Ar keliai galėtų įkrauti elektromobilius? Technologija gali būti artima

„Elektrinės transporto priemonės sulaukia didelio aptarimo. Tačiau tikimasi, kad 2021 m. elektromobilių arba EV pardavimai sudarys mažiau, nei 4 procentus lengvųjų transporto priemonių pardavimo Jungtinėse Valstijose.

 

    Viena iš priežasčių: nesugebėjimas lengvai pasikrauti ilgose kelionėse, žinomas, kaip nuotolio nerimas. Ir susirūpinimas pagrįstas: atstumas, įkrovimo laikas ir įkrovimo stotelių prieinamumas dar turi nuveikti ilgą kelią.

 

    Vis dėlto elektromobiliai populiarėja: jie yra aiškiai matomi Bideno administracijos 7,5 milijardo dolerių iniciatyvoje, kurią prezidentas pasirašė anksčiau šį mėnesį, siekiant iki 2030 m. sukurti 500 000 greitaeigių elektromobilių įkrovimo stotelių tinklą visoje šalyje. (JAV Energetikos departamento duomenimis, šiuo metu yra apie 43 000 įkrovimo stotelių.)

 

    Tačiau tai išspręstų tik dalį problemos, iš dalies dėl to, kad įkrovimo laikas vis dar ilgas. Tikrasis didžiulis pokytis per ateinantį dešimtmetį gali būti susijęs su tokia idėja: keliais, kuriais važiuojant automobiliai pakraunami elektra, naudojant technologiją, vadinamą indukciniu įkrovimu.

 

    Liepą Indianos transporto departamentas ir Purdue universitetas paskelbė apie planus sukurti pirmąjį pasaulyje bekontakčio įkrovimo betoninių dangų greitkelių segmentą.

 

    Projektą vykdo inžinerinių tyrimų centras, pavadintas „Tvarumo didinimas per elektrinę kelių elektrifikavimo infrastruktūrą“ (ASPIRE). Jį finansuoja Nacionalinis mokslo fondas.

 

     „Viena iš pagrindinių elektrifikacijos kliūčių yra nuotolio nerimas. Ši technologija skirta problemai išspręsti“, – sakė Nadia Gkritza, Lyles statybos inžinerijos mokyklos profesorė ir Purdue universiteto ASPIRE universiteto direktorė. „Paprasčiau tariant, vizija yra įkrauti važiuojančias transporto priemones, o ne sustoti prie įkrovimo stotelių ir pasikrauti.

 

    Daugiamečiame projekte bus naudojama įmagnetinamo betono technologija, kurią sukūrė Vokietijos bendrovė „Magment“, kuri leis belaidžiu būdu įkrauti elektromobilius važiuojant.

 

    Ši technologija veikia, pridedant mažų perdirbto ferito dalelių – keramikos, pagamintos sumaišius geležies oksidą, sumaišytą su metalinių elementų, tokių, kaip nikelis ir cinkas, gabalėliais, į betono mišinį, kuris įmagnetinamas veikiant elektros srove. Taip sukuriamas magnetinis laukas, kuris belaidžiu būdu perduoda energiją automobiliui.

 

    Iš patentuotos medžiagos pagaminta plokštelė arba dėžė, maždaug 12 pėdų ilgio ir 4 pėdų pločio, įkasta važiuojamosios dalies viduje kelių colių gylyje. Dėžutėje yra laidų ritės, kurios per specializuotą elektroninę įrangą jungiasi prie elektros tinklo, tai yra siųstuvas, paaiškino Dionysios Aliprantis, Purdue Elmore šeimos elektros ir kompiuterių inžinerijos mokyklos profesorius.

 

    Siųstuvą supa įprasta kelio medžiaga – betonas arba asfaltas. Siųstuvai būtų įterpti į važiuojamąją dalį vienas po kito, kad būtų galima nuolat perduoti energiją. Imtuvas yra panaši, bet mažesnė dėžutė su ritėmis, pritvirtinta prie automobilio apačios.

