Pe măsură ce vehiculele electrice câștigă teren la nivel global, conceptul de autostradă electrificată devine o soluție tot mai discutată pentru reducerea dependenței de stațiile clasice de încărcare.
Ambițiosul proiect presupune implementarea sistemelor de transfer de energie direct în carosabil, astfel încât mașinile să se poată încărca direct în timpul deplasării. Conceptul, cunoscut sub numele de încărcare dinamică wireless, transformă infrastructura rutieră într-o rețea distribuită de alimentare cu energie.
Autostradă electrificată: cum se încarcă mașinile în timpul deplasării
Pe măsură ce vehiculele electrice devin tot mai populare, experții în domeniu analizează metode prin care acestea să nu mai depindă exclusiv de stațiile de încărcare clasice. Una dintre cele mai îndrăznețe soluții presupune integrarea unor sisteme de transfer de energie direct în drumuri, astfel încât mașinile să se încarce în mers. Noua tehnologie transformă șoselele într-o infrastructură activă de distribuție a energiei.
Aceste sisteme se bazează pe principiul cuplajului inductiv rezonant. O bobină emițătoare îngropată în carosabil generează un câmp magnetic de înaltă frecvență, care este preluat de o bobină receptoare montată sub autovehicul. În aplicațiile reale, bobinele din drum sunt alimentate cu un curent alternativ de mare intensitate, la frecvențe de zeci sau chiar sute de kHz. Condensatorii reglează sistemul astfel încât bobinele să funcționeze la o frecvență rezonantă de aproximativ 85 kHz, pentru a avea o eficiență maximă.
În momentul în care un autovehicul electric echipat corespunzător trece peste segmentul activ, fluxul magnetic este captat și transformat în curent continuu pentru reîncărcarea bateriei. Pentru că distanța dintre bobine este foarte mică (sub 10 cm), iar orice deviere laterală reduce eficiența, sistemele moderne folosesc segmente multiple de bobine și de senzori de aliniere pentru poziționarea corectă a mașinii.
În regim staționar, eficiența poate să depășească 95%. În mișcare, însă, eficiența scade la aproximativ 70-80%, din cauza variațiilor de aliniere și a comutării segmentelor de bobină.
Putere și limite tehnice
Chiar și cu pierderi, sistemele inductive pot furniza puteri ridicate. Teste de laborator și proiecte pilot au demonstrat că pot avea loc transferuri de peste 200 kW în mers. Spre exemplu, în Franța, un tronson de 1,5 km de autostradă a alimentat vehicule cu 200-300 kW.
Compania de autobuze Lincoln Tunnel din New Jersey (SUA) a utilizat un sistem inductiv de 200 kW, iar unii producători auto testează deja platforme de 300 kW. La Oak Ridge National Laboratory, un Porsche Taycan modificat a primit prin încărcare dinamică wireless 270 kW.
Teoretic, bobinele îngropate într-o autostradă electrificată ar putea furniza o putere comparabilă cu cea a unui încărcător rapid DC, oferind autonomie aproape nelimitată, în funcție de acoperirea infrastructurii. Totuși, curenții mari generează câmpuri electromagnetice reziduale, care pot provoca interferențe și încălzire excesivă.
Unele studii sugerează că un câmp de 85 kHz poate interfera cu comunicațiile pe distanțe mari. În testele efectuate recent în Franța, bobinele au atins temperaturi de peste 100°C la suprafață. Susținătorii tehnologiei afirmă, însă, că nivelurile sunt sigure atât pentru oameni, cât și pentru echipamentele electronice.
Infrastructură, distribuție, instalare și funcționare
Există două tipuri principale de infrastructură care se vor regăsi pe o autostradă electrificată: șine conductive și bobine inductive. Sistemele conductive folosesc șine metalice integrate la nivelul drumului. Pe o autostradfă electrificată, vehiculul face contact printr-un braț sau printr-un „patin” mobil care preia curentul continuu.
În Suedia, proiectul eRoad Arlanda a utilizat două șine de 20 kV pe un tronson de 2 km. Alimentarea se întrerupe automat la depășiri sau opriri. Energia este contorizată individual pe o autostradă electrificată. Șinele sunt alimentate doar pe segmentele aflate sub vehicul, din motive de siguranță. Aceste sisteme pot depăși 95% eficiență și livrează sute de kW, dar necesită protecții electrice complexe.
Sistemele inductive montate într-o autostradă electrificată presupun săparea unor șanțuri superficiale în asfalt, montarea bobinelor (de regulă tuburi de cupru cu miez de ferită) și reasfaltarea. Bobinele sunt segmentate pe lungimi de 1-2 metri. Doar segmentul aflat sub vehicul este activ la un moment dat.
Fiecare secțiune este alimentată prin invertoare amplasate la marginea drumului, care transformă energia din rețea în curent alternativ de înaltă frecvență. Sistemul permite contorizarea energiei consumate de fiecare vehicul, similar unei pompe de combustibil.
Studii de caz și perspective
Un exemplu relevant îl reprezintă pista circulară „Arena del Futuro” din Italia, dezvoltată de Grupul Stellantis, care are o lungime de 1,05 km. Vehicule precum un Fiat 500 modificat sau un autobuz electric marca Iveco au fost folosite pentru a testa sistemul de alimentare în mers de pe o autostradă electrificată. Sistemul a furnizat până la 1 MW pe întregul circuit.
În Detroit, în 2023, un segment de drum de aproximativ 400 de metri lungime a fost echipat cu bobine inductive. Autoritățile americane consideră că astfel de proiecte pot accelera adoptarea vehiculelor electrice.
De asemenea, în Franța, VINCI Autoroutes și Electreon au instalat un tronson de autostradă electrificată de 1,5 km capabil să livreze 200-300 kW. Germania și Norvegia au testat la rândul lor încărcarea wireless staționară în parcări și în stații de taxi.
Deocamdată, încărcarea dinamică wireless pe o autostradă electrificată se află în fază pilot. Suedia, Italia, Marea Britanie și alte țări finanțează proiecte demonstrative. În cazul în care costurile vor scădea și standardele tehnice vor fi uniformizate, „autostrăzile electrice” ar putea deveni realitate, permițând vehiculelor să circule fără emisii și cu baterii mai mici decât cele utilizate în prezent.
