Η ανάπτυξη νέων ενεργειακών οχημάτων βρίσκεται σε πλήρη εξέλιξη και το ζήτημα της αναπλήρωσης ενέργειας έχει επίσης γίνει ένα από τα ζητήματα στα οποία η βιομηχανία έχει δώσει την πλήρη προσοχή της. Ενώ όλοι συζητούν τα πλεονεκτήματα της υπερφόρτισης και της αντικατάστασης μπαταριών, υπάρχει ένα «Σχέδιο Γ» για τη φόρτιση νέων ενεργειακών οχημάτων;
Ίσως επηρεασμένη από την ασύρματη φόρτιση των smartphones, η ασύρματη φόρτιση των αυτοκινήτων έχει επίσης γίνει μια από τις τεχνολογίες που έχουν ξεπεράσει οι μηχανικοί. Σύμφωνα με δημοσιεύματα των μέσων ενημέρωσης, πριν από λίγο καιρό, η τεχνολογία ασύρματης φόρτισης αυτοκινήτων έλαβε πρωτοποριακή έρευνα. Μια ομάδα έρευνας και ανάπτυξης ισχυρίστηκε ότι το ασύρματο pad φόρτισης μπορεί να μεταδώσει ενέργεια στο αυτοκίνητο με ισχύ εξόδου 100kW, η οποία μπορεί να αυξήσει την κατάσταση φόρτισης της μπαταρίας κατά 50% μέσα σε 20 λεπτά.
Φυσικά, η τεχνολογία ασύρματης φόρτισης αυτοκινήτων δεν είναι μια νέα τεχνολογία. Με την άνοδο των οχημάτων νέας ενέργειας, διάφορες δυνάμεις εξερευνούν την ασύρματη φόρτιση εδώ και πολύ καιρό, συμπεριλαμβανομένων των BBA, Volvo και διαφόρων εγχώριων αυτοκινητοβιομηχανιών.
Συνολικά, η τεχνολογία ασύρματης φόρτισης αυτοκινήτων βρίσκεται ακόμη σε πρώιμο στάδιο και πολλές τοπικές αυτοδιοικήσεις εκμεταλλεύονται επίσης αυτή την ευκαιρία για να διερευνήσουν μεγαλύτερες δυνατότητες για μελλοντικές μεταφορές. Ωστόσο, λόγω παραγόντων όπως το κόστος, η ισχύς και οι υποδομές, η τεχνολογία ασύρματης φόρτισης αυτοκινήτων έχει εμπορευματοποιηθεί σε μεγάλη κλίμακα. Υπάρχουν πολλές δυσκολίες που πρέπει ακόμη να ξεπεραστούν. Η νέα ιστορία σχετικά με την ασύρματη φόρτιση στα αυτοκίνητα δεν είναι εύκολο να ειπωθεί ακόμα.
Όπως όλοι γνωρίζουμε, η ασύρματη φόρτιση δεν είναι κάτι καινούργιο στη βιομηχανία κινητών τηλεφώνων. Η ασύρματη φόρτιση για αυτοκίνητα δεν είναι τόσο δημοφιλής όσο η φόρτιση για κινητά τηλέφωνα, αλλά έχει ήδη προσελκύσει πολλές εταιρείες να εποφθαλμιήσουν αυτήν την τεχνολογία.
Συνολικά, υπάρχουν τέσσερις κύριες μέθοδοι ασύρματης φόρτισης: ηλεκτρομαγνητική επαγωγή, μαγνητικός συντονισμός, σύζευξη ηλεκτρικού πεδίου και ραδιοκύματα. Μεταξύ αυτών, τα κινητά τηλέφωνα και τα ηλεκτρικά οχήματα χρησιμοποιούν κυρίως ηλεκτρομαγνητική επαγωγή και μαγνητικό συντονισμό.
