Uute energiasõidukite väljatöötamine on täies hoos ja energia täiendamise küsimus on samuti muutunud üheks probleemiks, millele tööstus on täielikult tähelepanu pööranud. Samal ajal kui kõik arutavad ülelaadimise ja akude vahetamise eeliste üle, kas uute energiasõidukite laadimiseks on olemas "plaan C"?
Võimalik, et nutitelefonide juhtmevaba laadimise mõjul on ka autode juhtmevaba laadimine saanud üheks tehnoloogiaks, mille insenerid on ületanud. Meedia teatel saavutas autode juhtmevaba laadimise tehnoloogia hiljuti läbimurdelise uurimistöö. Uurimis- ja arendusmeeskond väitis, et juhtmevaba laadimispadi suudab autole edastada 100 kW väljundvõimsust, mis suurendab aku laetuse taset 20 minutiga 50%.
Muidugi pole autode juhtmevaba laadimise tehnoloogia uus tehnoloogia. Uute energiaallikatega sõidukite tulekuga on mitmed jõud, sealhulgas BBA, Volvo ja mitmed kodumaised autotootjad, juhtmevaba laadimist juba pikka aega uurinud.
Üldiselt on autode juhtmevaba laadimise tehnoloogia alles lapsekingades ja paljud kohalikud omavalitsused kasutavad seda võimalust, et uurida tuleviku transpordi suuremaid võimalusi. Selliste tegurite tõttu nagu hind, võimsus ja infrastruktuur on autode juhtmevaba laadimise tehnoloogia aga laialdaselt turule tulnud. On veel palju raskusi, mis tuleb ületada. Uut lugu autode juhtmevaba laadimise kohta pole veel lihtne rääkida.
Nagu me kõik teame, pole juhtmevaba laadimine mobiiltelefonide tööstuses midagi uut. Autode juhtmevaba laadimine pole nii populaarne kui mobiiltelefonide laadimine, kuid see on juba meelitanud paljusid ettevõtteid seda tehnoloogiat ihaldama.
Üldiselt on neli peamist traadita laadimismeetodit: elektromagnetiline induktsioon, magnetvälja resonants, elektrivälja sidestus ja raadiolained. Nende hulgas kasutavad mobiiltelefonid ja elektriautod peamiselt elektromagnetilist induktsiooni ja magnetvälja resonantsi.
Nende hulgas kasutab elektromagnetilise induktsiooni juhtmeta laadimine elektrienergia tootmiseks elektromagnetilise induktsiooni põhimõtet, elektromagnetismi ja magnetismi. Sellel on kõrge laadimise efektiivsus, kuid efektiivne laadimiskaugus on lühike ja laadimiskoha nõuded on samuti ranged. Magnetresonantsi juhtmeta laadimisel on madalamad asukoha nõuded ja pikem laadimiskaugus, mis võib toetada mitut sentimeetrit kuni mitu meetrit, kuid laadimise efektiivsus on veidi madalam kui esimesel.
Seetõttu eelistasid autotootjad traadita laadimistehnoloogia uurimise algstaadiumis elektromagnetilise induktsiooni traadita laadimistehnoloogiat. Esinduslike ettevõtete hulka kuuluvad BMW, Daimler ja teised sõidukitootjad. Sellest ajast alates on järk-järgult edendatud magnetresonantsi traadita laadimistehnoloogiat, mida esindavad sellised süsteemitarnijad nagu Qualcomm ja WiTricity.
Juba 2014. aasta juulis teatasid BMW ja Daimler (nüüdseks Mercedes-Benz) koostöölepingust elektriautode juhtmevaba laadimistehnoloogia ühiseks arendamiseks. 2018. aastal hakkas BMW juhtmevaba laadimissüsteemi tootma ja tegi sellest 5. seeria pistikhübriidmudelile lisavarustusena saadaval oleva seadme. Selle nimilaadimisvõimsus on 3,2 kW, energia muundamise efektiivsus ulatub 85%-ni ja seda saab täielikult laadida 3,5 tunniga.
