¿Cómo funciona la carga inalámbrica de vehículos eléctricos?

Todos estamos bastante acostumbrados a la carga inalámbrica de nuestros teléfonos inteligentes, pero ¿qué pasaría si pudieras cargar un automóvil eléctrico de la misma manera? La tecnología está actualmente en desarrollo; muy pronto, todo lo que necesitará para cargar su Tesla es estacionarlo.

Cómo funciona la carga inalámbrica de vehículos eléctricos

La carga inalámbrica de vehículos eléctricos funciona de manera similar a cómo se cargan los teléfonos inteligentes: mediante inducción magnética. La carga inductiva funciona creando un campo electromagnético en un área, generalmente a través de una bobina de metal cargada, que crea una corriente en otra área lo suficientemente cercana como para verse afectada por ese campo. Dado que el campo electromagnético crea una corriente, no se requiere ningún cable para transferir la energía.

En los teléfonos inteligentes, el proceso funciona con imanes o almohadillas con las que el teléfono necesita estar en contacto. Los vehículos eléctricos utilizan el mismo concepto básico a mayor escala con más potencia, lo que permite más espacio entre la plataforma de carga y el vehículo. Una plataforma de carga por inducción se encuentra en el suelo y un automóvil está estacionado encima. Las cámaras dentro del vehículo le dicen al conductor si están colocadas correctamente sobre la plataforma de carga.

Tan pronto como el vehículo se estaciona sobre la plataforma, la plataforma de tierra y la plataforma conectada al vehículo eléctrico generan corriente. La plataforma de tierra se carga desde la red, creando un campo electromagnético. La plataforma de carga en la parte inferior del automóvil resuena con la misma frecuencia magnética que la plataforma en el suelo y se genera una corriente para cargar la batería del automóvil. A diferencia de la carga de teléfonos inteligentes, que requiere una alineación precisa y el contacto de los imanes, la carga inductiva de vehículos eléctricos tiene más margen de maniobra: el espacio de aire puede ser de pulgadas en lugar de milímetros.

Si bien la carga inalámbrica de teléfonos inteligentes ofrece una transferencia de energía de alrededor del 80 %, la carga inalámbrica de EV afirma ser mucho mejor. El YouTuber tecnológico Matt Ferrell, en uno de sus videos , habló con WiTricity , una empresa que fabrica tecnología de carga inalámbrica para vehículos eléctricos. El director general de la compañía afirma que su equipo de carga inalámbrica tiene una eficiencia de alrededor del 99%. Sería casi lo mismo que conectarse a una estación de carga o en casa.

Esto es sorprendente ya que esperamos una pérdida de eficiencia debido a la carga inalámbrica en lugar de la red eléctrica. Pero otros datos parecen respaldar este nivel de eficiencia de carga. El Centro de Aceleración de Tecnología Verde del Instituto de Tecnología de Rochester, en asociación con la empresa de carga inalámbrica HEVO, realizó un estudio que demostró que la eficiencia de carga inalámbrica de EV en dispositivos prototipo era del 95 %. La carga inalámbrica de hasta 120 kW con una eficiencia del 97 % se llevó a cabo en 2018 en el Laboratorio Nacional Oak Ridge (ORNL) del Departamento de Energía.

Esto no significa que mañana todos estaremos cargando nuestros Teslas de forma inalámbrica; la tecnología todavía está en la fase de prueba. Pero WiTricity ya ha actualizado varios modelos de vehículos eléctricos con su tecnología, que según se informa funciona bien. Muchos otros países también lo están probando y trabajando en una solución de mercado masivo. Si se mejoran lo suficiente como para implementarlos para su adopción masiva, los kits de carga inalámbrica para los modelos actuales estarán ampliamente disponibles y los nuevos vehículos eléctricos tendrán una capacidad de carga inalámbrica incorporada.

Esto podría proporcionar, como dijo Ferrell en su vídeo, más autonomía a los coches autónomos con aparcamiento automático. Si pudieran recargarse a través de almohadillas integradas en espacios de estacionamiento o caminos, no necesitarían ninguna interacción humana para completar sus tareas durante el día. Después de todo, los autos de «última milla», por ejemplo, pueden cargarse estacionándose o conduciendo a través de almohadillas de carga inalámbricas y no necesitarán estar enchufados durante el día, aunque se necesitan más mejoras en la tecnología de conducción autónoma antes de que eso sea posible. cerca de la realidad.

