Vývoj vozidiel s novými energetickými zdrojmi je v plnom prúde a otázka dopĺňania energie sa stala jednou z tém, ktorým priemysel venuje plnú pozornosť. Zatiaľ čo všetci diskutujú o výhodách prebíjania a výmeny batérií, existuje „plán C“ na nabíjanie vozidiel s novými energetickými zdrojmi?
Možno ovplyvnené bezdrôtovým nabíjaním smartfónov sa bezdrôtové nabíjanie automobilov stalo jednou z technológií, ktoré inžinieri prekonali. Podľa správ z médií sa nedávno technológia bezdrôtového nabíjania automobilov dočkala prelomového výskumu. Výskumný a vývojový tím tvrdil, že bezdrôtová nabíjacia podložka dokáže prenášať do auta energiu s výstupným výkonom 100 kW, čo môže zvýšiť stav nabitia batérie o 50 % v priebehu 20 minút.
Technológia bezdrôtového nabíjania automobilov samozrejme nie je nová. S nástupom vozidiel s novými energetickými zdrojmi rôzne sily už dlho skúmajú bezdrôtové nabíjanie, vrátane BBA, Volvo a rôznych domácich automobiliek.
Celkovo je technológia bezdrôtového nabíjania automobilov stále v počiatočnom štádiu a mnoho miestnych samospráv využíva túto príležitosť na preskúmanie väčších možností pre budúcu dopravu. Avšak kvôli faktorom, ako sú náklady, energia a infraštruktúra, bola technológia bezdrôtového nabíjania automobilov komerčne využitá vo veľkom meradle. Stále existuje mnoho ťažkostí, ktoré je potrebné prekonať. Nový príbeh o bezdrôtovom nabíjaní v automobiloch zatiaľ nie je ľahké vyrozprávať.
Ako všetci vieme, bezdrôtové nabíjanie nie je v odvetví mobilných telefónov ničím novým. Bezdrôtové nabíjanie áut nie je také populárne ako nabíjanie mobilných telefónov, ale už prilákalo mnoho spoločností, ktoré túto technológiu využívajú.
Celkovo existujú štyri hlavné metódy bezdrôtového nabíjania: elektromagnetická indukcia, rezonancia magnetického poľa, väzba elektrického poľa a rádiové vlny. Mobilné telefóny a elektrické vozidlá medzi nimi využívajú najmä elektromagnetickú indukciu a rezonanciu magnetického poľa.
Medzi nimi elektromagnetické indukčné bezdrôtové nabíjanie využíva princíp elektromagnetickej indukcie elektromagnetizmu a magnetizmu na výrobu elektriny. Má vysokú účinnosť nabíjania, ale efektívna nabíjacia vzdialenosť je krátka a požiadavky na miesto nabíjania sú tiež prísne. Relatívne povedané, magnetické rezonančné bezdrôtové nabíjanie má nižšie požiadavky na miesto a dlhšiu nabíjaciu vzdialenosť, ktorá môže podporovať niekoľko centimetrov až niekoľko metrov, ale účinnosť nabíjania je o niečo nižšia ako v predchádzajúcom prípade.
Preto v počiatočných fázach skúmania technológie bezdrôtového nabíjania automobilky uprednostňovali technológiu bezdrôtového nabíjania pomocou elektromagnetickej indukcie. Medzi reprezentatívne spoločnosti patria BMW, Daimler a ďalšie automobilky. Odvtedy sa technológia bezdrôtového nabíjania pomocou magnetickej rezonancie postupne presadzuje, a to vďaka dodávateľom systémov ako Qualcomm a WiTricity.
Už v júli 2014 spoločnosti BMW a Daimler (dnes Mercedes-Benz) oznámili dohodu o spolupráci na spoločnom vývoji technológie bezdrôtového nabíjania pre elektrické vozidlá. V roku 2018 spoločnosť BMW začala vyrábať systém bezdrôtového nabíjania a urobila z neho voliteľné zariadenie pre plug-in hybridný model radu 5. Jeho menovitý nabíjací výkon je 3,2 kW, účinnosť premeny energie dosahuje 85 % a auto sa dá úplne nabiť za 3,5 hodiny.
