Lo sviluppo di veicoli a nuova energia è in pieno svolgimento e la questione del rifornimento energetico è diventata uno degli aspetti a cui il settore ha dedicato maggiore attenzione. Mentre tutti dibattono sui vantaggi della ricarica rapida e della sostituzione delle batterie, esiste un "Piano C" per la ricarica dei veicoli a nuova energia?
Forse influenzata dalla ricarica wireless degli smartphone, anche la ricarica wireless delle auto è diventata una delle tecnologie più innovative per gli ingegneri. Secondo quanto riportato dai media, non molto tempo fa la tecnologia di ricarica wireless per auto è stata oggetto di ricerche rivoluzionarie. Un team di ricerca e sviluppo ha affermato che la base di ricarica wireless può trasmettere energia all'auto con una potenza di uscita di 100 kW, aumentando la carica della batteria del 50% in soli 20 minuti.
Naturalmente, la tecnologia di ricarica wireless per auto non è una novità. Con l'avvento dei veicoli a nuova energia, diverse aziende stanno esplorando la ricarica wireless da tempo, tra cui BBA, Volvo e diverse case automobilistiche nazionali.
Nel complesso, la tecnologia di ricarica wireless per auto è ancora in una fase iniziale e molte amministrazioni locali stanno cogliendo questa opportunità per esplorare maggiori possibilità per i trasporti futuri. Tuttavia, a causa di fattori come costi, potenza e infrastrutture, la tecnologia di ricarica wireless per auto è stata commercializzata su larga scala. Ci sono ancora molte difficoltà da superare. La nuova storia della ricarica wireless in auto non è ancora facile da raccontare.
Come tutti sappiamo, la ricarica wireless non è una novità nel settore della telefonia mobile. La ricarica wireless per auto non è così diffusa come quella per i cellulari, ma ha già attirato l'attenzione di molte aziende.
In generale, esistono quattro metodi di ricarica wireless tradizionali: induzione elettromagnetica, risonanza magnetica, accoppiamento di campo elettrico e onde radio. Tra questi, i telefoni cellulari e i veicoli elettrici utilizzano principalmente l'induzione elettromagnetica e la risonanza magnetica.
Tra queste, la ricarica wireless a induzione elettromagnetica sfrutta il principio di induzione elettromagnetica dell'elettromagnetismo e del magnetismo per generare elettricità. Offre un'elevata efficienza di ricarica, ma la distanza di ricarica effettiva è breve e i requisiti di posizione sono rigorosi. Relativamente parlando, la ricarica wireless a risonanza magnetica ha requisiti di posizione inferiori e una distanza di ricarica maggiore, che può supportare da diversi centimetri a diversi metri, ma l'efficienza di ricarica è leggermente inferiore alla prima.
Pertanto, nelle prime fasi di esplorazione della tecnologia di ricarica wireless, le case automobilistiche hanno privilegiato la tecnologia di ricarica wireless a induzione elettromagnetica. Tra le aziende rappresentative figurano BMW, Daimler e altre case automobilistiche. Da allora, la tecnologia di ricarica wireless a risonanza magnetica è stata gradualmente promossa, rappresentata da fornitori di sistemi come Qualcomm e WiTricity.
Già nel luglio 2014, BMW e Daimler (ora Mercedes-Benz) avevano annunciato un accordo di cooperazione per lo sviluppo congiunto di una tecnologia di ricarica wireless per veicoli elettrici. Nel 2018, BMW ha iniziato a produrre un sistema di ricarica wireless, rendendolo un dispositivo opzionale per il modello ibrido plug-in della Serie 5. La potenza di ricarica nominale è di 3,2 kW, l'efficienza di conversione energetica raggiunge l'85% e la ricarica completa avviene in 3,5 ore.
Nel 2021, Volvo utilizzerà il taxi elettrico puro XC40 per avviare esperimenti di ricarica wireless in Svezia. Volvo ha appositamente allestito diverse aree di prova nell'area urbana di Göteborg, in Svezia. I veicoli in ricarica devono solo parcheggiare sui dispositivi di ricarica wireless integrati nella strada per avviare automaticamente la funzione di ricarica. Volvo ha affermato che la potenza di ricarica wireless può raggiungere i 40 kW e che il veicolo può percorrere 100 chilometri in 30 minuti.
Nel campo della ricarica wireless per autoveicoli, il mio Paese è sempre stato all'avanguardia. Nel 2015, il China Southern Power Grid Guangxi Electric Power Research Institute ha costruito la prima linea di prova nazionale per la ricarica wireless di veicoli elettrici. Nel 2018, SAIC Roewe ha lanciato il primo modello completamente elettrico con ricarica wireless. FAW Hongqi ha lanciato l'Hongqi E-HS9 che supporta la tecnologia di ricarica wireless nel 2020. Nel marzo 2023, SAIC Zhiji ha lanciato ufficialmente la sua prima soluzione di ricarica wireless intelligente per veicoli ad alta potenza da 11 kW.
Tesla è anche tra gli esploratori nel campo della ricarica wireless. Nel giugno 2023, Tesla ha speso 76 milioni di dollari per acquisire Wiferion e l'ha rinominata Tesla Engineering Germany GmbH, con l'obiettivo di sfruttare la ricarica wireless a basso costo. In precedenza, l'amministratore delegato di Tesla, Musk, aveva un atteggiamento negativo nei confronti della ricarica wireless, definendola "a basso consumo energetico e inefficiente". Ora la definisce un futuro promettente.
Naturalmente, anche molte case automobilistiche come Toyota, Honda, Nissan e General Motors stanno sviluppando la tecnologia di ricarica wireless.
Sebbene molti abbiano condotto ricerche a lungo termine nel campo della ricarica wireless, la tecnologia di ricarica wireless per autoveicoli è ancora lontana dal diventare realtà. Il fattore chiave che ne limita lo sviluppo è la potenza. Prendiamo ad esempio l'Hongqi E-HS9. La tecnologia di ricarica wireless di cui è dotato ha una potenza di uscita massima di 10 kW, che è solo leggermente superiore ai 7 kW della colonnina di ricarica lenta. Alcuni modelli possono raggiungere una potenza di ricarica di sistema di soli 3,2 kW. In altre parole, una tale efficienza di ricarica non offre alcun vantaggio.
Naturalmente, se la potenza della ricarica wireless dovesse essere migliorata, la situazione potrebbe cambiare. Ad esempio, come affermato all'inizio dell'articolo, un team di ricerca e sviluppo ha raggiunto una potenza di uscita di 100 kW, il che significa che, se si riuscisse a raggiungere tale potenza, il veicolo potrebbe teoricamente essere completamente ricaricato in circa un'ora. Sebbene sia ancora difficile da paragonare alla ricarica rapida, si tratta comunque di una nuova opzione per il rifornimento di energia.
Dal punto di vista degli scenari di utilizzo, il principale vantaggio della tecnologia di ricarica wireless per auto è la riduzione dei passaggi manuali. Rispetto alla ricarica cablata, i proprietari di auto devono eseguire una serie di operazioni come parcheggiare, scendere dall'auto, prendere l'arma, collegare e ricaricare, ecc. Quando si trovano di fronte a stazioni di ricarica di terze parti, devono inserire diverse informazioni, il che è un processo relativamente macchinoso.
Lo scenario della ricarica wireless è molto semplice. Dopo che il conducente ha parcheggiato il veicolo, il dispositivo lo rileva automaticamente e lo ricarica in modalità wireless. Una volta completata la ricarica, il veicolo si avvia direttamente e il proprietario non deve eseguire ulteriori operazioni. Dal punto di vista dell'esperienza utente, offrirà anche un senso di lusso nell'utilizzo di veicoli elettrici.
Perché la ricarica wireless per auto attira così tanta attenzione da parte di aziende e fornitori? Dal punto di vista dello sviluppo, l'avvento dell'era della guida autonoma potrebbe anche rappresentare un momento di grande sviluppo per la tecnologia di ricarica wireless. Affinché le auto diventino davvero autonome, è necessario che la ricarica wireless elimini i cavi di ricarica.
Pertanto, molti fornitori di sistemi di ricarica sono molto ottimisti sulle prospettive di sviluppo della tecnologia di ricarica wireless. Il colosso tedesco Siemens prevede che il mercato della ricarica wireless per veicoli elettrici in Europa e Nord America raggiungerà i 2 miliardi di dollari entro il 2028. A tal fine, già a giugno 2022, Siemens ha investito 25 milioni di dollari per acquisire una quota di minoranza nel fornitore di sistemi di ricarica wireless WiTricity, al fine di promuovere la ricerca e lo sviluppo tecnologico di sistemi di ricarica wireless.
Siemens ritiene che la ricarica wireless dei veicoli elettrici diventerà la norma in futuro. Oltre a rendere la ricarica più comoda, la ricarica wireless è anche una delle condizioni necessarie per realizzare la guida autonoma. Se vogliamo davvero lanciare auto a guida autonoma su larga scala, la tecnologia di ricarica wireless è indispensabile. Questo rappresenta un passo importante nel mondo della guida autonoma.
Certo, le prospettive sono ottime, ma la realtà è brutta. Attualmente, i metodi di ricarica dei veicoli elettrici stanno diventando sempre più diversificati e la prospettiva della ricarica wireless è molto attesa. Tuttavia, dal punto di vista attuale, la tecnologia di ricarica wireless per autoveicoli è ancora in fase di sperimentazione e deve affrontare numerosi problemi, come costi elevati, tempi di ricarica lenti, standard non uniformi e un lento progresso nella commercializzazione.
Il problema dell'efficienza di ricarica è uno degli ostacoli. Ad esempio, abbiamo discusso la questione dell'efficienza nel già citato Hongqi E-HS9. La scarsa efficienza della ricarica wireless è stata criticata. Attualmente, l'efficienza della ricarica wireless dei veicoli elettrici è inferiore a quella della ricarica cablata a causa della perdita di energia durante la trasmissione wireless.
Dal punto di vista dei costi, la ricarica wireless per auto deve essere ulteriormente ridotta. La ricarica wireless richiede requisiti infrastrutturali elevati. I componenti di ricarica vengono generalmente installati a terra, il che comporta modifiche al terreno e altri problemi. Il costo di costruzione sarà inevitabilmente superiore a quello delle colonnine di ricarica tradizionali. Inoltre, nella fase iniziale di promozione della tecnologia di ricarica wireless, la filiera industriale è ancora immatura e il costo dei componenti correlati sarà elevato, anche di diverse volte superiore a quello delle colonnine di ricarica domestiche a corrente alternata con la stessa potenza.
Ad esempio, la compagnia di autobus britannica FirstBus ha preso in considerazione l'utilizzo della tecnologia di ricarica wireless per promuovere l'elettrificazione della sua flotta. Tuttavia, dopo un'ispezione, è emerso che ogni fornitore di pannelli di ricarica a terra ha richiesto un preventivo di 70.000 sterline. Inoltre, anche i costi di costruzione delle strade di ricarica wireless sono elevati. Ad esempio, il costo di costruzione di una strada di ricarica wireless lunga 1,6 chilometri in Svezia ammonta a circa 12,5 milioni di dollari.
