Η ασύρματη φόρτιση ηλεκτρικών λεωφορείων μπορεί σύντομα να αποκτήσει μια αρκετά διαφορετική μορφή, καθώς μια ελβετική startup θέλει να μετατρέψει τους ίδιους τους τροχούς σε μέρος του συστήματος φόρτισης. Η Winduction, spin-off του ETH Zurich, αναπτύσσει τεχνολογία που μεταφέρει ηλεκτρική ενέργεια από ειδικές πλάκες στο οδόστρωμα προς την μπαταρία του λεωφορείου μέσω πηνίων που βρίσκονται στους τροχούς.
Η ιδέα δεν είναι να φορτίζεται το όχημα ενώ κινείται συνεχώς στον δρόμο. Αντίθετα, η ασύρματη φόρτιση ηλεκτρικών λεωφορείων θα πραγματοποιείται κατά τις κανονικές στάσεις της γραμμής. Το λεωφορείο σταματά πάνω από μια ειδική πλάκα, φορτίζει για όσο χρόνο παραμένει στη στάση και συνεχίζει τη διαδρομή του, επαναλαμβάνοντας τη διαδικασία μέσα στην ημέρα.
Ο φορτιστής μεταφέρεται στον τροχό
Η επαγωγική φόρτιση δεν αποτελεί νέα τεχνολογία. Τα περισσότερα αντίστοιχα συστήματα για ηλεκτρικά οχήματα χρησιμοποιούν ένα πηνίο στο έδαφος και ένα δεύτερο κάτω από το αμάξωμα. Η ενέργεια μεταφέρεται μέσω μαγνητικού πεδίου χωρίς φυσική ηλεκτρική σύνδεση.
Το πρόβλημα είναι η απόσταση μεταξύ των δύο πηνίων. Όσο αυξάνεται το κενό μεταξύ δρόμου και αυτοκινήτου, τόσο δυσκολότερη γίνεται η αποδοτική μεταφορά μεγάλων ποσοτήτων ενέργειας.
Η Winduction επιχειρεί να μειώσει αυτή την απόσταση μεταφέροντας το δεύτερο σύστημα πηνίων πολύ χαμηλότερα, μέσα στον τροχό. Η ονομασία της εταιρείας προέρχεται άλλωστε από τις λέξεις «wheel-based induction».
Οι πλάκες που τοποθετούνται στο οδόστρωμα δημιουργούν μαγνητικό πεδίο, ενώ τα πηνία του τροχού συλλέγουν την ενέργεια και τη μεταφέρουν προς την μπαταρία του οχήματος. Σύμφωνα με τη Winduction, το πρωτότυπο σύστημα επιτυγχάνει απόδοση μεγαλύτερη από 90% μεταξύ της υποδομής του δρόμου και του οχήματος. Η πραγματική του απόδοση σε καθημερινή λειτουργία, ωστόσο, μένει να αποδειχθεί.
Γιατί χρειάζονται διαφορετικά ελαστικά
Η τεχνολογία δημιουργεί και ένα ιδιαίτερο μηχανολογικό πρόβλημα. Τα συμβατικά ελαστικά λεωφορείων περιλαμβάνουν χαλύβδινες ενισχύσεις, απαραίτητες για τη μηχανική τους αντοχή.
Ο χάλυβας όμως αλληλεπιδρά με το μαγνητικό πεδίο της επαγωγικής φόρτισης και μπορεί να μετατρέψει μέρος της ενέργειας σε θερμότητα. Για αυτό η Winduction συνεργάζεται με άλλες εταιρείες για την ανάπτυξη ελαστικών χωρίς χαλύβδινο σκελετό, ειδικά σχεδιασμένων για το συγκεκριμένο σύστημα.
Η συγκεκριμένη απαίτηση είναι σημαντική, καθώς δείχνει ότι η τεχνολογία δεν μπορεί απλώς να προστεθεί σε οποιοδήποτε σημερινό λεωφορείο χωρίς μετατροπές.
