Az E-autó töltése, miközben az autópályán haladunk – ez utópisztikusnak tűnhet. Pedig pontosan ezt már egy kilométer hosszú tesztpályán próbálják ki az Oberpfalzban. „Az induktív energiaátvitel még mozgás közben is feloldhatja az E-autók hatótávolsági korlátait, csökkentheti a terület- és beruházási igényeket az ultras gyors töltőrendszerekhez, és hosszú távon mérsékelheti a német OEM-ek függőségét a kínai akkumulátorellátmányoktól” – hangsúlyozza Jörg Franke, a FAPS (Gyártási Automatizálás és Termelési Rendszerek Tanszéke) vezetője az Erlangeni-Nürnbergi Egyetemen. A WGP-professzor (Tudományos Társaság a Gyártástechnika Területén) a dél-németországi projekt szellemi atyja, amely a főutak elektromos árammal való ellátására irányul. „Az IPT-technológia csökkenti a nagy akkumulátorokhoz képest az erőforrás-felhasználást, és jelentős globális versenyelőnyt biztosíthat a német iparnak – ha következetesen alkalmazzák.”
Az A6-os autópályán Nürnberg és Amberg között indukciós tekercseket építettek be az aszfaltburkolatba, és az utóbbi hónapokban speciálisan felszerelt kísérleti járművekkel teszteket végeznek.
„Ősszel hivatalos tesztvezetést szervezünk különböző járműtípusokkal“ – számolt be Florian Risch professzor, a FAPS projektvezetője. Risch a Hallstadtban idén áprilisban megnyílt E|Road központ osztályvezetője is. A Fraunhofer IISB (Integrált Rendszerek és Elemezek Technológiája) és a FAPS technológiai központjában érintés nélküli energiaátviteli rendszereket (IPT, Induktív Energiaátvitel) kutatnak statikus alkalmazásokhoz, mint például parkolóhelyeken, félig dinamikus alkalmazásokhoz, mint a taxiállomások vagy buszmegállók, valamint a dinamikus induktív energiaátvitelhez az utakon.
„A központ világszerte egyedülálló“, mondta Risch, „mert itt először egy fedél alatt egyesítik a rugalmas gyártási környezeteket, fejlesztőlaboratóriumokat és tesztelési rendszereket.“
Egyszerű elv, viszonylag rövid időn belül megvalósítható.
Jörg Franke már 2010 óta lelkesedik a téma iránt, amikor Dél-Koreában egy induktívan töltött elektromos busszal utazott. „A kontaktus nélküli energiaátvitel lehetőségét már Nikola Tesla is lenyűgözően bemutatta a 19. század végén.” – számolt be az Erlangen-i professzor. „Körülbelül 15 év alatt az induktív energiaátvitelt a modern teljesítmény-elektronikával és tökéletesen hangolt rezgőkörökkel optimalizálták.” Az autópálya burkolatába indukciós tekercseket építenek be. Ezek váltakozó mágneses mezőt hoznak létre, amely feszültséget indukál a tesztautók alsó részén lévő tekercsekben, amikor áthaladnak rajtuk. Ily módon az út tekercseiről az autóra kerül az energia. A tesztpálya tekercseit a nürnbergi Seamless Energy Technology indítványozta, amely a FAPS-ból kivált vállalkozás. Részt vesz még az izraeli Electreon Wireless vállalat és az Eurovia útépítő cég is. A projekt 2022-ben indult – a Szövetségi Gazdasági Minisztérium finanszírozásával.
Az autópályán való közlekedés során az akkumulátor töltöttségi szintje legalább egy fenntartó töltéssel stabilizálódik; a rendelkezésre álló töltési teljesítménytől függően a töltöttségi szint (SoC) akár növelhető is. Így elegendő energia áll rendelkezésre a célhoz vezető utolsó szakaszhoz a tisztán elektromos üzemeltetéshez. „Tehát nem szükséges Németország teljes közúti rendszerét elektrifikálni, a fő közlekedési tengelyek elegendőek” – mondja Franke.
Még viszonylag rövid idő alatt megvalósítható az egész, hiszen „az aszfaltburkolatokat úgyis tízévente meg kell újítani.” Ezen a lehetőségen kihasználva beépíthetők az indukciós tekercsek is.
