Tecnologie wireless di ricarica a bassa potenza per veicoli elettrici

Sul fronte ricarica domestica o privata a bassa potenza (3 kW) ci sono delle novità per applicazioni wireless o non-conctact da parte di due aziende Delphi e Nissan. Sono sistemi a bassa potenza, sia continua che intermittente, sia per ricarica stanziale, sia in marcia.
Con i vecchi sistemi induttivi si perdeva il 40% dell'efficienza rispetto al cavo. 
Da quasi subito per i comodosi e dalla fine del decennio in poi per le vere smart cities...
NIKOLA TESLA aveva avuto la visione della trasmissione a distanza dell'energia... ma oggi mica è tanto sballata!! Usare il wireless a breve distanza come per ricaricare piccoli apparati elettronici è possibile anche per le vetture elettriche, anzi è meglio.

Vediamo perché: c'è tanta gente che si fascia la testa e si preoccupa per le infrastrutture di ricarica a bassa potenza (circa 3 kW) unattended: paura per atti vandalici, manomissioni durante le operazioni di ricarica, o la semplice scocciatura di maneggiare cavi, bocchettoni, etc. Ovviamente per gli apparati ad alta potenza (50  kW) da alcune decine di migliaia di euro installate presso aree di rifornimento attended non c'è questo problema e la sosta è breve. 

A casa invece se hai il wireless è comodo... arrivi, esci dal veicolo e non devi fare nulla. Sarà il sistema del veicolo, controllato da remoto dall'utilizzatore, a fare tutto. 

C'è chi teme per bambini e animali domestici o volatili... ma non c'è induzione che crea problemi se si hanno addosso materiali ferrosi (come con le piastre a induzione per le cottura cibi) e se non si è sulla stessa frequenza di risonanza non ci dovrebbe essere pericolo. Mi piacerebbe vedere qualche dimostrazione... rassicurante.

Oggi quindi si comincia così:

- a casa semplici apparati da 200-400 euro (negli Stati Uniti costano 2000 euro se devi aggiungere la connessione alla rete elettrica a 230V);

- in aree aperte al pubblico con costose colonnine (installate costano poche migliaia di euro l'una) e, purtroppo, vandalizzabili o esposte a manomissioni o semplici dispetti durante la ricarica, paline che peraltro saranno presto inutili (3-5 anni?).

I più visionari e quelli più "avanti", nonché pratici ed eleganti, si stanno invece orientando alla soluzione wireless: non la vecchia induzione magnetica a bassa efficienza (spreca il 40%), ma alla RISONANZA magnetica per la trasmissione senza contatto dell'energia elettrica a distanza (breve). Ci sta lavorando Delphi.

Sul veicolo occorre una placca che è in realtà un'antenna ricevente (non dovrebbe essere un problema) collocarla sotto il pianale, perché è piatta e non dovrebbe essere pesantissima... baricentro basso garantito!

Il bello è che con lo stesso hardware puoi ricaricarti ovunque, parcheggi all'aperto o al coperto, nel garage di casa o lungo i marciapiedi, presso altri apparati wireless, perché basta cambiare la sintonia di dove mettersi in ricezione dell'energia. Come il WiFi, basta che si disponga la password di cifratura... e quindi regolare la transazione economica/commerciale. Ma chissà se gli operatori del settore elettrico si fidano?
Un'applicazione del genere è ideale all'interno dei parcheggi che utilizzano silos automatizzati dove non accede il possessore del veicolo che viene preso in consegna e riposto in custodia in maniera automatizzata. L'assenza di bocchettoni da aprire o di cavi da collegare consente una ricarica semplice della batteria del veicolo durante la sosta all'interno del silos. 

Vediamo cosa è in preparazione.

Il sistema Delphi

La mobilità a zero emissioni potrebbe divenire realtà in un futuro non lontano in cui le vetture saranno spinte da propulsori elettrici e non avremo più bisogno di frequentare il benzinaio. L'energia sarà dalle batterie, ma non necessariamente l'ansia da ricarica ci renderà impazienti di attaccare la spina della nostra auto ad una presa di ricarica.

Il fornitore americano Delphi, in collaborazione con WiTricity Corporation, ha infatti sviluppato una tecnologia che ci consentirà di ricaricare le batterie senza bisogno di prese e cavi, ma utilizzando un campo magnetico. Immaginate che l'auto si ricarichi automaticamente ogni volta che la lasciate in un parcheggio pubblico o in garage. 