 

    (Kitas bendrovės gaminys yra MagPad, belaidžio maitinimo siųstuvo padėklas, kuris gali būti montuojamas ant žemės arba žemėje. Siųstuvai gali būti montuojami viešose automobilių stovėjimo aikštelėse arba privačiuose garažuose.)

 

    Įgyvendinant projektą bus išbandyta elektrifikuota danga, atlikus analizę ir tyrimus, atliekamus Indianos transporto departamento pagreitinto dangos bandymo įrenginyje Vakarų Lafajete. Pirmojo bandymo metu važiuojamosios dalies ruožas bus spaudžiamas taip, tarsi juo važiuotų sunkvežimiai, kad pamatytumėte, ar danga atlaikys, – sakė M. Aliprantis.

 

    Antrasis bandymas įvertins sistemos gebėjimą belaidžiu būdu perduoti aukšto lygio galią. Nors idėja yra panaši į mobiliuosius telefonus, kurie kraunami belaidžiu ryšiu, yra didelis skirtumas: įkraunama, naudojant 10–15 colių tarpą tarp siųstuvo ir imtuvo.

 

    „Mobilusis telefonas paliečia paviršių, kad būtų įkrautas, todėl jis yra gana stipriai sujungtas“, - sakė jis. „O dabar, jei padidinsime vadinamąjį oro tarpą, susilpnėja sukabinimo įtaisas, o kartu ir galios perdavimas.

 

    Per ateinančius dvejus metus, kai technologija bus patvirtinta atliekant laboratorinius bandymus, Indianos transporto departamentas pastatys ketvirčio mylios ilgio bandymų stendą, kuriame inžinieriai ištirs elektrifikuoto kelio pajėgumą tiekti didelę galią sunkvežimiams.

 

    „Norime tai daryti lėtai, atlikti tuos bandymų stendus ir pilotus“, – sakė ponia Gkritza. „Mūsų tikslas yra per ketverius ar penkerius metus atlikti ilgesnį bandymą vienoje iš tarpvalstijų kelių, greičiausiai I-70.

 

    Remiantis pastarųjų trejų metų prognozėmis, kelių elektrifikavimo abiem kryptimis sąnaudos labai skiriasi – nuo ​​1,1 mln. dolerių iki 2,8 mln. dolerių už kilometrą.

 

    Indiana nėra vienintelė valstija, dalyvaujanti lenktynėse. Rugsėjo mėn. Mičigano gubernatorė Gretchen Whitmer paskelbė apie naują iniciatyvą sukurti pirmąją šalyje belaidžio įkrovimo infrastruktūrą viešuosiuose keliuose ir teigė, kad valstybė ieško partnerių, kurie padėtų plėtoti ir įdiegti technologiją.

 

    Pasak Mičigano ekonominės plėtros korporacijos, indukcinis transporto priemonių įkrovimo pilotas yra Mičigano transporto departamento ir Ateities mobilumo ir elektrifikacijos biuro partnerystė. Pilotas įveiks vienos mylios kelio ruožą Wayne, Oakland arba Macomb grafystėje. Jutos valstijos universitetas taip pat kuria ant kelio belaidį įkrovimą, kurio indukcinės ritės dangoje perduoda energiją į įrengtų elektromobilių rites.

 

    „Įmagnetintas cementas? Beprotiška, žmogau“, – sakė Chrisas Nelderis, energetikos analitikas ir konsultantas, buvęs Rokio kalno instituto elektromobilių tinklų integravimo grupės vadovas. „Norėčiau pamatyti, kaip tai veikia. Tačiau tai būtų labai ankstyvos stadijos technologija, kurią naudojant reikės pertvarkyti automobilius, taip pat realiai įdiegti įkrovimo galimybes. Tačiau poreikis pertvarkyti automobilius yra nereikšmingas.

