Bezdrôtové nabíjanie s výkonom 100 kW dramaticky zlepší komfort elektromobilov

Vedci z Oak Ridge National Laboratories (ORNL) v americkom  Tennessee dosiahli zaujímavý míľnik, ktorý jedného pekného dňa môže významne zlepšiť pohodlie pri nabíjaní elektromobilov. Áno, touto cestou je bezdrôtové dobíjanie batérií, bez potreby manipulácie s ťažkými káblami. Problémom je pomerne nízky výkon súčasných riešení, takže takéto nabíjanie je na dlhé hodiny.

Napríklad WiTricity ponúka bezdrôtové nabíjačky pre elektromobily s výkonom 11 kW. Pri účinnosti okolo 90% môžeme ešte 1 kW odrátať, takže takýto spôsob doplnenia energie je vhodný pre nočné nabíjanie doma, alebo počas pracovnej doby na firemnom parkovisku.

Ale zdá sa, že to môže fungovať aj podstatne rýchlejšie. Výskumníci z ORNL dosiahli pri elektrickom Hyundai Kona EV s novým dizajnom bezdrôtovej nabíjačky maximálny výkon bezdrôtového nabíjania 100 kW cez päťpalcovú (12,7 cm) vzduchovú medzeru s deklarovanou účinnosťou až 96 %.

Zaznamenaný výkon je ekvivalentný káblovej nabíjačke úrovne 3 s použitím dobrého kábla a prekonáva najlepšie komerčne dostupné bezdrôtové nabíjačky a nástenné nabíjacie systémy úrovne 2. S takýmto výkonom by bol systém schopný dodať do batérie energiu na približne 350 míľ (563 km) jazdy za hodinu nabíjania. V prípade Hyundai Kona EV by plné nabitie maximálnou rýchlosťou trvalo menej ako hodinu.

Niekoľkonásobný výkon oproti súčasným bezdrôtovým nabíjačkám dosahuje nový systém vďaka viacfázovej elektromagnetickej väzobnej cievke, ktorú ORNL vyvíja najmenej tri roky. V dokumente z roku 2022 laboratórium uvádza, že „systémy vysokovýkonného bezdrôtového prenosu energie s polyfázovými elektromagnetickými väzbami“ sú efektívnejšie vďaka veľmi vysokej hustote povrchového výkonu, vysokej účinnosti, kompaktnejším tvarovým faktorom a schopnosti využitia v automatizovaných procesoch nabíjania. Tie poslúžia aj autonómnym vozidlám.

Princíp bezdrôtového nabíjania elektromagnetickou indukciou

Jednotka ORNL so šírkou zhruba 35,5 cm obsahuje cievky vyrobené z rôznych materiálov, ktoré vytvárajú magnetické pole pre indukčné nabíjanie rovnako, ako bežné bezkáblové nabíjačky pre spotrebnú elektroniku. Prijímacie cievky zabudované na spodnej strane modelu Hyundai Kona EV premieňajú toto silnejšie a rovnomernejšie magnetické pole na elektrinu s vyššou účinnosťou, než akú dokáže väčšina systémov bezdrôtového nabíjania. V reálnych podmienkach vykazujú bezdrôtové nabíjačky elektromobilov pri nabíjaní úrovne 2 a úrovne 3 straty približne 14 % až 20 %, čo je problém.

ORNL nevysvetlilo, ako sa jeho „polyfázové“ pole líši od fázovaných elektromagnetických polí pri tradičnom indukčnom nabíjaní, ale tvrdí, že rotujúce magnetické polia generované fázovými vinutiami cievky zvyšujú výkon.

Nová technológia bezdrôtového nabíjania vyzerá nádejne, no optimizmus schladí skutočnosť, že sa jedná o štádium výskumu a vývoja. Odtiaľ trvá cesta ku komerčnej dostupnosti určite zopár rokov. Okrem toho sa musí ustáliť štandardizačný proces, aby konkrétne technológie bezdrôtového nabíjania akceptovali automobilky, aj výrobcovia nabíjačiek.

Pamätáme si na chaos rôznych nekompatibilných typov konektorov pri káblových nabíjačkách. Inak to nebude ani pri bezdrôtovom nabíjaní. Autá vybavené prijímačom energie cez magnetickú rezonanciu od WiTricity sa na nabíjačkách s elektromagnetickou indukciou, alebo kapacitnou väzbou nenabijú. A platí to aj naopak.