Încărcarea mașinii electrice în timp ce conduci pe autostradă – aceasta poate părea utopic. Cu toate acestea, exact acest lucru este deja testat pe un tronson de un kilometru în Oberpfalz. „Transferul de energie inductiv în timpul mersului poate elimina limita de autonomie pentru mașinile electrice, poate reduce necesarul de suprafață și investiții pentru sistemele de încărcare ultra-rapide și pe termen lung poate diminua dependența producătorilor auto germani de livrările de baterii din China”, subliniază Jörg Franke, șeful FAPS (Catedra de Automatizare a Producției și Sistematică a Producției) de la Universitatea Erlangen-Nürnberg. Profesorul WGP (Societatea Științifică pentru Tehnologia Producției) este părintele spiritual al proiectului din sudul Germaniei pentru electrificarea drumurilor naționale. „Tehnologia IPT reduce consumul de resurse în comparație cu bateriile mari și poate oferi industriei germane un avantaj competitiv global semnificativ – dacă este utilizată consecvent.”
Pe A6 între Nürnberg și Amberg au fost instalate bobine de inducție în stratul de asfalt, iar de câteva luni se desfășoară teste cu vehicule experimentale special echipate.
„În toamnă, vom organiza un test oficial cu diferite tipuri de vehicule“, raportează prof. Florian Risch, lider de proiect la FAPS. Risch este, de asemenea, șef de departament al E|Road-Center-ului deschis în aprilie anul acesta în Hallstadt. În acest centru tehnologic al Fraunhofer IISB (Sisteme integrate și tehnologia componentelor) și al FAPS, se cercetează sisteme de transfer de energie fără contact (IPT, Transfer de energie inductiv) pentru aplicații statice, cum ar fi în parcări, semidinamice, cum ar fi în stațiile de taxi sau stațiile de autobuz, precum și transferul dinamic de energie inductiv pe drumuri.
„Centrul este unic în lume“, spune Risch, „deoarece aici sunt reunite pentru prima dată medii de producție flexibile, laboratoare de dezvoltare și sisteme de testare sub același acoperiș.“
Principiu simplu, implementabil relativ rapid.
Jörg Franke este pasionat de acest subiect de când a călătorit în Coreea în 2010 cu un autobuz electric încărcat inductiv. „Posibilitatea de transfer de energie fără contact a fost demonstrată impresionant de Nikola Tesla la sfârșitul secolului 19”, relatează profesorul din Erlangen. „În aproximativ 15 ani, transferul inductiv de energie a fost optimizat prin intermediul electronicii de putere moderne și circuitelor oscilante perfect ajustate.” În asfaltul autostrăzii sunt încorporate bobine de inducție. Acestea generează un câmp magnetic alternativ, care induce tensiune în bobinele din subsolul mașinilor de testare atunci când acestea trec peste ele. În acest mod, energia este transferată de la bobinele de pe drum la mașină. Bobinele pentru traseul de testare au fost dezvoltate și furnizate de start-up-ul Seamless Energy Technology din Nürnberg, o spin-off a FAPS. De asemenea, participă compania israeliană Electreon Wireless, precum și compania de construcții rutiere Eurovia. Proiectul a început în 2022 - finanțat de Ministerul Economiei Federal.
În timpul călătoriei pe autostradă, starea de încărcare a bateriei este stabilizată cel puțin printr-o încărcare de întreținere; în funcție de puterea de încărcare disponibilă, starea de încărcare (SoC) poate fi chiar crescută. Astfel, există suficientă energie disponibilă pentru ultima porțiune până la destinație pentru a funcționa în mod complet electric. „Nu este necesar să electrificăm întregul sistem rutier din Germania, axele principale de trafic sunt suficiente”, spune Franke.
De asemenea, întregul proces ar putea fi implementat într-o perioadă relativ scurtă de timp, deoarece „straturile de asfalt trebuie oricum înlocuite la fiecare zece ani.” Cu această ocazie, s-ar putea integra bobinele de inducție.