Μεταξύ αυτών, η ασύρματη φόρτιση με ηλεκτρομαγνητική επαγωγή χρησιμοποιεί την αρχή της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής του ηλεκτρομαγνητισμού και του μαγνητισμού για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Έχει υψηλή απόδοση φόρτισης, αλλά η αποτελεσματική απόσταση φόρτισης είναι μικρή και οι απαιτήσεις θέσης φόρτισης είναι επίσης αυστηρές. Σχετικά μιλώντας, η ασύρματη φόρτιση με μαγνητικό συντονισμό έχει χαμηλότερες απαιτήσεις θέσης και μεγαλύτερη απόσταση φόρτισης, η οποία μπορεί να υποστηρίξει από αρκετά εκατοστά έως αρκετά μέτρα, αλλά η απόδοση φόρτισης είναι ελαφρώς χαμηλότερη από την πρώτη.
Επομένως, στα πρώτα στάδια της εξερεύνησης της τεχνολογίας ασύρματης φόρτισης, οι αυτοκινητοβιομηχανίες προτιμούσαν την τεχνολογία ασύρματης φόρτισης ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής. Αντιπροσωπευτικές εταιρείες περιλαμβάνουν τις BMW, Daimler και άλλες εταιρείες οχημάτων. Έκτοτε, η τεχνολογία ασύρματης φόρτισης μαγνητικού συντονισμού έχει σταδιακά προωθηθεί, εκπροσωπούμενη από προμηθευτές συστημάτων όπως η Qualcomm και η WiTricity.
Ήδη από τον Ιούλιο του 2014, η BMW και η Daimler (τώρα Mercedes-Benz) ανακοίνωσαν συμφωνία συνεργασίας για την κοινή ανάπτυξη τεχνολογίας ασύρματης φόρτισης για ηλεκτρικά οχήματα. Το 2018, η BMW ξεκίνησε την παραγωγή ενός συστήματος ασύρματης φόρτισης και το κατέστησε προαιρετική συσκευή για το plug-in υβριδικό μοντέλο της Σειράς 5. Η ονομαστική ισχύς φόρτισης είναι 3,2kW, η απόδοση μετατροπής ενέργειας φτάνει το 85% και μπορεί να φορτιστεί πλήρως σε 3,5 ώρες.
Το 2021, η Volvo θα χρησιμοποιήσει το αμιγώς ηλεκτρικό ταξί XC40 για να ξεκινήσει πειράματα ασύρματης φόρτισης στη Σουηδία. Η Volvo έχει δημιουργήσει ειδικά πολλαπλές περιοχές δοκιμών στο αστικό Γκέτεμποργκ της Σουηδίας. Τα οχήματα φόρτισης χρειάζεται μόνο να παρκάρουν στις συσκευές ασύρματης φόρτισης που είναι ενσωματωμένες στο δρόμο για να ξεκινήσει αυτόματα η λειτουργία φόρτισης. Η Volvo δήλωσε ότι η ισχύς ασύρματης φόρτισης μπορεί να φτάσει τα 40kW και μπορεί να διανύσει 100 χιλιόμετρα σε 30 λεπτά.
Στον τομέα της ασύρματης φόρτισης αυτοκινήτων, η χώρα μου βρισκόταν πάντα στην πρώτη γραμμή του κλάδου. Το 2015, το Ινστιτούτο Έρευνας Ηλεκτρικής Ενέργειας Guangxi της Κίνας κατασκεύασε την πρώτη λωρίδα δοκιμών ασύρματης φόρτισης οικιακών ηλεκτρικών οχημάτων. Το 2018, η SAIC Roewe λάνσαρε το πρώτο αμιγώς ηλεκτρικό μοντέλο με ασύρματη φόρτιση. Η FAW Hongqi λάνσαρε το Hongqi E-HS9 που υποστηρίζει τεχνολογία ασύρματης φόρτισης το 2020. Τον Μάρτιο του 2023, η SAIC Zhiji λάνσαρε επίσημα την πρώτη της έξυπνη ασύρματη λύση φόρτισης οχημάτων υψηλής ισχύος 11kW.
