Technologia w powijakach
Departament Energii w amerykańskim Oak Ridge National Laboratory w Tennessee zajmuje się między innymi pracami nad bezprzewodowym ładowaniem pojazdów. To technologia, która, póki co – jak można uznać – jest jeszcze w powijakach. O ile wizja ładowania bez kabli, po samym tylko zaparkowaniu auta w odpowiednim miejscu, brzmi bardzo kusząco (przekonaliśmy się już do tej technologii w smartfonach), o tyle dotychczas ładowarki tego typu oferowały raczej na tyle niską moc, że postój musiałby trwać bardzo długo. Co stawia pod znakiem zapytania sensowność całej operacji.
Technologia szybko się rozwija
W marcu tego roku specjaliści z Tennessee zaprezentowali ładowarkę bezprzewodową, która naładowała Hyundaia Konę z mocą 100 kW. To już bardzo dobry rezultat, ale Amerykanie nie zwalniali prac nad udoskonaleniem swojego sprzętu. Pracują nad nim już od 10 lat, korzystając ze wsparcia amerykańskiego rządu. Prawdziwy przełom nastąpił jednak po zawarciu współpracy z Volkswagenem.
Obecnie inżynierowie zaprezentowali ładowarkę, która podczas prób z Porsche Taycan osiągnęła moc ładowania 270 kW. To byłby świetny wynik nawet jak na tradycyjną ładowarkę z kablem. Jak podaje ORNL, z bezprzewodowym rozwiązaniem można zwiększyć poziom energii w akumulatorach o połowę w 10 minut.
Jak to działa?
System Oak Ridge łączy nadajnik rezonansu magnetycznego z odbiornikiem zamontowanym na spodzie samochodu. Ma uzwojenia wielofazowe – lekkie cewki elektromagnetyczne umieszczone na cewce w celu wytworzenia obracającego się pola magnetycznego, które eliminuje falowanie prądu.
– Stosujemy stały transfer mocy, a nie pulsacje w szczelinie powietrznej, więc nastąpiła znaczna poprawa wykorzystania pola magnetycznego w czasie i przestrzeni – powiedział Omer Onar, lider Grupy Badawczej Elektroniki Energetycznej Pojazdów ORNL. Powstały system, jak mówi Onar, może dostarczyć od ośmio, do dziesięciokrotnie większą gęstość mocy niż porównywalne jednofazowe ładowarki bezprzewodowe. Jego wydajność to ponad 95 procent.
Najlżejsze na świecie
Urządzenie jest kompaktowe. Onar mówi, że potężny odbiornik o mocy 270 kW pasuje do przestrzeni, którą Porsche przewidziało w Taycanach dla potencjalnej 11-kilowatowej bezprzewodowej ładowarki. Cewki elektromagnetyczne w odbiorniku mają średnicę mniejszą niż 50 centymetrów. ORNL zapewnia też, że omawiany system jest najlżejszą na świecie jednostką ładowania bezprzewodowego w przeliczeniu na kilowat – oferuje 7,5 kW/kg, w porównaniu z 1,9 kW/kg dla konkurencyjnego systemu firmy Brusa, zapewniającego tylko 22 kW mocy.
Bez kabli, bez problemów
Jakie są zalety bezprzewodowego ładowania? Jak wskazuje Onar, brak potrzeby zmagania się z nieporęcznymi kablami i wtyczkami do ładowania może być szczególnie cenną cechą dla osób z niepełnosprawnościami. W dodatku nie ma kabli, które mogłyby zostać zdewastowane lub skradzione z powodu ich miedzianego wykończenia (co w USA niedawno często się zdarzało).
Poza tym, bezprzewodowy system ładowania powinien być łatwiejszy w utrzymaniu. Chłodzone cieczą kable używane w wielu stacjach ładowania wymagają regularnej konserwacji i wymiany złącz stykowych, a także pomp, wentylatorów i wymienników ciepła. ORNL zapewnia, że ładowarka spełnia wszystkie limity emisji pola elektromagnetycznego.
Ładowanie a prześwit
Jakie pojazdy mogą być ładowane za pomocą nowej technologii? Taycan ma niskie zawieszenie, sprzęt się jednak pod nim zmieścił, a prześwit między odbiornikiem a nadajnikiem wynosił 12 cm. Maksymalnie, taka przestrzeń może wynosić 28 cm – czyli ze sprzętu mogą korzystać także terenówki czy pojazdy dostawcze.
Auto samo się obsłuży
Szczególną szansę dla tej technologii ORNL widzi się w sytuacji upowszechnienia pojazdów autonomicznych. Jeśli skorzystamy bowiem z tradycyjnej ładowarki z kablami, auto będzie mogło samo jeździć i parkować, ale człowiek wciąż będzie potrzebny do uzupełnienia energii. Przy ładowarce bezprzewodowej, będzie mogło po prostu podjechać w odpowiednie miejsce. System Oak Ridge nie wymaga nawet, aby samochód był ustawiony idealnie równo nad ładowarką. Nowe rozwiązanie sprawdzi się także w trudno dostępnych punktach ładowania – np. takich, które ze względu na ułożenie musiałyby oferować bardzo długie kable.
Na początek domowe podkładki
Jeśli sprzęt trafi do sprzedaży, początkowo może oferować niższe moce. Dyrektor Onar mówi, że cyt.: „na początku działań komercyjnych możemy skoncentrować się na domowych podkładkach ładujących, które mogą dostarczyć od 11 do 22 kilowatów”.
Wejście nowego systemu na rynek odbędzie się jednak zapewne dopiero za kilka lat. Jak na razie, technologia musi przejść drogę od laboratorium do produkcji. Oak Ridge widzi potencjał nie tylko w ładowaniu aut, ale także m.in. dronów i robotów.
MA
