Cargar el auto eléctrico mientras se conduce por la autopista puede sonar utópico. Sin embargo, esto ya se está probando en un tramo de prueba de un kilómetro en la Oberpfalz. 'La transmisión de energía inductiva también durante la conducción puede eliminar la limitación de autonomía para los autos eléctricos, reducir la necesidad de espacio e inversión para sistemas de carga ultrarrápida y, a largo plazo, mitigar la dependencia de los OEM alemanes de los suministros de baterías chinos', enfatiza Jörg Franke, director del FAPS (Cátedra de Automatización de la Producción y Sistemática de Producción) en la Universidad de Erlangen-Núremberg. El profesor de WGP (Sociedad Científica de Tecnología de Producción) es el padre intelectual del proyecto del sur de Alemania para la electrificación de las carreteras. 'La tecnología IPT reduce el consumo de recursos en comparación con grandes baterías y puede proporcionar a la industria alemana una ventaja competitiva global significativa, si se utiliza de manera coherente.'
Se han instalado bobinas de inducción en la superficie de asfalto en la A6 entre Núremberg y Amberg, y desde hace algunos meses se están realizando pruebas con vehículos de prueba especialmente equipados.
'En otoño organizaremos una prueba oficial con diferentes tipos de vehículos', informa el Prof. Florian Risch, líder del proyecto en el FAPS. Risch también es jefe del departamento del E|Road-Center inaugurado en abril de este año en Hallstadt. En este centro tecnológico del Fraunhofer IISB (Sistemas Integrados y Tecnología de Componentes) y del FAPS, se investigan sistemas de transmisión de energía sin contacto (IPT, Inductive Power Transfer) para aplicaciones estáticas, como en aparcamientos, semidinámicas, como en paradas de taxis o autobuses, así como la transmisión de energía inductiva dinámica en carreteras.
'El centro es único en el mundo', dice Risch, 'porque aquí se combinan por primera vez entornos de producción flexibles, laboratorios de desarrollo y sistemas de prueba bajo un mismo techo.'
Principio simple que se puede implementar relativamente pronto
Jörg Franke se entusiasma con el tema desde que condujo un autobús eléctrico cargado inductivamente en Corea en 2010. 'La posibilidad de la transmisión de energía sin contacto ya fue demostrada de manera impresionante por Nikola Tesla a finales del siglo XIX', informa el profesor de Erlangen. 'En unos 15 años, la transmisión de energía inductiva se ha optimizado mediante electrónica de potencia moderna y circuitos resonantes perfectamente ajustados.' Se insertan bobinas de inducción en la superficie de la autopista. Estas generan un campo magnético alternante que, a su vez, induce voltaje en bobinas en el chasis de los autos de prueba cuando pasan sobre ellas. De esta manera, la energía se transfiere de las bobinas de la carretera al auto. Las bobinas para el tramo de prueba fueron desarrolladas y suministradas por la startup Seamless Energy Technology de Núremberg, una escisión del FAPS. También participan la empresa israelí Electreon Wireless y la empresa constructora de carreteras Eurovia. El proyecto comenzó en 2022, financiado por el Ministerio Federal de Economía.
Durante la conducción en la autopista, el estado de carga de la batería se estabiliza al menos mediante una carga de mantenimiento; dependiendo de la potencia de carga disponible, el estado de carga (SoC) incluso puede aumentar. De este modo, hay suficiente energía disponible para la última parte del trayecto hasta el destino para la operación de conducción completamente eléctrica. 'Por lo tanto, no es necesario electrificar todo el sistema de carreteras de Alemania, las principales vías de tráfico son suficientes', cuenta Franke.
Además, todo podría implementarse en un período de tiempo relativamente corto, ya que 'las superficies de asfalto deben renovarse cada diez años de todos modos.' En esta ocasión, se podrían incorporar las bobinas de inducción.
Sinergias para la conducción autónoma
El suministro eficiente de energía podría no solo dar un impulso a la débil movilidad eléctrica, sino también a la conducción autónoma. 'En China y los EE. UU. ya operan flotas más grandes de robotaxis autónomos y sistemas de transporte en operación regular, logrando ganancias de productividad significativas a través de una utilización optimizada del tiempo y los recursos', informa Risch. 'En Europa, todavía hay una necesidad considerable de ponerse al día, especialmente dado el creciente déficit de mano de obra calificada. Y mirando hacia el futuro, es lógico que los vehículos eléctricos autónomos organicen su propio suministro de energía, sin que un humano tenga que conectarlos manualmente a una estación de carga.' También los vehículos de transporte sin conductor en la industria pueden operar y cargarse desde hace tiempo con transmisión de energía inductiva.
Costos significativamente más bajos que con las tendencias actuales
Los costos de la tecnología IPT son relativamente bajos en comparación con soluciones como el Sistema de Carga de Megavatios (MCS) y la producción propia de baterías. Por kilómetro y carril, calculamos una inversión de alrededor de un millón de euros', calcula Franke. 'Con aproximadamente 13,000 km de autopistas y carriles electrificados en ambas direcciones, llegaríamos a un total de alrededor de 30 mil millones de euros. Eso sería apenas tres por ciento del paquete de infraestructura de 1000 mil millones de euros', dice el investigador de WGP. 'Distribuido en el ciclo de renovación de las superficies de las carreteras de diez años, tendríamos que aportar alrededor de 3 mil millones de euros cada año para la electrificación de las autopistas.'
Esta suma podría financiarse a través de un cargo de infraestructura sobre cada uno de los aproximadamente 15 mil millones de kilómetros recorridos anualmente por camiones en las autopistas alemanas de 20 centavos, que correspondería aproximadamente a las tarifas de peaje para camiones. Dado que los operadores de flotas podrían ahorrar alrededor de 20 centavos en costos de energía por kilómetro al cambiar a propulsión eléctrica, esta medida no solo sería un poderoso motor para el transporte pesado eléctrico, sino también una poderosa oportunidad para mejorar la competitividad de las empresas de transporte alemanas y de los OEM de camiones en la competencia internacional.
Autonomía geopolítica en lugar de dependencias
Más pesadas que los costos son las incertidumbres geopolíticas. 'La pregunta crucial es si queremos utilizar estratégicamente la renovación de nuestra infraestructura que ya es necesaria para reducir la dependencia de los productores de baterías asiáticos', dice Risch. 'En la fabricación de celdas, estos proveedores ya han logrado efectos de escala significativos y ventajas tecnológicas que se reflejan en costos de producción permanentemente más bajos. Por lo tanto, una carrera de recuperación en la competencia de precios parece poco realista; más bien, la diferencia probablemente aumentará. Al mismo tiempo, se necesitan cada vez más materiales de batería diferentes, mientras que las baterías utilizadas se vuelven cada vez más grandes. Esto no solo aumenta la necesidad de materias primas, especialmente de litio, cobalto y níquel, sino también la dependencia de las cadenas de suministro globales y, por lo tanto, la vulnerabilidad de todo el sistema de creación de valor europeo.' Para las bobinas de inducción se requieren materiales más accesibles y baratos como cobre y aluminio.
No menos importante, esta tecnología también ofrece a Alemania la oportunidad de asumir un papel de liderazgo internacional. 'En toda Europa, se están iniciando y desarrollando continuamente proyectos relevantes. Especialmente en Suecia y Francia ya se muestra un alto grado de interés', dice Risch. 'Sin embargo, el amplio interés en varios estados europeos es ideal, ya que esta iniciativa debe ser un enfoque paneuropeo desde el principio, que apunte a la transferencia de conocimiento y la difusión de tecnología a largo plazo.'
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