V roku 2021 spoločnosť Volvo použije čisto elektrické taxi XC40 na spustenie experimentov s bezdrôtovým nabíjaním vo Švédsku. Volvo špeciálne zriadilo viacero testovacích oblastí v mestskom Göteborgu vo Švédsku. Nabíjané vozidlá stačí zaparkovať na bezdrôtových nabíjacích zariadeniach zabudovaných do vozovky, aby sa automaticky spustil proces nabíjania. Volvo uviedlo, že výkon bezdrôtového nabíjania môže dosiahnuť 40 kW a vozidlo dokáže prejsť 100 kilometrov za 30 minút.
V oblasti bezdrôtového nabíjania automobilov bola moja krajina vždy na poprednom mieste. V roku 2015 postavil Výskumný inštitút elektrickej energie spoločnosti China Southern Power Grid v Guangxi prvú testovaciu dráhu pre bezdrôtové nabíjanie domácich elektromobilov. V roku 2018 spoločnosť SAIC Roewe uviedla na trh prvý čisto elektrický model s bezdrôtovým nabíjaním. Spoločnosť FAW Hongqi v roku 2020 uviedla na trh model Hongqi E-HS9, ktorý podporuje technológiu bezdrôtového nabíjania. V marci 2023 spoločnosť SAIC Zhiji oficiálne uviedla na trh svoje prvé inteligentné bezdrôtové nabíjacie riešenie pre vozidlá s výkonom 11 kW.
A Tesla je tiež jedným z prieskumníkov v oblasti bezdrôtového nabíjania. V júni 2023 Tesla investovala 76 miliónov amerických dolárov do akvizície spoločnosti Wiferion a premenovala ju na Tesla Engineering Germany GmbH s plánom využiť bezdrôtové nabíjanie za nízku cenu. Predtým mal generálny riaditeľ Tesly Musk negatívny postoj k bezdrôtovému nabíjaniu a kritizoval ho ako „nízkoenergetické a neefektívne“. Teraz ho nazýva sľubnou budúcnosťou.
Samozrejme, mnoho automobilových spoločností ako Toyota, Honda, Nissan a General Motors tiež vyvíja technológiu bezdrôtového nabíjania.
Hoci mnoho strán dlhodobo skúma oblasť bezdrôtového nabíjania, technológia bezdrôtového nabíjania automobilov je stále ďaleko od reality. Kľúčovým faktorom obmedzujúcim jej rozvoj je výkon. Vezmime si ako príklad Hongqi E-HS9. Technológia bezdrôtového nabíjania, ktorou je vybavený, má maximálny výstupný výkon 10 kW, čo je len o niečo viac ako 7 kW výkonu pomaly nabíjacej batérie. Niektoré modely dokážu dosiahnuť systémový nabíjací výkon iba 3,2 kW. Inými slovami, s takouto účinnosťou nabíjania nie je žiadne pohodlie.
Samozrejme, ak sa zlepší výkon bezdrôtového nabíjania, môže to byť iný príbeh. Napríklad, ako bolo uvedené na začiatku článku, výskumný a vývojový tím dosiahol výstupný výkon 100 kW, čo znamená, že ak sa podarí dosiahnuť takýto výstupný výkon, vozidlo sa teoreticky dá úplne nabiť približne za hodinu. Hoci je stále ťažké porovnávať ho s supernabíjaním, stále ide o novú voľbu pre dopĺňanie energie.
Z hľadiska scenárov použitia je najväčšou výhodou technológie bezdrôtového nabíjania automobilov zníženie manuálnych krokov. V porovnaní s káblovým nabíjaním musia majitelia automobilov vykonávať sériu operácií, ako je parkovanie, vystupovanie z auta, zdvihnutie nabíjačky, zapojenie a nabíjanie atď. Pri nabíjaní tretích strán musia majitelia vyplniť rôzne informácie, čo je pomerne zdĺhavý proces.
Scenár bezdrôtového nabíjania je veľmi jednoduchý. Po zaparkovaní vozidla vodičom ho zariadenie automaticky rozpozná a bezdrôtovo ho nabije. Po úplnom nabití sa vozidlo okamžite rozbehne a majiteľ nemusí vykonávať žiadne ďalšie operácie. Z hľadiska používateľskej skúsenosti to ľuďom poskytne aj pocit luxusu pri používaní elektromobilu.
