Las bobinas en la carretera podrían cargar los vehículos eléctricos mientras se conduce

Uno de los principales problemas de los vehículos eléctricos es que tienes que parar y parar para cargarlos. Si no hay disponible un cargador de CC de alta velocidad, puede significar horas de espera mientras se carga la batería.

Ha sido la principal pesadilla de los vehículos eléctricos desde que comenzaron a salir a la carretera en números reales. Sin embargo, una nueva configuración de carga inalámbrica podría permitirle cargar energía mientras viaja.

Autopistas Eléctricas

A lo largo de los años, se han hecho muchas propuestas para alimentar o cargar vehículos eléctricos mientras se conduce por carretera. Muchos son similares a la forma en que normalmente cargamos los teléfonos en estos días, utilizando la transferencia de energía inductiva a través de bobinas magnéticas. La teoría es sencilla. La energía se entrega a las bobinas en la carretera y luego se recolecta por inducción a través de una bobina en el vehículo en movimiento.

Sin embargo, llevar estas ideas del concepto a la realidad es difícil. Cuando se trata de cargar un vehículo eléctrico, se necesitan enormes niveles de potencia, en el rango de decenas a cientos de kilovatios. Y, si bien un teléfono puede colocarse perfectamente en una plataforma de carga, los vehículos eléctricos generalmente requieren suficiente terreno para navegar con seguridad por la carretera. Además, dado que los automóviles se mueven a una velocidad bastante rápida, un sistema de carga inductivo que pudiera manejar esta condición dinámica requeriría una gran cantidad de bobinas enterradas varias veces en el lecho de la carretera.

Los autobuses son el comienzo

El sistema OLEV entierra una "vía eléctrica" ​​en la carretera que opera los autobuses de forma inalámbrica a través de receptores montados debajo. El receptor opera con un entrehierro nominal de solo 17 cm por encima de la bobina. Crédito: KAIST, comunicado de prensa

A pesar de estos desafíos, la idea se ha probado en el mundo real hasta cierto punto. El vehículo eléctrico en línea, o OLEV, fue desarrollado por el Instituto de Tecnología Avanzada de Corea (KAIST) y se usó para impulsar un autobús de enlace en 2009. El sistema se expandió lentamente a cuatro líneas en 2016, donde los autobuses se cargan de forma inalámbrica gracias a la energía de inducción. . transmisores enterrados en la carretera a lo largo de la ruta del autobús.

La segunda generación del sistema utilizado en los autobuses transmite 100 kW de potencia de forma inalámbrica a través de un espacio de aire de 17 cm con una eficiencia energética del 85 %. Esto se logra mediante el uso de múltiples bobinas eléctricas montadas en un solo vehículo. Se ha investigado mucho para encontrar las geometrías de bobina y los parámetros eléctricos óptimos para permitir que el sistema funcione a este nivel. Con energía suministrada desde la superficie de la carretera, los autobuses pueden depender de baterías más pequeñas para moverse, ahorrando peso y mejorando la eficiencia. El sistema está enterrado en el 5-15 % de la carretera en las rutas de autobús, y un sistema de detección de vehículos apaga las bobinas de inducción cuando no están en uso. Si bien algunas de las rutas se han cerrado desde entonces, un servicio de transporte continúa operando en KAIST utilizando la tecnología.

Otras empresas también están trabajando en este espacio. La empresa emergente Magment lleva el nombre de una mezcla de "cemento magnético" y está trabajando en una demostración vial de inducción especial con el Departamento de Transporte de Indiana. Los detalles son escasos, pero la empresa es pionera en un método especial de mezcla de materiales ferromagnéticos con cemento para producir un sistema de carga inalámbrico más rentable y eficiente. La compañía también tiene la intención de utilizar el sistema para aplicaciones fuera de la carretera, como cochecitos y scooters eléctricos.

Trabajadores instalando bobinas de carga inductivas en la superficie de la carretera en Smartroad Gotland. Se investiga mucho la geometría de la bobina para garantizar la máxima transferencia de potencia y eficiencia mientras se sigue trabajando a una distancia razonable del espacio de aire. Crédito: Smartroad Gotland, blog de noticias

Otro destacado es la empresa Electreon, con sede en Israel, que opera un programa piloto en Gotland, Suecia. Implementado por primera vez en diciembre de 2020, el proyecto operó con éxito un camión de 40 toneladas en una sección de prueba de 1,65 km de largo. Nuevamente, utilizando bobinas de cobre enterradas en la superficie de la carretera, es capaz de entregar alrededor de 70 kW de potencia a un vehículo en movimiento a velocidades de hasta 80 km/h. La compañía también está trabajando en otros programas piloto en todo el mundo, incluida una instalación con Ford Motor Company que se instalará cerca de la terminal central de Michigan en Detroit.

No allí todavía

El problema de tales sistemas sigue siendo el costo. Para empezar, enterrar poderosas líneas de transmisión y elegantes bobinas en la superficie de la carretera cuesta mucho en primer lugar. Es bastante costoso para carreteras nuevas, y es aún peor cuando necesita excavar una carretera existente para colocar el hardware más tarde. Las estimaciones para un proyecto sueco indicaron que un sistema inalámbrico como el de Electreon costaría del orden de $ 2 millones de dólares por kilómetro en nueva construcción. Esto cuesta aproximadamente el doble de instalar que los métodos más tradicionales de transferencia de energía, como rieles simples o cables aéreos, mientras que proporciona mucha menos energía para arrancar. Estos últimos ya están demostrando su valía en pruebas de camiones en varios lugares del mundo.

El mantenimiento también es un tema importante. Enterrar cualquier cosa en un camino significa que es un gran trabajo arreglarlo si algo sale mal. Como mínimo, requerirá cerrar la carretera y, en el peor de los casos, excavarla. De manera similar, una actualización a una tecnología de mayor rendimiento requerirá un trabajo invasivo para eliminar el hardware antiguo y reinstalar el nuevo.

Por último, está el tema de la estandarización. Impulsar vehículos con bobinas de inducción en la carretera es excelente, pero los automóviles y camiones necesitarán camionetas especiales equipadas para recibir esta energía. La camioneta de inducción debe adaptarse cuidadosamente a las bobinas en la carretera, por lo que hay pocas posibilidades de construir una camioneta de talla única que pueda funcionar a través de múltiples sistemas eléctricos de carretera. Por lo tanto, para que dichos sistemas sean prácticos, el sistema de una empresa tendría que implementarse en amplios tramos de carretera, hasta el punto en que sea económicamente viable para usuarios individuales y comerciales considerar equipar sus vehículos con hardware de camioneta.

Parece poco probable que excavaremos nuestras carreteras para instalar bobinas de carga en el corto plazo. Después de todo, apenas hemos equipado nuestros pueblos y ciudades con cargadores EV regulares, y ya son una tecnología madura y establecida. Sin embargo, en algunas aplicaciones, como rutas especiales de autobuses o camiones, la tecnología puede simplemente ponerse al día. A partir de ahí, podría extenderse aún más, pero solo si la fuerte inversión tiene sentido.

Alberto Gimenez
Alberto Gimenez

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