Το καλώδιο φόρτισης τείνει να γίνει το σύμβολο της ηλεκτροκίνησης. Όταν θέλουμε να κάνουμε κάποια αναφορά στη νέα αυτή τεχνολογία συνήθως φωτογραφίζουμε ένα καλώδιο φόρτισης συνδεδεμένο στην αντίστοιχη υποδοχή ενός ηλεκτρικού αυτοκινήτου, χωρίς να σκεφτόμαστε τις δυνατότητες επαγωγικής φόρτισης.
Αυτό το «σύμβολο» όμως δεν παύει στην πραγματικότητα να αποτελεί και μια ενοχλητική διαδικασία για τον οδηγό του ηλεκτρικού αυτοκινήτου από την οποία, για πολλούς λόγους, θα ήθελε να απαλλαγεί.
Εδώ και πολλά χρόνια είναι γνωστή η δυνατότητα μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας χωρίς τη χρήση συνδετικού αγωγού (καλωδίου). Το πρόβλημα είναι ότι αυτή η «επαγωγική» μεταφορά (θα μπορούσε να χαρακτηριστεί και ως «ασύρματη») απαιτεί ειδικές ηλεκτρολογικές διατάξεις τόσο προς την πλευρά της πηγής της ηλεκτρικής ενέργειας όσο και προς την πλευρά του αποδέκτη (του «φορτίου» όπως συνήθως αποκαλείται) ο οποίος, στην περίπτωσή μας, είναι η συστοιχία των συσσωρευτών του ηλεκτρικού αυτοκινήτου. Η μεταξύ των συσκευών εκπομπής και λήψης απόσταση πρέπει να είναι σχετικώς μικρή (στην πράξη λίγες δεκάδες εκατοστόμετρα) έτσι ώστε να μην υπάρχουν μεγάλες απώλειες και να επιτυγχάνεται ικανοποιητικός ρυθμός μεταφοράς της ηλεκτρικής ενέργειας. Επι του παρόντος πάντως, οι επιτυγχανόμενοι ρυθμοί είναι χαμηλοί (μικρή ισχύς) συγκρινόμενοι με εκείνους των καλωδιακών συνδέσεων.
Φυσικά, η διεξαγόμενη έρευνα τείνει να εξαφανίσει τα όποια μειονεκτήματα ή να τα μειώσει σε βαθμό τέτοιο ώστε να διαδοθεί ευρύτερα αυτή η τεχνολογία. Τόσο η μέχρι σήμερα πορεία της όσο και οι αναδυόμενες, λόγω της ευρείας χρήσης της ηλεκτροκίνησης, εξειδικευμένες περιπτώσεις στις οποίες αυτή θα είναι εξαιρετικά επωφελής, συνηγορούν στην πρόβλεψη επικείμενης προσφοράς της στην αγορά σε πολλές και ενδιαφέρουσες παραλλαγές.
Επαγωγικές φορτίσεις υπάρχουν δύο ειδών, η στατική και η δυναμική. Η πρώτη αναφέρεται σε πομπό ηλεκτρικής ενέργειας τοποθετημένο σε σταθερό σημείο, συνήθως στο επίπεδο του δρόμου ή εμβαπτισμένο στη μάζα της επίστρωσής του, και σε δέκτη στο κάτω μέρος του αυτοκινήτου το οποίο σταθμεύει ακριβώς πάνω από τον πομπό παραμένοντας εκεί ακίνητο για όλη τη διάρκεια της φόρτισης. Η δεύτερη αναφέρεται σε αυτοκίνητο το οποίο διαθέτει δέκτη στο κάτω μέρος του και το οποίο διέρχεται κινούμενο πάνω από πολλούς, διαδοχικά τοποθετημένους στην επιφάνεια του δρόμου πομπούς ηλεκτρικής ενέργειας, φορτιζόμενο με τον τρόπο αυτό «εν κινήσει».
Πρώτη τυποποίηση
Είναι γνωστό ότι η εφαρμοσμένη τεχνολογία απαιτεί κανόνες τυποποίησης. Χωρίς αυτά τα «πρότυπα», όπως τα αποκαλούμε, επικρατεί χαοτική κατάσταση. Έτσι η SAE (Society of Automotive Engineers) πρόσφατα ανακοίνωσε την πρώτη σε παγκόσμιο επίπεδο τυποποίηση συστήματος επαγωγικής φόρτισης ηλεκτρικού αυτοκινήτου. Το πρότυπο SAE J2954 αναφέρεται σε μονάδες επαγωγικής φόρτισης ηλεκτρικών αυτοκινήτων ισχύος μέχρι 11 kW.
Λειτουργικό διάγραμμα συστήματος επαγωγικής φόρτισης προτύπου SAE J2954
Η επαγωγική φόρτιση επιτυγχάνεται μέσω συντονισμένου μαγνητικού πεδίου μεταξύ της μονάδας του πομπού, ο οποίος βρίσκεται στο έδαφος, και της μονάδας του δέκτη που βρίσκεται στο κάτω μέρος του αυτοκινήτου. Ασυρματικά σήματα που ανταλλάσσονται μεταξύ του αυτοκινήτου και του συστήματος φόρτισης καθορίζουν την έναρξη και τη λήξη της και την εποπτεύουν σε ολόκληρη τη διάρκειά της. Η φόρτιση του αυτοκινήτου γίνεται ευκολότατα με απλή στάθμευση του αυτοκινήτου πάνω από τον πομπό της ηλεκτρικής ενέργειας.
