Op een dag zullen vloten van gedeelde autonome auto's passagiers snel rond steden brengen, ze ophalen en afzetten zonder parkeerplaatsen, garages of zelfs persoonlijke voertuigen. Maar zonder een plek om te zitten en op te laden, of de tijd om het te doen terwijl individuele eigenaren aan het werk zijn of thuis slapen, hoe zullen deze voertuigen de energie krijgen die ze nodig hebben om hun werk te doen? Wie zal de robotauto's voeden?
"Er is niemand om ze aan te sluiten. Er is geen stuurprogramma. Ze moeten op afroep kunnen gaan, zichzelf kunnen opladen als de batterijen bijna leeg zijn ', zegt Alex Gruzen, CEO van WiTricity, het in Massachussetts gevestigde draadloze oplaadbedrijf.
In de afgelopen acht jaar heeft WiTricity zijn bedrijfsmodel verschoven van consumentenelektronica en telefoonopladers om zich bijna uitsluitend te concentreren op de vraag hoe we auto's aansturen. Het antwoord, volgens Gruzen, bestaat uit kracht die door de lucht wordt overgedragen, via een systeem dat in het stadsbeeld is ingebouwd. Om dat uiteindelijk te bereiken, werkt WiTricity samen met BMW om het eerste consumentenklare externe oplaadsysteem voor een elektrisch voertuig uit te brengen.
Dit type opladen, dat gebeurt via een proces dat magnetische resonantie wordt genoemd, dateert uit het midden van de jaren 2000, toen Marin Soljačić, de oprichter van WiTricity en een professor in fysica van MIT, besloot een betere manier te bedenken om een telefoon op te laden. Hij experimenteerde met verschillende manieren om energie te verplaatsen, waaronder radiofrequentie, echografie en zelfs inductie, voordat hij zich vestigde op magnetische resonantie als de beste combinatie van efficiëntie en gemak. Hij vroeg een patent aan in 2006, dat hij uiteindelijk ontving in 2010, en begon WiTricity in 2007 om de mobiele telefoonindustrie te helpen de oplaadmatten compatibel te maken met sommige telefoons. (Je kunt er zelfs een kopen bij Tesla, hoewel het bedrijf nog geen plannen heeft aangekondigd om hun auto's op deze manier op te laden.)
Resonantie is niet uniek voor elektrisch opladen; het is hetzelfde fenomeen dat de oscillatie van een kind op een schommel beschrijft, en zijn overgang heen en weer tussen potentiële en kinetische energie. Een ouder die duwt of een kind dat pompt, kan energie aan het systeem bijdragen - maar alleen als ze met de juiste frequentie en in de juiste richting bewegen. Evenzo kan een elektromagnetische spoel energie naar een andere overbrengen, op voorwaarde dat ze zich in dezelfde richting bevinden en resoneren met een bijpassende frequentie.
Naarmate de jaren verstreken, werkte WiTricity - de enige licentiehouder van de technologie - samen met meer en meer bedrijven om het te ontwikkelen. Velen waren gericht op consumentenelektronica, maar Toyota gaf een licentie voor de Prius-hybride en investeerde uiteindelijk in WiTricity, en Honda, Hyundai, Nissan en GM werkten allemaal aan prototypes. BMW's 530e iPerformance 2018 is echter de eerste die op de markt komt en biedt een luxe pakket met een draadloze oplaadmat aan Duitse kopers (met plannen voor release in de VS, VK, Japan en China) voor ongeveer 3.000 euro.
