Caricare l'auto elettrica mentre si percorre l'autostrada può sembrare utopico. Tuttavia, questo è già in fase di sperimentazione su un tratto di prova lungo un chilometro in Oberpfalz. "Il trasferimento di energia induttivo anche durante la guida può eliminare il limite di autonomia per le auto elettriche, ridurre il fabbisogno di spazio e investimenti per sistemi di ricarica ultra-rapidi e, a lungo termine, attenuare la dipendenza dei produttori di apparecchiature originali tedeschi dalle forniture di batterie cinesi", sottolinea Jörg Franke, responsabile del FAPS (Cattedra per l'automazione della produzione e la sistematica della produzione) presso l'Università di Erlangen-Nürnberg. Il professor WGP (Società Scientifica per la Tecnologia di Produzione) è il padre fondatore del progetto del sud della Germania per l'elettrificazione delle strade nazionali. "La tecnologia IPT riduce il consumo di risorse rispetto a grandi batterie e può fornire all'industria tedesca un vantaggio competitivo globale significativo - se viene utilizzata in modo coerente."
Sulla A6 tra Norimberga e Amberg sono state installate bobine di induzione nell'asfalto, e da alcuni mesi vengono effettuati test con veicoli sperimentali appositamente attrezzati.
„In autunno organizzeremo un test ufficiale con diversi tipi di veicoli“, riferisce il Prof. Florian Risch, responsabile del progetto presso il FAPS. Risch è anche capo del dipartimento del centro E|Road aperto ad aprile di quest'anno a Hallstadt. In questo centro tecnologico del Fraunhofer IISB (Sistemi integrati e tecnologia dei componenti) e del FAPS vengono ricercati sistemi di trasmissione di energia senza contatto (IPT, Inductive Power Transfer) per applicazioni statiche, come nei parcheggi, semidinamiche, come nelle fermate dei taxi o degli autobus, e la trasmissione di energia induttiva dinamica sulle strade.
„Il centro è unico al mondo“, afferma Risch, „perché qui vengono riuniti per la prima volta ambienti di produzione flessibili, laboratori di sviluppo e sistemi di test sotto un unico tetto.“
Principio semplice realizzabile in tempi relativamente brevi
Jörg Franke è entusiasta del tema da quando nel 2010 ha guidato un autobus elettrico a induzione in Corea. "La possibilità di trasmissione di energia senza contatto è stata già impressionantemente dimostrata da Nikola Tesla alla fine del XIX secolo", riferisce il professore di Erlangen. "Negli ultimi 15 anni, la trasmissione di energia induttiva è stata ottimizzata grazie all'elettronica di potenza moderna e a circuiti risonanti perfettamente sintonizzati." Nella pavimentazione dell'autostrada sono integrate bobine di induzione. Queste generano un campo magnetico alternato, che a sua volta induce tensione nelle bobine nel sottoscocca delle auto di prova quando vi passano sopra. In questo modo, l'energia viene trasferita dalle bobine della strada all'auto. Le bobine per il tratto di prova sono state sviluppate e fornite dalla start-up Seamless Energy Technology di Norimberga, una spin-off del FAPS. Partecipano anche l'azienda israeliana Electreon Wireless e l'impresa di costruzione stradale Eurovia. Il progetto è iniziato nel 2022, finanziato dal Ministero federale dell'Economia.
Durante il viaggio in autostrada, lo stato di carica della batteria viene stabilizzato almeno tramite una carica di mantenimento; a seconda della potenza di carica disponibile, lo stato di carica (SoC) può addirittura essere aumentato. In questo modo, è disponibile energia sufficiente per il tratto finale fino alla destinazione per la guida completamente elettrica. "Non è quindi necessario elettrificare l'intero sistema stradale della Germania, le principali arterie di traffico sono sufficienti", racconta Franke.
Anche in un periodo relativamente breve si potrebbe realizzare il tutto, poiché "le pavimentazioni in asfalto devono comunque essere rinnovate ogni dieci anni." In questa occasione si potrebbero integrare le bobine di induzione.
