صناعة

شرائط نقل الطاقة اللاسلكية للسيارات الكهربائية والحافلات

شرائط نقل الطاقة اللاسلكية للسيارات الكهربائية والحافلات

حافلة KAIST الكورية للمركبة الكهربائية على الإنترنت (OLEV) [مصدر الصورة:KAIST ، عبر مجلة Wired]

إلى جانب تقنية البطاريات المبتكرة ، هناك طريقة أخرى محتملة لشحن السيارات الكهربائية (EVs) يمكن أن تكون شرائط نقل الطاقة اللاسلكية المثبتة على أسطح الطرق. تعد إمكانات السيارات الكهربائية الجديدة أمرًا مثيرًا للغاية ، لا سيما فيما يتعلق بمركبات النقل الجماعي مثل الحافلات والترام ، ولكن يمكن استخدام التكنولوجيا يومًا ما في المركبات الكهربائية أيضًا.

تم عرض النقل اللاسلكي لأول مرة بواسطة Nikolai Tesla في عام 1891. كان لدى Tesla اهتمام كبير بالموضوع مما مكنه من تطوير ملف Tesla الخاص به. هذا الجهاز ، الذي ينتج تيارات متناوبة عالية الجهد وعالية التردد ، مكّن تسلا من نقل الطاقة على مسافات قصيرة دون ربط الأسلاك عن طريق الاقتران الحثي الرنيني ، وهو النقل اللاسلكي القريب من المجال للطاقة الكهربائية بين ملفين مقترنين مغناطيسيًا.

يتم اختبار هذا النهج بشكل متزايد في بلدان مختلفة كوسيلة محتملة لفرض رسوم على المركبات الكهربائية أثناء التنقل. يتضمن نقل الكهرباء بين لوحين مشحنتين مغناطيسياً ، أحدهما مدفون تحت الطريق أو السكة الحديدية والآخر متدلي أسفل هيكل السيارة. في إيطاليا ، تم استخدام مثل هذا النظام في جنوة وتورينو لأكثر من عشر سنوات ، مما يوفر 10 إلى 15 بالمائة من الطاقة لـ 30 حافلة كهربائية يتم إعادة شحنها في كل محطة للحافلات. تم تطوير النظام من قبل شركة Conductix-Wampfler الألمانية ، والتي تدعي كفاءة نقل الطاقة بنسبة 95 بالمائة. نظام آخر قيد التطوير حاليًا في جامعة ولاية يوتا ، مدعومًا بتمويل من إدارة العبور الفيدرالية ونظام التعريف الذي تم إطلاقه أيضًا في هولندا في عام 2010.

في عام 2009 ، اختبر المعهد الكوري المتقدم للعلوم والتكنولوجيا (KAIST) مشروع السيارة الكهربائية عبر الإنترنت (OLEV). يتضمن هذا تقنية تسمى المجال المغناطيسي المشكل في الرنين (SMFIR) التي تتضمن دفن شرائط الطاقة الكهربائية على عمق 30 سم (11.8 بوصة) تحت سطح الطريق ، متصلة بالشبكة الوطنية. تم استخدام قطار غير مطروق كمركبة توضيحية ، ويتألف من جرار مزود بمراكب صغيرة للحث المغناطيسي وثلاث عربات ركاب. نشر KAIST بعد ذلك الترام باستخدام النظام في حديقة سيول جراند بارك الترفيهية وتبع ذلك بأول حافلة كهربائية في العالم في يوليو 2013 ، حيث سافر لمسافة 15 ميلاً بين محطة القطار في مدينة جومي ومنطقة إن-دونج . بحلول ذلك الوقت ، كان المشروع الأولي قد أدى بالفعل إلى تشكيل شركتين منفصلتين ، OLEV Korea و OLEV Boston ، التي تم إطلاقها في عام 2011 والتي تهدف إلى تسويق نظامها للاستخدام في الولايات المتحدة.

حافلة KAIST OLEV تعمل في مدينة غومي الكورية [مصدر الصورة:كايست]

يعني نظام النقل اللاسلكي أنه يمكن تقليل حجم البطاريات في السيارات الكهربائية إلى حوالي ثلث ما تتوقع أن تجده عادةً في السيارة الكهربائية. توفر فجوة تبلغ 6.7 بوصات بين سطح الطريق وأسفل كل مركبة كفاءة شحن بنسبة 85 بالمائة عند 100 كيلوواط. تشكل اللوحات المدفونة تحت سطح الطريق ما بين 5 و 10 بالمائة من المسار بأكمله وتظل مغلقة حتى تقترب السيارة. يستغرق شحن OLEV حوالي 30 دقيقة ويمكنهم السفر لمسافة 40 كيلومترًا بين الشحنات (حوالي 24 ميلًا) وهذا يعني أنه من المحتمل أن ينحرفوا عن مسار الشحن المحدد في بعض الأحيان إذا احتاجوا إلى ذلك. يمكن للحافلات أن تسافر بسرعة قصوى تبلغ 85 كيلومترًا في الساعة (كم / ساعة) ولكنها تسافر عادةً بسرعة 60 كم / ساعة في الخدمة العادية.

راجع أيضًا: افتتحت BAIC أول مركز بحث وتطوير للمركبات الكهربائية خارج الصين

لقد أصبح هذا في الواقع مثيرًا للغاية ، نظرًا لأن الشركات الأخرى حول العالم بدأت في التعرف على هذا الأمر. تمتلك كل من Qualcomm و Momentum Dynamics و WiTricity و Evatran و WAVE أنظمة قيد التطوير في الوقت الحالي. يتساءل بعض الأشخاص عما إذا كان يمكن تحسين النظام بحيث يمكن استخدامه في السيارات ، وذلك ببساطة لأن المعدات المستخدمة في المركبات ضخمة جدًا عند 400 رطل. ومع ذلك ، فهي مثالية للحافلات ، مما يمكنها من تحقيق وفورات كبيرة في وزن البطاريات. لا تتنافس الحافلات الكهربائية التي تستخدم نظام النقل اللاسلكي حاليًا مع حافلات الديزل من حيث التكاليف الرأسمالية ولكنها من حيث تكاليف الملكية الإجمالية بسبب التوفير في البطاريات الممكن مع هذا النظام بالإضافة إلى متطلبات الصيانة المنخفضة.

أعلنت المملكة المتحدة عزمها على اختبار الطرق السريعة "الشحن أثناء القيادة" في أغسطس من العام الماضي ، بعد الانتهاء من دراسة الجدوى بتكليف من Highways England. ستعمل الاختبارات ، المقرر إجراؤها على الطرق الوعرة في وقت ما إما هذا العام أو التالي ، على تقييم إمكانات النظام للمساعدة في تقليل تكاليف الوقود ، وتحمل الحد الأدنى من التأثير على أسطح الطرق وتقليل التأثير البيئي من النقل البري بما في ذلك تحسين جودة الهواء وتقليل الضوضاء وخفض انبعاثات الكربون. قال وزير النقل البريطاني أندرو جونز في ذلك الوقت إن النقل اللاسلكي يمكن أن يوفر إمكانيات مثيرة للبلاد بالنظر إلى أن الحكومة ستخصص 500 مليون جنيه إسترليني على مدى السنوات الخمس المقبلة لإبقاء المملكة المتحدة في طليعة هذه التكنولوجيا وإمكانية تعزيز الوظائف و نمو.

نظام شحن وقوف لاسلكي معروض في معرض للسيارات [مصدر الصورة:ويكيميديا ​​كومنز]

إذا نجحت التجارب ، فقد تؤدي إلى ثورة في السفر البري المستدام داخل المملكة المتحدة. ستبلغ مدة هذه الاختبارات حوالي 18 شهرًا ، وبعدها ربما يلزم إجراء المزيد من التجارب على الطريق. في غضون ذلك ، مضت مدينة واحدة على الأقل في المملكة المتحدة ، ميلتون كينز ، بالفعل في نظام النقل اللاسلكي الخاص بها ، على الرغم من أن هذا محدود إلى حد ما ويتطلب توقف الحافلات لعدة دقائق في كل مرة أثناء الشحن.

الشحن اللاسلكي في المملكة المتحدة لا يخلو من منتقديه. على سبيل المثال ، يتشكك الدكتور Paul Nieuwenhuis ، مدير مركز التميز في المركبات الكهربائية في كلية كارديف للأعمال ، على أساس التكلفة وحقيقة أن تكنولوجيا البطاريات تتحسن طوال الوقت ، لا سيما فيما يتعلق بما تمكنت Tesla من تحقيقه مؤخرًا سنوات. حتى لو نجح الشحن اللاسلكي في الوصول إلى طرق بريطانيا ، لا تزال شركة Highways England تنوي تثبيت نقاط شحن إضافية للسيارات الكهربائية على مسافة 20 ميلاً على شبكة الطرق السريعة. وهذا بدوره من شأنه أن يساعد في تحسين استيعاب السيارات الكهربائية الاستهلاكية.

أحد المعاهد التي تبحث في إمكانية النقل اللاسلكي للمركبات الكهربائية هو معهد فراونهوفر الألماني. طور باحثون في معهد فراونهوفر لتكنولوجيا طاقة الرياح وأنظمة الطاقة IWES في كاسل تصميمًا فعالاً من حيث التكلفة في أغسطس من العام الماضي ، باستخدام المكونات القياسية المتوفرة في السوق الشامل. تمكن العلماء من تقليل عدد صفائح الفريت الضخمة باستخدام أنظمة الملفات ، مما يقلل أيضًا من التكلفة. وجدت IWES أنه حتى عندما تكون السيارة على بعد 20 سم من ملف مدمج في الطريق ، لا يزال من الممكن تحقيق مستوى كفاءة يتراوح بين 93 و 95 في المائة عبر نطاق الطاقة بالكامل من 400 واط إلى 3.6 كيلوواط. ميزة أخرى لهذا النظام هي أنه يمكن أيضًا تفريغ الطاقة إلى شبكة الطاقة العامة. هذا يعني أنه يمكن تغذية هذه السيارات بالطاقة الزائدة من الشبكة ، واستخدامها كمرافق لتخزين الطاقة حتى تكون الطاقة مطلوبة عندما يمكن إعادتها إلى الشبكة.

ملف الشحن الاستقرائي Fraunhofer للسيارات الكهربائية [مصدر الصورة:معهد فراونهوفر]

قام اثنان من معاهد فراونهوفر الأخرى ، وهما معاهد فراونهوفر لتكنولوجيا التصنيع والمواد المتقدمة IFAM ولأنظمة النقل والبنية التحتية IVI ، باختبار أنظمة النقل اللاسلكي لاستخدامها في السيارات ، باستخدام مسار اختبار بطول 25 مترًا مع ملفات مدمجة في الطريق. تمكنت السيارة الاختبارية ، وهي سيارة رياضية تم تحويلها إلى سيارة كهربائية ، من السير في المسار بأكمله بسرعة معتدلة مع شحن بطاريتها في نفس الوقت.


شاهد الفيديو: How to make Tesla Tower at home (ديسمبر 2021).