Промышленность

Полосы беспроводной передачи энергии для электромобилей и автобусов

Полосы беспроводной передачи энергии для электромобилей и автобусов

Автобус корейского онлайн-электромобиля (OLEV) KAIST [Источник изображения:KAIST, через Wired Magazine]

Наряду с инновационной аккумуляторной технологией, еще одним потенциальным методом зарядки электромобилей (ЭМ) могут быть полосы беспроводной передачи энергии, устанавливаемые на дорожных покрытиях. Потенциал для новых электромобилей весьма впечатляющий, особенно в отношении транспортных средств общественного транспорта, таких как автобусы и трамваи, но однажды эту технологию можно будет использовать и для электромобилей.

Беспроводную передачу данных впервые продемонстрировал Николай Тесла в 1891 году. Тесла был одержим этим предметом, что позволило ему разработать катушку Тесла. Это устройство, вырабатывающее переменные токи высокого напряжения и высокой частоты, позволило Тесле передавать энергию на короткие расстояния без соединения проводов через резонансную индуктивную связь, беспроводную передачу электроэнергии в ближнем поле между двумя катушками с магнитной связью.

Этот подход все чаще тестируется в различных странах как потенциальное средство зарядки электромобилей в пути. Он включает в себя передачу электричества между двумя магнитно-заряженными пластинами, одна из которых находится под дорогой или железной дорогой, а другая - под шасси транспортного средства. В Италии такая система используется в Генуе и Турине более десяти лет, обеспечивая от 10 до 15 процентов мощности для 30 электрических автобусов, которые заряжаются на каждой автобусной остановке. Система была разработана немецкой компанией Conductix-Wampfler, которая заявляет о 95-процентной эффективности передачи энергии. Другая система в настоящее время разрабатывается в Университете штата Юта при финансовой поддержке Федерального транзитного управления, а также вводная система, запущенная в Нидерландах в 2010 году.

В 2009 году Корейский передовой институт науки и технологий (KAIST) протестировал свой проект онлайн-электромобилей (OLEV). При этом использовалась технология под названием «Формованное магнитное поле в резонансе» (SMFIR), предполагающая закапывание электрических полос на глубине 30 см (11,8 дюйма) под поверхностью дороги, подключенных к национальной сети. В качестве демонстрационного транспортного средства использовался безрельсовый поезд, состоящий из трактора с магнитоиндукционными датчиками и трех пассажирских вагонов. Впоследствии KAIST развернула трамваи, использующие эту систему в парке развлечений Seoul Grand Park, а затем в июле 2013 года выпустила первый в мире электрический автобус, который проехал 15 миль между железнодорожной станцией в городе Гуми и районом Индон . К тому времени первоначальный проект уже привел к образованию двух дочерних компаний, OLEV Korea и OLEV Boston, последняя была запущена в 2011 году и стремится коммерциализировать свою систему для использования в США.

Автобус KAIST OLEV работает в корейском городе Гуми [Источник изображения:KAIST]

Система беспроводной передачи данных означает, что батареи в электромобилях могут быть уменьшены в размере примерно до трети от того, что вы обычно ожидаете найти в электромобиле. Зазор в 6,7 дюйма между дорожным покрытием и днищем каждого автомобиля обеспечивает 85-процентную эффективность зарядки при 100 киловаттах. Плиты, проложенные под дорожным покрытием, составляют от 5 до 10 процентов всего маршрута и остаются отключенными до тех пор, пока не подойдет автомобиль. Для полной зарядки OLEV требуется около 30 минут, и они могут проехать 40 километров без подзарядки (около 24 миль), а это означает, что они потенциально могут иногда отклоняться от установленного маршрута зарядки, если им это необходимо. Автобусы могут двигаться с максимальной скоростью 85 километров в час (км / ч), но обычно движутся со скоростью 60 км / ч в обычном режиме.