 

    Didelis iššūkis akivaizdžiai susijęs su transporto priemonėmis, sutiko Mauricio Esguerra, „Magment“ vadovas ir vienas iš įkūrėjų. „Automobilių pramonė yra labai užsiėmusi baterijų ir programinės įrangos gamyba, todėl šiuo metu jų susidūrimas su indukciniu įkrovimu yra prioritetas, kuris yra toli. Šio projekto dvasia yra pirmiausia sutelkti dėmesį į techninius iššūkius, siekiant parodyti, kad jis veikia.

 

    Kiti iššūkiai gali sulėtinti ateities elektrinį kelią. „Kalbant apie tai kontekste, tikėtina, kad įkrovimas vairuojant nebus platus sprendimas visoms elektra varomoms transporto priemonėms, tačiau kai kuriose srityse jis gali atlikti svarbų vaidmenį“, – sakė inžinerijos ir viešosios politikos profesorius bei direktorius Jeremy J. Michalekas, vadovaujantis Carnegie Mellon universiteto transporto priemonių elektrifikavimo grupei.

 

    „Keleiviniams automobiliams dauguma vairuotojų išeina iš namų su pilnu baku elektros, o elektromobilių važiavimo, papildomai nepaskrovus, nuotolis auga pakankamai didelis, todėl daugumai vairuotojų nereikės įkrauti kelionėje, išskyrus retas tolimųjų kelionių dienas“, – sakė jis.

 

    Tačiau yra didesnė problema, kurią tokie keliai gali išspręsti. „Ilgų atstumų sunkvežimių apkrovimu siekiama išspręsti realią sunkvežimių elektrifikavimo problemą“, – sakė p. Michalekas. Elektriniams sunkvežimiams reikia didelių baterijų, kurios sumažina naudingąją apkrovą; kelionėje įkrovimas galėtų padėti, nors tokioms tolimoms kelionėms reikėtų didelių investicijų į infrastruktūrą.

 

    Įkrovimas taip pat turės „atlaikyti visą svorį ir oro sąlygas, kurios šiandien drasko mūsų kelius. Gali būti tam tikrų programų, kuriose įvažiavimo įkrovimo infrastruktūra gali būti nukreipta į pasirinktas vietas, pavyzdžiui, autobusų stoteles arba parką su fiksuotais maršrutais ir žinomomis stotelėmis“, – sakė jis.

 

    „Purdue“ komanda galvoja apie šiuos iššūkius, tačiau nusiteikusi optimistiškai. „Techninės kliūtys, kurias turime įveikti, nėra neįveikiamos“, – sakė A. Aliprantis. "Tai gali būti įveikta tinkamai suprojektavus."

 

    Tačiau yra reguliavimo kliūčių, sakė jis. „Pavyzdžiui, Indianoje, jei nesate komunalinis paslaugų teikėjas, negalite perparduoti elektros. Taigi, jei esate kelių operatorius, negalite apmokestinti transporto priemonių už sunaudotą elektros energiją. Be to, šiuo metu yra kliūčių naudotis tarpvalstijine pirmumo teise šiai infrastruktūrai įrengti. Tam tikros taisyklės turi būti pakeistos, kad tai taptų realybe, bent jau šioje šalyje.

 

    Be to, elektros tinklai turės padidinti pajėgumą, kad būtų užtikrinta, jog jie galėtų patenkinti susidariusią paklausą. „Ypač jei norime diegti šią technologiją dideliu mastu, nes įkrauname ne mobiliuosius telefonus, o dideles transporto priemones, važiuojančias greitkelio greičiu, o tam reikia daug energijos“, – sakė jis.

 

    Purdue projektui tai yra kelionės pradžia.

 

    „Šią technologiją matome, kaip puikią galimybę suderinti su JAV transporto departamento ir Federalinės greitkelių administracijos vizija dėl alternatyvių degalų koridorių pagrindiniuose nacionaliniuose keliuose, kuriuose palaikomas elektros transporto priemonių įkrovimas, vandenilio, propano ir gamtinių dujų papildymas. su esama ar planuojama infrastruktūra“, – sakė M. Gkritza. „Mes nesiūlome, kad visi keliai būtų 100 procentų elektrifikuoti“.