Шаг в будущее: беспроводная зарядка для электромобилей

Для нас уже не новость, что смартфоны, наушники, смарт-часы могут заряжаться без проводов. Вы просто кладете устройство на зарядную панель и оно заряжается. Так почему тоже самое нельзя сделать и с электромобилем.

В электромобилях используются те же литий-ионные батареи, что и в других устройствах, таких как смартфоны, поэтому при соответствующем оснащении их батареи можно также заряжать без необходимости подключать громоздкий кабель.

В основе работы беспроводной индукционной зарядки электромобилей лежит принцип электромагнитной индукции, открытый Майклом Фарадеем в 19 веке.

Как это работает? Зарядная станция, располагающаяся на парковочном месте, содержит катушку индуктивности, по которой движется электрический ток, создавая магнитное поле. В автомобиле же располагается приемная катушка. Все что нужно сделать водителю – припарковать автомобиль так, чтобы обе катушки взаимодействовали. Все, можно начинать зарядную сессию.

Еще один вариант беспроводной зарядки основан на принципе резонанса. Здесь зарядная станция и приемная катушка находятся на одной и той же резонансной частоте, что позволяет эффективно передавать энергию между ними. Преимущество этого метода заключается в увеличении расстояния между катушками и более точной настройке системы зарядки. Однако данная технология более сложна, чем индукционная зарядка.

Помимо этих двух типов зарядки ведутся разработки и в других направлениях, таких как: электростатическая индукция, радиоволны и лазерная передача энергии. Однако данные технологии находятся на ранней стадии разработки, и пока не применяются на практике.

При передаче энергии по воздуху всегда есть потери – часть энергии расходуется. Чем больше расстояние между передатчиком и приемником, тем больше потери энергии. Эффективность современных систем беспроводной зарядки для электромобилей составляет около 90%. Некоторые разработчики утверждают, что эффективность их зарядных устройств составляет 98-99%. Таким образом потери энергии при беспроводной зарядке не являются критичными. Удобство пользования, безопасность и надежность этого метода с лихвой окупают небольшую потерю эффективности.

Стоит отметить, что не все электромобили оснащены приемными устройствами, но их всегда можно установить дополнительно. Выглядит это, как плоский коврик, установленный под днищем авто. Дооснастить автомобиль можно в сервисном центре производителя или в специализированной мастерской. Стоимость дооснащения зависит от модели электрокара и сложности установки.

Беспроводная зарядка для электрокаров начала свой путь развития в 2010-х годах. Первые автопроизводители, предлагавшие эту опцию, столкнулись с рядом технических ограничений, таких как: низкая мощность зарядки, ограниченный радиус действия и высокая стоимость.

В 2023 году российские ученые разработали первую в России систему беспроводной зарядки. Первый опытный образец имеет мощность – 11 кВт. От нее можно заряжать не только легковые электромобили, но также и электрические автобусы, и грузовики за несколько часов. Разработки в области магнитного резонанса позволили увеличить расстояние между катушками индуктивности до нескольких десятков сантиметров. Кроме того, по мере увеличения производства стоимость систем беспроводной зарядки снизилась. В результате этих достижений беспроводная зарядка стала более удобной, практичной и доступной.

Но достижения на этом не закончились. В марте 2024 года американские ученые продемонстрировали новую, высокомощную беспроводную зарядку. С ее помощью можно увеличить мощность зарядки до 100 кВт, потери энергии при этом составляют всего 4%. При такой мощности зарядного устройства зарядить батарею электромобиля на 50% можно за 20 минут. Эти показатели в несколько раз превышают возможности существующих систем беспроводной зарядки.

Беспроводная зарядка электромобилей – это динамично развивающаяся технология, которая имеет большой потенциал для популяризации электротранспорта. Она обладает рядом несомненных преимуществ:

• Скорость зарядки. По сути при одинаковой мощности зарядных станций скорость беспроводной и проводной зарядки практически одинакова. Однако беспроводная зарядка может быть более удобной в ситуациях, когда у вас ограничено время. Ведь на подключение и отключение кабеля, а также на запуск и остановку сессии проводной зарядки требуется время, которое может составлять 5-10 минут. С беспроводной зарядкой этот процесс занимает считанные секунды. Таким образом, даже за короткую остановку, например, на 5 минут, вы сможете ощутимо пополнить запас хода электромобиля.
• Безопасность. Уровень безопасности беспроводной зарядки выше за счет отсутствия кабелей. Нет риска их повреждения, короткого замыкания и поражения электрическим током. Кроме того, беспроводные зарядные станции обычно оснащены защитными системами, которые предотвращают перегрев и другие опасности.
• Удобство. Отсутствие необходимости выходить из машины и подключать кабель безусловно повышает удобство эксплуатации электромобилей.

Уже сейчас ведется активная работа по развитию динамической беспроводной зарядки, позволяющей заряжать электромобили во время движения. Принцип работы таких сетей тот же – индукционные катушки монтируются прямо в дорожное полотно. Широкое внедрение данной технологии позволит владельцам электромобилей не переживать о запасе хода авто и свободно перемещаться.

Кроме того, постоянно ведется работа по увеличению мощности станций для беспроводной зарядки электромобилей и повышению их эффективности.
Однако развитие беспроводной зарядки сопряжено с рядом трудностей.

• Стандартизация: отсутствие единого стандарта зарядных устройств может привести к несовместимости и сложностям в использовании для владельцев электромобилей.
• Инфраструктура: необходимо обновление дорожной и городской инфраструктуры для обеспечения удобства и доступности беспроводной зарядки электромобилей.
• Стоимость: высокие издержки на установку и обслуживание зарядных станций могут стать препятствием для их массового использования, поэтому необходимо снижение стоимости для повышения их доступности.

Однако преодоление этих трудностей может стать решающим фактором в массовом внедрении электромобилей.

Технология беспроводной зарядки электромобилей молода, но имеет высокий потенциал развития. С каждым годом она стремительно развивается, появляются новые методы и совершенствуются уже открытые.

Беспроводная зарядка не только делает использование электрокаров более удобным, но и способствует более широкому распространению данного вида транспорта. С учетом растущего интереса к экологичному транспорту технология беспроводной зарядки обещает стать неотъемлемой частью нашей жизни в недалеком будущем.