Szwajcaria wynalazła innowacyjny system ładowania dla autobusów elektrycznych o efektywności 90%, bez dużych baterii i przy minimalnym czasie ładowania.

Elektryfikacja transportu publicznego stoi przed poważnym wyzwaniem: koniecznością zapewnienia, by autobusy elektryczne mogły jeździć przez cały dzień bez konieczności korzystania z ogromnych baterii czy długich przerw na ich ładowanie. Szwajcarska firma proponuje inne rozwiązanie: przenoszenie energii z jezdni do baterii pojazdu za pomocą jego własnych kół.

Technologia opracowana przez Winduction, firmę powstałą w ramach Federalnej Szkoły Politechnicznej w Zurychu (ETH), wykorzystuje bezprzewodowe ładowanie poprzez indukcję magnetyczną. Jej celem jest wykorzystanie zwykłych przystanek w transporcie miejskim do odzyskiwania energii oraz zmniejszenie zależności od dużych stacji ładowania w garażach.

Jak działa ładowanie elektryczne przez koła

System Winduction wykorzystuje dwa zestawy cewek. Pierwszy znajduje się na płytce zamontowanej na jezdni i podłączonej do sieci elektrycznej. Drugi jest zintegrowany w oponie specjalnie zaprojektowanej do przyjmowania energii.

Gdy autobus zatrzymuje się z jednym ze swoich kół na płytce, powstaje pole magnetyczne, które umożliwia przeniesienie energii do pojazdu, a w końcu do jego baterii. Cały proces odbywa się bez podłączania kabli ani używania zwykłej wtyczki.

Różnica w porównaniu z innymi systemami ładowania indukcyjnego polega na lokalizacji cewek odbiorczych. Zamiast umieszczać je w podwoziu pojazdu, Winduction integruje je z kołami, aby skrócić odległość pomiędzy nadajnikiem a odbiornikiem.

To rozdzielenie jest ważne, ponieważ wpływa na efektywność przenoszenia energii. Dzięki zbliżeniu obu komponentów firma zapewnia, że jej technologia osiąga efektywność przekraczającą 90% pomiędzy płytą ładowania a pojazdem.

Oznacza to, że straty podczas tego przenoszenia wynosiłyby mniej niż 10%, według danych dostarczonych przez jej twórców. Tę wartość nie należy jednak mylić z całkowitą efektywnością energetyczną autobusu, która zależy również od innych czynników, takich jak straty w baterii i zużycie systemu napędowego.

Specialny opona bez konstrukcji ze stali

Integracja cewek w kołach stanowi wyzwanie techniczne. Konwencjonalne opony autobusowe zawierają stalowe pasy, które zapewniają wytrzymałość i stabilność, ale mogą zakłócać pole magnetyczne używane do przekazywania energii elektrycznej.

Rozwiązaniem jest opracowanie specjalnych opon bez stali, które umożliwią przenoszenie energii bez powstawania nadmiernych strat w postaci ciepła.

Winduction współpracuje z partnerami nad rozwijaniem tych komponentów. Ich wykonalność będzie decydująca dla przyszłości projektu, ponieważ opony muszą spełniać wymagania dotyczące bezpieczeństwa, wytrzymałości i trwałości charakterystyczne dla pojazdów komunikacji publicznej.

Ponadto system będzie musiał udowodnić, że jest opłacalny przez cały okres eksploatacji autobusu. Chociaż firma uważa, że wyższy koszt tych opon miałby niewielki wpływ na całkowite koszty eksploatacji, tę zaletę należy ocenić w rzeczywistych warunkach pracy.

Mniejsze baterie i niższe koszty dla flot

Główną potencjalną zaletą tej technologii jest to, że umożliwiłaby rozłożyć proces ładowania w ciągu dnia pracy, zamiast koncentrować go w nocy w garażach.

Obecnie wiele autobusów elektrycznych wymaga baterii o dużej pojemności, aby pokryć codzienne trasy. Zwiększają one wagę pojazdu, zajmują miejsce i podnoszą koszt zakupu. Ponadto zmuszają firmy transportowe do instalacji ładowarek o dużej mocy w celu zasilenia ich flot.

Dzięki ładowaniu indukcyjnemu na określonych przystankach autobusy mogłyby odzyskać część zużytej energii podczas oczekiwania na przyjęcie lub wysadzenie pasażerów. W ten sposób możliwe byłoby użycie mniejszych baterii, zmniejszenie masy oraz obniżenie wymagań mocy ze strony stacji ładowania.

To rozwiązanie mogłoby również zwiększyć praktyczną pojemność pojazdu i zmniejszyć potrzebę posiadania autobusów rezerwowych, gdy inne pozostają nieruchome podczas ładowania.

Jednak wynik będzie zależał od cech każdej linii, częstotliwości przejazdów, zużycia energii oraz mocy, jaką może dostarczyć każda stacja ładowania.

Tylko dwa punkty ładowania na linii z 24 przystankami

Winduction podaje jako przykład linię autobusową łączącą lotnisko w Zurychu z dzielnicą Oerlikon. Według obliczeń firmy wystarczyłoby zainstalować platformy ładowania na dwóch z 24 przystanków tej trasy.

W takim scenariuszu pojazdy mogłyby mieć około trzech godzin na ładowanie w ciągu 16-godzinnego dnia pracy.

To rozwiązanie umożliwiłoby rozproszenie popytu na energię elektryczną w ciągu dnia i zmniejszyło konieczność jednoczesnego ładowania wielu autobusów w garażach. Mogłoby również ułatwić lepsze wykorzystanie dostępnej energii elektrycznej w godzinach największej produkcji słonecznej.

Ty dane odnoszą się do przypadku zbadanego przez firmę i nie stanowią gwarancji, że każda linia będzie mogła funkcjonować przy zaledwie dwóch punktach ładowania. Wykonalność będzie zależeć od konkretnych warunków każdej usługi.

Pierwsze testy z pasażerami planowane są na 2028 rok

Technologia jest nadal w fazie rozwoju i nie została jeszcze wprowadzona na szeroką skalę komercyjnie. Winduction przygotowuje obiekty do testów w Winterthur w Szwajcarii, aby sprawdzić współpracę poszczególnych komponentów i przyspieszyć rozwój autobusu w pełni dostosowanego do tego systemu.

Firma planuje przeprowadzić swój pierwszy projekt pilotażowy w 2028 roku, chcąc przetestować technologię w rzeczywistych warunkach i przewozić pasażerów.

Dopóki to nie nastąpi, pozostają do sprawdzenia kluczowe aspekty, takie jak trwałość specjalnych opon, niezawodność ładowania podczas postojów, koszty konserwacji oraz rzeczywista oszczędność finansowa.

Jeśli testy potwierdzą przewidywania, indukcyjne ładowanie przez koła mogłoby stać się alternatywą dla określonych linii miejskich. Jego głównym zaletą nie byłoby usunięcie baterii, lecz zmniejszenie ich rozmiaru oraz wykorzystanie czasu postojów do odzyskiwania energii bez przerywania obsługi.