Además, la Universidad de Cornell ya está trabajando en cargadores inalámbricos que se pueden implantar en el camino de entrada y cargar el automóvil mientras se conduce. La Universidad de Drexel también está desarrollando una tecnología de carga inalámbrica que se puede incorporar a las carreteras y tolerar mejor la desalineación entre las plataformas de carga.

Queda por ver el costo de llevar dicha tecnología a las carreteras a gran escala, y podría evitar que las carreteras de carga inalámbrica se generalicen, aunque sea prohibitivamente costosa. EE. UU. no tiene un historial muy bueno en lo que respecta al mantenimiento de nuestras carreteras y puentes actuales, pero con la aprobación reciente del Congreso de un importante proyecto de ley de infraestructura, esperamos que la tendencia mejore.

Problemas con la carga inalámbrica de vehículos eléctricos

Una de las grandes barreras para la carga inalámbrica masiva es el costo. Al momento de escribir este artículo, WiTricity informó que una de sus estaciones de carga inalámbrica cuesta alrededor de $ 700. Pero calcular el costo real en este momento es difícil porque la tecnología es muy nueva. Depende de si está hablando de actualizar un vehículo o equipar toda la flota. Según Eco Experts , instalar varias almohadillas en un autobús eléctrico grande costará más que equipar un sedán de automóvil eléctrico convencional con carga inalámbrica. La conclusión es que, en el momento de escribir este artículo, la tecnología de carga inalámbrica costará mucho más que configurar una estación de carga con cable para uso personal.

Esperamos que a medida que las tecnologías mejoren y se generalicen en el mercado, este precio disminuirá. Sin embargo, por ahora, esto sigue siendo más una novedad costosa que una solución práctica para muchos conductores de vehículos eléctricos. A esto se suma el hecho de que actualmente no existe mucha infraestructura para la carga inalámbrica de vehículos eléctricos.

La velocidad de carga es otro obstáculo. Cuando esta tecnología se hizo popular por primera vez hace unos años, solo entregaba alrededor de 3,5 kW de potencia, según Green Car Reports. Al momento de escribir este artículo, esa tasa ha aumentado a 11kW, que es suficiente para agregar alrededor de 34 millas de energía por hora de carga a la batería. Es bastante rápido, especialmente si estará estacionado por un tiempo, pero está lejos de su estación de carga rápida DCFC promedio.

También deberá abordar algunos problemas de seguridad, como lo que sucede si algo metálico entra en contacto con la plataforma de carga cuando está activa. Debido a que pasa una corriente eléctrica a través del tapete, el objeto de metal se calentará y podría provocar un incendio.

Para resolver este problema, los fabricantes crean dispositivos tolerantes a fallas. En el video de Ferrell, el director ejecutivo de WiTricity explicó que si se detecta un objeto como una lata de metal o un gato que se metió debajo de un automóvil para tratar de mantenerse caliente, el cargador se apagará y enviará una notificación a su teléfono. Si una persona se acerca demasiado a la plataforma de carga, también se apaga. El sitio web de WiTricity describe estas precauciones con más detalle.

¿Qué sigue para la carga inalámbrica de vehículos eléctricos?

La carga inalámbrica para vehículos eléctricos, en desarrollo desde alrededor de 2007, finalmente puede generalizarse en los próximos años. La Sociedad de Ingenieros Automotrices (SAE) ratificó el estándar de carga inalámbrica para vehículos eléctricos en 2020, lo que indica que podría llevarse al mercado masivo. Una vez que los fabricantes prueben y desarrollen la tecnología correctamente, es probable que comencemos a ver que la carga inalámbrica se convierte en un estándar para los vehículos eléctricos.

Pasará algún tiempo antes de que la infraestructura se ponga al día con esta idea y los kits de actualización para modelos anteriores estén disponibles para el consumidor promedio. Pero este es un paso en una dirección interesante.