Polnjenje električnega avtomobila med vožnjo po avtocesti se morda zdi utopično. Vendar se to že preizkuša na en kilometer dolgi testni progi v Oberpfalzu. „Induktivni prenos energije med vožnjo lahko odpravi omejitev dosega za električna vozila, zmanjša potrebo po površinah in investicijah za ultra hitre polnilne sisteme ter dolgoročno omili odvisnost nemških proizvajalcev originalne opreme od kitajskih dobaviteljev baterij,“ poudarja Jörg Franke, vodja FAPS (katedra za avtomatizacijo proizvodnje in proizvodne sistematike) na Univerzi Erlangen-Nürnberg. Profesor WGP (Znanstveno društvo za proizvodno tehnologijo) je duhovni oče južno nemškega projekta za elektrifikacijo avtocest. „Tehnologija IPT zmanjšuje porabo virov v primerjavi z velikimi baterijami in lahko nemški industriji prinese pomembno globalno konkurenčno prednost – če se dosledno uporablja.“
Na avtocesti A6 med Nürnbergom in Ambergom so bile v asfaltno površino vgrajene indukcijske tuljave, in že nekaj mesecev potekajo testi s posebno opremljenimi preizkusnimi vozili.
„Jeseni bomo organizirali uradno testno vožnjo z različnimi tipi vozil,“ poroča prof. Florian Risch, vodja projekta na FAPS. Risch je tudi vodja oddelka v E|Road centru, ki je bil odprt aprila letos v Hallstadtu. V tem tehnološkem središču Fraunhofer IISB (Integrirani sistemi in tehnologija komponent) in FAPS raziskujejo brezkontaktne sisteme prenosa energije (IPT, induktivni prenos energije) za statične aplikacije, kot so parkirišča, poldynamčne, kot so taksi postaje ali avtobusne postaje, ter dinamični induktivni prenos energije na cestah.
„Center je edinstveno na svetu,“ pravi Risch, „saj tukaj prvič združujemo fleksibilna proizvodna okolja, razvojne laboratorije in testne sisteme pod eno streho.“
Enostavna načela, ki jih je mogoče relativno hitro uresničiti.
Jörg Franke se navdušuje nad to temo, odkar je leta 2010 v Koreji vozil z induktivno polnjenim e-avtomobilom. „Možnost brezstične prenosa energije je že Nikola Tesla konec 19. stoletja impresivno predstavil,“ poroča profesor iz Erlangena. „V približno 15 letih je bila induktivna prenosna energija optimizirana z modernimi močnimi elektronskimi napravami in popolnoma usklajenimi oscilacijskimi krogi.“ V cesto avtoceste so vgrajene indukcijske tuljave. Te ustvarjajo izmenično magnetno polje, ki v tuljavah v podvozju testnih avtomobilov inducira napetost, ko se peljejo čez. Na ta način se energija prenaša iz tuljav ceste na avtomobil. Tuljave za testno progo je razvilo in dobavilo start-up podjetje Seamless Energy Technology iz Nürnberga, ki je izpeljanka FAPS. V projekt so vključena tudi izraelska podjetja Electreon Wireless ter gradbeno podjetje Eurovia. Projekt se je začel leta 2022 - financirano ga je zvezno ministrstvo za gospodarstvo.
Med vožnjo po avtocesti se stanje napolnjenosti baterije vsaj stabilizira z ohranitveno polnjenjem; odvisno od razpoložljive moči polnjenja se lahko stanje napolnjenosti (SoC) celo poveča. Tako je za končno pot do cilja na voljo dovolj energije za popolnoma električno vožnjo. "Torej ni potrebno elektrificirati celotnega cestnega sistema v Nemčiji, glavne prometne osi so dovolj," pravi Franke.
Tudi v razmeroma kratkem časovnem obdobju bi bilo mogoče vse uresničiti, saj "morajo biti asfaltne prevleke tako ali tako obnovljene na vsakih deset let." Ob tej priložnosti bi bilo mogoče vključiti tudi indukcijske tuljave.
Sinergije za avtonomno vožnjo
Učinkovita oskrba z energijo bi lahko ne le okrepila šibko e-mobilnost, temveč tudi avtonomno vožnjo. „Na Kitajskem in v ZDA že obratovajo večje flote avtonomnih robotaksijev in shuttle sistemov v rednem obratovanju ter dosegajo znatne dobičke produktivnosti z optimizirano rabo časa in virov,“ poroča Risch. „V Evropi pa obstaja še vedno znatna zamuda, zlasti ob upoštevanju naraščajočega pomanjkanja strokovnjakov. In z obzirom na prihodnost je smiselno, da avtonomna električna vozila sama organizirajo svojo oskrbo z energijo, brez da bi jih moral človek ročno priključiti na polnilno postajo.“ Tudi brezpilotna transportna vozila v industriji že dolgo lahko vozijo in se polnijo z induktivnim prenosom energije.
Stroški so bistveno nižji kot pri trenutnih trendih.
Stroški za tehnologijo IPT so v primerjavi z rešitvami, kot je sistem hitrega polnjenja megavatov (MCS) in lastna proizvodnja baterij, razmeroma nizki. "Na kilometer in vozno progo računamo z investicijo okoli milijon evrov," izračuna Franke. "Pri približno 13.000 km avtocest in elektrificiranih pasov v obe smeri bi prišli do skupne vsote okoli 30 milijard evrov. To bi predstavljalo le tri odstotke infrastrukturnega paketa v višini 1000 milijard evrov," pravi raziskovalec WGP. "Razporejeno na obnovitveni cikel cestnih površin, ki traja deset let, bi bilo treba vsako leto zagotoviti približno 3 milijarde evrov za elektrifikacijo avtocest."
Ta znesek bi lahko financirali preko infrastrukturne dajatve na vsakih letnih približno 15 milijard prevoženih tovornjakov-kilometrov po nemških avtocestah v višini 20 centov, kar bi približno ustrezalo taksam za tovornjake. Ker bi operaterji flot pri prehodu na električni pogon na kilometer prihranili približno 20 centov stroškov energije, bi bila ta ukrep ne le močan spodbujevalec za električni tovorni promet, temveč tudi močna priložnost za izboljšanje konkurenčnosti nemških prevoznikov in proizvajalcev tovornjakov na mednarodnem trgu.
Geopolitična avtonomija namesto odvisnosti
Težje od stroškov so geopolitične negotovosti. „Odločilno vprašanje je, ali želimo strateško izkoristiti nujno obnovo naše infrastrukture, da hkrati zmanjšamo odvisnost od azijskih proizvajalcev baterij,“ pravi Risch. „Ti ponudniki so v proizvodnji celic že dosegli znatne ekonomije obsega in tehnološke prednosti, ki se odražajo v trajno nižjih proizvodnih stroških. Zato se zdi, da je lov na cene v konkurenci malo verjeten; namesto tega se bo razlika verjetno še povečala. Hkrati se potrebuje vedno več različnih baterijskih materialov, medtem ko postajajo uporabljene baterije same vedno večje. S tem se povečuje ne le potreba po surovinah – zlasti pri litiju, kobaltu in niklju –, temveč tudi odvisnost od globalnih dobavnih verig in s tem ranljivost celotnega evropskega sistema ustvarjanja vrednosti.“ Za indukcijske tuljave so potrebni lažje dostopni in cenejši materiali, kot sta baker in aluminij.
Nenazad, ta tehnologija ponuja Nemčiji tudi priložnost, da prevzame mednarodno vodilno vlogo. „V celotni Evropi se trenutno začenjajo ustrezni projekti in se nenehno razvijajo. Še posebej na Švedskem in v Franciji se že kaže visoka raven zanimanja,“ pravi Risch. „Široko zanimanje v več evropskih državah je idealno, saj mora biti ta iniciativa od samega začetka celoviten evropski pristop, ki dolgoročno cilja na prenos znanja in difuzijo tehnologij.“
Kontakt:
