Como funciona o carregamento sem fio para veículos elétricos?

Todos nós já nos acostumamos com o carregamento sem fio de smartphones, mas e se você pudesse carregar um carro elétrico da mesma maneira? A tecnologia está sendo desenvolvida atualmente; Em breve, tudo o que você precisará fazer para carregar seu Tesla é estacioná-lo.

Como funciona o carregamento sem fio para veículos elétricos?

O carregamento de veículos elétricos sem fio funciona de maneira semelhante à forma como os smartphones são carregados, por meio de indução magnética. O carregamento indutivo funciona criando um campo eletromagnético em uma área, geralmente através de uma bobina de metal carregada, que cria uma corrente em outra área próxima o suficiente para ser afetada por esse campo. Como o campo eletromagnético cria a corrente, não são necessários fios para transferir energia.

Nos smartphones, o processo funciona por meio de ímãs ou pads com os quais o telefone deve ficar em contato. Nos carros elétricos, o mesmo conceito básico é usado em maior escala com mais potência, permitindo mais espaço entre a plataforma de carregamento e o veículo. Uma plataforma de carregamento indutivo está no chão e o carro está estacionado sobre ela. Câmeras dentro do carro informam ao motorista quando estão posicionados corretamente na plataforma de carga.

Uma vez que o carro está estacionado na plataforma, a plataforma de solo e a plataforma conectada ao EV geram corrente. A plataforma terrestre é carregada com energia da rede, criando um campo eletromagnético. A plataforma de carregamento na parte inferior do carro ressoa na mesma frequência magnética que a plataforma no solo, criando uma corrente para carregar a bateria do veículo. Ao contrário do carregamento de smartphones, que exige que os ímãs estejam alinhados e em contato com precisão, o carregamento indutivo de EV tem mais espaço de manobra: o espaço de ar pode ser de polegadas em vez de milímetros.

Onde o carregamento sem fio de smartphones é cerca de 80% eficiente com a transferência de energia, o carregamento sem fio de veículos elétricos afirma ser muito melhor. O YouTuber de tecnologia Matt Ferrell em um de seus vídeos conversou com uma empresa que fabrica a tecnologia de carregamento de veículos elétricos sem fio chamada WiTricity. O CEO da empresa afirma que o seu equipamento de carregamento sem fios tem uma eficiência de cerca de 99%. Isso seria o mesmo que conectá-lo a uma estação de carregamento ou em casa.

Isso é surpreendente, pois esperamos uma perda de eficiência devido ao carregamento sem fio em vez de conectar. Mas outros dados parecem apoiar esse nível de eficiência de carregamento. O Green Technology Accelerator Center do Rochester Institute of Technology fez parceria com a empresa de carregamento sem fio HEVO para realizar um estudo no qual o carregamento sem fio de veículos elétricos foi 95% eficiente em dispositivos protótipos. O carregamento sem fio de até 120 kW com 97% de eficiência foi realizado em 2018 no Laboratório Nacional de Oak Ridge (ORNL) do Departamento de Energia.

Isso não significa que todos nós estaremos carregando nossos Teslas sem fio amanhã; a tecnologia ainda está em fase de testes. Mas a WiTricity já atualizou vários modelos de EV com sua tecnologia, que supostamente funciona bem. Muitos outros países também estão testando e trabalhando para uma solução de mercado de massa. Se melhorar o suficiente para ser lançado em massa, os kits de carregamento sem fio para os modelos atuais estarão amplamente disponíveis e os novos veículos elétricos terão capacidade de carregamento sem fio integrada.

Isso poderia permitir, como Ferrell mencionou em seu vídeo, mais autonomia para carros autônomos e que estacionam sozinhos. Se eles pudessem se carregar por meio de pads embutidos em vagas de estacionamento ou calçadas, eles realmente não precisariam de nenhuma interação humana para concluir suas tarefas durante o dia. Eventualmente, os veículos da frota de última milha, por exemplo, podem ser carregados ao estacionar ou dirigir em plataformas de carregamento sem fio e não precisam ficar conectados o dia todo, embora sejam necessárias mais melhorias na tecnologia de direção autônoma antes disso. realidade.

