Jaunu enerģijas transportlīdzekļu izstrāde rit pilnā sparā, un enerģijas papildināšanas jautājums ir kļuvis arī par vienu no jautājumiem, kam nozare ir pievērsusi pilnīgu uzmanību. Kamēr visi diskutē par pārlādēšanas un akumulatoru nomaiņas priekšrocībām, vai pastāv "C plāns" jaunu enerģijas transportlīdzekļu uzlādēšanai?
Iespējams, viedtālruņu bezvadu uzlādes ietekmē arī automašīnu bezvadu uzlāde ir kļuvusi par vienu no tehnoloģijām, ko inženieri ir pārvarējuši. Saskaņā ar plašsaziņas līdzekļu ziņojumiem, nesen automašīnu bezvadu uzlādes tehnoloģija piedzīvoja revolucionārus pētījumus. Pētniecības un izstrādes komanda apgalvoja, ka bezvadu uzlādes paliktnis var pārraidīt automašīnai enerģiju ar 100 kW izejas jaudu, kas 20 minūšu laikā var palielināt akumulatora uzlādes stāvokli par 50%.
Protams, automašīnu bezvadu uzlādes tehnoloģija nav jauna tehnoloģija. Līdz ar jaunu enerģijas transportlīdzekļu parādīšanos dažādi spēki jau ilgu laiku ir pētījuši bezvadu uzlādi, tostarp BBA, Volvo un dažādi vietējie automašīnu uzņēmumi.
Kopumā automašīnu bezvadu uzlādes tehnoloģija joprojām ir agrīnā stadijā, un daudzas vietējās pašvaldības izmanto šo iespēju, lai izpētītu plašākas iespējas nākotnes transportam. Tomēr tādu faktoru dēļ kā izmaksas, jauda un infrastruktūra automašīnu bezvadu uzlādes tehnoloģija ir komercializēta plašā mērogā. Joprojām ir jāpārvar daudzas grūtības. Jauno stāstu par bezvadu uzlādi automašīnās vēl nav viegli izstāstīt.
Kā zināms, bezvadu uzlāde mobilo tālruņu nozarē nav nekas jauns. Automašīnu bezvadu uzlāde nav tik populāra kā mobilo tālruņu uzlāde, taču tā jau ir piesaistījusi daudzus uzņēmumus, kuri vēlas iegādāties šo tehnoloģiju.
Kopumā pastāv četras galvenās bezvadu uzlādes metodes: elektromagnētiskā indukcija, magnētiskā lauka rezonanse, elektriskā lauka sasaiste un radioviļņi. Starp tām mobilie tālruņi un elektriskie transportlīdzekļi galvenokārt izmanto elektromagnētisko indukciju un magnētiskā lauka rezonansi.
Starp tiem elektromagnētiskās indukcijas bezvadu uzlāde izmanto elektromagnētiskās indukcijas principu – elektromagnētismu un magnētismu – elektroenerģijas ģenerēšanai. Tai ir augsta uzlādes efektivitāte, taču efektīvais uzlādes attālums ir īss, un uzlādes vietas prasības ir stingras. Salīdzinoši runājot, magnētiskās rezonanses bezvadu uzlādei ir zemākas atrašanās vietas prasības un lielāks uzlādes attālums, tā var atbalstīt no vairākiem centimetriem līdz vairākiem metriem, taču uzlādes efektivitāte ir nedaudz zemāka nekā pirmajai.
Tāpēc bezvadu uzlādes tehnoloģijas izpētes sākumposmā automašīnu ražotāji deva priekšroku elektromagnētiskās indukcijas bezvadu uzlādes tehnoloģijai. Pārstāvošie uzņēmumi ir BMW, Daimler un citi transportlīdzekļu ražotāji. Kopš tā laika pakāpeniski ir popularizēta magnētiskās rezonanses bezvadu uzlādes tehnoloģija, ko pārstāv tādi sistēmu piegādātāji kā Qualcomm un WiTricity.
Jau 2014. gada jūlijā BMW un Daimler (tagad Mercedes-Benz) paziņoja par sadarbības līgumu par kopīgu bezvadu uzlādes tehnoloģijas izstrādi elektrotransportlīdzekļiem. 2018. gadā BMW sāka ražot bezvadu uzlādes sistēmu un padarīja to par papildu ierīci 5. sērijas spraudkontakta hibrīda modelim. Tās nominālā uzlādes jauda ir 3,2 kW, enerģijas pārveidošanas efektivitāte sasniedz 85 %, un to var pilnībā uzlādēt 3,5 stundās.
2021. gadā Volvo izmantos pilnībā elektrisko taksometru XC40, lai sāktu bezvadu uzlādes eksperimentus Zviedrijā. Volvo ir īpaši izveidojis vairākas testa zonas Gēteborgas pilsētā, Zviedrijā. Uzlādes transportlīdzekļiem ir tikai jānovieto tie uz ceļā iebūvētajām bezvadu uzlādes ierīcēm, lai automātiski sāktu uzlādes funkciju. Volvo paziņoja, ka tā bezvadu uzlādes jauda var sasniegt 40 kW, un tas var nobraukt 100 kilometrus 30 minūtēs.
Automobiļu bezvadu uzlādes jomā mana valsts vienmēr ir bijusi nozares priekšgalā. 2015. gadā China Southern Power Grid Guangxi Electric Power Research Institute uzbūvēja pirmo vietējo elektroautomobiļu bezvadu uzlādes testa joslu. 2018. gadā SAIC Roewe laida klajā pirmo pilnībā elektrisko modeli ar bezvadu uzlādi. FAW Hongqi 2020. gadā laida klajā Hongqi E-HS9, kas atbalsta bezvadu uzlādes tehnoloģiju. 2023. gada martā SAIC Zhiji oficiāli laida klajā savu pirmo 11 kW lieljaudas viedās bezvadu uzlādes risinājumu automašīnām.
Un Tesla ir arī viens no bezvadu uzlādes jomas pētniekiem. 2023. gada jūnijā Tesla iztērēja 76 miljonus ASV dolāru, lai iegādātos Wiferion un pārdēvētu to par Tesla Engineering Germany GmbH, plānojot izmantot bezvadu uzlādi ar zemām izmaksām. Iepriekš Tesla izpilddirektoram Maskam bija negatīva attieksme pret bezvadu uzlādi un viņš kritizēja bezvadu uzlādi kā "zemas enerģijas un neefektīvu". Tagad viņš to sauc par daudzsološu nākotni.
Protams, daudzi automašīnu ražotāji, piemēram, Toyota, Honda, Nissan un General Motors, arī izstrādā bezvadu uzlādes tehnoloģiju.
Lai gan daudzas puses ir veikušas ilgtermiņa pētījumus bezvadu uzlādes jomā, automašīnu bezvadu uzlādes tehnoloģija joprojām ir tālu no realitātes. Galvenais faktors, kas ierobežo tās attīstību, ir jauda. Ņemiet, piemēram, Hongqi E-HS9. Bezvadu uzlādes tehnoloģijai, ar kuru tā ir aprīkota, ir maksimālā izejas jauda 10 kW, kas ir tikai nedaudz lielāka par lēnās uzlādes ierīces 7 kW jaudu. Daži modeļi var sasniegt tikai 3,2 kW sistēmas uzlādes jaudu. Citiem vārdiem sakot, šāda uzlādes efektivitāte nesniedz nekādas ērtības.
Protams, ja bezvadu uzlādes jauda tiks uzlabota, tā varētu būt cita lieta. Piemēram, kā minēts raksta sākumā, pētniecības un izstrādes komanda ir sasniegusi 100 kW izejas jaudu, kas nozīmē, ka, ja šādu izejas jaudu var sasniegt, transportlīdzekli teorētiski var pilnībā uzlādēt aptuveni stundas laikā. Lai gan to joprojām ir grūti salīdzināt ar super uzlādi, tā joprojām ir jauna enerģijas papildināšanas izvēle.
No lietošanas scenāriju viedokļa lielākā automašīnu bezvadu uzlādes tehnoloģijas priekšrocība ir manuālo darbību samazināšana. Salīdzinot ar vadu uzlādi, automašīnu īpašniekiem ir jāveic virkne darbību, piemēram, jānovieto automašīna, jāizkāpj no tās, jāpaņem uzlādes pistole, jāpievieno un jāuzlādē automašīna utt. Saskaroties ar trešo pušu uzlādes sistēmām, viņiem ir jāaizpilda dažāda informācija, kas ir samērā apgrūtinošs process.
Bezvadu uzlādes scenārijs ir ļoti vienkāršs. Pēc tam, kad vadītājs ir novietojis transportlīdzekli stāvēšanai, ierīce to automātiski uztver un pēc tam bezvadu režīmā uzlādē. Pēc tam, kad transportlīdzeklis ir pilnībā uzlādēts, tas nekavējoties aizbrauc, un īpašniekam nav jāveic nekādas papildu darbības. No lietotāja pieredzes viedokļa tas arī sniegs cilvēkiem luksusa sajūtu, lietojot elektrotransportlīdzekļus.
