Energia és mobilitás zöld szemszögből

A vezeték nélküli töltésben rejlő lehetőségek

2020. június 03. • írta: ZöldEnergia

Lehet, hogy a belső égésű motorok mostanra a kihalással néznek farkasszemet, de az tagadhatatlan, hogy ennek a meghajtási formának az egyik meghatározó nagy előnye még mindig a gyors "utántöltés" és a nagy hatótávolság. Ami egyelőre még nem igaz az új elektromos meghajtást használó autókra, írja az Economist. Az egységes szabvá­nyok hiánya miatt az tisztán elektromos autók különböző töltési megoldá­sokat használnak, másfajta kábelekkel és csatlakozókkal, a töltési áramerősségről és feszültségről nem is beszélve. Emiatt a hosszabb utakat komolyan meg kell előre tervezni, lehetőleg teljes töltéssel indulva és gondosan kiválasztva a megfelelő töltőállomásokat az útvonalon.

Mennyivel könnyebb lenne a helyzet, ha az elektromos autók akkumulátorait vezeték nélküli megoldással lehetne tölteni. Az elektromos fogkefék vagy mobil telefonok esetében ez már megoldott, az úgynevezett elektromágneses indukció segítségével. A jelenséget már a 19. század óta ismerjük — Faraday nevéhez fűződik a jelenség alapjainak leírása —, ahol váltakozó áram által indukált mágneses mező hatására elektromos áramot lehet gerjeszteni egy közeli másik tekercsben. A második tekercsben keletkezett áramot aztán megfelelő eszközökkel egyenárammá lehet alakítani, ami aztán az akkumulátor töltésére is felhasználható.

Ahogy azt az elektromos fogkefét vagy a vezeték nélküli mobil telefon töltőt használók pontosan tudják, a töltéshez azért még néhány dolognak is teljesülnie kell: például a két tekercset egymáshoz viszonylag közel és megfelelő irányba kell állítani ahhoz, hogy a töltés megtörténhessen. Ezt annyira nem könnyű megoldani az autók töltésénél, arról nem is beszélve, hogy a fenti példákhoz képest sokkal nagyobb mennyiségű energiát kell így átvinni a töltő oldalról a tölteni kívánt oldalra.

Szerencsére vannak már kézzelfogható megoldások erre is. Az amerikai Boston városban található, az MIT technológiáját piacra dobó WiTricity megoldása szerint a tekercsek önfrekvenciájának összehangolásával a hatékony energiaátvitelhez szükséges távolság jelentősen megnövelhető. Az egyik kísérletük szerint akár két méteres távolságból is képesek voltak egy 60 W-s izzólámpát működtetni egy ilyen összehangolt töltő rendszer segítségével. S mindez úgy, hogy a közelben tartózkodóaknak semmi észlelhető baja nem esett közben.

A WeTricity az első ipari megoldást a BMW-nek adta el 2018-ban, amely először az 530e hibrid modellben talált alkalmazást. A WiTricity szerint a mostani fejlesztésekkel már akár 93%-os hatékonyság is elérhető, ami már közvetlenül összehasonlítható a vezetékes töltéssel. Emellett a töltési és töltendő oldali tekercseknek sem kell teljesen pontosan átfedniük egymást az új fejlesztéseknek és az összehangolásnak köszönhetően.

Az, hogy mennyi áram és milyen gyorsan tölthető az új rendszerrel, csak költség és tervezés kérdése. A legtöbb otthoni alkalmazáshoz egy 11 kW teljesítményű rendszer elégséges, amivel kb. 50 km-es hatótávolságot lehet tölteni óránként egy elektromos autó akkumulátorába, és amely rendszer kb. 2000 dollárba kerül. Ez megközelíti a mostani otthoni elektromos töltő rendszerek árát.

A vezeték nélküli töltés előnye, hogy bármikor használható, ha az autó nem mozog, akár csak egy rövid időre is. Így könnyen telepíthető például taxi állomásokra, vagy elektromos buszok töltéséhez is a buszmegállókba. Bár elvileg az autók akkor is tölthetők egy ilyen rendszerrel, ha azok mozognak, de az valószínűleg egyelőre még nem reális elképzelés, hogy például egy autópályán az egyik sávot felássák, hogy egy ilyen töltőrendszert telepítsenek több száz kilométer hosszan.

Más vállalatok is fejlesztenek hasonló rendszereket, főként vállalati vagy ipari alkalmazásokhoz. Az ugyancsak amerikai Momentum Dynamics elektromos buszok töltéséhez szükséges rendszereket forgalmaz. Az Oak Ridge National Laboratory kutatói februárban sikeres próbaüzemben egy kisteherautó 60 kWh-s akkumulátorát töltötték fel három óra alatt. Az itt felhasznált 20 kW-s rendszer mellett dolgoznak egy 120 kW-s gyorstöltő rendszeren is, amely várhatóan a Tesla szupertöltőjének megfelelő sebességre lesz majd képes.

A mostani fejlesztések, a vezetékes megoldásokkal ellentétben, már most egy közös szabvány kidolgozásán fáradoznak. A kínai szabványok is átvették a nemzeti rendelkezésekben a WiTricity és hasonló vállalatok által alkalmazott megoldásokat. Ez nagy segítség lehet a szabvány nemzetközivé válásában, hiszen a kínai piac már most jelentős tisztán elektromos autót jelent, és a hazai szabvány a kínai gyártók mellett a külföldi autógyártók számára is követendő példának számít.

23 komment

A bejegyzés trackback címe:

https://zoldenergia.blog.hu/api/trackback/id/tr515737184

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.

ébrenjáró 2020.06.03. 21:59:59

Ez pocsékolás!!! A vezeték nélküli mobiltöltőknél is 30% energia elmegy a semmibe.
Ez lenne környezettudatosság?
Ha már úgyis odateszi valaki a telefonját a vezeték nélküli töltőre, akkor mennyivel kerül több mozdulatba bedugni egy dugót??

Senki sem akar itt változtatni semmin. Mindenki csak a kényelmét akarja fenntartani látszatmegoldásokkal.

Dan da Man 2020.06.03. 22:47:30

@ébrenjáró: Nem egészen. Ugyanis az elektromos gépjárművek mennyiségének növekedésével még több töltőre lesz igény. És ehhez nem mindegy, hogy konkrét számú dugó kell, vagy gyorsabb, egyszerűbb, hely szempontjából praktikusabb megoldások csatlakoznak, amelyekhez több autó fér hozzá egyszerre.

Továbbá az elvesztett mennyiséget is ki fogják fizettetni az autóssal.

Persze az igazi az lenne, ha ezeket a töltéseket napkollektorok segítségével lehetne végezni, vagy más megújuló forrással.

Kovacs Nocraft Jozsefne 2020.06.03. 23:17:58

"Az egységes szabvá­nyok hiánya miatt az tisztán elektromos autók különböző töltési megoldá­sokat használnak, másfajta kábelekkel és csatlakozókkal, a töltési áramerősségről és feszültségről nem is beszélve."

Miből gondolja a posztoló, hogy a vezeték nélküli töltők egyetlen egységes szabvány szerint fognak készülni?

gabiiii 2020.06.04. 01:03:59

@Dan da Man: Az elveszett mennyiséggel nem az a legfőbb baj, hogy ki kell fizetni, hanem hogy máshol hasznosul: szépen elnyelődik benned, az arra kolbászoló macskában, vagy a garázs mellett trécselő szomszéd néni szívritmus szabályozójában. Már így is van elég elektroszmog a környezetben, nem kellene ilyen marhaságokkal tovább növelni.

ZöldEnergia 2020.06.04. 01:43:40

@Kovacs Nocraft Jozsefne: Szerintem az utolsó bekezdés utal erre, bár tényleg nem 100%-ig biztos, hogy egységes szabvány alakul ki a következő években. De a kínai belső fogyasztásra vonatkozó rendelkezéseknek köszönhetően azért jó esély van erre.

Pipas 2020.06.04. 05:11:59

"Az elektromos fogkefék vagy mobil telefonok esetében ez már megoldott"

Továbbá, az elektromos fogkefék és a "mobil telefonok" esetében már megoldott, hogy nem kell nekik parkolót keresni, egyszerűen zsebre lehet vágni őket. Mennyivel egyszerűbb lenne, ha az elektromos autókat is zsebre lehetne vágni! :D

Kovacs Nocraft Jozsefne 2020.06.04. 10:31:19

@gabiiii:

Tudod, milyen frekvencián működnek a vezeték nélküli autótöltők? Én kerestem, de nem találtam erre vonatkozó infót.

Szerintem párszor tíz MHz-ig nem jelent komolyabb gondot, és én arra tippelek, hogy az indukciós töltésnél még ennyi sincs az üzemi frekvencia.

Pipas 2020.06.04. 10:33:30

@Kovacs Nocraft Jozsefne: Csinálnak egy sok kilowattos adót csak azért, hogy ne kelljen bedugni a dugót? Hát ez tragikus... :(

2020.06.04. 12:57:28

@ébrenjáró: idézet a cikkből: "A WiTricity szerint a mostani fejlesztésekkel már akár 93%-os hatékonyság is elérhető, ami már közvetlenül összehasonlítható a vezetékes töltéssel. "

Egyébként igazad van, a kényelmünket akarjuk fenntartani. Te járj gyalog!

Kovacs Nocraft Jozsefne 2020.06.04. 16:29:53

@Pipas:

Ha jól sejtem, inkább transzformátor, mint adó, de mint említettem, nem sikerült adatot találnom a frekvenciáról.