2021. aastal alustab Volvo Rootsis juhtmevaba laadimise katsetusi täiselektrilise taksoga XC40. Volvo on spetsiaalselt loonud mitu katseala Göteborgi linnas Rootsis. Laadimisfunktsiooni automaatseks käivitamiseks peavad laadivad sõidukid parkima vaid teele paigaldatud juhtmevabadele laadimisseadmetele. Volvo sõnul võib juhtmevaba laadimisvõimsus ulatuda 40 kW-ni ja see suudab läbida 100 kilomeetrit 30 minutiga.
Autode juhtmevaba laadimise valdkonnas on minu riik alati olnud tööstusharu esirinnas. 2015. aastal ehitas China Southern Power Grid Guangxi elektrienergia uurimisinstituut esimese kodumaise elektriautode juhtmevaba laadimise katseraja. 2018. aastal tõi SAIC Roewe turule esimese juhtmevaba laadimisega täiselektrilise mudeli. FAW Hongqi tõi 2020. aastal turule juhtmevaba laadimistehnoloogiat toetava Hongqi E-HS9. 2023. aasta märtsis tõi SAIC Zhiji ametlikult turule oma esimese 11 kW suure võimsusega sõidukite intelligentse juhtmevaba laadimislahenduse.
Ja Tesla on ka üks juhtmevaba laadimise valdkonna maadeavastajaid. 2023. aasta juunis kulutas Tesla 76 miljonit USA dollarit Wiferioni omandamiseks ja nimetas selle ümber Tesla Engineering Germany GmbH-ks, plaanides juhtmevaba laadimist odavalt kasutusele võtta. Varem suhtus Tesla tegevjuht Musk juhtmevabasse laadimisse negatiivselt ja kritiseeris juhtmevaba laadimist kui "madala energiatarbega ja ebaefektiivset". Nüüd nimetab ta seda paljulubavaks tulevikuks.
Muidugi arendavad traadita laadimistehnoloogiat ka paljud autotootjad, näiteks Toyota, Honda, Nissan ja General Motors.
Kuigi paljud osapooled on juhtmevaba laadimise valdkonnas pikaajalisi uuringuid teinud, on autode juhtmevaba laadimise tehnoloogia reaalsuseks saamisest veel kaugel. Selle arengut piirav peamine tegur on võimsus. Võtke näiteks Hongqi E-HS9. Selle juhtmevaba laadimistehnoloogia maksimaalne väljundvõimsus on 10 kW, mis on vaid veidi suurem kui aeglase laadimise 7 kW võimsus. Mõned mudelid suudavad saavutada vaid 3,2 kW süsteemi laadimisvõimsuse. Teisisõnu, sellise laadimistõhususega pole mingit mugavust.
Muidugi, kui juhtmevaba laadimise võimsust parandatakse, võib lugu olla teine. Näiteks, nagu artikli alguses öeldud, on teadus- ja arendusmeeskond saavutanud 100 kW väljundvõimsuse, mis tähendab, et sellise väljundvõimsuse saavutamise korral saab sõiduki teoreetiliselt täielikult laadida umbes tunniga. Kuigi seda on endiselt raske võrrelda superlaadimisega, on see siiski uus valik energia täiendamiseks.
Kasutusstsenaariumide seisukohast on autode juhtmevaba laadimistehnoloogia suurim eelis käsitsi tehtavate sammude vähendamine. Võrreldes juhtmega laadimisega peavad autoomanikud tegema mitmeid toiminguid, näiteks parkimine, autost väljumine, laadimispüstoli haaramine, ühendamine vooluvõrku ja laadimine jne. Kolmandate osapoolte laadimispakkumiste korral tuleb sisestada mitmesugust teavet, mis on suhteliselt tülikas protsess.
Juhtmevaba laadimise stsenaarium on väga lihtne. Pärast seda, kui juht on sõiduki parkinud, tuvastab seade selle automaatselt ja laeb seda seejärel juhtmevabalt. Pärast sõiduki täielikku laadimist sõidab sõiduk otse minema ja omanik ei pea rohkem toiminguid tegema. Kasutajakogemuse seisukohast annab see inimestele ka luksustunde elektriautode kasutamisel.
