Швейцарія створює інноваційну систему заряджання для електробусів із ефективністю 90%, без великих акумуляторів та з мінімальним часом заряджання.
Електрифікація громадського транспорту стикається з важливою проблемою: забезпечити, щоб електробуси працювали протягом усього робочого дня, не залежачи від величезних акумуляторів чи тривалих зупинок для їхнього заряджання. Швейцарська компанія пропонує інше рішення — передавати електроенергію від дороги до акумулятора транспортного засобу за допомогою його власних коліс.
Ця технологія, розроблена компанією Winduction, яка є похідною від Федеральної політехнічної школи Цюриха (ETH), використовує бездротове заряджання за допомогою магнітної індукції. Її мета — використовувати звичайні зупинки міського транспорту для відновлення енергії та зменшити залежність від великих станцій заряджання на парковках.
Як працює електрична підзарядка через колеса
Система Winduction використовує дві пари котушок. Перша розташована на пластині, вмонтованій у дорожнє покриття та підключеній до електричної мережі. Друга вбудована у спеціально розроблену шину для прийому енергії.
Коли електробус зупиняється, і одне з його коліс опиняється на пластині, створюється магнітне поле, яке дозволяє передати електроенергію до транспортного засобу, а потім — до його акумулятора. Весь процес відбувається без підключення кабелів чи використання звичайної розетки.
Різниця порівняно з іншими системами індуктивного заряджання полягає у розташуванні приймальних котушок. Замість того, щоб розміщувати їх у нижній частині транспортного засобу, Winduction інтегрує їх у колеса для скорочення відстані між передавачем та приймачем.
Це розташування є важливим, оскільки воно впливає на ефективність передачі енергії. Зближуючи обидві компоненти, компанія стверджує, що її технологія досягає ефективності понад 90% між платою заряджання та транспортним засобом.
Це означає, що втрати під час такої передачі будуть меншими за 10%, згідно з даними, наданими їхніми розробниками. Однак це значення не слід плутати з загальною енергетичною ефективністю автобуса, яка також залежить від інших факторів, таких як втрати в акумуляторі та споживання енергії системою приводу.
Спеціальне шинне покриття без сталевих конструкцій
Інтеграція котушок у колеса становить технічний виклик. Звичайні шини для автобусів мають сталеві пояси, які забезпечують міцність та стабільність, але можуть заважати магнітному полю, яке використовується для передачі електроенергії.
Рішення полягає у розробці спеціальних шин без сталі, які дозволять здійснювати передачу енергії без значних втрат у вигляді тепла.
Winduction співпрацює з партнерами над розробкою цих компонентів. Їхня життєздатність буде вирішальною для майбутнього проекту, адже шини повинні забезпечувати умови безпеки, міцності та довговічності, які вимагаються від транспортного засобу громадського користування.
Крім того, система муситиме довести свою економічну доцільність протягом усього терміну служби автобуса. Хоча компанія вважає, що додаткові витрати на ці шини матимуть незначний вплив на загальні експлуатаційні витрати, цю перевагу необхідно оцінити за реальних умов експлуатації.
Менші акумулятори та нижчі витрати для автопарків
Основною потенційною перевагою цієї технології є можливість розподілити процес заряджання протягом робочого дня, замість того щоб концентрувати його вночі у гаражах.
Наразі багато електроавтобусів потребують акумуляторів великої ємності для пройдення щоденних маршрутів. Вони збільшують вагу транспортного засобу, займають простір та підвищують вартість придбання. Крім того, це змушує транспортні компанії встановлювати зарядні пристрої високої потужності для живлення їхніх автопарків.
Завдяки індуктивній зарядці на певних зупинках автобуси зможуть відновлювати частину спожитої енергії під час очікування на забір або висадку пасажирів. Таким чином стане можливим використовувати менші акумулятори, зменшити вагу та скоротити потреби у потужності зарядних пристроїв.
Ця пропозиція також може підвищити корисну ємність транспортного засобу та зменшити потребу у резервних автобусах, поки інші залишаються нерухомими під час зарядки.
Проте результат залежатиме від характеристик кожної лінії, частоти проїзду, споживання енергії та потужності, яку може забезпечити кожна зарядна платформа.
Лише два пункти зарядки на лінії з 24 зупинок
Winduction наводить як приклад автобусну лінію, яка з’єднує аеропорт Цюриха з районом Оерлікон. За розрахунками компанії, достатньо буде встановити платформи для зарядки на двох із 24 зупинок цього маршруту.
У такому сценарії транспортні засоби зможуть заряджатися приблизно три години протягом 16-годинного робочого дня.
Ця пропозиція дозволить розподілити попит на електроенергію протягом дня та зменшити необхідність одночасної зарядки великої кількості автобусів у гаражах. Вона також може сприяти кращій використаності електроенергії у години найвищого виробництва сонячної енергії.
Ці цифри стосуються конкретного випадку, дослідженого компанією, і не є гарантією того, що будь-який автобус зможе функціонувати лише за допомогою двох точок зарядки. Його життєздатність залежатиме від конкретних умов кожного сервісу.
Перші випробування з пасажирами заплановані на 2028 рік
Технологія все ще знаходиться на стадії розробки та не використовується комерційно у великих масштабах. Winduction готує лабораторії для випробувань у Вінтертурі, Швейцарія, щоб перевірити спільну роботу різних компонентів та просунутися до створення автобуса, повністю адаптованого під цю систему.
Компанія планує реалізувати свій перший пілотний проект у 2028 році з метою випробування технології в реальних умовах та перевезення пасажирів.
До того часу залишається перевірити такі фундаментальні аспекти, як довговічність спеціальних шин, надійність підзарядки під час зупинок, витрати на технічне обслуговування та фактична економія коштів.
Якщо тести підтвердять прогнози, індуктивна підзарядка через колеса може стати альтернативою для певних міських ліній. Її основною перевагою не буде відмова від акумуляторів, а скоріше зменшення їхнього розміру та використання часу зупинок для відновлення енергії без переривання обслуговування.