Και η Tesla είναι επίσης ένας από τους εξερευνητές στον τομέα της ασύρματης φόρτισης. Τον Ιούνιο του 2023, η Tesla δαπάνησε 76 εκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ για να αποκτήσει την Wiferion και την μετονόμασε σε Tesla Engineering Germany GmbH, σχεδιάζοντας να αξιοποιήσει την ασύρματη φόρτιση σε χαμηλό κόστος. Προηγουμένως, ο Διευθύνων Σύμβουλος της Tesla, Musk, είχε αρνητική στάση απέναντι στην ασύρματη φόρτιση και επέκρινε την ασύρματη φόρτιση ως «χαμηλής ενέργειας και αναποτελεσματική». Τώρα την αποκαλεί ένα πολλά υποσχόμενο μέλλον.
Φυσικά, πολλές αυτοκινητοβιομηχανίες όπως η Toyota, η Honda, η Nissan και η General Motors αναπτύσσουν επίσης τεχνολογία ασύρματης φόρτισης.
Παρόλο που πολλά μέρη έχουν διεξάγει μακροχρόνιες έρευνες στον τομέα της ασύρματης φόρτισης, η τεχνολογία ασύρματης φόρτισης αυτοκινήτων απέχει ακόμη πολύ από το να γίνει πραγματικότητα. Ο βασικός παράγοντας που περιορίζει την ανάπτυξή της είναι η ισχύς. Πάρτε για παράδειγμα το Hongqi E-HS9. Η τεχνολογία ασύρματης φόρτισης με την οποία είναι εξοπλισμένο έχει μέγιστη ισχύ εξόδου 10kW, η οποία είναι μόνο ελαφρώς υψηλότερη από την ισχύ των 7kW της συστοιχίας αργής φόρτισης. Ορισμένα μοντέλα μπορούν να επιτύχουν ισχύ φόρτισης συστήματος μόνο 3,2kW. Με άλλα λόγια, δεν υπάρχει καμία ευκολία με τέτοια απόδοση φόρτισης.
Φυσικά, αν βελτιωθεί η ισχύς της ασύρματης φόρτισης, μπορεί να είναι μια άλλη ιστορία. Για παράδειγμα, όπως αναφέρεται στην αρχή του άρθρου, μια ομάδα έρευνας και ανάπτυξης πέτυχε ισχύ εξόδου 100kW, πράγμα που σημαίνει ότι αν επιτευχθεί μια τέτοια ισχύς εξόδου, το όχημα μπορεί θεωρητικά να φορτιστεί πλήρως σε περίπου μία ώρα. Αν και εξακολουθεί να είναι δύσκολο να συγκριθεί με την υπερφόρτιση, εξακολουθεί να αποτελεί μια νέα επιλογή για την αναπλήρωση ενέργειας.
Από την άποψη των σεναρίων χρήσης, το μεγαλύτερο πλεονέκτημα της τεχνολογίας ασύρματης φόρτισης αυτοκινήτων είναι η μείωση των χειροκίνητων βημάτων. Σε σύγκριση με την ενσύρματη φόρτιση, οι ιδιοκτήτες αυτοκινήτων πρέπει να εκτελέσουν μια σειρά από λειτουργίες όπως στάθμευση, αποβίβαση από το αυτοκίνητο, παραλαβή του όπλου, σύνδεση και φόρτιση κ.λπ. Όταν αντιμετωπίζουν στοίβες φόρτισης τρίτων, πρέπει να συμπληρώσουν διάφορες πληροφορίες, κάτι που είναι μια σχετικά περίπλοκη διαδικασία.
Το σενάριο ασύρματης φόρτισης είναι πολύ απλό. Αφού ο οδηγός παρκάρει το όχημα, η συσκευή το ανιχνεύει αυτόματα και στη συνέχεια το φορτίζει ασύρματα. Αφού το όχημα φορτιστεί πλήρως, το όχημα απομακρύνεται απευθείας και ο ιδιοκτήτης δεν χρειάζεται να εκτελέσει άλλες λειτουργίες. Από την άποψη της εμπειρίας του χρήστη, θα δώσει επίσης στους ανθρώπους μια αίσθηση πολυτέλειας όταν χρησιμοποιούν ηλεκτρικά οχήματα.
