5 godzin temu
Ładowanie samochodów bez kabli? To możliwe! Dzięki stacjom działającym podobnie do domowych ładowarek indukcyjnych zmienia się sposób, w jaki ładujemy samochody elektryczne. Niektóre firmy już takie systemy oferują. Tymczasem rozwijana i testowana jest już dużo bardziej zaawansowana technologia – indukcyjne ładowanie samochodu w czasie jazdy.
Trudno zaprzeczyć, iż elektryczne samochody mają mnóstwo zalet. Mają też wadę – zasięg. A gdyby tak zbudować autostrady ładujące pojazdy? Pierwsze próby pokazują, iż to działa, a naukowcy opracowują kolejne, jak twierdzą, rewolucyjne technologie, które mogą takie systemy usprawnić. Tymczasem w miejskich czy przydomowych ładowarkach nie trzeba będzie podłączać żadnych przewodów – wystarczy, iż pojazd zatrzyma się nad adekwatnym punktem. Eksperci prognozują szybki wzrost rynku takich systemów.
Kierowcy chcą bezprzewodowego ładowania
Przeprowadzona w Nowej Zelandii ankieta z udziałem ponad tysiąca kierowców elektrycznych samochodów pokazała wyraźnie, jakie nastawienie te osoby mają do technologii, która za jakiś czas może odmienić jazdę pojazdami na prąd. Chodzi o bezprzewodowe ładowanie, które ma pozwalać na uzupełnianie energii w samochodzie nie tylko na postoju, ale choćby w trakcie jazdy! 93 proc. badanych wyraziło optymizm i poinformowało o chęci wypróbowania takich systemów. Według badanych główną zaletą takich systemów była użyteczność. Niektórzy obawiali się ewentualnych zagrożeń związanych z promieniowaniem elektromagnetycznym oraz kosztów.
– Dynamiczne ładowanie bezprzewodowe może nie być praktyczne w zaspokajaniu potrzeb transportu miejskiego. Jednak oferuje ono istotne korzyści w podróżach między miastami, zmniejszając zależność kierowców pojazdów elektrycznych od stacji ładowania wymagających postoju i zjazdu z autostrad – podkreśla główny autor badania, dr Ramesh Majhi z University of Auckland.
– Dążenie do upowszechnienia pojazdów elektrycznych ze względu na ich zrównoważony wpływ na ograniczanie emisji gazów cieplarnianych napotyka przeszkody związane z niewystarczającą infrastrukturą ładowania. Właśnie tu z pomocą przychodzą umieszczone w jezdni specjalne pasy do ładowania. Dlatego tak ważne jest, aby decydenci wiedzieli, jak najlepiej wdrażać tego typu technologię w przyszłości oraz aby rozumieli obawy społeczne i, miejmy nadzieję, potrafili je rozwiać – dodaje jego koleżanka dr Selena Sheng.
Czytaj też: Elektryki w Europie odbijają. Ale nie te od Tesli
Naukowcy biją rekordy
Różne zespoły badawcze usilnie pracują nad tym, aby zrealizować wizję łatwodostępnego i sprawnego, bezdotykowego ładowania samochodów. Na przykład grupa z Oak Ridge National Laboratory (ORNL) w ubiegłym roku doniosła o pobiciu rekordu transferu mocy w tego typu systemie. Naukowcom, w warunkach laboratoryjnych udało się uzyskać aż 270 kW.
W eksperymencie zorganizowanym we współpracy z Grupą Volkswagen wykorzystano model Porsche Taycan. Badacze pobili własny nieco wcześniejszy rekord, w którym osiągnęli poziom 100 kW. To już naprawdę wysokie wartości! Publicznie dostępne tzw. szybkie ładowarki mają zwykle moc kilkudziesięciu kW.
– W ciągu ostatnich trzech miesięcy zespoły badawcze specjalizujące się w elektronice mocy i napędach elektrycznych w ORNL ustanowiły imponujące rekordy świata w zakresie ładowania bezprzewodowego – wyniki skomentował Lee Slezak, menedżer ds. technologii infrastruktury sieciowej i ładowania w Biurze Technologii Pojazdów Departamentu Energii USA. – Osiągnięcia te dodatkowo przyspieszą adopcję pojazdów elektrycznych w Stanach Zjednoczonych – dodał.
Jak działa bezprzewodowe ładowanie samochodów? Kluczem są nowe cewki!
Autorzy rekordu podkreślają, iż typowe systemy przeznaczone do ładowania bezprzewodowego są duże i ciężkie – mają na tyle znaczące rozmiary i masę, iż nie dałoby się ich choćby zamontować w takim samochodzie jak Porsche Taycan. Kluczem do sukcesu były nowego typu cewki elektromagnetycznego sprzężenia, które zmniejszono do średnicy niecałych 50 cm. Dzięki temu bez kłopotu dało się umieścić w podwoziu auta. A zastosowanie nowatorskiej geometrii zaowocowało tym, iż cewki przenosiły dużą moc, mimo tak niedużych rozmiarów.
