Wyobraź sobie, że napełniasz swój zbiornik w ciągu kilku minut. Teraz wyobraź sobie, że robisz to bez podłączania żadnych kabli. Brzmi to jak science fiction, ale naukowcy z Oak Ridge National Laboratory (ORNL) wykazali, że to nie sen. Wprowadzili bezprzewodowy system ładowania indukcyjnego, który zapewnia 120 kW mocy przy niesamowitej 97% wydajności. To robi wrażenie. Pod względem wydajności jest ona porównywalna z najszybszymi nowoczesnymi przewodowymi stacjami ładowania prądem stałym (DC).
To duży krok naprzód. Poprzedni system ORNL z 2016 r. miał maksymalną moc wyjściową 20 kW. Wydajność wzrosła 6-krotnie. Zespołowi badawczemu udało się to osiągnąć, łącząc nową konstrukcję cewki z zaawansowanymi komponentami elektroniki mocy z węglika krzemu (SiC). Rezultatem jest kołowrotek, który jest lekki, kompaktowy i, co najważniejsze, nie przegrzewa się. Minimalizuje straty mocy transmisji i rozwiązuje jeden z najtrudniejszych problemów w bezprzewodowej transmisji mocy.
Jak działa bezprzewodowe ładowanie indukcyjne
Mechanizm jest zwodniczo prosty. System ten wykorzystuje dwie cewki. Jeden umieszcza się na ziemi lub na podkładce ładującej. Drugi jest w pojeździe. Cewki uziemiające odbierają prąd przemienny z sieci i przekształcają go w źródło prądu przemiennego o wysokiej częstotliwości. Tworzy to pole magnetyczne, które przechodzi przez szczelinę powietrzną o wielkości około 15 centymetrów (około 6 cali).
Kiedy uzwojenie wtórne pojazdu wchodzi w to pole magnetyczne, energia jest przekazywana przez szczelinę. Jest on przekształcany z powrotem na prąd stały (DC) i przechowywany w akumulatorze samochodu. Żadnych widelców. Brak gniazdek. Tylko fizyka.
Ale ORNL nie poprzestał na 120 kW. Celem jest skalowanie tej technologii do 350–400 kW. Po co? Aby skrócić czas ładowania do 15 minut lub mniej. Jeszcze bardziej ambitny jest rozwój dynamicznego ładowania bezprzewodowego. Oznacza to, że sama droga staje się ładowarką. Zyskasz energię podczas jazdy z prędkościami autostradowymi.
Przyszłość ładowania autostrad
Koncepcja jest jasna. Cewka ładująca znajduje się pod asfaltem autostrady. Pojazdy elektryczne (EV) w sposób ciągły ładują akumulatory podczas jazdy z prędkością od 90 do 120 km/h (55 do 75 mil/h). To skutecznie eliminuje problemy z zasięgiem na dużych dystansach. Infrastruktura jest ukryta. Proces dzieje się niezauważony.
Cierpi jednak wydajność. Cewki podziemne są mniej wydajne niż konwencjonalne kable miedziane. Ale wygoda może być warta poświęcenia.
Testy Siemensa i BMW w Berlinie
Laboratorium Narodowe Oak Ridge prowadzi badania fizyczne w Tennessee, a Siemens i BMW prowadzą testy logistyczne w Berlinie. Od czerwca w stolicy Niemiec zostanie wprowadzony indukcyjny system ładowania. Wykorzystuje podziemny nadajnik do przesyłania mocy do cewek pojazdu, eliminując potrzebę stosowania kabli.
Do testów wykorzystano prototyp BMW ActiveE. Jest to całkowicie elektryczna wersja serii 1. Dokładne szczegóły techniczne testów w Berlinie nie są jeszcze znane, ale skupiono się na faktycznej integracji.
Odzwierciedla to wysiłki podejmowane w USA. Plugless Power przeprowadza podobne testy w siedzibie Google w Kalifornii. Trwa wyścig o to, aby bezprzewodowe ładowanie stało się normą, a nie nowością.
Dlaczego ukrywanie się jest ważne
Dlaczego musimy się martwić o osadzenie cewek w ziemi? Ponieważ obecna infrastruktura ładowania jest brzydka. Stosy kabli, nieporęczne stacje i niedogodności dla społeczeństwa. System podziemny jest niewidoczny. Wpisuje się w krajobraz miasta.
Siemens uważa to za ważne z punktu widzenia masowej adopcji. Pojazdy elektryczne muszą być ładowane częściej niż pojazdy z silnikiem spalinowym. Potrzebujesz elastycznego rozwiązania. Ładowanie bezprzewodowe zapewnia automatyczne ładowanie. Wyobraź sobie taksówkę czekającą na pasażerów. Samochód ładuje się na biegu jałowym. Nie jest wymagana żadna interwencja kierowcy. Nie marnuj czasu.
Wtedy można przekonać wątpiących. Gdybyśmy mogli ładować się tak naturalnie, jak oddychamy, bariera wejścia zostałaby znacznie obniżona.
Wniosek
Jesteśmy coraz bliżej momentu, w którym samochody elektryczne będą mogły być ładowane tak szybko, jak tankowanie benzyny. Liczba 120 kW ORNL nadaje ton. Siemens i BMW udowodniły skuteczność prezentowanych modeli. Google testuje tę technologię w Dolinie Krzemowej.
Technologia istnieje. Wysoka wydajność. Problemy z infrastrukturą nadal występują. Jednak kierunek jest jasny. Odchodzimy od kabli. Zmierzamy w stronę energii wbudowanej.
Czy naprawdę można naładować samochód tak szybko, jak zatankowano go paliwem? Być może nie dzisiaj. Jednak mając już na horyzoncie 350 kW, różnica szybko się zmniejsza. Drogi się zmieniają. Czy jesteś gotowy?