Vediamo come funziona. Una bobina posta sotto l'asfalto trasferirà energia elettrica al veicolo attraverso un campo magnetico variabile ad alta frequenza. Secondo Delphi, il loro sistema eguaglia i tempi di ricarica di un normale sistema plug-in ed è capace di trasferire fino a un massimo 3,3 KW.

Al contrario di altri sistemi già sviluppati per la ricarica ad induzione, che soffrono bassi rendimenti e funzionano su distanze minime, il sistema Delphi impiega un'antenna trasmettitore ed una ricevente sintonizzate sulla stessa frequenza. Esse interagiscono attraverso un campo magnetico costituendo un accoppiamento induttivo. Al contrario degli accoppiamenti induttivi tradizionali, questo sistema lavora ad un'unica frequenza per emettitore e ricevente, un'alta frequenza: di fatto le due antenne sono in risonanza.

Ciò permette di orientare il campo magnetico trasmesso lungo la direzione dell'accoppiamento, con meno dispersioni rispetto ad un sistema ad induzione semplice. In definitiva migliora l'efficienza e si riduce l'interazione con corpi esterni, compresi gli esseri umani. Delphi si è occupata di applicare all'automotive un brevetto di WiTricity, che permette quindi di trasferire flussi maggiori di energia ed a maggiori distanze con meno perdite e rischi per la salute.

Il Portable Electric Vehicle Charger (l'antenna ricevente) può essere installato su qualsiasi veicolo elettrico, così come l'unità esterna può venire integrata nel sottosuolo o essere semplicemente posta al suolo sotto l'autovettura.

Le due aziende hanno dichiarato che "la collaborazione aiuterà a definire una nuova infrastruttura di ricarica conveniente e sicura per veicoli elettrici privati e commerciali".

I sistemi Nissan

Nissan sta lanciando le sue auto elettriche. Ma quel che occorre affinché il mercato mostri fiducia acquistando le nuove vetture è che vi sia un sistema di distribuzione dell’energia così capillare da rassicurare i consumatori. Le perplessità circa le vetture elettriche ruotano intorno a tre punti: il primo relativo alla (per ora) scarsa autonomia delle batterie, che consentirebbe di percorrere circa un centinaio di chilometri; il secondo riguarda proprio l’approvvigionamento di energia, che renderebbe le auto elettriche fintamente ecologiche; il terzo sono i costi.

Le aziende automobilistiche da questo punto di vista stanno provando a strutturare sistemi per la ricarica che possano usare energie rinnovabili. Attualmente si tratta di concept e non si sa neanche se traslabili poi concretamente nella nostra quotidianità. In alto uno di questi esperimenti, un solar tree che nelle buone intenzioni di Nissan dovrebbe proprio servire a ricaricare auto elettriche in un prossimo futuro. L’idea è stata presentata al Ceatec Japan 2010, la fiera delle tecnologie.

 

Il sistema permette la carica di un veicolo elettrico senza cavi di connessione, semplicemente parcheggiandolo in un luogo designato ed è molto simile alla carica dello spazzolino elettrico o rasoio.Gli esperimenti sulla ricarica senza contatto per veicoli elettrici sono stati condotti in varie località, tra cui Yukarigaoka, Prefettura di Chiba, e le città di Sakai, Osaka, e le città di Nara, Prefettura di Nara.

L'energia elettrica è fornita attraverso l'induzione magnetica da una bobina primaria di alimentazione nella superficie di parcheggio di una bobina secondaria sul veicolo. Quando la bobina primaria è elettricamente carica, si genera un campo magnetico che induce corrente nel bobina secondaria e si ricarica la batteria senza connessione via cavo.

Il sistema eCoupled Powerspot di Fulton Innovation

Fulton Innovation ha sviluppato un dispositivo per la ricarica senza fili chiamato eCoupled Powerspot.

«E’ la prima volta nella storia in cui siamo stati in grado di ricaricare senza fili un apparecchio che necessita di una così grande quantità di potenza», ha affermato un rappresentante di Fulton Innovation dopo aver assistito al successo dell’esperimento con l’auto elettrica Tesla Roadster.

Una caratteristica interessante dell’eCoupled Powerspot è la possibilità di controllare il livello di potenza richiesto anche attraverso un’apposita App per iPhone. Niente più cavi e prese dunque per caricare la propria auto elettrica. Se Fulton Innovation riuscirà a rendere disponibile sul mercato questa tecnologia, l’uso delle vetture a batterie diventerà molto più semplice per tutti.