La carga inalámbrica en marcha, mucho camino por recorrer, pero es viable

Cuando hablamos del coche eléctrico y su penetración en distintos mercados, hay un tema que es recurrente, el proceso de carga. La autonomía, la facilidad y la rapidez del proceso de carga siguen siendo algunas de las principales preocupaciones para el potencial usuario de vehículos eléctricos. La buena noticia es que un grupo de ingenieros de la Universidad de Boulder Colorado están trabajando en un sistema de carga inalámbrica en movimiento.

Lo tienen como objetivo principal, “que los coches sean capaces de recargarse en marcha”, tal y como afirma Khurram Afridi, uno de los investigadores del Departamento de Ingeniería Eléctrica, de Computación y Energía de la Universidad de Boulder, Colorado. Puede parecer de ciencia ficción, pero el equipo ya tiene un prototipo de transferencia inalámbrica de energía que ‘envía’ la electricidad a través de campos eléctricos a frecuencias muy altas.

Si esta tecnología sigue adelante, representaría un antes y un después en la forma de planificar la movilidad con vehículos eléctricos, no olvidemos que la autonomía de un coche eléctrico puede oscilar entre los 150 y los 400 km dependiendo del modelo y del mercado, a lo que debemos añadir el escaso volumen de puntos de recarga en algunos países y las distancias que existen entre ellos a la hora de hacer un viaje largo por carretera.

Esta tecnología, en palabras de Afridi, se expandirá más allá de gadgets como smartphones y empezará a dotar de energía a cosas más grandes, como coches. En un futuro, una carretera podría contar con un carril exclusivo para recarga de vehículos eléctricos, y el conductor solo tendrá que incorporarse a este carril cuando necesite la energía adicional para continuar con su viaje. De hecho, las baterías podrían ser más pequeña, abaratando el coste de un coche eléctrico.

El concepto está basado en la tecnología actual de carga inalámbrica para dispositivos móviles, que consiste en un soporte que está conectado a una toma de corriente y que empieza a transferir la energía en cuanto el dispositivo toca dicha superficie. Actualmente hay algunas soluciones de carga inalámbrica para coches, pero a través de un proceso estático.

Replicar este modelo de carga para que se realice en movimiento no es sencillo, requerirá muchísima energía que será enviada a una gran distancia física. Además, se necesitarán paneles con poca distancia entre ellos, teniendo en cuenta la velocidad del vehículo, con la intención de que el proceso no se interrumpa. Sin duda, un cambio de paradigma respecto a los desarrollos actuales.

 

La mayoría de la investigación en tecnología de energía inalámbrica hasta la fecha se ha centrado en la transferencia de energía a través de campos magnéticos, llamado enfoque inductivo. Los campos magnéticos, a niveles de resistencia apropiados para la transferencia de energía sustancial, son más fáciles de generar que los campos eléctricos equivalentes, y en esto se han enfocado el grupo de ingenieros.

Sin embargo, los campos magnéticos viajan en un patrón de bucle, que requiere el uso de ferritas frágiles y con pérdidas para mantener los campos y la energía dirigidos, lo que resulta en un sistema costoso. Los campos eléctricos, por el contrario, viajan naturalmente en líneas relativamente rectas. Afridi quería aprovechar esta propiedad de los campos eléctricos para desarrollar su innovación y reducir sustancialmente los costes del sistema.

El gran reto del uso de campos eléctricos para la transferencia de energía inalámbrica (enfoque capacitivo) es que el gran espacio de aire entre la calzada y el vehículo eléctrico resulta en una capacidad muy pequeña a través de la cual se debe transferir la energía. Ante esta dificultad, y el escepticismo que generó el proyecto, Afridi propuso solventarlo aumentando la frecuencia de los campos eléctricos en el prototipo, colocaron placas de metal paralelas entre sí, separadas por 12 centímetros.

Las dos placas inferiores representan las placas transmisoras dentro de la carretera, mientras que las dos placas superiores representan las placas receptoras dentro del vehículo. Cuando se activa un interruptor, la energía se transmite desde las placas inferiores al instante. Por encima, una bombilla se enciende y ¡voilà! transmisión de energía sin necesidad de cables. El equipo ha mejorado el dispositivo hasta el punto en que puede transmitir kilovatios de potencia a frecuencias de escala megahercios.

