Las bobinas en la carretera podrían cargar los vehículos eléctricos mientras se conduce

Uno de los principales problemas con los vehículos eléctricos es que debe detenerse y detenerse para obtener una carga. Si no hay un cargador de CC de alta velocidad disponible, esto puede significar esperar horas mientras se recarga la batería.

Ha sido la principal pesadilla de los vehículos eléctricos desde que comenzaron a salir a la carretera en números reales. Sin embargo, una nueva configuración de carga inalámbrica podría permitirle cargar energía mientras viaja.

A lo largo de los años, se han hecho muchas propuestas para alimentar o cargar vehículos eléctricos mientras conducen por la carretera. Muchos son similares a la forma en que comúnmente cargamos los teléfonos en estos días, utilizando la transferencia de energía inductiva a través de bobinas magnéticas. La teoría es sencilla. La energía se entrega a las bobinas en la carretera y luego se recoge mediante inducción por una bobina en el vehículo en movimiento.

Sin embargo, llevar estas ideas del concepto a la realidad es difícil. Cuando se trata de cargar un vehículo eléctrico, se requieren enormes niveles de potencia, en el rango de decenas a cientos de kilovatios. Y, mientras que un teléfono puede colocarse perfectamente sobre una plataforma de carga, los vehículos eléctricos generalmente requieren un poco de distancia al suelo para navegar con seguridad por la carretera. Además, dado que los automóviles se mueven a un ritmo bastante rápido, un sistema de carga inductivo que pudiera manejar esta condición dinámica requeriría una gran cantidad de bobinas enterradas repetidamente en el lecho de la carretera.

A pesar de estos desafíos, la idea se ha probado en el mundo real hasta cierto punto. El vehículo eléctrico en línea, o OLEV, fue desarrollado por el Instituto de Tecnología Avanzada de Corea (KAIST) y se usó para impulsar un autobús lanzadera en 2009. El sistema se expandió lentamente a cuatro líneas en 2016, con los autobuses cargándose de forma inalámbrica gracias a la energía inductiva. transmisores enterrados en la carretera a lo largo de la ruta del autobús.

La segunda generación del sistema utilizado en los autobuses transmite 100 kW de potencia de forma inalámbrica a través de un espacio de aire de 17 cm con una eficiencia energética del 85 %. Esto se logra mediante el uso de múltiples bobinas captadoras de energía montadas en un solo vehículo. Se investigó mucho para encontrar las geometrías de bobina y los parámetros eléctricos óptimos para permitir que el sistema funcione a este nivel. Con la energía entregada desde la superficie de la carretera, los autobuses pueden depender de baterías más pequeñas para moverse, ahorrando peso y mejorando la eficiencia. El sistema está enterrado en el 5-15 % de la calzada en las rutas de autobuses, y un sistema de detección de vehículos apaga las bobinas de inducción cuando no están en uso. Si bien algunas de las rutas se han cerrado desde entonces, un servicio de transporte todavía opera en KAIST utilizando la tecnología.

Otras empresas también están trabajando en este espacio. La startup Magment lleva el nombre de un acrónimo de "cemento magnético" y está trabajando en una demostración vial inductiva especial con el Departamento de Transporte de Indiana. Los detalles son escasos, pero la compañía es pionera en un método especial de mezclar materiales ferromagnéticos con cemento para producir un sistema de carretera de carga inalámbrica más rentable y eficiente. La compañía también tiene la intención de utilizar el sistema para aplicaciones fuera de la carretera, como carretillas elevadoras y scooters eléctricos.

Otro destacado es la empresa Electreon, con sede en Israel, que opera un programa piloto en Gotland, Suecia. Implementado por primera vez en diciembre de 2020, el proyecto ha hecho funcionar con éxito un camión de 40 toneladas en un tramo de carretera de prueba de 1,65 km de largo. Nuevamente, utilizando bobinas de cobre enterradas en la superficie de la carretera, puede entregar alrededor de 70 kW de potencia a un vehículo en movimiento a velocidades de hasta 80 km/h. La compañía también está trabajando en otros programas piloto en todo el mundo, incluida una instalación con Ford Motor Company que se instalará cerca de la terminal central de Michigan en Detroit.

El problema de tales sistemas sigue siendo el costo. Para empezar, enterrar líneas de transmisión de energía y bobinas de fantasía en la superficie de la carretera cuesta mucho en primer lugar. Es lo suficientemente caro para carreteras nuevas, y aún peor cuando necesita excavar una carretera existente para colocar el hardware después. Las estimaciones para un proyecto sueco indicaron que un sistema inalámbrico como el de Electreon costaría del orden de $ 2 millones de dólares por km en una nueva construcción. Este costo de instalación es aproximadamente el doble que los métodos más tradicionales de transferencia de energía, como rieles simples o cables aéreos, mientras que entrega mucha menos energía para arrancar. Estos últimos ya están demostrando su valor en pruebas de camiones en varios lugares del mundo.

El mantenimiento también es un problema importante. Enterrar cualquier cosa en una carretera significa que es un gran trabajo repararlo si algo sale mal. Como mínimo, requerirá cerrar la carretera y, en el peor de los casos, significará desenterrarla. La actualización a una tecnología de mayor rendimiento también requerirá un trabajo invasivo para eliminar el hardware antiguo y reinstalar el nuevo.

Por último, está el tema de la estandarización. Impulsar vehículos a través de bobinas inductivas en la carretera es excelente, pero los automóviles y camiones necesitarán camionetas especiales instaladas para recibir esta energía. La camioneta inductiva debe ajustarse cuidadosamente a las bobinas en el camino, por lo que hay pocas posibilidades de actualizar una camioneta única que pueda atravesar múltiples sistemas de carreteras eléctricas. Por lo tanto, para que tales sistemas sean prácticos, el sistema de una empresa tendría que implementarse en amplios tramos de la carretera, hasta el punto en que resulte económicamente rentable para los usuarios individuales y comerciales contemplar la posibilidad de equipar sus vehículos con hardware de camioneta.

Parece poco probable que desenterremos nuestras carreteras para instalar bobinas de carga en el corto plazo. Después de todo, apenas hemos equipado nuestras ciudades y pueblos con cargadores EV regulares, y ya son una tecnología madura y establecida. Sin embargo, en algunas aplicaciones, como rutas especializadas de autobuses o camiones, la tecnología puede ponerse al día. A partir de ahí, podría extenderse aún más, pero solo si la fuerte inversión tiene sentido.