Kāpēc automašīnu bezvadu uzlāde piesaista tik lielu uzņēmumu un piegādātāju uzmanību? No attīstības viedokļa bezvadītāja ēras iestāšanās varētu būt arī laiks bezvadu uzlādes tehnoloģijas ievērojamai attīstībai. Lai automašīnas patiesi būtu bezvadītājas, tām ir nepieciešama bezvadu uzlāde, lai atbrīvotos no uzlādes kabeļu važām.
Tāpēc daudzi uzlādes piegādātāji ir ļoti optimistiski noskaņoti par bezvadu uzlādes tehnoloģijas attīstības perspektīvām. Vācu gigants Siemens prognozē, ka bezvadu uzlādes tirgus elektrotransportlīdzekļiem Eiropā un Ziemeļamerikā līdz 2028. gadam sasniegs 2 miljardus ASV dolāru. Šajā nolūkā jau 2022. gada jūnijā Siemens ieguldīja 25 miljonus ASV dolāru, lai iegūtu mazākuma akciju daļu bezvadu uzlādes piegādātājā WiTricity, lai veicinātu tehnoloģiju pētniecību un bezvadu uzlādes sistēmu attīstību.
Siemens uzskata, ka elektrotransportlīdzekļu bezvadu uzlāde nākotnē kļūs par ierastu praksi. Papildus ērtākai uzlādei, bezvadu uzlāde ir arī viens no nepieciešamajiem nosacījumiem autonomās braukšanas ieviešanai. Ja mēs patiešām vēlamies plašā mērogā laist klajā pašbraucošas automašīnas, bezvadu uzlādes tehnoloģija ir neaizstājama. Šis ir svarīgs solis autonomās braukšanas pasaulē.
Protams, perspektīvas ir lieliskas, taču realitāte ir neglīta. Pašlaik elektrotransportlīdzekļu enerģijas papildināšanas metodes kļūst arvien daudzveidīgākas, un bezvadu uzlādes perspektīva ir ļoti gaidīta. Tomēr no pašreizējā viedokļa automobiļu bezvadu uzlādes tehnoloģija joprojām ir testēšanas stadijā un saskaras ar daudzām problēmām, piemēram, augstām izmaksām, lēnu uzlādi, nekonsekventiem standartiem un lēnu komercializācijas progresu.
Viens no šķēršļiem ir uzlādes efektivitātes problēma. Piemēram, mēs apspriedām efektivitātes jautājumu iepriekšminētajā Hongqi E-HS9. Bezvadu uzlādes zemā efektivitāte ir kritizēta. Pašlaik elektrotransportlīdzekļu bezvadu uzlādes efektivitāte ir zemāka nekā vadu uzlādes efektivitāte enerģijas zudumu dēļ bezvadu pārraides laikā.
No izmaksu viedokļa automašīnu bezvadu uzlāde ir vēl vairāk jāsamazina. Bezvadu uzlādei ir augstas prasības infrastruktūrai. Uzlādes komponenti parasti tiek novietoti uz zemes, kas ietvers zemes modifikācijas un citus jautājumus. Būvniecības izmaksas neizbēgami būs augstākas nekā parasto uzlādes pāļu izmaksas. Turklāt bezvadu uzlādes tehnoloģijas popularizēšanas sākumposmā rūpnieciskā ķēde ir nenobriedusi, un saistīto detaļu izmaksas būs augstas, pat vairākas reizes lielākas par mājsaimniecības maiņstrāvas uzlādes pāļu cenu ar tādu pašu jaudu.
Piemēram, britu autobusu operators FirstBus ir apsvēris bezvadu uzlādes tehnoloģijas izmantošanu sava autoparka elektrifikācijas veicināšanas procesā. Tomēr pēc pārbaudes tika konstatēts, ka katrs zemes uzlādes paneļu piegādātājs piedāvāja 70 000 mārciņu. Turklāt bezvadu uzlādes ceļu būvniecības izmaksas ir arī augstas. Piemēram, 1,6 kilometru gara bezvadu uzlādes ceļa būvniecības izmaksas Zviedrijā ir aptuveni 12,5 miljoni ASV dolāru.
