Bevielės energijos technologija gali revoliucionizuoti transporto infrastruktūrą

Primary tabs

Stanfordo universiteto mokslininkai sukūrė aukšto efektyvumo įkrovimo sistemą, kuri naudodama magnetinius laukus, bevieliu būdu, tarp kelių pėdų atstumu esančių metalinių ričių, perduoda didelę elektros srovę. Ilgalaikis tyrimo tikslas yra sukurti elektrinį greitkelį, kuris bevieliu būdu galėtų pakrauti judančius automobilius bei sunkvežimius. Ši nauja technologija turi potencialo ženkliai prailginti elektrinių automobilių nuvažiuojamą atstumą ir neatpažįstamai pakeisti važiavimą greitkeliais. „Mes norime, kad vairuotojai bet kuriame greitkelyje galėtų pasikrauti savo automobilius,“ – teigė Shanhui Fan, elektrotechnikos profesorius.

Nuvažiuojamas atstumas

Bevielio įkrovimo sistema mestų rimtą iššūkį pakraunamiems, ribotą atstumą nuvažiuojantiems elektriniams automobiliams. Pavyzdžiui, visi elektriniai Nissan Leaf automobiliai, su pilnai pakrauta baterija gali nuvažiuoti mažiau negu 150 km, o norint pilnai pakrauti bateriją reikia poros valandų. „Pasikrauk važiavimo metu“ sistema išvengtų šių apribojimų. „Ši koncepcija yra džiuginanti dėl to, kad ji leidžia užmiršti baterijos įkrovimus ir suteikia galimybę važiuoti neribotą laiko tarpą“, - teigė tyrimo bendraaturoius, Stanfordo klimato ir energijos projektų (GCEP) direktorius, Richard Sassoon.

Bevielės energijos perdavimas yra paremtas magnetinio ryšio rezonanso technologija. Dvi varinės ritės yra sureguliuotos taip, kad rezonuotų tame pačiame dažnyje, – kaip dvi vyno taurės, kurios pradeda vibruoti nuskambėjus specifinei natai. Šias rites skiria kelių pėdų atstumas. Viena ritė yra prijungta prie elektros srovės, kuri generuoja magnetinį lauką ir verčia antrąją ritę rezonuoti. Magnetinis rezonansas įtakoja nematomą elektros energijos perdavimą oru iš pirmos ritės į antrą. „Bevielė energija bus perduota tik tuo atveju, jeigu du rezonatoriai bus suderinti. Skirtingų dažnių objektai neveiks“, - aiškino mokslininkai.

2007 metais Masačiusetso technologijos instituto (MIT) mokslininkai panaudojo magnetinį rezonansą tam, kad įžiebti 60-ties vatų lemputę. Eksperimentas parodė, kad energija, tarp dviejų stacionarių ričių, gali būti perduota, nepaisant tarp ričių stovinčio žmogaus ar kito objekto. „Šis eksperimentas parodė, kad magnetinis laukas neįtakojo žmogaus, kuris stovėjo tarp dviejų ričių. O tai yra labai svarbu jeigu kalbame apie saugumą“, - dėstė mokslininkai.

Bevielė įkrovos sistema

MIT mokslininkai įkūrė kompaniją, kuri specializuojasi į stacionarių įkrovimo sistemų kūrimą ir tobulinimą. Tyrėjų kuriamos sistemos, mašinai pastatytai garaže arba gatvėje, gali perduoti apie 3 kilovatų elektros energiją. Mokslininkai svarstė ar šios sistemos modifikacijos galėtų perduoti 10 kilovatų energiją 6,5 pėdos atstumu. Ši galimybė leistų pakrauti greitkeliu judančią mašiną. Sistemos veikimo principas: ritės, prijungtos prie elektros srovės, būtų įmontuotos į greitkelį. Signalą priimanti ritė, primontuota prie automobilio dugno, mašinai važiuojant rezonuotų ir taip sukurtų magnetinį lauką, kuris nuolatos perdavinėtų elektrą, reikalingą pakrauti baterijai.

Stanfordo mokslininkai ieškojo, kaip efektyviausiu būdų pertransliuoti 10 kilovatų energiją; šiam tikslui pasiekti buvo naudojamos įvairios kompiuterinės sistemos ir modeliai. „Ryšiui asfaltas tikriausiai neturėtų jokios įtakos, tačiau elektromagnetinius laukus gali suardyti metaliniai mašinos korpuso elementai. Todėl mūsų tikslas yra išsiaiškinti optimalią energijos perdavimo schemą“, - aiškino mokslininkai. Mokslininkai Xiaofang Yu ir Sunil Sandhu naudodamiesi matematinėmis simuliacijomis atrado, kad ritė palenkta 90 laipsnių kampu ir pritvirtinta prie metalinės plokštės gali perduoti 10-ties kilovatų elektros energiją identiškai ritei, esančiai 6,5 pėdų atstumu.

Bevielės technologijos perspektyvos

Shanhui Fan su kolegomis savo bevielio įkrovimo sistemą neseniai užpatentavo. Sekantis žingsnis – išsamūs bandymai laboratorijose ir galiausiai technologijos testavimas realiomis vairavimo sąlygomis. Mokslininkai skiria daug dėmesio užtikrinti, kad sistema neigiamai neįtakotų vairuotojų, keleivių ar begalės mikrokompiuterių, kurie kontroliuoja vairavimą, navigaciją, oro kondicionavimą ar kitas automobilio funkcijas. „Mes privalome įsitikinti, kad ši sistema nedaro jokios žalos žmonėms, gyvūnams, mašinos elektronikai ar jūsų kišenėje esančiai kreditinei kortelei,“ – teigė Sven Beiker, Stanfordo automobilių tyrimo centro generalinis direktorius. Nors ir nustatyta, kad perdavimo proceso efektyvumas siekia 97 procentus, Beiker su kolegomis nori įsitikinti, kad likę 3 procentai yra prarandami karščio pavidalu, o ne kaip potencialiai žalinga radiacija.

Kai kurie ekspertai įsivaizduoja ateities greitkelius kaip automatizuotas sistemas, kuriose automatiniai elektromobiliai yra įkraunami beviele saulės energija arba kitu atsinaujinančios energijos šaltiniu. Įsivaizduojamas tikslas – sumažinti nelaimingų atsitikimų skaičių ir ženkliai padidinti eismą. Nepaisant padidėjusio eismo intensyvumo, dėl šios technologijos sumažėtų ir kenksminga emisija.

Anot tyrimų autoriaus Beiker, vieną dieną bevielė technologija padės automatizuotų mašinų GPS navigacijoms. Magnetiniai laukai, kaip ir GPS sistema, galėtų būti naudojama vairavimo proceso kontroliavimui. Planuojama, kad ritės būtų įmontuotos greitkelio juostų centre, jos pateiktų labai aiškius pozicionavimo duomenis. „Mes turime unikalią galimybę iš naujo apsvarstyti kaip elektros energija yra perduodama į mūsų automobilius, namus ir darbą. Ankščiau mes energiją siejome su laidų įjungimu į energijos šaltinius, dabar galime svajoti apie energijos perdavimą per vakuumą“, - apibendrino mokslininkai.

Parengė: Martynas Vaičekauskas

Facebook komentarai: