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Tiras de transferência de energia sem fio para veículos elétricos e ônibus

Tiras de transferência de energia sem fio para veículos elétricos e ônibus

O ônibus de veículo elétrico online (OLEV) coreano KAIST [fonte da imagem:KAIST, via Wired Magazine]

Junto com a tecnologia de bateria inovadora, outro método potencial para carregar veículos elétricos (EVs) poderia ser tiras de transferência de energia sem fio instaladas em superfícies de estradas. O potencial para novos veículos elétricos é bastante excitante, particularmente no que diz respeito aos veículos de transporte de massa, como ônibus e bondes, mas a tecnologia poderia um dia ser usada também para VEs.

A transferência sem fio foi demonstrada pela primeira vez por Nikolai Tesla em 1891. Tesla tinha um interesse obsessivo no assunto, o que lhe permitiu desenvolver sua Bobina de Tesla. Este dispositivo, que produz correntes alternadas de alta tensão e alta frequência, permitiu que Tesla transferisse energia em curtas distâncias sem interconectar fios por meio de acoplamento indutivo ressonante, a transmissão sem fio de campo próximo de energia elétrica entre duas bobinas magneticamente acopladas.

Esta abordagem está cada vez mais sendo testada em vários países como um meio potencial de carregar VEs em movimento. Envolve a transferência de eletricidade entre duas placas carregadas magneticamente, uma delas enterrada sob a estrada ou ferrovia e a outra suspensa sob o chassi de um veículo. Na Itália, esse sistema está em uso em Gênova e Torino há mais de dez anos, fornecendo de 10 a 15 por cento da energia para 30 ônibus elétricos que recarregam em cada parada. O sistema foi desenvolvido por uma empresa alemã, Conductix-Wampfler, que afirma ter uma eficiência de transferência de energia de 95 por cento. Outro sistema está atualmente em desenvolvimento na Universidade do Estado de Utah, apoiado por financiamento da Administração Federal de Trânsito e um sistema de indução também lançado na Holanda em 2010.

Em 2009, o Instituto Avançado de Ciência e Tecnologia da Coreia (KAIST) testou seu projeto de Veículo Elétrico Online (OLEV). Isso incorporou uma tecnologia chamada Shaped Magnetic Field in Resonance (SMFIR), envolvendo o soterramento de faixas de energia elétrica a uma profundidade de 30 cm (11,8 polegadas) abaixo da superfície da estrada, conectadas à rede elétrica nacional. Um trem sem trilhas foi usado como veículo de demonstração, consistindo de um trator equipado com pick-ups de indução magnética e três carros de passageiros. A KAIST posteriormente implantou bondes usando o sistema no Seoul Grand Park Amusement Park e seguiu com o primeiro ônibus elétrico do mundo em julho de 2013, viajando por uma distância de 15 milhas entre a estação ferroviária na cidade de Gumi e o distrito de In-dong . Até então, o projeto inicial já havia levado à formação de duas empresas spin-off, OLEV Korea e OLEV Boston, esta última lançada em 2011 e que visa comercializar seu sistema para uso nos Estados Unidos.

O barramento KAIST OLEV em operação na cidade coreana de Gumi [fonte da imagem:KAIST]

O sistema de transferência sem fio significa que as baterias em veículos elétricos podem ser reduzidas em tamanho para cerca de um terço do que você normalmente esperaria encontrar em um carro elétrico. Uma lacuna de 6,7 polegadas entre a superfície da estrada e a parte inferior de cada veículo oferece uma eficiência de carregamento de 85 por cento a 100 quilowatts. As placas enterradas sob a superfície da estrada representam entre 5 e 10 por cento de toda a rota e permanecem desligadas até que um veículo se aproxime. Demora cerca de 30 minutos para o OLEV carregar totalmente e eles podem viajar por 40 quilômetros entre cargas (cerca de 24 milhas) e isso significa que eles podem potencialmente desviar da rota de carregamento estabelecida ocasionalmente, se necessário. Os ônibus podem viajar a uma velocidade máxima de 85 quilômetros por hora (km / h), mas geralmente viajam a 60 km / h em serviço normal.