Γιατί η ασύρματη φόρτιση αυτοκινήτων προσελκύει τόσο μεγάλο ενδιαφέρον από επιχειρήσεις και προμηθευτές; Από την άποψη της ανάπτυξης, η άφιξη της εποχής των αυτοκινήτων χωρίς οδηγό μπορεί επίσης να σηματοδοτήσει μια εποχή για μεγάλη ανάπτυξη της τεχνολογίας ασύρματης φόρτισης. Για να είναι τα αυτοκίνητα πραγματικά χωρίς οδηγό, χρειάζονται ασύρματη φόρτιση για να απαλλαγούν από τα δεσμά των καλωδίων φόρτισης.
Ως εκ τούτου, πολλοί προμηθευτές φόρτισης είναι πολύ αισιόδοξοι για τις προοπτικές ανάπτυξης της τεχνολογίας ασύρματης φόρτισης. Ο γερμανικός γίγαντας Siemens προβλέπει ότι η αγορά ασύρματης φόρτισης ηλεκτρικών οχημάτων στην Ευρώπη και τη Βόρεια Αμερική θα φτάσει τα 2 δισεκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ έως το 2028. Για τον σκοπό αυτό, ήδη από τον Ιούνιο του 2022, η Siemens επένδυσε 25 εκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ για να αποκτήσει μειοψηφικό μερίδιο στην WiTricity, προμηθευτή ασύρματης φόρτισης, με σκοπό την προώθηση της τεχνολογικής έρευνας και ανάπτυξης συστημάτων ασύρματης φόρτισης.
Η Siemens πιστεύει ότι η ασύρματη φόρτιση ηλεκτρικών οχημάτων θα γίνει mainstream στο μέλλον. Εκτός από το ότι κάνει τη φόρτιση πιο βολική, η ασύρματη φόρτιση είναι επίσης μια από τις απαραίτητες προϋποθέσεις για την υλοποίηση της αυτόνομης οδήγησης. Αν θέλουμε πραγματικά να λανσάρουμε αυτοκίνητα χωρίς οδηγό σε μεγάλη κλίμακα, η τεχνολογία ασύρματης φόρτισης είναι απαραίτητη. Αυτό είναι ένα σημαντικό βήμα στον κόσμο της αυτόνομης οδήγησης.
Φυσικά, οι προοπτικές είναι μεγάλες, αλλά η πραγματικότητα είναι άσχημη. Προς το παρόν, οι μέθοδοι αναπλήρωσης ενέργειας των ηλεκτρικών οχημάτων γίνονται ολοένα και πιο ποικίλες και η προοπτική της ασύρματης φόρτισης είναι ιδιαίτερα αναμενόμενη. Ωστόσο, από την τρέχουσα άποψη, η τεχνολογία ασύρματης φόρτισης αυτοκινήτων βρίσκεται ακόμη στο στάδιο των δοκιμών και αντιμετωπίζει πολλά προβλήματα, όπως το υψηλό κόστος, η αργή φόρτιση, τα ασυνεπή πρότυπα και η αργή πρόοδος εμπορευματοποίησης.
Το πρόβλημα της απόδοσης φόρτισης είναι ένα από τα εμπόδια. Για παράδειγμα, συζητήσαμε το ζήτημα της απόδοσης στο προαναφερθέν Hongqi E-HS9. Η χαμηλή απόδοση της ασύρματης φόρτισης έχει επικριθεί. Επί του παρόντος, η απόδοση της ασύρματης φόρτισης ηλεκτρικών οχημάτων είναι χαμηλότερη από αυτή της ενσύρματης φόρτισης λόγω της απώλειας ενέργειας κατά την ασύρματη μετάδοση.