Μικρότερες μπαταρίες αντί για μεγαλύτερους φορτιστές
Το μεγαλύτερο πλεονέκτημα δεν είναι η εξαφάνιση του καλωδίου. Είναι η δυνατότητα χρήσης μικρότερης μπαταρίας.
Τα σημερινά ηλεκτρικά λεωφορεία συχνά σχεδιάζονται ώστε να καλύπτουν μεγάλο μέρος της ημερήσιας υπηρεσίας με μία φόρτιση. Αυτό απαιτεί μεγάλες και βαριές μπαταρίες, οι οποίες αυξάνουν το κόστος αγοράς, το βάρος και την κατανάλωση ενέργειας.
Με συχνή ασύρματη φόρτιση ηλεκτρικών λεωφορείων στις στάσεις, η μπαταρία δεν χρειάζεται να αποθηκεύει εξαρχής όλη την ενέργεια της ημέρας. Μπορεί να αναπληρώνεται σταδιακά κατά τη διάρκεια της βάρδιας.
Η Winduction υποστηρίζει ότι αυτό μπορεί να μειώσει τόσο το κόστος του ίδιου του οχήματος όσο και τις ενεργειακές απαιτήσεις των αμαξοστασίων.
Δύο στάσεις αντί για 24 φορτιστές
Σε μελέτη για διαδρομή μεταξύ του αεροδρομίου της Ζυρίχης και της περιοχής Oerlikon, η εταιρεία υπολογίζει ότι θα απαιτούνταν υποδομή φόρτισης μόνο σε δύο από τις 24 στάσεις.
Σύμφωνα με τους υπολογισμούς της, τα λεωφορεία θα μπορούσαν να συγκεντρώνουν συνολικά περίπου τρεις ώρες φόρτισης μέσα σε 16 ώρες λειτουργίας. Σήμερα, τα αντίστοιχα ηλεκτρικά λεωφορεία φορτίζουν ταυτόχρονα στο αμαξοστάσιο για περίπου πέντε ώρες κατά τη διάρκεια της νύχτας.
Η κατανομή της φόρτισης μέσα στην ημέρα θα μπορούσε επίσης να μειώσει τα μεγάλα φορτία στο ηλεκτρικό δίκτυο που δημιουργούνται όταν δεκάδες οχήματα συνδέονται ταυτόχρονα σε φορτιστές υψηλής ισχύος.
Το πραγματικό τεστ έρχεται το 2028
Η ασύρματη φόρτιση ηλεκτρικών λεωφορείων μέσω των τροχών βρίσκεται ακόμη σε στάδιο ανάπτυξης και δεν αποτελεί έτοιμη εμπορική λύση.
Η Winduction κατασκευάζει αυτή την περίοδο υποδομές δοκιμών στο Winterthur της Ελβετίας, όπου θα λειτουργούν εργαστήριο και ειδική δοκιμαστική στάση λεωφορείου. Το επόμενο βήμα είναι η δημιουργία ενός πλήρως μετασκευασμένου ηλεκτρικού λεωφορείου που θα μπορεί να κινηθεί εκτός της ιδιωτικής εγκατάστασης δοκιμών.
Η πρώτη πιλοτική λειτουργία σχεδιάζεται για το 2028, με την εταιρεία να βρίσκεται ήδη σε συζητήσεις με ελβετικούς φορείς μεταφορών. Μεταξύ των πιθανών περιοχών δοκιμής βρίσκεται και το αεροδρόμιο της Ζυρίχης, όπου το όχημα θα μπορούσε για πρώτη φορά να μεταφέρει επιβάτες σε πραγματικές συνθήκες.
Αν η τεχνολογία αποδειχθεί αξιόπιστη σε καθημερινή χρήση, η μεγαλύτερη αλλαγή ίσως να μην είναι ότι τα λεωφορεία θα φορτίζουν «από τα ελαστικά τους». Θα είναι ότι η ασύρματη φόρτιση ηλεκτρικών λεωφορείων θα μπορούσε να αλλάξει συνολικά τον τρόπο με τον οποίο σχεδιάζονται οι μπαταρίες, οι γραμμές και οι υποδομές φόρτισης των αστικών συγκοινωνιών.