Miks autode juhtmevaba laadimine köidab ettevõtete ja tarnijate seas nii palju tähelepanu? Arengu seisukohast võib juhita ajastu saabumine olla ka juhtmevaba laadimistehnoloogia suure arengu aeg. Selleks, et autod oleksid tõeliselt juhita, vajavad nad juhtmevaba laadimist, et vabaneda laadimiskaablite köidikutest.
Seetõttu on paljud laadimisseadmete tarnijad juhtmevaba laadimistehnoloogia arenguväljavaadete suhtes väga optimistlikud. Saksa hiiglane Siemens ennustab, et elektriautode juhtmevaba laadimise turg Euroopas ja Põhja-Ameerikas ulatub 2028. aastaks 2 miljardi USA dollarini. Sel eesmärgil investeeris Siemens juba 2022. aasta juunis 25 miljonit USA dollarit, et omandada vähemusosalus juhtmevaba laadimise tarnijas WiTricitys, et edendada juhtmevabade laadimissüsteemide tehnoloogiaalast uurimistööd ja arendamist.
Siemens usub, et elektriautode juhtmevaba laadimine muutub tulevikus tavapäraseks. Lisaks mugavamale laadimisele on juhtmevaba laadimine ka üks autonoomse sõidu realiseerimise vajalikest tingimustest. Kui me tõesti tahame isejuhtivaid autosid laialdaselt turule tuua, on juhtmevaba laadimistehnoloogia hädavajalik. See on oluline samm autonoomse sõidu maailmas.
Muidugi on väljavaated suured, kuid reaalsus on inetu. Praegu muutuvad elektriautode energia täiendamise meetodid üha mitmekesisemaks ja juhtmevaba laadimise väljavaadet oodatakse väga. Praegusest vaatenurgast on autode juhtmevaba laadimise tehnoloogia aga alles katsetamisjärgus ja seisab silmitsi paljude probleemidega, nagu kõrge hind, aeglane laadimine, ebajärjekindlad standardid ja aeglane turustamine.
Üks takistustest on laadimise efektiivsuse probleem. Näiteks arutasime efektiivsuse küsimust eelmainitud Hongqi E-HS9 puhul. Juhtmevaba laadimise madalat efektiivsust on kritiseeritud. Praegu on elektriautode juhtmevaba laadimise efektiivsus madalam kui juhtmega laadimisel, kuna juhtmevaba edastuse ajal kaob energiat.
Kulude seisukohast tuleb autode juhtmevaba laadimist veelgi vähendada. Juhtmevabal laadimisel on infrastruktuurile kõrged nõuded. Laadimiskomponendid paigaldatakse tavaliselt maapinnale, mis hõlmab maapinna muutmist ja muid probleeme. Ehituskulud on paratamatult kõrgemad kui tavaliste laadimispostide maksumus. Lisaks on juhtmevaba laadimistehnoloogia edendamise algstaadiumis tööstusahel ebaküps ja seotud osade maksumus on kõrge, isegi mitu korda suurem kui sama võimsusega kodumajapidamises kasutatavate vahelduvvoolu laadimispostide hind.
Näiteks on Briti bussioperaator FirstBus kaalunud oma bussipargi elektrifitseerimise edendamisel juhtmevaba laadimistehnoloogia kasutamist. Pärast kontrollimist selgus aga, et iga maapealsete laadimispaneelide tarnija pakkus hinnaks 70 000 naela. Lisaks on juhtmevabade laadimisteede ehitusmaksumus samuti kõrge. Näiteks 1,6-kilomeetrise juhtmevaba laadimistee ehitamise maksumus Rootsis on ligikaudu 12,5 miljonit USA dollarit.
