W prywatnym samochodzie trudno uznać to za wielką tragedię. W przypadku setek autonomicznych taksówek, robotów transportowych czy maszyn przemysłowych działających praktycznie bez przerwy sytuacja wygląda już zupełnie inaczej. Dlatego mam wrażenie, że prawdziwa autonomia zaczyna się dopiero wtedy, kiedy cały cykl pracy maszyny może odbywać się bez naszej pomocy. Właśnie dlatego coraz ciekawsze staje się nie tylko to, jak szybko naładujemy elektryka, ale czy w ogóle będziemy musieli pamiętać o jego ładowaniu.
Bezprzewodowe ładowanie samochodu robi się naprawdę wydajne
Międzynarodowy zespół naukowców związanych m.in. z Chińską Akademią Nauk, City University of Hong Kong i Uniwersytetem Cambridge opracował indukcyjny system ładowania pojazdów elektrycznych o mocy 20 kW. Jednak sama wartość nie robi dziś szczególnego wrażenia, bo przewodowe ładowarki DC dla samochodów potrafią dostarczać setki kilowatów. Znacznie ciekawsza jest bowiem sama sprawność transmisji energii, która w przypadku nowego rozwiązania sięgnęła aż 98,51%.
Czytaj też: Ducati pokazało motocykl na 2027 rok. Technologicznie jest bliżej samochodu niż kiedykolwiek
W praktyce mamy do czynienia z wielką wersją ładowarki indukcyjnej znanej ze smartfonów. Jedna cewka znajduje się w podłożu, druga pod samochodem, a energia jest przenoszona dzięki zmiennemu polu magnetycznemu. Kierowca nie musi więc wysiadać, otwierać klapki i sięgać po przewód. W świecie samochodów autonomicznych pojazd mógłby po prostu sam znaleźć odpowiednie miejsce, ustawić się nad ładowarką i rozpocząć uzupełnianie energii.
Sam pomysł oczywiście nie jest nowy. Pisałem już choćby o bezprzewodowym ładowaniu elektryka o mocy 270 kW, które pokazało, że sam przewód wcale nie musi być konieczny nawet przy bardzo dużych mocach. Nowa konstrukcja jest interesująca z innego powodu, bo jej twórcy skupili się przede wszystkim na ograniczeniu strat, temperatury i rozmiarów jednego z kluczowych elementów całego systemu.
Zamiast większego rdzenia powstał lepszy materiał
Typowe systemy ładowania indukcyjnego wykorzystują ferrytowe rdzenie, które pomagają kierować strumieniem magnetycznym między cewkami. Rozwiązanie sprawdza się dobrze, ale wraz ze wzrostem mocy coraz większym problemem stają się straty energii, temperatura i gabaryty. Naukowcy postawili więc na nanokrystaliczny stop na bazie żelaza, którego właściwości dostosowali specjalnym procesem wyżarzania naprężeniowego. W połączeniu z odpowiednim ułożeniem materiału względem cewek pozwoliło to ograniczyć straty rdzenia o około 63% względem porównywanego rozwiązania ferrytowego.
Czytaj też: Przepisy zabiły ten legendarny motocykl. Suzuki wskrzesiło go już rok później
Sam rdzeń magnetyczny ma przy tym zaledwie 4 mm grubości i około 440 x 330 mm powierzchni. Zespół podaje też gęstość mocy rzędu 9,55 kW na litr dla części obejmującej cewki i rdzenie magnetyczne. Innymi słowy, nie chodzi wyłącznie o rekord sprawności, ale o próbę stworzenia konstrukcji, którą da się rzeczywiście zmieścić pod samochodem bez budowania z niego jeżdżącego laboratorium.
98,51% brzmi fenomenalnie, ale jest tutaj ważny haczyk
W tym miejscu warto nieco ostudzić entuzjazm, bo 98,51% nie oznacza sprawności całego procesu od gniazdka aż po energię zgromadzoną w akumulatorze samochodu. Naukowcy podają sprawność AC-AC samego systemu bezprzewodowego przesyłania energii. Po drodze nadal pozostają więc straty w elektronice mocy, ładowarce pokładowej i samym akumulatorze. Również sama moc 20 kW nie jest żadnym zagrożeniem dla ultraszybkich ładowarek przewodowych. W trasie, kiedy zależy nam na odzyskaniu setek kilometrów zasięgu w kilkanaście minut, nadal będziemy potrzebować znacznie większej mocy.
Tyle że bezprzewodowe ładowanie nie musi z nimi konkurować. Obecna wersja standardu SAE J2954 dla bezprzewodowego ładowania lekkich pojazdów obejmuje poziomy do 11 kVA, a jego dalszy rozwój zakłada zwiększenie tej wartości do 22 kVA. Badany system działa więc już w zakresie interesującym z punktu widzenia realnego, codziennego ładowania samochodów osobowych.
Największa zmiana nadejdzie wtedy, kiedy przestaniemy myśleć o ładowaniu
Właśnie tutaj widzę największy potencjał całej technologii. Prywatny samochód stojący przez osiem godzin w garażu nie potrzebuje mocy rzędu 300 czy 500 kW. Jeśli pod miejscem parkingowym znajdzie się ładowarka indukcyjna, samochód może uzupełniać energię powoli przez całą noc bez jakiegokolwiek działania ze strony właściciela. Jeszcze ciekawiej robi się w przypadku robotaxi. Taki samochód mógłby sam wracać do wyznaczonego miejsca i doładowywać się podczas przerw między kursami. Podobnie mogą działać autonomiczne pojazdy transportowe w fabrykach, które przejeżdżają cały dzień po tych samych trasach i regularnie zatrzymują się w konkretnych punktach.
Czytaj też: Radar przestał być zabawką dla najdroższych motocykli
Twórcy technologii patrzą zresztą szerzej. Wśród potencjalnych zastosowań wymieniają autonomiczne pojazdy AGV wykorzystywane w przemyśle, transport szynowy, a nawet niewielkie elektryczne statki powietrzne. Instytut Nauki i Technologii Materiałów w Dongguan deklaruje jednocześnie dalsze prace nad komercjalizacją systemu. Nie spodziewam się jednak, że oto za kilka lat zaczniemy masowo wyrywać przewody z domowych wallboxów. Znacznie bardziej prawdopodobny wydaje mi się inny scenariusz. Ładowanie zacznie stopniowo znikać jako osobna czynność wykonywana przez człowieka.
Samochód po prostu zaparkuje w odpowiednim miejscu, energia zacznie płynąć, a jego właściciel nawet nie będzie musiał o tym pamiętać. Właśnie wtedy wizja całkowicie autonomicznego transportu przestanie rozbijać się o coś tak banalnego, jak konieczność wetknięcia wtyczki.
Źródła: Nature Communications, SAE J2954