Sinergii pentru conducerea autonomă
Oferirea eficientă de energie ar putea să nu doar să ofere un impuls mobilității electrice slăbite, ci și conducerii autonome. „În China și Statele Unite, deja circulă flote mai mari de robo-taxiuri autonome și sisteme de shuttle în operare regulată, obținând câștiguri semnificative de productivitate prin utilizarea optimizată a timpului și resurselor“, raportează Risch. „În Europa, există în continuare o nevoie considerabilă de recuperare, nu în ultimul rând având în vedere lipsa tot mai mare de forță de muncă calificată. Și, privind spre viitor, este evident că vehiculele electrice autonome își vor organiza singure alimentarea cu energie, fără ca un om să fie necesar să le conecteze manual la o stație de încărcare.“ De asemenea, vehiculele de transport fără șofer din industrie pot circula și fi încărcate de mult timp prin transfer de energie inductiv.
Costuri semnificativ mai mici decât tendințele actuale.
Costurile pentru tehnologia IPT sunt relativ scăzute în comparație cu soluții precum Sistemul de Încărcare Megawatt (MCS) și producția proprie de baterii. „Pe kilometru și pe bandă de circulație, estimăm o investiție de aproximativ un milion de euro”, explică Franke. „Cu aproximativ 13.000 km de autostrăzi și benzi electrificate în ambele direcții, am ajunge la o sumă totală de aproximativ 30 miliarde €. Aceasta ar reprezenta doar trei procente din pachetul de infrastructură de 1000 miliarde de euro”, spune cercetătorul WGP. „Distribuite pe ciclul de reabilitare a asfaltului de zece ani, ar trebui să se aloce în fiecare an aproximativ 3 miliarde € pentru electrificarea autostrăzilor.”
Această sumă ar putea fi finanțată printr-o taxă de infrastructură de 20 de cenți pe fiecare dintre cele aproximativ 15 miliarde de kilometri parcurși anual de camioane pe autostrăzile germane, ceea ce ar corespunde în mare măsură tarifelor de taxare pentru camioane. Deoarece operatorii de flote ar putea economisi aproximativ 20 de cenți pe kilometru în costurile de energie prin trecerea la propulsia electrică, această măsură ar fi nu doar un motor puternic pentru transportul greu electric, ci și o modalitate eficientă de a îmbunătăți competitivitatea companiilor de transport germane și a producătorilor de camioane în competiția internațională.
Autonomie geopolitică în locul dependențelor
Mai greu decât costurile sunt incertitudinile geopolitice. „Întrebarea decisivă este dacă dorim să folosim strategic renovarea necesară a infrastructurii noastre pentru a reduce în același timp dependența de producătorii asiatici de baterii“, spune Risch. „În producția de celule, acești furnizori au obținut deja economii de scară semnificative și avantaje tehnologice, care se reflectă în costuri de producție permanent mai scăzute. O cursă de recuperare în competiția pe prețuri pare, prin urmare, puțin realistă; dimpotrivă, diferența ar putea crește. În același timp, sunt necesare din ce în ce mai multe materiale diferite pentru baterii, în timp ce bateriile utilizate devin din ce în ce mai mari. Aceasta nu doar că crește cererea de materii prime – în special pentru litiu, cobalt și nichel – ci și dependența de lanțurile globale de aprovizionare și, astfel, vulnerabilitatea întregului sistem european de creare de valoare.“ Pentru bobinele de inducție sunt necesare materiale mai accesibile și mai ieftine, cum ar fi cuprul și aluminiul.
Nu în ultimul rând, această tehnologie oferă Germaniei și oportunitatea de a prelua un rol de lider internațional. „În întreaga Europă, proiecte relevante sunt în prezent inițiate și dezvoltate continuu. În special în Suedia și Franța se observă deja un grad ridicat de interes”, spune Risch. „Interesul larg din mai multe state europene este însă ideal, deoarece această inițiativă trebuie să fie de la bun început o abordare paneuropeană, care vizează pe termen lung transferul de cunoștințe și difuzarea tehnologiei.”
Contact:
