Заряджати електромобіль під час руху по автобану – це може звучати утопічно. Однак саме це вже випробовується на тестовій ділянці завдовжки один кілометр в Оберфальці. «Індуктивна передача енергії під час руху може зняти обмеження дальності для електромобілів, зменшити потребу в площі та інвестиціях для ультрашвидких зарядних систем і в довгостроковій перспективі зменшити залежність німецьких виробників оригінального обладнання від китайських постачань батарей», - підкреслює Йорг Франке, керівник FAPS (кафедра автоматизації виробництва та виробничої систематики) в університеті Ерланген-Нюрнберг. Професор WGP (Наукове товариство з виробничої техніки) є ідейним натхненником південнонімецького проекту з електрифікації автомагістралей. «Технологія IPT зменшує споживання ресурсів у порівнянні з великими батареями і може надати німецькій промисловості значну глобальну конкурентну перевагу – якщо її використовувати послідовно».
На A6 між Нюрнбергом і Амбергом були вбудовані індукційні котушки в асфальтове покриття, і протягом кількох місяців проводяться випробування з спеціально обладнаними експериментальними автомобілями.
„Восени ми організуємо офіційний тест-драйв з різними типами транспортних засобів“, повідомляє професор Флоріан Ріш, керівник проєкту в FAPS. Ріш також є керівником відділу нещодавно відкритого E|Road-центру в Галльштадті. У цьому технологічному центрі Fraunhofer IISB (Інтегровані системи та технології елементів) та FAPS досліджуються безконтактні системи передачі енергії (IPT, індуктивна передача енергії) для статичних застосувань, таких як на парковках, семидинамічних, таких як на таксомоторних стоянках або автобусних зупинках, а також динамічна індуктивна передача енергії на дорогах.
„Центр є унікальним у світі“, - каже Ріш, - „адже тут вперше об'єднані гнучкі виробничі середовища, розробницькі лабораторії та тестові системи під одним дахом.“
Простий принцип, який можна реалізувати відносно швидко.
Йорг Франке захоплюється цією темою з тих пір, як у 2010 році в Кореї проїхав на індукційно зарядженому електробусі. «Можливість безконтактної передачі енергії вже вражаюче продемонстрував Нікола Тесла наприкінці 19 століття», - розповідає професор з Ерлангена. «Протягом приблизно 15 років індуктивну передачу енергії було оптимізовано за допомогою сучасної силової електроніки та ідеально налаштованих коливальних контурів». В дорожнє покриття автобану вбудовані індукційні котушки. Вони створюють змінне магнітне поле, яке, в свою чергу, індукує напругу в котушках під днищем тестових автомобілів, коли ті проїжджають над ними. Таким чином, енергія передається від котушок дороги на автомобіль. Котушки для тестової ділянки розробила та постачала стартап Seamless Energy Technology з Нюрнберга, що є відгалуженням FAPS. Також у проекті беруть участь ізраїльська компанія Electreon Wireless та дорожнє будівельне підприємство Eurovia. Проект розпочався у 2022 році - фінансування надано Міністерством економіки Німеччини.
Під час руху по автобану стан заряду батареї принаймні стабілізується за рахунок підтримуючої зарядки; в залежності від доступної потужності зарядки, рівень заряду (SoC) може навіть збільшитися. Таким чином, для остаточної ділянки до мети буде достатньо енергії для чисто електричного руху. "Отже, немає необхідності електрифікувати всю дорожню систему Німеччини, основні транспортні артерії достатні", - розповідає Франке.
Також у відносно короткий термін це все можна реалізувати, адже «асфальтові покриття все одно потрібно оновлювати кожні десять років». При цьому зручному випадку можна було б вбудувати індукційні котушки.
Синергії для автономного водіння
Ефективне енергопостачання може не лише надати поштовх слабкій електромобільності, але й автономному водінню. «У Китаї та США вже функціонують великі флотилії автономних роботаксі та шатлів у регулярному режимі, досягаючи значних приростів продуктивності завдяки оптимізації використання часу та ресурсів», - повідомляє Ріш. «В Європі тут все ще існує значний відставання, не в останню чергу через зростаючу нестачу кваліфікованих кадрів. І з огляду на майбутнє, логічно, що автономні електромобілі самостійно організовуватимуть своє енергопостачання, без необхідності, щоб людина вручну підключала їх до зарядної станції». Також безпілотні транспортні засоби в промисловості вже давно можуть їздити та заряджатися за допомогою індуктивної передачі енергії.
Витрати значно нижчі, ніж з поточними тенденціями.
Витрати на технологію IPT є відносно низькими в порівнянні з такими рішеннями, як система зарядки мегават (MCS) та власне виробництво батарей. "Ми розраховуємо на інвестиції приблизно в один мільйон євро за кілометр і смугу руху", - зазначає Франке. "При приблизно 13 000 км автомагістралей і електрифікованих смуг в обох напрямках ми отримали б загальну суму близько 30 млрд. €. Це всього лише три відсотки від інфраструктурного пакету в 1000 млрд. євро", - говорить дослідник WGP. "Розподілені на цикл ремонту дорожнього покриття в десять років, щороку потрібно буде витрачати близько 3 млрд. € на електрифікацію автомагістралей."
Цю суму можна було б профінансувати за рахунок інфраструктурного збору в розмірі 20 центів за кожен з приблизно 15 мільярдів кілометрів, які щорічно проїжджають вантажівки на німецьких автобанах, що приблизно відповідає платі за проїзд для вантажівок. Оскільки оператори автопарків можуть заощаджувати близько 20 центів на витратах на енергію за кілометр при переході на електропривод, ця міра була б не лише потужним стимулом для електричного вантажного транспорту, але й потужним засобом для покращення конкурентоспроможності німецьких перевізників і виробників вантажівок на міжнародному ринку.
Геополітична автономія замість залежностей
Важчими за витрати є геополітичні невизначеності. «Визначальне питання полягає в тому, чи хочемо ми стратегічно використати вже необхідне оновлення нашої інфраструктури, щоб одночасно зменшити залежність від азійських виробників батарей», - говорить Ріш. «У виробництві елементів ці постачальники вже досягли значних ефектів масштабу та технологічних переваг, які відображаються в постійно нижчих витратах на виробництво. Тому наздоганяти в ціновій конкуренції навряд чи реально; скоріше, різниця, ймовірно, ще зросте. Одночасно потрібно все більше різних матеріалів для батарей, тоді як самі використовувані батареї стають все більшими. Це призводить не лише до зростання потреби в сировині – особливо в літії, кобальті та нікелі – але й до зростання залежності від глобальних ланцюгів постачання і, отже, до вразливості всієї європейської системи створення вартості.» Для індукційних котушок потрібні легкодоступні та дешевші матеріали, такі як мідь і алюміній.
Не в останню чергу, ця технологія також надає Німеччині можливість зайняти міжнародну лідируючу позицію. "По всій Європі в даний час ініціюються відповідні проекти та постійно розвиваються. Особливо в Швеції та Франції вже спостерігається високий рівень інтересу", - зазначив Ріш. "Саме широкий інтерес з боку кількох європейських держав є ідеальним, оскільки ця ініціатива з самого початку повинна бути європейським підходом, який на довгострокову перспективу спрямований на передачу знань та дифузію технологій."
Контакт:
