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Bandes de transfert d'énergie sans fil pour véhicules électriques et bus

Bandes de transfert d'énergie sans fil pour véhicules électriques et bus

Le bus de véhicule électrique en ligne KAIST (OLEV) coréen [Source de l'image:KAIST, via Wired Magazine]

Parallèlement à une technologie de batterie innovante, une autre méthode potentielle pour charger les véhicules électriques (VE) pourrait être des bandes de transfert d'énergie sans fil installées sur les surfaces routières. Le potentiel des nouveaux véhicules électriques est assez excitant, en particulier en ce qui concerne les véhicules de transport en commun tels que les bus et les tramways, mais la technologie pourrait un jour être également utilisée pour les véhicules électriques.

Le transfert sans fil a été démontré pour la première fois par Nikolai Tesla en 1891. Tesla avait un intérêt obsessionnel pour le sujet qui lui a permis de développer sa bobine Tesla. Cet appareil, qui produit des courants alternatifs haute tension et haute fréquence, a permis à Tesla de transférer de l'énergie sur de courtes distances sans interconnecter les fils via un couplage inductif résonnant, la transmission sans fil en champ proche de l'énergie électrique entre deux bobines couplées magnétiquement.

Cette approche est de plus en plus testée dans divers pays comme moyen potentiel de recharger les VE en déplacement. Il s'agit du transfert d'électricité entre deux plaques chargées magnétiquement, l'une enterrée sous la route ou la voie ferrée et l'autre en bandoulière sous le châssis d'un véhicule. En Italie, un tel système est utilisé à Gênes et à Turin depuis plus de dix ans, fournissant 10 à 15% de la puissance de 30 bus électriques qui se rechargent à chaque arrêt de bus. Le système a été développé par une société allemande, Conductix-Wampfler, qui revendique une efficacité de transfert d'énergie de 95%. Un autre système est actuellement en cours de développement à l'Utah State University, soutenu par un financement de la Federal Transit Administration et un système d'intégration également lancé aux Pays-Bas en 2010.

En 2009, le Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) a testé son projet de véhicule électrique en ligne (OLEV). Cela incorporait une technologie appelée champ magnétique en forme de résonance (SMFIR) impliquant l'enfouissement de bandes électriques à une profondeur de 30 cm (11,8 pouces) sous la surface de la route, connectées au réseau national. Un train sans voie a été utilisé comme véhicule de démonstration, composé d'un tracteur équipé de pick-up à induction magnétique et de trois voitures de passagers. KAIST a ensuite déployé des tramways utilisant le système au parc d'attractions Seoul Grand Park et a suivi avec le premier bus électrique au monde en juillet 2013, parcourant une distance de 15 miles entre la gare de la ville de Gumi et le quartier d'In-dong. . D'ici là, le projet initial avait déjà conduit à la formation de deux sociétés dérivées, OLEV Korea et OLEV Boston, cette dernière lancée en 2011 et qui vise à commercialiser son système pour une utilisation aux États-Unis.

Le bus KAIST OLEV en service dans la ville coréenne de Gumi [Source de l'image:KAIST]

Le système de transfert sans fil signifie que la taille des batteries des véhicules électriques peut être réduite à environ un tiers de celle que vous vous attendez normalement à trouver dans une voiture électrique. Un espace de 6,7 pouces entre la surface de la route et le bas de chaque véhicule offre une efficacité de charge de 85% à 100 kilowatts. Les plaques enterrées sous la chaussée représentent entre 5 et 10% de la totalité de l'itinéraire et restent éteintes jusqu'à l'approche d'un véhicule. Il faut environ 30 minutes à OLEV pour se recharger complètement et ils peuvent parcourir 40 kilomètres entre les charges (environ 24 miles), ce qui signifie qu'ils pourraient potentiellement dévier de l'itinéraire de charge établi à l'occasion s'ils en avaient besoin. Les bus peuvent voyager à une vitesse maximale de 85 kilomètres par heure (km / h), mais se déplacent généralement à 60 km / h en service ordinaire.

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Cela devient en fait assez excitant, étant donné que d'autres entreprises du monde entier commencent à prendre conscience de cela. Qualcomm, Momentum Dynamics, WiTricity, Evatran et WAVE ont tous des systèmes en développement pour le moment. Certaines personnes se demandent si le système pourrait un jour être amélioré pour pouvoir être utilisé dans les voitures, simplement parce que l'équipement utilisé sur les véhicules est trop volumineux à 400 lb. Cependant, il est parfait pour les bus, ce qui leur permet de faire des économies de poids considérables sur les batteries. Les bus électriques utilisant le système de transfert sans fil ne sont actuellement pas compétitifs avec les bus diesel en termes de coûts d'investissement, mais ils le sont en termes de coûts totaux de propriété en raison des économies sur les batteries qui sont possibles avec ce système ainsi que des faibles besoins d'entretien.

Le Royaume-Uni a annoncé son intention de tester des autoroutes à «charge à la conduite» en août de l’année dernière, après l’achèvement d’une étude de faisabilité commandée par Highways England. Les tests, qui doivent avoir lieu hors route à un moment donné cette année ou la prochaine, évalueront le potentiel du système à contribuer à réduire les coûts de carburant, à avoir un impact minimal sur les surfaces routières et à réduire l'impact environnemental du transport routier, y compris l'amélioration de la qualité de l'air. , réduction du bruit et réduction des émissions de carbone. Le ministre britannique des Transports, Andrew Jones, a déclaré à l'époque que le transfert sans fil pourrait offrir des possibilités intéressantes pour le pays étant donné que le gouvernement engage 500 millions de livres sterling au cours des cinq prochaines années pour maintenir le Royaume-Uni à la pointe de cette technologie et le potentiel de stimuler les emplois et croissance.

Un système de frais de stationnement sans fil exposé à un salon de l'automobile [Source de l'image:Wikimedia Commons]

Si les essais sont couronnés de succès, cela pourrait conduire à une révolution dans le domaine du transport routier durable au Royaume-Uni. Ces tests auront une durée totale d'environ 18 mois, après quoi d'autres essais sur route devront probablement être menés. Entre-temps, au moins une ville du Royaume-Uni, Milton Keynes, a déjà mis en place son propre système de transfert sans fil, bien que cela soit assez limité et oblige les bus à s'arrêter plusieurs minutes à la fois pendant le chargement.

La recharge sans fil au Royaume-Uni n'est pas sans critiques. Par exemple, le Dr Paul Nieuwenhuis, directeur du centre d'excellence pour les véhicules électriques de la Cardiff Business School, est assez sceptique, en raison du coût et du fait que la technologie des batteries s'améliore constamment, en particulier en ce qui concerne ce que Tesla a réussi à réaliser ces derniers temps. années. Même si la recharge sans fil arrive sur les routes britanniques, Highways England a toujours l'intention d'installer des bornes de recharge pour les véhicules électriques à des intervalles de 20 miles sur le réseau autoroutier. Cela devrait à son tour contribuer à améliorer l'adoption des véhicules électriques grand public.

L’institut allemand Fraunhofer est un institut qui étudie le potentiel du transfert sans fil pour les véhicules électriques. Des chercheurs de l’Institut Fraunhofer pour l’énergie éolienne et la technologie des systèmes énergétiques IWES à Kassel ont développé une conception rentable en août de l’année dernière, en utilisant des composants standard disponibles sur le marché de masse. Les scientifiques ont réussi à réduire le nombre de feuilles de ferrite volumineuses en utilisant des systèmes de bobines, ce qui réduit également le coût. IWES a constaté que même lorsqu'une voiture se trouve à 20 centimètres d'une bobine intégrée à la route, un niveau d'efficacité compris entre 93 et ​​95% est toujours réalisable sur toute la plage de puissance de 400 watts à 3,6 kilowatts. Un autre avantage de ce système est qu'il peut également décharger de l'énergie sur le réseau électrique général. Cela signifie que l'énergie excédentaire du réseau pourrait être injectée dans ces voitures, en les utilisant comme installations de stockage d'énergie jusqu'à ce que l'énergie soit nécessaire lorsqu'elle pourrait être retournée au réseau.

Bobine de charge inductive de Fraunhofer pour voitures électriques [Source de l'image:Institut Fraunhofer]

Deux autres instituts Fraunhofer, les instituts Fraunhofer pour la technologie de fabrication et les matériaux avancés IFAM et pour les systèmes de transport et d'infrastructure IVI, ont testé avec succès des systèmes de transfert sans fil pour une utilisation dans les voitures, en utilisant un parcours d'essai de 25 mètres de long avec des bobines intégrées dans la route. Le véhicule d'essai, une voiture de sport transformée en véhicule électrique, a réussi à parcourir tout l'itinéraire à une vitesse modérée tout en chargeant simultanément sa batterie.


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