Naturalmente, anche i problemi di sicurezza potrebbero essere uno dei limiti della tecnologia di ricarica wireless. Dal punto di vista del suo impatto sul corpo umano, la ricarica wireless non rappresenta un problema rilevante. Il "Regolamento provvisorio sulla gestione radio delle apparecchiature di ricarica wireless (trasmissione di potenza) (Bozza per commenti)" pubblicato dal Ministero dell'Industria e dell'Informazione Tecnologica stabilisce che lo spettro di frequenze 19-21 kHz e 79-90 kHz è riservato esclusivamente alle auto con ricarica wireless. Ricerche pertinenti dimostrano che solo quando la potenza di ricarica supera i 20 kW e il corpo umano è a stretto contatto con la base di ricarica, può verificarsi un certo impatto sull'organismo. Tuttavia, ciò richiede anche che tutte le parti coinvolte continuino a promuovere la sicurezza prima che possa essere riconosciuta dai consumatori.
Indipendentemente da quanto sia pratica la tecnologia di ricarica wireless per auto e da quanto siano comodi gli scenari d'uso, c'è ancora molta strada da fare prima che possa essere commercializzata su larga scala. Tra il passaggio dal laboratorio all'implementazione nella vita reale, la strada per la ricarica wireless per auto è lunga e ardua.
Mentre tutti i settori stanno esplorando attivamente la tecnologia di ricarica wireless per auto, anche il concetto di "robot di ricarica" sta emergendo silenziosamente. I punti critici da risolvere con la ricarica wireless riguardano la praticità di ricarica da parte dell'utente, che in futuro completerà il concetto di guida autonoma. Ma c'è più di una strada per Roma.
Pertanto, anche i "robot di ricarica" hanno iniziato a integrarsi nel processo di ricarica intelligente delle automobili. Non molto tempo fa, la nuova base sperimentale per sistemi energetici della Zona Dimostrativa Nazionale per lo Sviluppo Verde di Pechino ha lanciato un robot di ricarica per autobus completamente automatico, in grado di ricaricare gli autobus elettrici.
Una volta che l'autobus elettrico entra nella stazione di ricarica, il sistema di visione acquisisce le informazioni di arrivo del veicolo e il sistema di invio in background assegna immediatamente un incarico di ricarica al robot. Con l'ausilio del sistema di tracciamento del percorso e del meccanismo di camminata, il robot si dirige automaticamente verso la stazione di ricarica e afferra automaticamente la pistola di ricarica, utilizzando la tecnologia di posizionamento visivo per identificare la posizione della porta di ricarica del veicolo elettrico ed eseguire automaticamente le operazioni di ricarica.
Naturalmente, anche le case automobilistiche stanno iniziando a vedere i vantaggi dei "robot di ricarica". Al Salone dell'Auto di Shanghai 2023, Lotus ha presentato un robot di ricarica rapida. Quando il veicolo deve essere ricaricato, il robot può estendere il suo braccio meccanico e inserire automaticamente la pistola di ricarica nell'apposito foro del veicolo. Dopo la ricarica, può anche estrarre la pistola autonomamente, completando l'intero processo, dall'avvio alla ricarica del veicolo.
Al contrario, i robot di ricarica non solo offrono la comodità della ricarica wireless, ma possono anche risolvere il problema della limitazione di potenza della ricarica wireless. Gli utenti possono anche godersi il piacere di ricaricare senza uscire dall'auto. Naturalmente, i robot di ricarica comporteranno anche costi e aspetti intelligenti come il posizionamento e l'aggiramento degli ostacoli.
Riepilogo: La questione del rifornimento di energia per i veicoli alimentati da nuove fonti energetiche è sempre stata un tema a cui tutti gli operatori del settore attribuiscono grande importanza. Attualmente, la soluzione di ricarica rapida e la sostituzione della batteria sono le due più diffuse. Teoricamente, queste due soluzioni sono sufficienti a soddisfare in una certa misura le esigenze di rifornimento energetico degli utenti. Naturalmente, le cose sono in continua evoluzione. Forse, con l'avvento dell'era della guida autonoma, la ricarica wireless e i robot di ricarica potrebbero aprire nuove opportunità.
Data di pubblicazione: 13 aprile 2024