Από άποψη κόστους, η ασύρματη φόρτιση αυτοκινήτων πρέπει να μειωθεί περαιτέρω. Η ασύρματη φόρτιση έχει υψηλές απαιτήσεις για υποδομές. Τα εξαρτήματα φόρτισης τοποθετούνται γενικά στο έδαφος, κάτι που συνεπάγεται τροποποιήσεις εδάφους και άλλα ζητήματα. Το κόστος κατασκευής αναπόφευκτα θα είναι υψηλότερο από το κόστος των συνηθισμένων πασσάλων φόρτισης. Επιπλέον, στο αρχικό στάδιο της προώθησης της τεχνολογίας ασύρματης φόρτισης, η βιομηχανική αλυσίδα είναι ανώριμη και το κόστος των σχετικών εξαρτημάτων θα είναι υψηλό, ακόμη και αρκετές φορές υψηλότερο από την τιμή των οικιακών πασσάλων φόρτισης AC με την ίδια ισχύ.
Για παράδειγμα, η βρετανική εταιρεία λεωφορείων FirstBus έχει εξετάσει το ενδεχόμενο χρήσης τεχνολογίας ασύρματης φόρτισης στη διαδικασία προώθησης της ηλεκτροκίνησης του στόλου της. Ωστόσο, μετά από έλεγχο, διαπιστώθηκε ότι κάθε προμηθευτής πάνελ επίγειας φόρτισης προσέφερε 70.000 λίρες. Επιπλέον, το κόστος κατασκευής δρόμων ασύρματης φόρτισης είναι επίσης υψηλό. Για παράδειγμα, το κόστος κατασκευής ενός δρόμου ασύρματης φόρτισης 1,6 χιλιομέτρων στη Σουηδία είναι περίπου 12,5 εκατομμύρια δολάρια ΗΠΑ.
Φυσικά, τα ζητήματα ασφάλειας μπορεί επίσης να είναι ένα από τα ζητήματα που περιορίζουν την τεχνολογία ασύρματης φόρτισης. Από την άποψη της επίδρασής της στο ανθρώπινο σώμα, η ασύρματη φόρτιση δεν αποτελεί μεγάλο πρόβλημα. Οι "Προσωρινοί Κανονισμοί για τη Διαχείριση Ραδιοεπικοινωνιών Εξοπλισμού Ασύρματης Φόρτισης (Μετάδοσης Ισχύος) (Σχέδιο για Σχόλια)" που δημοσιεύθηκαν από το Υπουργείο Βιομηχανίας και Τεχνολογίας Πληροφοριών αναφέρουν ότι το φάσμα 19-21kHz και 79-90kHz είναι αποκλειστικό για αυτοκίνητα ασύρματης φόρτισης. Σχετική έρευνα δείχνει ότι μόνο όταν η ισχύς φόρτισης υπερβαίνει τα 20kW και το ανθρώπινο σώμα βρίσκεται σε στενή επαφή με τη βάση φόρτισης, μπορεί να έχει κάποια επίδραση στο σώμα. Ωστόσο, αυτό απαιτεί επίσης από όλα τα μέρη να συνεχίσουν να διαδίδουν την ασφάλεια προτού αυτή αναγνωριστεί από τους καταναλωτές.
Ανεξάρτητα από το πόσο πρακτική είναι η τεχνολογία ασύρματης φόρτισης αυτοκινήτων και πόσο βολικά είναι τα σενάρια χρήσης, υπάρχει ακόμη πολύς δρόμος μπροστά της μέχρι να μπορέσει να εμπορευματοποιηθεί σε μεγάλη κλίμακα. Βγαίνοντας από το εργαστήριο και εφαρμόζοντάς την στην πραγματική ζωή, ο δρόμος προς την ασύρματη φόρτιση για αυτοκίνητα είναι μακρύς και επίπονος.
Ενώ όλα τα εμπλεκόμενα μέρη διερευνούν έντονα την τεχνολογία ασύρματης φόρτισης για αυτοκίνητα, η έννοια των «ρομπότ φόρτισης» έχει επίσης εμφανιστεί αθόρυβα. Τα προβληματικά σημεία που πρέπει να επιλυθούν με την ασύρματη φόρτιση αντιπροσωπεύουν το ζήτημα της ευκολίας φόρτισης για τους χρήστες, η οποία θα συμπληρώσει την έννοια της οδήγησης χωρίς οδηγό στο μέλλον. Αλλά υπάρχουν περισσότεροι από ένας δρόμοι προς τη Ρώμη.
