Идея скрыть устройства для подзарядки электромобилей в асфальт и пополнять батареи транспортных средств на ходу не нова, однако до сих пор подобные разработки внедряются с большим трудом. Инженеры из США создали технологию, которая упрощает устройство всей системы, и в ее основе лежат идеи того самого Николы Теслы.
О результатах почти десяти лет работы своей команды рассказал доцент кафедры компьютерной и электротехники Корнелльского университета Хуррам Африди (Khurram Afridi). Вместе с коллегами он создал и уже проверил на практике устройства для передачи и приема электроэнергии по воздуху.
Суть идеи довольно проста. В дорожное покрытие интегрируются металлические пластины, подключенные к генератору переменного тока высокой частоты. А на днище электромобиля устанавливается ответная пластина, которая будет играть роль приемника. Пока что максимальный клиренс машин для эффективной зарядки ограничен 18 сантиметрами, но в будущем его можно будет увеличить. При необходимости пополнить батарею водитель или автопилот просто перестраивается на выделенную полосу и продолжает движение. Скорость движения не ограничивается, никаких неудобств не создается. Система отслеживает проведенное машиной в этом ряду время и полученную энергию, чтобы затем выставить владельцу счет.
По словам инженера, технологию можно будет начать массово внедрять на американских хайвеях уже в течение пяти-десяти лет. Ее основное достоинство по сравнению с другими аналогичными разработками — дешевизна и простота как при создании, так и во время эксплуатации. Но чтобы достичь такого преимущества, пришлось решить задачу, ограничившую полет фантазии великого ученого Николы Теслы еще сто лет назад.
Если не брать в расчет направленные источники энергии вроде микроволновых излучателей и лазеров (потому что дорого и сложно), для беспроводной передачи электричества на небольшие расстояния можно использовать только два подхода — электромагнитная и электростатическая индукции. Самый распространенный на данный момент вариант — первый. Именно по этому принципу работают беспроводные зарядные устройства для смартфонов и прочих гаджетов. Для зарядки электромобилей на ходу электромагнитную индукцию тоже можно использовать, как это, например, сделали в Израиле, но есть несколько проблем.
Поскольку принципиально электромагнитная индукционная зарядка представляет собой разнесенные на небольшое расстояние обмотки трансформатора (одна на источнике энергии, вторая на приемнике), то главная проблема очевидна — нужно много меди. Чем выше мощность такого устройства и чем дальше необходимо разнести передатчик и заряжаемое устройство, тем больше нужны катушки в них. Учитывая, что речь идет о транспорте и дорогах, место для крупных обмоток найти, конечно, можно. Но для масштабного строительства такой инфраструктуры потребуется очень много материалов. Кроме того, если говорить не о простых системах передачи энергии на основе электромагнитной индукции, а постараться повысить их эффективность, возникает множество технологических препятствий. Как минимум, настройка всей системы для повышения эффективности выливается в сложнейшую задачу, а при увеличении расстояния между источником и приемником резко возрастают потери.
Альтернатива — электростатическая индукция. Отличие заключается в наведении не магнитного поля, а электрического. Со стороны может показаться, что в последнем случае все гораздо проще — нужны только генератор тока высокой частоты и две металлических пластины (одна на приемник, другая на излучатель). Более века назад таким образом Никола Тесла показывал возможность беспроводной передачи электроэнергии. Но если великому ученому было достаточно зажечь газоразрядную лампу в любой точке комнаты, то в современном мире технология должна питать аккумуляторы на десятки киловатт-часов. Загвоздка именно в генераторе — для эффективной передачи большой мощности необходимо создать устройство, способное выдавать невероятно высокочастотный ток. Африди не уточняет значений, но отмечает, что именно в этом была основная загвоздка. Тем не менее, препятствие удалось успешно преодолеть.
В настоящий момент технология специалистов Корнелльского университета позволяет полностью заряжать аккумулятор небольшого электромобиля вроде Nissan Leaf за 4-5 часов. Для емких батарей машин вроде моделей Tesla этот срок увеличивается более чем вдвое. Но такие, на первый взгляд, скромные показатели не должны смущать — задача «зарядной полосы» на шоссе не заменить стационарный порт. Встроенное в дорогу решение должно немного увеличить пробеги электрического транспорта и избавить водителей от переживаний по поводу необходимости строго рассчитывать маршруты до зарядной станции.
Как показало недавнее исследование ученых из Калифорнийского университета, каждый пятый владелец электромобилей, купивший его с 2012-2018 годах и захотевший сменить машину, возвращается к ДВС. Основными причинами отказа от электротяги оказались отсутствие возможности быстро заряжать свой автомобиль дома (нет мощной розетки), а также неудовлетворенность запасом хода. По задумке Хуррама, дороги с индуктивными пластинами под асфальтом смогут внести существенный вклад в повышение уверенности таких колеблющихся автомобилистов в электрическом транспорте.
Что самое главное, у технологии есть перспективы для совершенствования и в ближайшие пять лет — как раз идеальное время для ее внедрение. Как и любая другая подобная технология, она требует больших капитальных вложений на первоначальном этапе. Нужно вскрыть асфальт или бетон дорожного покрытия, внедрить в подушку под ним все электрические компоненты, затем восстановить покрытие и подключить всю систему к электросети. Африди замечает, что сейчас многие американские дороги находятся на пределе своего срока службы и вот-вот потребуют масштабной реконструкции. Если внедрять зарядные пластины одновременно с ней, то получится изрядно сэкономить на первичных вложениях.
Несмотря на столь многообещающие качества, разработка из Корнелльского университета пока не привлекает внимания масс. Возможно, потому что таких технологий предлагалось уже много. А может, ее время еще не пришло. Остается только ждать — каким именно способом зарядные полосы будут реализованы на дорогах, неясно, но они точно появятся.
21
Комментарий отправлен
Ваш комментарий опубликован.
Провокационные или оскорбительные комментарии запрещены.