Prečo bezdrôtové nabíjanie automobilov priťahuje toľko pozornosti podnikov a dodávateľov? Z hľadiska rozvoja môže byť príchod éry autonómie aj časom pre veľký rozvoj technológie bezdrôtového nabíjania. Aby boli autá skutočne autonómne, potrebujú bezdrôtové nabíjanie, aby sa zbavili okov nabíjacích káblov.
Preto sú mnohí dodávatelia nabíjacích systémov veľmi optimistickí, pokiaľ ide o vyhliadky rozvoja technológie bezdrôtového nabíjania. Nemecký gigant Siemens predpovedá, že trh s bezdrôtovým nabíjaním elektrických vozidiel v Európe a Severnej Amerike dosiahne do roku 2028 hodnotu 2 miliárd USD. Za týmto účelom spoločnosť Siemens už v júni 2022 investovala 25 miliónov USD do získania menšinového podielu v dodávateľovi bezdrôtového nabíjania WiTricity s cieľom podporiť technologický výskum a vývoj systémov bezdrôtového nabíjania.
Spoločnosť Siemens verí, že bezdrôtové nabíjanie elektromobilov sa v budúcnosti stane bežným. Okrem toho, že nabíjanie je pohodlnejšie, je bezdrôtové nabíjanie aj jednou z nevyhnutných podmienok pre realizáciu autonómneho riadenia. Ak chceme skutočne uviesť na trh autonómne vozidlá vo veľkom meradle, technológia bezdrôtového nabíjania je nevyhnutná. Je to dôležitý krok do sveta autonómneho riadenia.
Samozrejme, vyhliadky sú skvelé, ale realita je zlá. V súčasnosti sú metódy dopĺňania energie v elektrických vozidlách čoraz rozmanitejšie a perspektíva bezdrôtového nabíjania je veľmi očakávaná. Z súčasného hľadiska je však technológia bezdrôtového nabíjania automobilov stále v štádiu testovania a čelí mnohým problémom, ako sú vysoké náklady, pomalé nabíjanie, nekonzistentné štandardy a pomalý komercializačný postup.
Problém efektívnosti nabíjania je jednou z prekážok. Napríklad sme diskutovali o otázke efektívnosti v spomínanom Hongqi E-HS9. Nízka účinnosť bezdrôtového nabíjania bola kritizovaná. V súčasnosti je účinnosť bezdrôtového nabíjania elektrických vozidiel nižšia ako účinnosť káblového nabíjania kvôli strate energie počas bezdrôtového prenosu.
Z hľadiska nákladov je potrebné ďalej obmedziť bezdrôtové nabíjanie automobilov. Bezdrôtové nabíjanie má vysoké nároky na infraštruktúru. Nabíjacie komponenty sa zvyčajne kladú na zem, čo si vyžaduje úpravu terénu a ďalšie problémy. Náklady na výstavbu budú nevyhnutne vyššie ako náklady na bežné nabíjacie stĺpy. Okrem toho, v počiatočnej fáze propagácie technológie bezdrôtového nabíjania je priemyselný reťazec nezrelý a náklady na súvisiace diely budú vysoké, dokonca niekoľkonásobne vyššie ako cena domácich nabíjacích stĺpov striedavého prúdu s rovnakým výkonom.
Napríklad britský autobusový dopravca FirstBus zvažoval použitie technológie bezdrôtového nabíjania v procese podpory elektrifikácie svojho vozového parku. Po kontrole sa však zistilo, že každý dodávateľ pozemných nabíjacích panelov uviedol cenu 70 000 libier. Okrem toho sú vysoké aj náklady na výstavbu bezdrôtových nabíjacích ciest. Napríklad náklady na výstavbu 1,6-kilometrovej bezdrôtovej nabíjacej cesty vo Švédsku predstavujú približne 12,5 milióna USD.