Sinergie per la guida autonoma
La fornitura di energia efficiente potrebbe non solo dare slancio alla debole mobilità elettrica, ma anche alla guida autonoma. "In Cina e negli Stati Uniti già operano flotte più ampie di robotaxi autonomi e sistemi di navetta in servizio regolare, ottenendo significativi guadagni di produttività grazie a un utilizzo ottimizzato del tempo e delle risorse", riporta Risch. "In Europa c'è ancora un notevole ritardo, non da ultimo a causa della crescente carenza di personale qualificato. E guardando al futuro, è naturale che i veicoli elettrici a guida autonoma organizzino autonomamente la loro fornitura di energia, senza che un umano debba collegarli manualmente a una stazione di ricarica." Anche i veicoli di trasporto senza conducente nell'industria possono già da tempo funzionare e caricarsi tramite trasferimento di energia induttiva.
Costi significativamente inferiori rispetto alle attuali tendenze.
I costi per la tecnologia IPT sono relativamente bassi rispetto a soluzioni come il Megawatt Charging System (MCS) e la produzione di batterie proprie. "Per chilometro e corsia calcoliamo un investimento di circa un milione di euro", spiega Franke. "Con circa 13.000 km di autostrade e corsie elettrificate in entrambe le direzioni, arriveremmo a un totale di circa 30 miliardi di euro. Sarebbero appena tre percento del pacchetto infrastrutturale di 1000 miliardi di euro", afferma il ricercatore WGP. "Distribuiti sul ciclo di ristrutturazione delle pavimentazioni stradali di dieci anni, ogni anno dovrebbero essere stanziati circa 3 miliardi di euro per l'elettrificazione delle autostrade."
Questa somma potrebbe essere finanziata tramite un'imposta sulle infrastrutture di 20 centesimi per ogni chilometro percorso annualmente dai circa 15 miliardi di chilometri dei camion sulle autostrade tedesche, che corrisponderebbe all'incirca alle tariffe per il pedaggio dei camion. Poiché gli operatori di flotte potrebbero risparmiare circa 20 centesimi di costi energetici per chilometro passando alla trazione elettrica, questa misura non sarebbe solo un potente motore per il trasporto pesante elettrico, ma anche un'opportunità significativa per migliorare la competitività delle aziende di spedizione tedesche e dei produttori di camion nel mercato internazionale.
Autonomia geopolitica al posto delle dipendenze
Più pesanti dei costi sono le incertezze geopolitiche. "La domanda cruciale è se vogliamo sfruttare strategicamente il rinnovamento della nostra infrastruttura, già necessario, per ridurre al contempo la dipendenza dai produttori asiatici di batterie", afferma Risch. "Nella produzione di celle, questi fornitori hanno già ottenuto notevoli economie di scala e vantaggi tecnologici, che si traducono in costi di produzione permanentemente più bassi. Pertanto, una rincorsa nella concorrenza dei prezzi appare poco realistica; anzi, la differenza potrebbe aumentare ulteriormente. Allo stesso tempo, sono necessari sempre più materiali per batterie diversi, mentre le batterie stesse diventano sempre più grandi. Ciò non solo aumenta la domanda di materie prime - in particolare di litio, cobalto e nichel - ma anche la dipendenza dalle catene di approvvigionamento globali e quindi la vulnerabilità dell'intero sistema di creazione di valore europeo." Per le bobine di induzione sono necessari materiali più facilmente accessibili e meno costosi come rame e alluminio.
Non da ultimo, questa tecnologia offre alla Germania anche l'opportunità di assumere un ruolo di leadership internazionale. "In tutta Europa, attualmente vengono avviati progetti pertinenti e sviluppati continuamente. In particolare, in Svezia e Francia si sta già manifestando un alto grado di interesse", afferma Risch. "Proprio il grande interesse in diversi Stati europei è ideale, poiché questa iniziativa deve sin dall'inizio essere un approccio pan-europeo, mirato a un trasferimento di conoscenze e a una diffusione della tecnologia a lungo termine."
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