Szinergiák az autonóm vezetéshez
A hatékony energiaellátás nemcsak a gyengélkedő e-mobilitásnak adhat lendületet, hanem az autonóm közlekedésnek is. „Kínában és az Egyesült Államokban már működnek nagyobb flották autonóm robottaxikkal és shuttle-rendszerekkel, amelyek optimalizált idő- és erőforrás-felhasználás révén jelentős termelékenységi nyereségeket érnek el“ – számolt be Risch. „Európában e téren továbbra is jelentős lemaradás tapasztalható, nem utolsósorban a növekvő szakképzett munkaerőhiány miatt. A jövőre tekintve pedig logikus, hogy az autonóm e-járművek önállóan szervezik meg energiaellátásukat, anélkül, hogy embernek manuálisan egy töltőállomáshoz kellene csatlakoztatnia őket.“ Az iparban a vezető nélküli szállító járművek már régóta képesek induktív energiaátvitellel közlekedni és tölteni.
A költségek jelentősen alacsonyabbak, mint a jelenlegi trendek.
Az IPT-technológia költségei a Megawatt Charging System (MCS) és a saját akkumulátor-termelés megoldásaihoz képest viszonylag alacsonyak. „Kilométerenként és sávonként körülbelül egymillió eurós beruházással számolunk” – mondta Franke. „Körülbelül 13.000 km autópályával és mindkét irányban elektrifikált sávval összesen körülbelül 30 milliárd euróra jutnánk. Ez mindössze három százaléka lenne az 1000 milliárd eurós infrastruktúra csomagnak” – tette hozzá a WGP-kutató. „A tízéves útfelújítási ciklusra elosztva évente körülbelül 3 milliárd eurót kellene biztosítani az autópályák elektrifikálására.”
Ezt az összeget évente körülbelül 15 milliárd megtett teherautó-kilométer után 20 centes infrastrukturális díjjal lehetne finanszírozni a német autópályákon, ami körülbelül megegyezne a teherautó-útdíjakkal. Mivel a flottatulajdonosok az elektromos hajtásra való átálláskor kilométerenként körülbelül 20 cent energiaköltséget takaríthatnak meg, ez a lépés nemcsak erőteljes ösztönzője lenne az elektromos nehézfuvarozásnak, hanem egy hatékony lehetőség is a német fuvarozók és teherautó-gyártók versenyképességének javítására a nemzetközi piacon.
Geopolitikai autonómia a függőségek helyett
Nehezebb a költségeknél a geopolitikai bizonytalanságok. „A döntő kérdés az, hogy a már amúgy is szükséges infrastrukturális megújulást stratégiailag szeretnénk-e kihasználni, hogy csökkentsük az ázsiai akkumulátorgyártóktól való függőséget” – mondja Risch. „A cellagyártás terén ezek a gyártók már jelentős méretgazdaságossági előnyöket és technológiai előnyöket értek el, amelyek tartósan alacsonyabb termelési költségekben nyilvánulnak meg. Az árversenyben való felzárkózás ezért aligha tűnik reálisnak; inkább a különbség valószínűleg tovább nő. Ugyanakkor egyre több különböző akkumulátoranyag szükséges, miközben az alkalmazott akkumulátorok egyre nagyobbak lesznek. Ez nemcsak a nyersanyagigényt növeli – különösen lítiumban, kobaltban és nikkelben –, hanem a globális ellátási láncoktól való függőséget is, és ezzel az egész európai értékteremtési rendszer sebezhetőségét.” Az indukciós tekercsekhez könnyebben hozzáférhető és olcsóbb anyagokra, például rézre és alumíniumra van szükség.
Nem utolsósorban ez a technológia Németország számára is lehetőséget kínál arra, hogy nemzetközi élenjáró szerepet töltsön be. „Egész Európában jelenleg releváns projekteket indítanak és folyamatosan fejlesztenek. Különösen Svédországban és Franciaországban már most is magas szintű érdeklődés mutatkozik” – mondta Risch. „Kifejezetten az a széleskörű érdeklődés több európai államban ideális, mivel ennek a kezdeményezésnek már a kezdetektől fogva egy egész Európára kiterjedő megközelítésnek kell lennie, amely hosszú távon a tudás átadására és a technológiai diffúzióra összpontosít.”
Kapcsolat:
