Razvoj vozil na novo energijo je v polnem teku, vprašanje obnavljanja energije pa je postalo eno od vprašanj, ki jim je industrija namenila vso pozornost. Medtem ko vsi razpravljajo o prednostih prekomernega polnjenja in zamenjave baterij, ali obstaja "načrt C" za polnjenje vozil na novo energijo?
Morda pod vplivom brezžičnega polnjenja pametnih telefonov je tudi brezžično polnjenje avtomobilov postalo ena od tehnologij, ki so jih inženirji premagali. Po poročanju medijev je bila tehnologija brezžičnega polnjenja avtomobilov pred kratkim deležna prebojnih raziskav. Raziskovalna in razvojna ekipa je trdila, da lahko brezžična polnilna ploščica oddaja energijo v avtomobil z izhodno močjo 100 kW, kar lahko v 20 minutah poveča stanje napolnjenosti baterije za 50 %.
Seveda tehnologija brezžičnega polnjenja avtomobilov ni nova tehnologija. Z vzponom vozil na novo energijo različne sile že dolgo raziskujejo brezžično polnjenje, vključno z BBA, Volvom in različnimi domačimi avtomobilskimi podjetji.
Na splošno je tehnologija brezžičnega polnjenja avtomobilov še vedno v zgodnji fazi in številne lokalne oblasti to priložnost izkoriščajo za raziskovanje večjih možnosti za prihodnji promet. Vendar pa je bila zaradi dejavnikov, kot so stroški, moč in infrastruktura, tehnologija brezžičnega polnjenja avtomobilov komercializirana v velikem obsegu. Še vedno je treba premagati številne težave. Nove zgodbe o brezžičnem polnjenju avtomobilov še ni lahko povedati.
Kot vsi vemo, brezžično polnjenje ni nič novega v industriji mobilnih telefonov. Brezžično polnjenje za avtomobile ni tako priljubljeno kot polnjenje za mobilne telefone, vendar je že pritegnilo številna podjetja, ki si želijo te tehnologije.
Na splošno obstajajo štiri glavne metode brezžičnega polnjenja: elektromagnetna indukcija, resonanca magnetnega polja, sklopitev električnega polja in radijski valovi. Med njimi mobilni telefoni in električna vozila uporabljajo predvsem elektromagnetno indukcijo in resonanco magnetnega polja.
Med njimi brezžično polnjenje z elektromagnetno indukcijo uporablja načelo elektromagnetne indukcije elektromagnetizma in magnetizma za proizvodnjo električne energije. Ima visoko učinkovitost polnjenja, vendar je efektivna razdalja polnjenja kratka in zahteve glede lokacije polnjenja so prav tako stroge. Relativno gledano ima brezžično polnjenje z magnetno resonanco nižje zahteve glede lokacije in daljšo razdaljo polnjenja, ki lahko podpira od nekaj centimetrov do nekaj metrov, vendar je učinkovitost polnjenja nekoliko nižja kot pri prvem.
Zato so avtomobilska podjetja v zgodnjih fazah raziskovanja tehnologije brezžičnega polnjenja dala prednost tehnologiji brezžičnega polnjenja z elektromagnetno indukcijo. Med reprezentativna podjetja spadajo BMW, Daimler in druga avtomobilska podjetja. Od takrat se tehnologija brezžičnega polnjenja z magnetno resonanco postopoma uveljavlja, zastopana s strani dobaviteljev sistemov, kot sta Qualcomm in WiTricity.
Že julija 2014 sta BMW in Daimler (zdaj Mercedes-Benz) napovedala sporazum o sodelovanju za skupni razvoj tehnologije brezžičnega polnjenja za električna vozila. Leta 2018 je BMW začel proizvajati sistem brezžičnega polnjenja in ga uvedel kot dodatno napravo za priključni hibrid serije 5. Njegova nazivna polnilna moč je 3,2 kW, učinkovitost pretvorbe energije doseže 85 %, popolnoma pa se napolni v 3,5 urah.
Leta 2021 bo Volvo s popolnoma električnim taksijem XC40 začel s poskusi brezžičnega polnjenja na Švedskem. Volvo je v mestnem Göteborgu na Švedskem posebej postavil več testnih območij. Polnilna vozila se morajo le parkirati na brezžičnih polnilnih napravah, vgrajenih v cesto, da se funkcija polnjenja samodejno zažene. Volvo je sporočil, da lahko njihova brezžična polnilna moč doseže 40 kW, 100 kilometrov pa lahko prevozijo v 30 minutah.
Na področju brezžičnega polnjenja avtomobilov je bila moja država vedno v ospredju industrije. Leta 2015 je raziskovalni inštitut za električno energijo China Southern Power Grid Guangxi zgradil prvo testno stezo za brezžično polnjenje električnih vozil za domače potrebe. Leta 2018 je SAIC Roewe predstavil prvi popolnoma električni model z brezžičnim polnjenjem. FAW Hongqi je leta 2020 predstavil Hongqi E-HS9, ki podpira tehnologijo brezžičnega polnjenja. Marca 2023 je SAIC Zhiji uradno predstavil svojo prvo inteligentno brezžično polnilno rešitev za vozila z močjo 11 kW.
Tesla je tudi eden od raziskovalcev na področju brezžičnega polnjenja. Junija 2023 je Tesla porabila 76 milijonov ameriških dolarjev za prevzem podjetja Wiferion in ga preimenovala v Tesla Engineering Germany GmbH, z namenom, da bi brezžično polnjenje izkoristila po nizki ceni. Pred tem je imel izvršni direktor Tesle Musk negativen odnos do brezžičnega polnjenja in ga kritiziral kot "nizkoenergijsko in neučinkovito". Zdaj ga imenuje obetavna prihodnost.
Seveda tudi številna avtomobilska podjetja, kot so Toyota, Honda, Nissan in General Motors, razvijajo tehnologijo brezžičnega polnjenja.
Čeprav številne stranke že dolgo raziskujejo področje brezžičnega polnjenja, je tehnologija brezžičnega polnjenja za avtomobile še daleč od uresničitve. Ključni dejavnik, ki omejuje njen razvoj, je moč. Vzemimo za primer Hongqi E-HS9. Tehnologija brezžičnega polnjenja, s katero je opremljen, ima največjo izhodno moč 10 kW, kar je le nekoliko več kot 7 kW moči počasnega polnilnika. Nekateri modeli lahko dosežejo le 3,2 kW sistemske polnilne moči. Z drugimi besedami, s tako učinkovitostjo polnjenja sploh ni nobenega udobja.
Seveda, če se izboljša moč brezžičnega polnjenja, je to lahko druga zgodba. Na primer, kot je navedeno na začetku članka, je raziskovalna in razvojna ekipa dosegla izhodno moč 100 kW, kar pomeni, da če je mogoče doseči takšno izhodno moč, se vozilo teoretično lahko popolnoma napolni v približno eni uri. Čeprav je to še vedno težko primerjati s superpolnjenjem, je to še vedno nova izbira za polnjenje energije.
Z vidika scenarijev uporabe je največja prednost tehnologije brezžičnega polnjenja za avtomobile zmanjšanje števila ročnih korakov. V primerjavi z žičnim polnjenjem morajo lastniki avtomobilov opraviti vrsto operacij, kot so parkiranje, izstop iz avtomobila, dvig pištole, priklop in polnjenje itd. Ko se soočijo s polnjenji tretjih oseb, morajo izpolniti različne podatke, kar je relativno zamuden postopek.
Scenarij brezžičnega polnjenja je zelo preprost. Ko voznik parkira vozilo, ga naprava samodejno zazna in ga nato brezžično napolni. Ko je vozilo popolnoma napolnjeno, se vozilo takoj odpelje in lastniku ni treba izvajati nobenih nadaljnjih operacij. Z vidika uporabniške izkušnje bo to ljudem dalo tudi občutek razkošja pri uporabi električnih vozil.
Zakaj brezžično polnjenje avtomobilov pritegne toliko pozornosti podjetij in dobaviteljev? Z razvojnega vidika je prihod dobe brez voznika lahko tudi čas za velik razvoj tehnologije brezžičnega polnjenja. Da bi avtomobili resnično postali brez voznika, potrebujejo brezžično polnjenje, da se znebijo okov polnilnih kablov.
Zato so mnogi dobavitelji polnilnih naprav zelo optimistični glede možnosti razvoja tehnologije brezžičnega polnjenja. Nemški velikan Siemens napoveduje, da bo trg brezžičnega polnjenja za električna vozila v Evropi in Severni Ameriki do leta 2028 dosegel 2 milijardi ameriških dolarjev. V ta namen je Siemens že junija 2022 investiral 25 milijonov ameriških dolarjev v pridobitev manjšinskega deleža v dobavitelju brezžičnega polnjenja WiTricity za spodbujanje tehnoloških raziskav in razvoja sistemov brezžičnega polnjenja.
Siemens verjame, da bo brezžično polnjenje električnih vozil v prihodnosti postalo nekaj običajnega. Poleg tega, da je polnjenje bolj priročno, je brezžično polnjenje tudi eden od nujnih pogojev za uresničitev avtonomne vožnje. Če želimo resnično uvesti avtonomne avtomobile v velikem obsegu, je tehnologija brezžičnega polnjenja nepogrešljiva. To je pomemben korak v svet avtonomne vožnje.
Seveda so možnosti odlične, a realnost je grda. Trenutno so metode polnjenja z energijo električnih vozil vse bolj raznolike, možnosti brezžičnega polnjenja pa so zelo pričakovane. Vendar pa je tehnologija brezžičnega polnjenja avtomobilov s trenutnega vidika še vedno v fazi testiranja in se sooča s številnimi težavami, kot so visoki stroški, počasno polnjenje, nedosledni standardi in počasen napredek pri komercializaciji.
Problem učinkovitosti polnjenja je ena od ovir. Na primer, o vprašanju učinkovitosti smo razpravljali pri prej omenjenem Hongqi E-HS9. Nizka učinkovitost brezžičnega polnjenja je bila deležna kritik. Trenutno je učinkovitost brezžičnega polnjenja električnih vozil nižja od učinkovitosti žičnega polnjenja zaradi izgube energije med brezžičnim prenosom.
Z vidika stroškov je treba brezžično polnjenje avtomobilov še dodatno zmanjšati. Brezžično polnjenje ima visoke zahteve glede infrastrukture. Polnilne komponente se običajno položijo na tla, kar bo vključevalo modifikacijo tal in druge težave. Stroški gradnje bodo neizogibno višji od stroškov običajnih polnilnih pilotov. Poleg tega je v zgodnji fazi promocije tehnologije brezžičnega polnjenja industrijska veriga nezrela, stroški sorodnih delov pa bodo visoki, celo večkrat višji od cen gospodinjskih polnilnih pilotov z izmeničnim tokom z enako močjo.
Britanski avtobusni prevoznik FirstBus je na primer razmišljal o uporabi tehnologije brezžičnega polnjenja pri spodbujanju elektrifikacije svojega voznega parka. Vendar pa je bilo po pregledu ugotovljeno, da je vsak dobavitelj talnih polnilnih plošč ponudil 70.000 funtov. Poleg tega so visoki tudi stroški gradnje brezžičnih polnilnih cest. Na primer, stroški gradnje 1,6-kilometrske brezžične polnilne ceste na Švedskem znašajo približno 12,5 milijona ameriških dolarjev.
Seveda so lahko varnostna vprašanja tudi eden od dejavnikov, ki omejujejo tehnologijo brezžičnega polnjenja. Z vidika vpliva na človeško telo brezžično polnjenje ni velik problem. V "Začasnih predpisih o upravljanju radia za brezžično polnilno (prenos moči) opremo (osnutek za pripombe)", ki jih je objavilo Ministrstvo za industrijo in informacijsko tehnologijo, je navedeno, da je spekter 19–21 kHz in 79–90 kHz izključen za brezžično polnjenje avtomobilov. Ustrezne raziskave kažejo, da lahko le polnilna moč presega 20 kW in je človeško telo v tesnem stiku s polnilno bazo, ima lahko določen vpliv na telo. Vendar to od vseh strani zahteva tudi nadaljnjo popularizacijo varnosti, preden jo lahko potrošniki prepoznajo.
Ne glede na to, kako praktična je tehnologija brezžičnega polnjenja avtomobilov in kako priročni so scenariji uporabe, je pred njo še dolga pot, preden jo bo mogoče komercializirati v velikem obsegu. Pot do brezžičnega polnjenja avtomobilov izven laboratorija in v praksi je dolga in naporna.
Medtem ko vse strani intenzivno raziskujejo tehnologijo brezžičnega polnjenja avtomobilov, se je potihoma pojavil tudi koncept "robotov za polnjenje". Težave, ki jih je treba rešiti z brezžičnim polnjenjem, predstavljajo vprašanje udobja polnjenja za uporabnike, kar bo v prihodnosti dopolnilo koncept vožnje brez voznika. Vendar pa v Rim vodi več kot ena pot.
Zato so tudi "roboti za polnjenje" začeli postajati dopolnilo v inteligentnem procesu polnjenja avtomobilov. Pred kratkim je nova eksperimentalna baza elektroenergetskega sistema v demonstracijski coni za zeleni razvoj v Pekingu, ki je podcentralna gradbena cona, predstavila popolnoma avtomatskega robota za polnjenje avtobusov, ki lahko polni električne avtobuse.
Ko električni avtobus vstopi v polnilno postajo, sistem vida zajame informacije o prihodu vozila, sistem za dispečiranje v ozadju pa robotu takoj izda nalogo za polnjenje. S pomočjo sistema za iskanje poti in mehanizma za hojo se robot samodejno pripelje do polnilne postaje in samodejno prime polnilno pištolo. Z uporabo tehnologije vizualnega pozicioniranja prepozna lokacijo polnilne odprtine za električno vozilo in izvede samodejno polnjenje.
Seveda tudi avtomobilska podjetja začenjajo prepoznavati prednosti »robotov za polnjenje«. Na avtomobilskem salonu v Šanghaju leta 2023 je Lotus predstavil robota za bliskovito polnjenje. Ko je treba vozilo napolniti, lahko robot iztegne svojo mehansko roko in samodejno vstavi polnilno pištolo v polnilno odprtino vozila. Po polnjenju lahko pištolo tudi sam izvleče, s čimer zaključi celoten postopek od zagona do polnjenja vozila.
V nasprotju s tem pa robotski polnilniki ne ponujajo le udobja brezžičnega polnjenja, temveč lahko rešijo tudi problem omejevanja moči brezžičnega polnjenja. Uporabniki lahko uživajo v prekomernem polnjenju, ne da bi morali izstopiti iz avtomobila. Seveda bodo robotski polnilniki vključevali tudi stroške in inteligentna vprašanja, kot sta pozicioniranje in izogibanje oviram.
Povzetek: Vprašanje obnavljanja energije za vozila z novo energijo je bilo vedno vprašanje, ki mu vse strani v industriji pripisujejo velik pomen. Trenutno sta rešitev za prekomerno polnjenje in rešitev za zamenjavo baterij dve najbolj razširjeni rešitvi. Teoretično ti dve rešitvi zadostujeta za določeno mero potreb uporabnikov po obnavljanju energije. Seveda se stvari vedno premikajo naprej. Morda bosta s prihodom dobe brez voznika brezžično polnjenje in robotsko polnjenje odprla nove priložnosti.
Čas objave: 13. april 2024