Além disso, a Cornell University já está trabalhando em almofadas de carregamento sem fio que podem ser implantadas na estrada e alimentar seu carro enquanto você dirige. A Drexel University também está desenvolvendo tecnologia de carregamento sem fio que pode ser integrada às estradas e tolerar melhor os desalinhamentos entre os carregadores.

O custo de construir esse tipo de tecnologia em rodovias em larga escala ainda não foi visto e pode impedir que as rodovias de carregamento sem fio se tornem populares, embora proibitivamente altas. Os EUA não têm um grande histórico no que diz respeito à manutenção de nossas estradas e pontes atuais, mas com a aprovação recente do Congresso de uma importante lei de infraestrutura, esperamos que essa tendência melhore.

Os desafios do carregamento sem fio de veículos elétricos

Um grande obstáculo para o carregamento sem fio do mercado de massa é o custo. No momento da redação deste artigo, a WiTricity diz que uma de suas estações de carregamento sem fio custa cerca de US$ 700. Mas descobrir o custo real é complicado neste momento porque a tecnologia é muito nova. Depende se você está falando em modernizar um único veículo ou equipar uma frota inteira. Também custará mais adicionar vários pads a um grande ônibus elétrico do que instalar um sedã EV regular com carregamento sem fio, até milhares, de acordo com The Eco Experts. A conclusão é que, no momento da redação deste artigo, a tecnologia de carregamento sem fio custará muito mais do que uma estação de carregamento com fio para instalar para uso pessoal.

À medida que a tecnologia melhora e avança em direção a uma adoção mais ampla do mercado, espere que esse preço caia. Por enquanto, no entanto, continua sendo mais uma novidade cara do que uma solução prática para muitos motoristas de EV. Acrescente a isso o fato de que atualmente não há muita infraestrutura de carregamento sem fio para veículos elétricos.

A velocidade de carregamento é outro obstáculo. Quando essa tecnologia começou a pegar alguns anos atrás, ela transferia apenas cerca de 3,5 kW de energia, de acordo com a Green Car Reports. No momento da escrita, essa velocidade aumentou para 11kW, o que é suficiente para adicionar cerca de 34 milhas de bateria por hora de carga. Isso é decentemente rápido, especialmente se você estiver estacionado por um tempo, mas está muito longe da estação média de carregamento rápido DC (DCFC).

Alguns desafios de segurança também precisarão ser abordados, como o que aconteceria se algo de metal entrasse em contato com o bloco de carregamento enquanto ele estiver ativo. Como uma corrente elétrica passa pela almofada, um objeto de metal fica quente e pode acabar iniciando um incêndio.

Para resolver isso, os fabricantes estão criando dispositivos à prova de falhas. No vídeo de Ferrell, o CEO da WiTricity explicou que se for detectado um objeto como uma lata de metal ou um gato que entrou embaixo do carro para tentar se aquecer, o carregador será desligado e enviará uma notificação para o seu telefone. Se uma pessoa chegar muito perto da base de carregamento, ela também será desligada. O site da WiTricity descreve essas precauções com um pouco mais de detalhes.

O que vem a seguir para o carregamento de veículos elétricos sem fio

Em desenvolvimento desde cerca de 2007, o carregamento de veículos elétricos sem fio pode finalmente chegar ao mainstream nos próximos anos. A Society of Automotive Engineers (SAE) ratificou um padrão para carregamento sem fio de veículos elétricos em 2020, indicando que pode ser levado ao mercado de massa. Uma vez que os fabricantes tenham testado e desenvolvido adequadamente a tecnologia, provavelmente começaremos a ver o carregamento sem fio se tornar padrão em carros elétricos.

Levará um tempo até que a infraestrutura alcance essa ideia e os kits de retrofit para modelos mais antigos se tornem acessíveis para o consumidor médio. Mas é um passo em uma direção interessante.