– Cewka odbierająca zaprojektowana dla testowego Porsche Taycana może osiągnąć od 8 do 10 razy większą gęstość mocy niż systemy istniejące dotychczas – wynalazek chwalił Omer Onar kierujący grupą w ORNL grupą pracującą nad elektroniką systemów ładujących samochody.
Wspomniana gęstość mówi o tym, jak dużą moc system może przekazać w odniesieniu do swoich rozmiarów.
– W przeliczeniu na masę jednej kilowatogodziny to także najlżejszy system ładowania na świecie – podkreślił ekspert.
Jego zespół ma już nowe cele. Teraz po pierwsze pracuje nad stworzeniem systemu nadającego się do komercjalizacji, w tym wersji do stacjonarnego użytku przydomowego.
– Naszym zadaniem jest teraz stworzenie dojrzałej technologii, którą będzie można zastosować w samochodach wypuszczanych z fabryk – powiedział Onar. Wystarczy, iż kierowca takiego pojazdu zaparkuje we adekwatnym miejscu. To jednak nie wszystko — zespół pracuje także nad systemem, który pozwoliłby na ładowanie w czasie jazdy.
Kolejne zespoły szukają nowych rozwiązań
Potencjalnie przełomowych technologii pojawia się w ostatnim czasie więcej. Specjaliści z Pekińskiego Instytutu Technologicznego przedstawili wynalazek, który według nich ma „zrewolucjonizować” bezprzewodowe ładowanie samochodów. Ten pomysł także polega na innowacyjnej konstrukcji indukcyjnych cewek, w których m.in. umieszczono specjalne ferrytowe rdzenie. Ulepszenie pozwoliło na skupienie pola magnetycznego w pobliżu środka cewek, co zmniejszyło straty energii i poprawiło transfer mocy. Badaczom udało się osiągnąć aż 50 proc. wzrost sprawności elektromagnetycznego sprzężenia oraz aż 300 proc. zwiększenie indukowanego napięcia. Ponadto układ wykazał wyraźnie zwiększoną tolerancję na nieprecyzyjne ustawienie systemu ładującego względem samochodu. To szczególnie ważne, jeżeli miałyby powstać systemy ładujące samochody na drogach – utrzymanie pojazdu dokładnie nad urządzeniem ładującym jest bowiem, de facto niewykonalne.
Terenowe testy dają dobre wyniki
W różnych miejscach na świecie prowadzone są choćby już pierwsze testy z drogami, w których działają systemy do ładowania jadących pojazdów. Do najbardziej znanych firm, które zajmują się tą technologią, należy Izraelski Electreon. Przedsiębiorstwo to przeprowadziło już testy swojego systemu na niedługim, nieco ponad 1,5-kilometrowym odcinku drogi prowadzącej do lotniska Visby na Gotlandii.
Umieszczony pod asfaltem system ładował specjalnie przystosowany do tego elektryczny 12,5-metrowy autobus oraz 40-tonową ciężarówkę. Co ważne – podkreślają eksperci firmy – pojazdy bardzo różniły się między sobą pod względem zapotrzebowania na moc i zamontowanych w nich baterii. Jak podaje Electreon, autobus działał normalnie – rozwoził pasażerów na swojej typowej trasie, ładując baterie na stacji oraz właśnie w czasie jazdy, korzystając z systemu wbudowanego w drogę. Pasażerowie wyrazili wysoki poziom zadowolenia z nowej technologii. Testowa ciężarówka osiągała natomiast maksymalną według przepisów prędkość 80 km/h, otrzymując z jezdni, bagatela, 100 kW mocy. Niezależni eksperci ocenili, iż nowy system w żaden sposób nie utrudniał ruchu innym pojazdom, a także nie wpłynął negatywnie na strukturę, jakość ani żywotność jezdni. Działał przy tym choćby w temperaturze minus 23 stopni, bez obniżenia swojej sprawności.
Nie przegap najważniejszych trendów w technologiach!
Zarejestruj się, by otrzymywać nasz newsletter!
Rynek bezprzewodowego ładowania ma gwałtownie rosnąć
Tymczasem niektórzy znani producenci samochodów testują już technologię bezprzewodowego ładowania, choć dotyczy to urządzeń stacjonarnych. Istnieją także firmy, takie jak WiTricity czy Plugless Power, które oferują odpowiednie modyfikacje samochodów i ładowarki.
Firmy analityczne prognozują natomiast silny rozwój rynku bezprzewodowego ładowania samochodów. Według Markets and Markets w 2030 roku jego światowa wartość ma osiągnąć ponad 1,3 mld dol., a według Meticulous Research – ponad 4 mld dol. w roku 2031. To z pewnością dobra wiadomość. Samochody elektryczne będą bowiem coraz bardziej zastępować pojazdy spalinowe, a na razie pozostają za nimi daleko w tyle, jeżeli chodzi o wygodę. Bezprzewodowe ładowanie może to zmienić.
Autor zdjęcia: Pixabay