Maar de 530e is een hybride, zegt Dominique Bonte, een auto-industrie analist bij ABI Research. Het heeft een kleine, 9, 2 kWh-batterij, die binnen een paar uur kan worden opgeladen via WiTricity-technologie, maar heeft slechts een bereik van 16 mijl. Draadloos opladen, zelfs met de 90 procent efficiëntie die WiTricity heeft kunnen bereiken, is nog steeds relatief langzaam. Kijk bijvoorbeeld naar Tesla: een Model S wordt geleverd met een batterij van 100 of 75 kWh en het WiTricity-systeem levert ongeveer 11 kW, wat betekent dat het een hele dag kan duren om een Tesla volledig op te laden. Daarom heeft het bedrijf ervoor gekozen zich te concentreren op zijn Superchargers, die een veel snellere lading kunnen leveren.
"U kunt draadloos en met vaste laadstations niet dezelfde stroomoverdrachten ondersteunen", zegt Bonte. “Dat gaat niet veranderen, geven ze toe. Het gaat een beetje hoger, misschien 20, 30 kW, maar het ondersteunt geen 50 tot 60 kW. Dat is zelfs niet voorzien in de standaard. ”Hij wijst er echter ook op dat het overgrote deel van het EV-gebruik niet elke nacht volledig moet worden opgeladen - volle batterijen zijn alleen echt nodig voor lange reizen.
Toch is er een verschuiving gaande in de auto-industrie, zegt Gruzen, mede dankzij het valsspeelschandaal van VW-dieselauto's, de dalende kosten van batterijen en Tesla die EV's sexy maken. "Al deze dingen komen samen, en nu zie je een buitengewone race tussen alle autofabrikanten om een breed scala aan geëlektrificeerde platforms aan te gaan", zegt Gruzen. "De markt stijgt."
WiTricity is niet zo alleen als hun honderden patenten suggereren. (In 2014 ontving het bedrijf een patent voor de draadloze technologie voor energieoverdracht met betrekking tot voertuigen.) Een bedrijf genaamd Plugless Power maakt aftermarket oplaadmatten, met een magnetische koppeling die wordt geïnstalleerd op een kant-en-klare EV. En de Halo van Qualcomm gebruikt inductief opladen, vergelijkbaar met dat in een elektrische tandenborstel die functioneel vergelijkbaar is met de versie van Witricity, ondanks het gebruik van andere technologie, en streeft dynamisch opladen na om voertuigen in beweging te laden.
"Veilige draadloze energieoverdracht voor voertuigtoepassingen", Amerikaans octrooi nr. 8.912.687 Maar er is meer voor nodig dan autofabrikanten en hun leveranciers om consumenten ertoe aan te zetten hun gedrag te veranderen, omdat veel van de angst voor elektrische voertuigen nog steeds aanwezig is. Bereikangst heeft de drang naar grotere batterijen gestimuleerd en de noodzaak van snel opladen. Maar gedistribueerd opladen in het stadsbeeld zou dat kunnen verlichten, en door de overheid opgelegde uitfasering van verbrandingsmotoren zou het probleem kunnen forceren. "Om echt een grote impact op het milieu te hebben, hebben we veel meer nodig dan alleen early adopters om elektrische voertuigen te kopen, " zegt Gruzen. En om dat te doen, moet opladen gemakkelijker zijn dan tanken. Het begint met een mat in je garage, zegt hij, maar het eindigt met het opladen van magnetische resonantie in openbare parkeerplaatsen, taxibewegingen en zo ongeveer overal waar een auto een pauze kan nemen voor een snelle "power snack".
Belangrijker is het stadsniveau, wanneer vloten worden gedeeld en draadloos en autonoom zijn, en wanneer stilstand verloren gaat. WiTricity en Qualcomm werken al samen met SAE (bekend als de Society of Automotive Engineers) aan een reeks wereldwijde normen waarmee auto's van verschillende fabrikanten kunnen opladen via verschillende draadloze systemen. Hierdoor kunnen vloten zelfs fungeren als batterijbanken, energie opslaan voor de stad en deze terug distribueren als de stroombehoeften gedurende de dag variëren.
"In een dergelijke omgeving, in een dergelijke auto-als-service-omgeving, zou draadloos opladen eigenlijk bijna een noodzaak worden", zegt Bonte.