Loomulikult võivad ka ohutusprobleemid olla üks traadita laadimistehnoloogia piiravaid tegureid. Inimkehale avalduva mõju seisukohast ei ole traadita laadimine suur probleem. Tööstus- ja infotehnoloogiaministeeriumi avaldatud dokumendis "Traadita laadimis- (jõuülekande) seadmete raadioside haldamise ajutised eeskirjad (kommentaarideks eelnõu)" on sätestatud, et sagedusvahemikud 19–21 kHz ja 79–90 kHz on traadita laadimisautode jaoks ainuomane. Asjakohased uuringud näitavad, et ainult siis, kui laadimisvõimsus ületab 20 kW ja inimkeha on laadimisalusega tihedas kontaktis, võib see kehale teatud mõju avaldada. See aga nõuab ka kõigilt osapooltelt ohutuse populariseerimise jätkamist, enne kui tarbijad selle omaks võtavad.
Ükskõik kui praktiline autode juhtmevaba laadimise tehnoloogia ka poleks ja kui mugavad on kasutusstsenaariumid, on selle laiaulatusliku turustamiseni veel pikk tee minna. Laborist välja minnes ja reaalses elus rakendades on autode juhtmevaba laadimise tee pikk ja vaevaline.
Samal ajal kui kõik osapooled uurivad jõuliselt autode juhtmevaba laadimise tehnoloogiat, on vaikselt esile kerkinud ka "laadimisrobotite" kontseptsioon. Juhtmevaba laadimise lahendamist vajavate probleemide hulgas on kasutaja laadimismugavus, mis täiendab tulevikus juhita sõidu kontseptsiooni. Kuid Rooma viib rohkem kui üks tee.
Seetõttu on ka „laadimisrobotid“ hakanud autode intelligentse laadimisprotsessi täienduseks. Hiljuti käivitas Pekingi all-keskse ehituse riikliku rohelise arengu demonstratsioonitsooni uus elektrisüsteemi eksperimentaalne baas täisautomaatse busside laadimisroboti, mis suudab laadida elektribusse.
Pärast elektribussi laadimisjaama sisenemist jäädvustab nägemissüsteem sõiduki saabumisteabe ja taustal töötav dispetšisüsteem annab robotile kohe laadimisülesande. Teeotsingusüsteemi ja kõndimismehhanismi abil sõidab robot automaatselt laadimisjaama ja haarab automaatselt laadimispüstoli, kasutades visuaalse positsioneerimise tehnoloogiat elektriauto laadimispordi asukoha tuvastamiseks ja automaatsete laadimistoimingute tegemiseks.
Loomulikult hakkavad ka autotootjad nägema „laadimisrobotite” eeliseid. 2023. aasta Shanghai autonäitusel avaldas Lotus välklaadimisroboti. Kui sõidukit on vaja laadida, saab robot oma mehaanilise käe välja sirutada ja laadimispüstoli automaatselt sõiduki laadimisavasse sisestada. Pärast laadimist saab see püstoli ka ise välja tõmmata, viies lõpule kogu protsessi algusest kuni sõiduki laadimiseni.
Seevastu laadimisrobotitel pole mitte ainult juhtmevaba laadimise mugavus, vaid need suudavad lahendada ka juhtmevaba laadimise energiatarbimise piiramise probleemi. Kasutajad saavad nautida ka ülelaadimise rõõmu autost väljumata. Loomulikult kaasnevad laadimisrobotitega ka kulud ja intelligentsed probleemid, näiteks positsioneerimine ja takistuste vältimine.
Kokkuvõte: Uute energiaautode energia täiendamise küsimus on alati olnud teema, millele kõik tööstusharu osapooled suurt tähelepanu pööravad. Praegu on ülelaadimise lahendus ja aku vahetamise lahendus kaks kõige levinumat lahendust. Teoreetiliselt on need kaks lahendust teatud määral piisavad kasutajate energia täiendamise vajaduste rahuldamiseks. Muidugi liiguvad asjad alati edasi. Võib-olla võivad juhita ajastu tulekuga juhtmevabad laadimis- ja laadimisrobotid avada uusi võimalusi.
Postituse aeg: 13. aprill 2024