Το πρότυπο SAE J2954 αποτελεί ορόσημο στην εξελικτική πορεία της τεχνολογίας της επαγωγικής φόρτισης η οποία είχε ατονήσει για κάποιο διάστημα. Αρκεί να αναφερθεί ότι η BMW, η οποία είχε προσφέρει στο παρελθόν με το μοντέλο της 530e plug-in μια πλατφόρμα δοκιμών με ισχύ 3,2 kW, σταμάτησε τις προσπάθειες δηλώνοντας ότι για να συνεχίσει θα έπρεπε πρώτα να θεσπισθούν πρότυπα.
Οι εξελίξεις, προς την κατεύθυνση της αύξησης της ισχύος φόρτισης, δεν άργησαν να φανούν. Ήδη το Αμερικάνικο γκρουπ της Volkswagen σε συνεργασία με το Department of Energy’s Oak Ridge National Laboratory (ORNL) και το πανεπιστήμιο του Tennessee, Knoxville, προωθεί ερευνητικό πρόγραμμα για την ανάπτυξη τεχνολογίας επαγωγικής φόρτισης συσσωρευτών ηλεκτρικών αυτοκινήτων με μεγάλη ισχύ. Χρησιμοποιώντας μια ηλεκτρική Porsche Taycan ως δοκιμαστικό μοντέλο, οι ερευνητές από την VW, το ORNL, και το UT Knoxville, έχουν ήδη επιτύχει την ανύψωση της ισχύος της επαγωγικής φόρτισης από το αρχικό επίπεδο των 6,6 kW στο επίπεδο των 120 kW, σύμφωνα με πρόσφατο δελτίο τύπου που κυκλοφόρησε η VW. Όπως μάλιστα δηλώνει ο κατασκευαστής, στόχος των ερευνητών είναι να επιτύχουν ισχύ 300 kW έτσι ώστε να επαναφορτίζονται οι συσσωρευτές της Porsche Taycan μέχρι του 80% της χωρητικότητάς τους σε περίπου 10 λεπτά της ώρας.
Εργασίες ανάπτυξης επαγωγικής φόρτισης μεγάλης ισχύος
Η δυναμική μορφή της επαγωγικής φόρτισης των συσσωρευτών ενός οχήματος εν κινήσει βρίσκεται ήδη στο επίκεντρο του ενδιαφέροντος και είναι βέβαιο ότι πολλές ενδιαφέρουσες προτάσεις θα υπάρξουν συντόμως όπως και πολλά πιλοτικά συστήματα θα εγκατασταθούν και θα δοκιμαστούν, σε διάφορα μέρη του κόσμου, κυρίως σε μικρές διαδρομές οι οποίες θα εξυπηρετούνται από αυτόνομα οχήματα.
Μια κυριολεκτικά επαναστατική λύση δυναμικής επαγωγικής φόρτισης βρίσκεται επίσης στο στάδιο των δοκιμών. Χρησιμοποιεί για την κατασκευή των πομπών επαγωγικής μεταφοράς ενέργειας μαγνητικά υλικά τα οποία αναμιγνύονται με τα δομικά υλικά επίστρωσης της οδού. Η τεχνολογία αυτή επιτρέπει να κατασκευασθούν μεγάλου μήκους πιάτσες ταξί τα οποία όσο θα βρίσκονται μέσα στην έκτασή τους θα φορτίζουν τους συσσωρευτές τους αδιάκοπα χωρίς καμιά ιδιαίτερη μέριμνα εκ μέρους του οδηγού. Αποτέλεσμα θα είναι η πλήρης ελευθερία κινήσεων σε ολόκληρο το μήκος αυτής της «επαγωγικής πιάτσας», τόσο για τα ηλεκτρικά ταξί όσο και για τα συμβατικά τα οποία θα μπορούν, εφόσον τους επιτρέπεται, να εισέρχονται χωρίς πρόβλημα σε κοινή σειρά αναμονής μίσθωσης.
Ήδη 25 ηλεκτρικά ταξί της Νορβηγικής πρωτεύουσας εξοπλίστηκαν με σύστημα δυναμικής επαγωγικής φόρτισης χρησιμοποιώντας σειρά πομπών ενσωματωμένων στο έδαφος της πιάτσας τους. Ο στόλος αυτός, αποτελούμενος από ηλεκτρικές Jaguar I-pace, αποτελεί πιλοτική εφαρμογή η οποία εντάσσεται στο κρατικό πρόγραμμα εξηλεκτρισμού των ταξί της Νορβηγίας.
Όλα δείχνουν ότι στο μέλλον τα καλώδια φόρτισης των ηλεκτρικών αυτοκινήτων για ορισμένες τουλάχιστο κατηγορίες αυτοκινήτων και ειδικές χρήσεις θα μοιάζουν αναχρονιστικά.
Διονύσης Νέγκας
Επίτιμος πρόεδρος ΕΛ.ΙΝ.Η.Ο.