El equipo de Afridi seguirá con el desarrollo del prototipo y su objetivo es escalarlo para aplicaciones del mundo real, por ejemplo, en el sector de la logística y entrega, en el que los robots podrán desempeñar sus funciones sin tener que parar a recargar la batería, aumentando exponencialmente la productividad, y reduciendo costes y tiempos de entrega. Otra aplicación viable, aunque más ambiciosa, es incorporar esta tecnología en la próxima generación de sistemas de transporte como el Hyperloop.

Sin duda, un gran desarrollo, eso le ha valido a Afridi y su equipo para recibir financiación y apoyo de distintos entes para continuar con el proyecto, afirma que desarrollar una carretera eléctrica puede estar muy lejos en el horizonte y deberá superar muchos obstáculos, sobre todo tecnológicos y sociales. Está claro que implementar esto en carreteras puede ser complejo y costoso, pero no descartemos su aplicación en núcleos urbanos, ¿os imagináis un carril ‘Charge’ que se sume al carril Bici y Bus/Taxi?

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Vía | Techxplore



Energias renovables

11 Comment responses

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    April 08, 2018

    Podría estar bien para zonas puntuales o ámbitos industriales con maquinaria eléctrica que necesita estar 24h funcionando y realizando circuitos pequeños y fijos, pero no lo veo aplicado en una carretera, demasiado gasto en infraestructura, es mucho más fácil instalar más cargadores, igual que ahora hay gasolineras. Por otra parte seria necesario valorar el efecto sobre la salud de esos campos eléctricos tan potentes, a tan alta frecuencia y tan cerca de los cuerpos humanos que viajan dentro de los coches.

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      April 09, 2018

      +1000kwh @Ruben
      Como bien has dicho, habría que estudiar los efectos para la salud tanto en personas sanas como en las que sufren alguna patología previa (p.e. quienes lleven marcapasos u otros sistemas).
      Si el VE tiene auge por motivos obvios y entre ellos el de mejorar el medioambiente y la salud sería un contrasentido una medida que pudiera enfermar o causar perjuicio a la salud.

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    April 08, 2018

    Tal vez sería más factible un sistema similar a la catenaria pero a nivel del suelo, es decir algo parecido al scalextric.

    Imaginemos un “rail con un elemento conductor” y a su vez imaginemos que en los bajos de los vehiculos existen un par de brazos retractiles a modo de “contacto”.

    En caso de necesitar recarga, mientras el coche circula sobre el “carril conductor” desplegaría los brazos retráctiles que entrarían en contacto con el “rail conductor” y se iría recargando mientras circula.

    Al menos con la tecnología actual sería un sistema más eficiente y sobretodo más economómico.

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      April 08, 2018

      Eficiente seguro, pero has jugado alguna vez al Scalextric debajo de la ducha?
      Mejor no

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        April 08, 2018

        Naturalmente solo he expuesto el concepto sin entrar en detalles técnicos…

        Asumo que los trenes, tranvias, trolebuses que usan catenarias expuestas al aire libre se aislan convenientemente y en consecuencia el sistema de “scalextric” tendría que presentar la correspondiente protección.

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          April 08, 2018

          Ese es el problema ,que la zona de contacto no puede estar aislada, y tendríamos los dos polos de alta tensión desnudos y en el suelo. Demasiado peligroso, por algo los trenes tienen un polo en alto y el otro en el suelo.

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            April 08, 2018

            Exacto. Probablemente la solución pase por extensores de combustión, uso de otros vehículos para viajes largos o la combinación de supercondensadores y baterias para cargas ultrarapidas muy frequentes. Mientras no se mejoren las baterías y su capacidad de carga a altas intensidades, que es la dirección que parecen llevar los fabricantes.

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            April 09, 2018

            Por curiosidad, como se evita que el agua que moja la catenaria del tren haga de conductor y comunique con el suelo?

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      April 08, 2018

      Pienso que la solución ideal será eso pero automatizado, esos bornes se pueden guardar en un compartimento estanco, incluso podrían estar cada uno en un lado del coche, el tema sería automatizarlo y que sea un estándar, fiable y duradero.

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