Επομένως, τα «ρομπότ φόρτισης» έχουν αρχίσει επίσης να αποτελούν συμπλήρωμα στη διαδικασία έξυπνης φόρτισης των αυτοκινήτων. Πριν από λίγο καιρό, η νέα πειραματική βάση συστήματος ισχύος της Εθνικής Ζώνης Επίδειξης Πράσινης Ανάπτυξης της Υποκεντρικής Κατασκευής του Πεκίνου λάνσαρε ένα πλήρως αυτόματο ρομπότ φόρτισης λεωφορείων που μπορεί να φορτίζει ηλεκτρικά λεωφορεία.
Αφού το ηλεκτρικό λεωφορείο εισέλθει στον σταθμό φόρτισης, το σύστημα όρασης καταγράφει τις πληροφορίες άφιξης του οχήματος και το σύστημα αποστολής υποβάθρου εκδίδει αμέσως μια εργασία φόρτισης στο ρομπότ. Με τη βοήθεια του συστήματος εντοπισμού διαδρομής και του μηχανισμού βάδισης, το ρομπότ οδηγεί αυτόματα στον σταθμό φόρτισης και αρπάζει αυτόματα το πιστόλι φόρτισης, χρησιμοποιώντας τεχνολογία οπτικής τοποθέτησης για να εντοπίσει τη θέση της θύρας φόρτισης του ηλεκτρικού οχήματος και να εκτελέσει αυτόματες λειτουργίες φόρτισης.
Φυσικά, οι αυτοκινητοβιομηχανίες αρχίζουν επίσης να βλέπουν τα πλεονεκτήματα των «ρομπότ φόρτισης». Στην Έκθεση Αυτοκινήτου της Σαγκάης το 2023, η Lotus κυκλοφόρησε ένα ρομπότ φόρτισης με φλας. Όταν το όχημα χρειάζεται φόρτιση, το ρομπότ μπορεί να επεκτείνει τον μηχανικό του βραχίονα και να εισάγει αυτόματα το πιστόλι φόρτισης στην οπή φόρτισης του οχήματος. Μετά τη φόρτιση, μπορεί επίσης να τραβήξει το πιστόλι μόνο του, ολοκληρώνοντας ολόκληρη τη διαδικασία από την έναρξη έως τη φόρτιση του οχήματος.
Αντίθετα, τα ρομπότ φόρτισης όχι μόνο προσφέρουν την ευκολία της ασύρματης φόρτισης, αλλά μπορούν επίσης να λύσουν το πρόβλημα περιορισμού ισχύος της ασύρματης φόρτισης. Οι χρήστες μπορούν επίσης να απολαύσουν την ευχαρίστηση της υπερφόρτισης χωρίς να βγουν από το αυτοκίνητο. Φυσικά, τα ρομπότ φόρτισης θα περιλαμβάνουν επίσης κόστος και έξυπνα ζητήματα, όπως η τοποθέτηση και η αποφυγή εμποδίων.
Σύνοψη: Το ζήτημα της αναπλήρωσης ενέργειας για τα νέα ενεργειακά οχήματα ήταν ανέκαθεν ένα ζήτημα στο οποίο αποδίδουν μεγάλη σημασία όλα τα μέρη του κλάδου. Προς το παρόν, η λύση της υπερφόρτισης και η λύση της αντικατάστασης μπαταρίας είναι οι δύο πιο συνηθισμένες λύσεις. Θεωρητικά, αυτές οι δύο λύσεις επαρκούν για να καλύψουν τις ανάγκες αναπλήρωσης ενέργειας των χρηστών σε κάποιο βαθμό. Φυσικά, τα πράγματα προχωρούν πάντα μπροστά. Ίσως με την έλευση της εποχής των οχημάτων χωρίς οδηγό, η ασύρματη φόρτιση και τα ρομπότ φόρτισης να ανοίξουν νέους δρόμους.
Ώρα δημοσίευσης: 13 Απριλίου 2024