Protams, drošības jautājumi var būt arī viens no bezvadu uzlādes tehnoloģijas ierobežojošajiem aspektiem. No ietekmes uz cilvēka ķermeni viedokļa bezvadu uzlāde nav liela problēma. Rūpniecības un informācijas tehnoloģiju ministrijas publicētajos "Bezvadu uzlādes (elektroenerģijas pārraides) iekārtu radio pārvaldības pagaidu noteikumos (projekts komentāriem)" teikts, ka 19–21 kHz un 79–90 kHz spektrs ir ekskluzīvs bezvadu uzlādes automašīnām. Attiecīgie pētījumi liecina, ka tikai tad, ja uzlādes jauda pārsniedz 20 kW un cilvēka ķermenis cieši saskaras ar uzlādes pamatni, tas var zināmā mērā ietekmēt ķermeni. Tomēr tas arī prasa, lai visas puses turpinātu popularizēt drošību, pirms to var atpazīt patērētāji.
Lai cik praktiska būtu automašīnu bezvadu uzlādes tehnoloģija un cik ērti būtu lietošanas scenāriji, vēl ir tāls ceļš ejams, līdz to varēs komercializēt plašā mērogā. Izejot no laboratorijas un ieviešot to reālajā dzīvē, ceļš uz bezvadu uzlādi automašīnām ir garš un grūts.
Kamēr visas puses enerģiski pēta bezvadu uzlādes tehnoloģiju automašīnām, nemanāmi ir parādījies arī "uzlādes robotu" koncepts. Bezvadu uzlādes risināmie sāpīgie punkti ir lietotāja uzlādes ērtības jautājums, kas nākotnē papildinās bezvadītāja braukšanas koncepciju. Taču uz Romu ved vairāk nekā viens ceļš.
Tāpēc arī "uzlādes roboti" ir sākuši kļūt par papildinājumu automašīnu viedajā uzlādes procesā. Nesen Pekinas apakšcentrālās būvniecības nacionālās zaļās attīstības demonstrācijas zonas jaunajā energosistēmas eksperimentālajā bāzē tika palaists pilnībā automātisks autobusu uzlādes robots, kas var uzlādēt elektriskos autobusus.
Pēc tam, kad elektriskais autobuss iebrauc uzlādes stacijā, redzes sistēma uztver transportlīdzekļa ierašanās informāciju, un fona dispečeru sistēma nekavējoties izdod robotam uzlādes uzdevumu. Ar ceļa noteikšanas sistēmas un iešanas mehānisma palīdzību robots automātiski brauc uz uzlādes staciju un automātiski satver uzlādes pistoli, izmantojot vizuālās pozicionēšanas tehnoloģiju, lai noteiktu elektriskā transportlīdzekļa uzlādes porta atrašanās vietu un veiktu automātiskas uzlādes darbības.
Protams, arī automašīnu ražotāji sāk saskatīt “uzlādes robotu” priekšrocības. 2023. gada Šanhajas autoizstādē Lotus prezentēja zibspuldzes uzlādes robotu. Kad transportlīdzeklis ir jāuzlādē, robots var izstiept savu mehānisko roku un automātiski ievietot uzlādes pistoli transportlīdzekļa uzlādes atverē. Pēc uzlādes tas var arī pats izvilkt pistoli, pabeidzot visu procesu no sākuma līdz transportlīdzekļa uzlādei.
Turpretī uzlādes robotiem ir ne tikai bezvadu uzlādes ērtības, bet tie var arī atrisināt bezvadu uzlādes jaudas ierobežojuma problēmu. Lietotāji var baudīt arī pārlādēšanas prieku, neizkāpjot no automašīnas. Protams, uzlādes robotiem būs arī izmaksas un viedās problēmas, piemēram, pozicionēšana un šķēršļu apiešana.
Kopsavilkums: Jaunu enerģijas transportlīdzekļu enerģijas papildināšanas jautājums vienmēr ir bijis jautājums, kam visas nozares puses piešķir lielu nozīmi. Pašlaik pārlādēšanas risinājums un akumulatora nomaiņas risinājums ir divi visizplatītākie risinājumi. Teorētiski šie divi risinājumi zināmā mērā ir pietiekami, lai apmierinātu lietotāju enerģijas papildināšanas vajadzības. Protams, lietas vienmēr virzās uz priekšu. Iespējams, ka līdz ar bezvadītāja laikmeta iestāšanos bezvadu uzlāde un uzlādes roboti varētu pavērt jaunas iespējas.
Publicēšanas laiks: 2024. gada 13. aprīlis