Finite element methodologies application in EV's charging infrastructure planning

The concerns regarding the levels of greenhouse gases and other air pollutants in addition to global warming which emanates from industries and consumption of fossil fuels by vehicles around the world has been increased in the recent years. On the other side, the gradual reduction of fossil fuel resources has raised the Idea of using alternative fuel sources. One of the most popular trends towards the reduction of pollutants is using of electricity as the primary source of energy for vehicles. The growth in investigations and researches on developing electric vehicles, over the past decade indicates the importance of this topic among scientists, researchers and car companies. Despite the benefits of such vehicles, the expansion of EV’s as daily driving cars has been resulted in raising other concerns. Electric vehicles, when charging act as significant loads in the grid. Today’s vehicle typically drawing between 3-4 kW (roughly equivalent to the demand of a full household), and upcoming models are expected to be capable of drawing twice that, or more. The resulting impact on low voltage system distributions can be significant, with potential problems including transformer or line overload, harmonics, voltage drop, and phase imbalance. On the other side, limited range and battery capacity of battery electric vehicles make them dependent on charging infrastructure, which in turn hinders their acceptance. “Range anxiety” fear is quite common among the electric car drivers in these days. Not being able to charge a vehicle over the night or lack of enough charging station over the road may lead in arising of unreliability of electric cars at the first place in some peoples’ minds. Establishing enough number of charging stations over the roads with right charging infrastructures installed onboard on the cars not only overcomes “range anxiety”, but also can turn electric vehicles to reliable daily driving vehicles among commutators. One of the aspects which plays an important role in accepting of electric vehicles as merit substitute for traditional fossil fuel dependent cars is the battery models of EV’s. In the current work, the whole map is considered as a solid thing which is exposure to heat sources and the heat conducts in the solid with the thermal conductivity based on the roads. Considering the heat conduction equation help us to find out the temperature at vertices of triangles in population mesh. The higher the temperature would be in a vertex the demand for the electric vehicle charging stations in the feature will be higher. This is the first assumption we made, but in further results we conclude that the related temperature is not necessarily an indicator of higher demands in the future. Since population of the state plays a crucial role in planning of charging infrastructures.

Negli ultimi anni sono aumentate le preoccupazioni dovute agli elevati livelli di gas serra e di altri inquinanti atmosferici, oltre al riscaldamento globale causato dalle industrie e dal consumo di combustibili fossili nel settore dei trasporti in tutto il mondo. D'altra parte, la graduale riduzione delle riserve di combustibili fossili, nonché il loro costo di estrazione, sta promuovendo sempre più l'uso di fonti energetiche rinnovabili. Una delle tendenze in atto verso la riduzione delle emissioni inquinanti è l'utilizzo di veicoli elettrici anche nel settore dei trasporti stradali. La crescita delle ricerche sullo sviluppo di veicoli elettrici, negli ultimi dieci anni, indica l'importanza di questo argomento tra scienziati, ricercatori e società automobilistiche. Nonostante i vantaggi offerti dai veicoli elettrici, la loro espansione come veicoli primari in sostituzione di quelli tradizionali sta suscitando ulteriori preoccupazioni, soprattutto per l'impatto sulla rete elettrica attuale dovuto a un carico aggiuntivo di tipo aleatorio. La ricarica domestica richiede circa 3-4 kW (equivalenti alla domanda di una famiglia), e ci si aspetta che i nuovi modelli siano in grado di richiedere una potenza più che doppia. L'impatto che ne deriva sulle reti di distribuzione in bassa tensione può essere significativo, con potenziali problemi tra cui sovraccarichi dei trasformatori e/o delle linee, armoniche, cadute di tensione e squilibrio tra le fasi. Dall'altra parte, la capacità limitata della batteria rende i veicoli elettrici dipendenti dall'infrastruttura di ricarica, che a sua volta ne ostacola la loro diffusione. Oggigiorno infatti, l'ansia da autonomia è ancora abbastanza comune tra i conducenti di auto elettriche. Non essere in grado di caricare un veicolo durante la notte o la mancanza di un'adeguata infrastruttura di ricarica pubblica può comportare l'insorgere da parte delle persone di una percezione di inaffidabilità delle auto elettriche. Stabilire un numero sufficiente di stazioni di ricarica pubbliche abbinate alla capacità dei caricabatterie a bordo delle auto non solo permette di superare "l'ansia da autonomia", ma può anche trasformare i veicoli elettrici in veicoli principali e affidabili per il trasporto pendolare di tutti i giorni. Uno degli aspetti che gioca un ruolo importante nell'accettazione dei veicoli elettrici come sostituto di quelli tradizionali a combustibili fossili è la capacità e il tipo di batteria. Nel presente lavoro, Si considera la mappa di una regione da infrastrutturare come un corpo solido esposto a fonti di calore che si diffonde in ragione della conduttività termica; la temperatura nelle varie zone rappresenterà la necessità di infrastrutture di ricarica, considerando la popolazione locale come sergente di calore e le strade come conducibilità termica. Considerando l'equazione della conduzione del calore, è possibile determinare la temperatura ai vertici dei triangoli nella mesh della popolazione. Maggiore è la temperatura in un vertice e maggiore è la richiesta per le stazioni di ricarica in quel punto. Questa è la prima supposizione che è stata fatta, ma da ulteriori risultati si può concludere che la temperatura non è necessariamente un indicatore di maggior richiesta di ricariche, poiché la popolazione dello stato svolge un ruolo cruciale nella pianificazione delle infrastrutture di ricarica.