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Na verdade, isso está ficando bem empolgante, visto que outras empresas ao redor do mundo estão começando a perceber isso. Qualcomm, Momentum Dynamics, WiTricity, Evatran e WAVE têm sistemas em desenvolvimento no momento. Algumas pessoas questionam se o sistema poderia ser refinado para ser usado em carros, simplesmente porque o equipamento usado nos veículos é muito volumoso, pesando 400 libras. No entanto, é perfeito para ônibus, permitindo uma economia considerável de peso com as baterias. Os ônibus elétricos que usam o sistema de transferência sem fio não são atualmente competitivos com os ônibus a diesel em termos de custos de capital, mas sim em termos de custos totais de propriedade, devido à economia de baterias que é possível com este sistema, bem como aos baixos requisitos de manutenção.

O Reino Unido anunciou sua intenção de testar as rodovias "carregue conforme você dirige" em agosto do ano passado, após a conclusão de um estudo de viabilidade encomendado pela Highways England. Os testes, que serão realizados off-road em algum momento deste ano ou no próximo, avaliarão o potencial do sistema para ajudar a reduzir os custos de combustível, causar um impacto mínimo nas superfícies das estradas e reduzir o impacto ambiental do transporte rodoviário, incluindo melhorias na qualidade do ar , redução de ruído e menores emissões de carbono. O Ministro dos Transportes do Reino Unido, Andrew Jones, disse na época que a transferência sem fio poderia oferecer possibilidades empolgantes para o país, visto que o governo está comprometendo £ 500 milhões nos próximos cinco anos para manter o Reino Unido na vanguarda desta tecnologia e o potencial para impulsionar empregos e crescimento.

Um sistema de cobrança de estacionamento sem fio em exibição em um salão automóvel [fonte da imagem:Wikimedia Commons]

Se os testes forem bem-sucedidos, isso pode levar a uma revolução nas viagens rodoviárias sustentáveis ​​no Reino Unido. Esses testes terão uma duração total de cerca de 18 meses, após os quais provavelmente serão necessários mais testes na estrada. Nesse ínterim, pelo menos uma cidade no Reino Unido, Milton Keynes, já avançou com seu próprio sistema de transferência sem fio, embora seja bastante limitado e exija que os ônibus parem por vários minutos durante o carregamento.

O carregamento sem fio no Reino Unido tem seus críticos. Por exemplo, o Dr. Paul Nieuwenhuis, diretor do Centro de Excelência de Veículos Elétricos da Cardiff Business School, é bastante cético, devido ao custo e ao fato de que a tecnologia da bateria está melhorando o tempo todo, especialmente em relação ao que Tesla conseguiu alcançar recentemente anos. Mesmo que o carregamento sem fio chegue às estradas da Grã-Bretanha, a Highways England ainda pretende instalar pontos de carregamento plug-in para EVs em intervalos de 20 milhas na rede de rodovias. Isso, por sua vez, deve ajudar a melhorar a aceitação de veículos elétricos de consumo.

Um instituto que está analisando o potencial da transferência sem fio para VEs é o Instituto Fraunhofer da Alemanha. Pesquisadores do Instituto Fraunhofer de Energia Eólica e Tecnologia de Sistema de Energia IWES em Kassel desenvolveram um projeto de baixo custo em agosto do ano passado, usando componentes padrão que estão disponíveis no mercado de massa. Os cientistas conseguiram reduzir o número de chapas de ferrite volumosas usando sistemas de bobinas, o que também reduz o custo. O IWES descobriu que mesmo quando um carro está a 20 centímetros de uma bobina embutida na estrada, um nível de eficiência entre 93 e 95 por cento ainda é alcançável em toda a faixa de potência de 400 watts a 3,6 quilowatts. Outra vantagem desse sistema é que ele também pode descarregar energia na rede elétrica geral. Isso significa que o excesso de energia da rede poderia ser alimentado nesses carros, usando-os como instalações de armazenamento de energia até que a energia fosse necessária, quando poderia ser devolvida à rede.

Bobina de carga indutiva de Fraunhofer para carros elétricos [fonte da imagem:Instituto Fraunhofer]

Dois outros institutos Fraunhofer, os Institutos Fraunhofer para Tecnologia de Fabricação e Materiais Avançados IFAM e para Sistemas de Transporte e Infraestrutura IVI, testaram com sucesso sistemas de transferência sem fio para uso em carros, usando uma rota de teste de 25 metros de comprimento com bobinas embutidas na estrada. O veículo de teste, um carro esporte convertido em veículo elétrico, conseguiu percorrer todo o percurso em velocidade moderada enquanto carregava a bateria ao mesmo tempo.


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