Samozrejme, bezpečnostné otázky môžu byť tiež jedným z problémov obmedzujúcich technológiu bezdrôtového nabíjania. Z hľadiska jej vplyvu na ľudské telo nie je bezdrôtové nabíjanie veľkým problémom. „Dočasné predpisy o rádiovom riadení bezdrôtových nabíjacích (prenosových) zariadení (návrh na pripomienkovanie)“, ktoré zverejnilo Ministerstvo priemyslu a informačných technológií, uvádzajú, že spektrum 19 – 21 kHz a 79 – 90 kHz je určené výhradne pre bezdrôtové nabíjanie automobilov. Relevantný výskum ukazuje, že iba vtedy, keď nabíjací výkon presiahne 20 kW a ľudské telo je v úzkom kontakte s nabíjacou základňou, môže to mať určitý vplyv na telo. To si však tiež vyžaduje, aby všetky strany naďalej popularizovali bezpečnosť, kým si ju spotrebitelia uvedomia.
Bez ohľadu na to, aká praktická je technológia bezdrôtového nabíjania automobilov a aké pohodlné sú scenáre použitia, pred ňou je ešte dlhá cesta, kým sa bude môcť komerčne využiť vo veľkom meradle. Cesta k bezdrôtovému nabíjaniu automobilov, ktorá vyjde z laboratória a implementuje sa do reálneho života, je dlhá a náročná.
Zatiaľ čo všetky strany intenzívne skúmajú technológiu bezdrôtového nabíjania áut, potichu sa objavil aj koncept „nabíjacích robotov“. Problémy, ktoré by malo bezdrôtové nabíjanie vyriešiť, predstavujú otázku pohodlia nabíjania pre používateľov, čo v budúcnosti doplní koncept autonómneho riadenia. Do Ríma však vedie viac ako jedna cesta.
Preto sa „nabíjacie roboty“ začali stávať doplnkom v inteligentnom procese nabíjania automobilov. Nedávno spustila nová experimentálna základňa energetického systému v rámci demonštračnej zóny Národného zeleného rozvoja v Pekingu, ktorá sa nachádza v centrálnej stavebnej oblasti, plne automatický robot na nabíjanie autobusov, ktorý dokáže nabíjať elektrické autobusy.
Po vjazde elektrobusu do nabíjacej stanice systém videnia zachytí informácie o príchode vozidla a systém dispečingu na pozadí okamžite vydá robotovi úlohu nabitia. Pomocou systému vyhľadávania cesty a mechanizmu chôdze sa robot automaticky presunie k nabíjacej stanici a automaticky uchopí nabíjaciu pištoľ. Pomocou technológie vizuálneho určovania polohy identifikuje polohu nabíjacieho portu elektromobilu a vykoná automatické nabíjanie.
Samozrejme, aj automobilky si začínajú uvedomovať výhody „nabíjacích robotov“. Na autosalóne v Šanghaji v roku 2023 predstavil Lotus robota na bleskové nabíjanie. Keď je potrebné vozidlo nabiť, robot dokáže vysunúť svoje mechanické rameno a automaticky vložiť nabíjaciu pištoľ do nabíjacieho otvoru vozidla. Po nabití môže pištoľ aj sám vytiahnuť, čím dokončí celý proces od spustenia až po nabíjanie vozidla.
Naproti tomu nabíjacie roboty nielenže ponúkajú pohodlie bezdrôtového nabíjania, ale dokážu vyriešiť aj problém s obmedzením výkonu bezdrôtového nabíjania. Používatelia si môžu tiež vychutnať potešenie z prebíjania bez toho, aby museli vystúpiť z auta. Nabíjacie roboty samozrejme zahŕňajú aj náklady a inteligentné riešenia, ako je určovanie polohy a vyhýbanie sa prekážkam.
Zhrnutie: Otázka dopĺňania energie pre vozidlá s novými zdrojmi energie bola vždy témou, ktorej všetky strany v tomto odvetví prikladajú veľký význam. V súčasnosti sú riešením prebíjania a výmeny batérií dve najbežnejšie riešenia. Teoreticky tieto dve riešenia do určitej miery postačujú na uspokojenie potrieb používateľov v oblasti dopĺňania energie. Samozrejme, veci sa neustále posúvajú vpred. Možno s príchodom éry bez vodiča by bezdrôtové nabíjanie a nabíjacie roboty mohli priniesť nové príležitosti.
Čas uverejnenia: 13. apríla 2024