Agnieszka Serafinowicz

Bezprzewodowe ładowanie o olbrzymiej mocy. Sukces naukowców ze Szwecji

1

Czy bezprzewodowe ładowanie może oferować dużą moc i straty równie niskie co podczas ładowania kablem? Szwedzcy badacze udowadniają, że tak.

Spis treści

Czy bezprzewodowe ładowanie może być na tyle wydajne, że stanie się użyteczne w transporcie? Znamy odpowiedź na to ważne pytanie. Zespół badaczy z Uniwersytetu Technologicznego Chalmers w Goeteborgu, w Szwecji, kierowany przez prof. Yujinga Liu zaprezentował system ładowania indukcyjnego o imponującej mocy 500 kW. Zwykle wyniki prac naukowców dotyczą rozwiązań, które mimo obiecujących rezultatów są jeszcze dalekie od wdrożenia komercyjnego rozwiązania. Profesor Liu deklaruje, że tym razem jest inaczej, m.in. dlatego, że opracowane rozwiązanie oparto w znacznej mierze na już dostępnych komercyjnie komponentach.

Ładowanie samochodu elektrycznego ładowarkami AC i DC, czyli ładowanie tanie kontra szybkie

Bezprzewodowe ładowanie – nie tylko samochody elektryczne

Zaprezentowany przez badaczy ze Szwecji system indukcyjnego ładowania, może ich zdaniem nadawać się nie tylko do ładowania samochodów elektrycznych, ale również większych pojazdów zasilanych silnikami elektrycznymi czerpiącymi energię z akumulatorów trakcyjnych, takich jak elektryczne ciężarówki, autobusy, a nawet promy. Naukowcy chwalą się, że osiągnęli wydajność innowacyjnego systemu ładowania na poziomie 98%, przy czym zastrzegają, że dalsze prace umożliwiają jeszcze poprawę do wartości bliższej 100-procentowej wydajności.

bezprzewodowe ładowanie
Profesor Liu prezentuje opracowany przez jego zespół z Uniwersytetu Chalmers system indukcyjnego ładowania dużej mocy (fot. Chalmers University of Technology)

Bezprzewodowe ładowanie – imponująca moc

Rozwiązanie opracowane przez badaczy z Chalmers wyróżnia się zdolnością do przekazania mocy rzędu 500 kW pomiędzy płytką ładującą o rozmiarze 2 metrów kwadratowych. Odległość pomiędzy płytami ładowania indukcyjnego (płytą ładującą umieszczoną w podłożu, a płytką odbierającą zamocowaną na podwoziu hipotetycznego pojazdu elektrycznego może wynosić 15 centymetrów. Przy czym szczególnie istotne jest też to, że nowa technologia jest oparta na już istniejących komercyjnie komponentach. Wyjaśnia to Profesor Liu w komunikacie opublikowanym przez szwedzką uczelnię:

Kluczowym czynnikiem jest to, że mamy teraz dostęp do półprzewodników dużej mocy na bazie węglika krzemu, tak zwanych komponentów SiC. Jako produkty energoelektroniczne są one obecne na rynku dopiero od kilku lat. Pozwalają nam na zastosowanie wyższego napięcia, wyższej temperatury i znacznie wyższej częstotliwości przełączania w porównaniu do klasycznych komponentów opartych na krzemie – mówi prof. Liu.

Bezprzewodowe ładowanie może być szybko gotowe do przemysłowego wdrożenia

W efekcie dzięki wykorzystaniu produkowanych elementów, które można kupić, gotowe rozwiązanie może być szybko wdrożone w przemyśle i transporcie. Jako przykład, szef zespołu badawczego kreśli wizję elektrycznych promów, które w dużej liczbie pływają po Goeteborgu czy Sztokholmie. Taki statek mógłby się samoczynnie ładować np. w trakcie wysadzania pasażerów na niektórych przystankach. Duża moc ułatwia obsługę, bo cały proces jest w pełni zautomatyzowany.

Taka technika ładowania indukcyjnego może być również dużym ułatwieniem dla kierowców elektrycznych ciężarówek, które również, ze względu na duże pakiety akumulatorów powinny być ładowane dużą mocą, ale kable ładowarek osiągających tak duże moce są bardzo grube i ciężkie, w indukcyjnym procesie nie ma tego problemu.

Bezprzewodowe ładowanie – kluczem była wyższa częstotliwość

Profesor wyjaśnia, że znane od lat systemy bezprzewodowego przekazywania energii elektrycznej wykorzystują częstotliwości pola magnetycznego rzędu 20 kHz. Tyle masz np. w swojej płycie indukcyjnej w domu, jeżeli posiadasz taki sprzęt. Naukowcy z Chalmers zwiększyli częstotliwość pola magnetycznego czterokrotnie, co pozwoliło na znaczne zwiększenie przekazywanych mocy, przez co rozwiązanie stało się atrakcyjne w zastosowaniach związanych z elektromobilnością.

Zwiększenie częstotliwości nie udałoby się jednak, gdyby nie zastosowanie przez badaczy specjalnych splotów miedzianych wiązek bardzo cienkich kabli. Naukowcy użyli do zaprezentowania działania swojego systemu przewodów z miedzi o grubości od 70 do 100 mikrometrów, co mniej więcej odpowiada grubości ludzkiego włosa. Dopiero zastosowanie tak cienkich przewodów (nawet do 10 tysięcy w jednej wiązce) w specjalnym oplocie pozwoliło zminimalizować straty energii po podniesieniu częstotliwości pola magnetycznego. Przy zwykłych wiązkach miedzianych (znacznie grubszych) system byłby niepraktyczny, ze względu na bardzo duże straty energii.

Bezprzewodowe ładowanie – straty tak niskie, jak przy ładowaniu przewodowym

Zwiększenie mocy ładowania przy jednoczesnej minimalizacji strat podczas przesyłania energii były tu kluczowe – podkreślają badacze. Pamiętajmy, że straty podczas przesyłu energii występują zawsze, bez względu na metodę ładowania, także podczas połączenia kablowego. Atrakcyjność zaprezentowanego przez szwedzkich naukowców rozwiązania polega m.in. na tym, że straty ładowania indukcyjnego zostały sprowadzone do podobnego poziomu, jak w przypadku kablowego przesyłania energii. Jednocześnie Yujing Liu nie sądzi, że ładowanie indukcyjne będzie alternatywną dla już istniejących rozwiązań ładowania samochodów osobowych. „Sam jeżdżę samochodem elektrycznym i nie widzę zastosowania ładowania indukcyjnego w przyszłości. Jadę do domu, podłączam… to żaden problem„. Natomiast ładowanie bezprzewodowe może przyśpieszyć elektryfikację transportu ciężkiego.

Komentarze:

Pokaż więcej komentarzy
Pokaż Mniej komentarzy
Schowaj wszystkie

Zostaw komentarz:

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Wszyskie pola są wymagane do wypełnienia.

Najnowsze

Podobne artykuły

Przeczytaj również

1

Najnowsze

Podobne artykuły

Przeczytaj również

1

Najnowsze

Podobne artykuły

Przeczytaj również

1

Najnowsze

Podobne artykuły

Przeczytaj również

1

Najnowsze

Podobne artykuły

Przeczytaj również