF XD/XF电动奔驰eActros远程 理解监管框架。一些监管机构正提供重大激励措施，包括税收抵免或补贴，以加速电动汽车转型。这允许参与者在更“友好”的州试点这些车辆。例如，加利福尼亚州的混合动力和零排放卡车和公交车优惠券激励计划（HVIP）降低了电动卡车的购买价格，以加快商业化与清洁社区。其他州计划，包括科罗拉多的清洁燃料和车辆技术、纽约卡车凭证激励计划以及新泽西州零排放激励计划，已推出资金计划以降低8类电动卡车的购买价格并激励车队采用。要推动事情发展，以下是一些早期采用者的关键经验：然而，托运人和承运人完全没有理由袖手旁观，等待技术赶上。他们已经拥有许多在正确应用中简化电动汽车队拥有并改善零排放运输经济性的选择。 与卡车制造商和基础设施合作前路障碍重重：卡车车队电气化 5面向车队充电网络市场的机遇。这些公司正在投资建设密集的充电站网络。初期重点是拥有支持性法规的地区，如加利福尼亚州，但计划在全国范围内扩张。一些物流公司，如普洛吉斯，正在发展自己的电动汽车车队提供者。私人企业看到了显著的管理服务方案，包括能源供应、充电基础设施、服务以及运营支持。其他人，包括TeraWatt、Forum Mobility和WattEV正在创建场外充电基础设施网络，以允许卡车在指定地点充电或过夜停放。WattEV还提供了一种“卡车即服务”模式，允许司机以单一价格使用WattEV拥有的卡车和充电器。一些卡车制造商正在采取合作方式来建立电动充电站。例如，Nikola与Voltera（一种即用型充电基础设施解决方案）合作，戴姆勒与BlackRock和NextEra Energy（一家能源公司）合作，在南加州实施充电网络。卡车制造商也可以帮助应对维护挑战。现在有几家公司在其车辆合同中包含维护服务，为托运人和承运人提供成本确定性，并保证获得合格的技术人员，他们拥有关于车辆的详细信息知识。选择合适的路线和负载。电动卡车尚未准备好与传统车辆在重型货物和长途路线方面竞争，但大量其他应用场景与当今车辆的 capabilities 非常契合。例如，洛杉矶港和长滩港的 drayage 服务通常涉及 75 至 135 英里的运输和 30,000 至 50,000 磅的货物量。其中仅 80% 的货物量适合当今的电动卡车。另一个关键应用是专用合同运输，其中明确定义的路线和稳定的货物量让承运商有机会竞标最适合其电动车队合同的业务。 前方道路清晰作者哈维尔·帕哈隆顾问，纽约 javier.pajaron@kearney.com对于托运人和承运人而言，将电动公路运输从目前的利基应用扩展到主流需要周密的规划。转型过慢的公司有失去业务给行动更快的竞争对手的风险。转型过快同样可能造成损害，推高成本并侵蚀短期竞争力。专注于最有利的地区、路线和负载将帮助车队运营商最大化其电动车的投资回报，同时将他们定位为在未来零碳运输市场中取得成功。安德烈斯·门多萨·佩纳合作伙伴，芝加哥andres.mendozapena@kearney.com 前方卡车车队电气化障碍6迪利普·瓦里尔咨询师，芝加哥 dileep.warrier@kearney.com郑彬校长，芝加哥benny.zheng@kearney.com kearney.com凯文尼是一家领先全球的管理咨询公司。近100年来，我们一直是C级高管、政府部门和非营利组织的值得信赖的顾问。我们的员工塑造了我们。我们致力于将宏伟构想转化为现实，与客户并肩合作，重振他们的业务，为所有人创造一个可行的未来。如需更多信息，请电邮insight@kearney.com申请转载或翻译本文，及处理所有其他通讯事宜。A.T. Kearney Korea LLC是一家独立法律实体，在韩国以Kearney名义运营。A.T. Kearney作为A.T. Kearney Limited（分支机构）在印度运营，A.T. Kearney Limited是一家根据英格兰和威尔士法律组建的公司。© 2023，A.T. Kearney，Inc. 保留所有权利。