СМОТРИ ТАКЖЕ: BAIC открывает свой первый центр исследований и разработок электромобилей за пределами Китая

Это на самом деле становится довольно захватывающим, учитывая, что другие компании по всему миру начинают это понимать. Qualcomm, Momentum Dynamics, WiTricity, Evatran и WAVE в настоящее время разрабатывают системы. Некоторые люди сомневаются, можно ли когда-нибудь усовершенствовать систему так, чтобы ее можно было использовать в автомобилях, просто потому, что оборудование, используемое на транспортных средствах, слишком громоздко и составляет 400 фунтов. Тем не менее, он идеально подходит для автобусов, позволяя значительно снизить вес аккумуляторов. Электрические автобусы, использующие систему беспроводной передачи данных, в настоящее время не могут конкурировать с дизельными автобусами с точки зрения капитальных затрат, но они находятся с точки зрения общей стоимости владения из-за экономии на батареях, которая возможна с этой системой, а также с низкими требованиями к техническому обслуживанию.

Великобритания объявила о своем намерении протестировать автомагистрали с оплатой по мере движения в августе прошлого года после завершения технико-экономического обоснования по заказу Highways England. Испытания, которые должны проводиться на бездорожье в какой-то момент в этом или следующем году, позволят оценить потенциал системы по снижению затрат на топливо, минимальному воздействию на дорожное покрытие и снижению воздействия автомобильного транспорта на окружающую среду, включая улучшение качества воздуха. , снижение шума и снижение выбросов углерода. Министр транспорта Великобритании Эндрю Джонс сказал в то время, что беспроводная передача данных может предложить захватывающие возможности для страны, учитывая, что правительство выделяет 500 миллионов фунтов стерлингов в течение следующих пяти лет, чтобы сохранить Великобританию в авангарде этой технологии и потенциала для увеличения рабочих мест и рост.

Система беспроводной парковки, выставленная на автосалоне [Источник изображения:Wikimedia Commons]

Если испытания пройдут успешно, это может привести к революции в устойчивом дорожном движении в Великобритании. Общая продолжительность этих испытаний составит около 18 месяцев, после чего, вероятно, потребуется провести дополнительные дорожные испытания. Между тем, по крайней мере, один город в Великобритании, Милтон Кейнс, уже внедрил свою собственную систему беспроводной передачи данных, хотя она довольно ограничена и требует, чтобы автобусы останавливались на несколько минут во время зарядки.

Беспроводная зарядка в Великобритании не обходится без критики. Например, д-р Пол Ньивенхуис, директор Центра передового опыта в области электромобилей Кардиффской бизнес-школы, довольно скептически относится к стоимости и тому факту, что технология аккумуляторов постоянно совершенствуется, особенно в отношении того, что Tesla смогла достичь за последнее время. лет. Даже если беспроводная зарядка действительно появится на дорогах Великобритании, Highways England по-прежнему намеревается установить точки зарядки для электромобилей через каждые 20 миль в сети автомагистралей. Это, в свою очередь, должно способствовать увеличению потребления электромобилей.

Одним из институтов, который изучает потенциал беспроводной передачи данных для электромобилей, является Немецкий институт Фраунгофера. В августе прошлого года исследователи из Института ветроэнергетики и энергетических систем им. Фраунгофера IWES в Касселе разработали экономичную конструкцию с использованием стандартных компонентов, доступных на массовом рынке. Ученым удалось уменьшить количество громоздких листов феррита за счет использования систем катушек, что также снижает стоимость. IWES обнаружил, что даже когда автомобиль находится в 20 сантиметрах от катушки, встроенной в дорогу, уровень эффективности от 93 до 95 процентов все еще достижим во всем диапазоне мощности от 400 Вт до 3,6 киловатт. Еще одним преимуществом этой системы является то, что она может также передавать энергию в общую электросеть. Это означает, что избыточная энергия из сети может подаваться в эти автомобили, используя их в качестве хранилищ энергии до тех пор, пока не потребуется энергия, когда ее можно будет вернуть в сеть.

Катушка индукционной зарядки Фраунгофера для электромобилей [Источник изображения:Институт Фраунгофера]

Два других института Фраунгофера, Институт производственных технологий и передовых материалов IFAM и Институт систем транспорта и инфраструктуры IVI, успешно протестировали системы беспроводной передачи данных для использования в автомобилях, используя испытательный маршрут длиной 25 метров с катушками, встроенными в дорогу. Тестовый автомобиль, спортивный автомобиль, преобразованный в электромобиль, смог проехать весь маршрут на умеренной скорости, одновременно заряжая аккумулятор.


Смотреть видео: ПОЧЕМУ НАПРЯЖЕНИЕ ПРОСЕДАЕТ ПОД НАГРУЗКОЙ (November 2021).