Mivel több kW teljesítményről van szó, ráadásul a méret és a tömeg is számít, azt sem tartom kizártnak, hogy légmagos tekercset használnak magasabb frekvencián, hogy elkerüljék a vasmag (ami persze többnyire nem vas, hanem pl. vmi ferritféle) telítődését.

@a szürkebarát ötven árnyalata:

"a mostani fejlesztésekkel már akár 93%-os hatékonyság is elérhető, ami már közvetlenül összehasonlítható a vezetékes töltéssel."

Ebben azért van egy apró csúsztatás. A tápegység, az esetleges feszültség-konverzió vesztesége mind a vezetékes, mind a drótnélküli töltésnél jelen van, csak a drótnélkülinél ott van még a drótnélküli átvitel plusz vesztesége is.

2020.06.04. 16:44:40

@Kovacs Nocraft Jozsefne: igaz, nem világos, hogy minek a hatásfoka a 93%. Hajlok arra, hogy nem az egész rendszeré. Ez esetben a 93% áll szemben a madzag tulajdonképpen 100%-val. Egyébként így sem rossz, ha a megfelelő helyen használják, pl elektromos busz megállójában, ha már minden egészségügyi, munkavédelmi stb aggályt tisztáztak. A magam részéról szívesebben látnék egy vaslapot a buszöbölben, mit egy rakás trolidrótot a fejem fölött vagy hatalmas füstpamacsokat a busz mögött :). 7% villanyt feláldozunk a magasabb rendelkezésre állás oltárán. Lehet, hogy megéri.

GyMasa 2020.06.04. 17:33:59

@Kovacs Nocraft Jozsefne:
"...a mostani fejlesztésekkel már akár 93%-os hatékonyság is elérhető..."
Hát, persze, ez valami olyasmi, mint 10-15 éve volt a mobiloknál a kéeszenléti idő. Megadták, hoyg 200 óra, de azt nem, hogy milyen körülmények között.
Ismerve az ipari körülményeket, valószínűleg a 200 órát a GSM torony antennájára közvetlenül ráduct-tape-ezett telefon tudta.
Innentől fogva a 93% is valami olyasmi lehet, hogy 0.01mm-es légréssel sikerült ezt elérniük.
(ami ugye a gyakorlatban teljes érintkezést jelent.)

Kovacs Nocraft Jozsefne 2020.06.04. 17:38:20

@a szürkebarát ötven árnyalata:

"7% villanyt feláldozunk a magasabb rendelkezésre állás oltárán. Lehet, hogy megéri."

Az a rendelkezésre állás nem biztos, hogy magasabb, mert egy összetett vezeték nélküli töltőelektronika biztos nagyobb eséllyel hibásodik meg, mint egy egyszerű kábel. Persze minden a tényleges műszaki megvalósítástól függ, lehet, hogy nem jelentős a meghibásodási esély növekedése, ehhez túl kevés az elérhető infó - vagy csak én nem kerestem elég alaposan. :) Mindenesetrre több tíz kW-os eszközökről van szó, jelentős hőtermeléssel és korlátozott hűtéssel.

A dolog másik oldala pedig az, hogy az adott ország energimixétől függően az sem biztos, hogy az elektromos autó környezetszennyezése kisebb, mint a belsőégésű motoré. Ahol nagy a fosszilisek részaránya, ott esetleg épp az a 7% veszteség teszi az elektromos autót környezetszennyezőbbé, mint a hagyományos motor. De ugye az a 7% sem biztos, annyira kevés az elérhető infó, na meg sztem van még tartalék a fejlesztésekben.

GyMasa 2020.06.04. 17:58:21

@poszt:
AZért ez egy durván marketing-rizsa szintű cikkre sikeredett.
Miért kell startupok illuzórikus képzelgéseiből cikket írni?
AZ egész Witricity, egy kamu...

- AZ elektromos fogkefében van mondjuk 1 Wh akku, amit 24 óra alatt kell feltölteni. AZ elektromos autókban manapság pedig 40+kWh akku van, amit a lehető legrövidebb idő alatt kell feltölteni. Ez a folyamat nagyon nem skálázódik jól. (lásd, hogy a dugaszolós töltésnek is mekkora nagy problémája van 100kW feletti teljesítmények esetén...

- A tisztánlátás miatt, valószínűleg a technológia NEM az MIT felfedezése, csak az "MIT technológiája", azaz jó eséllyel semmi köze nincs hozzá, csak egy jogilag védhető marketing bullshit.

- "Az egyik kísérletük szerint akár két méteres távolságból is képesek voltak egy 60 W-s izzólámpát működtetni egy ilyen összehangolt töltő rendszer segítségével."
Jah 60W... Egy 100kWh-s Tesla akkupakk feltöltéséhet kb 110kW (110 000W) folyamatos teljesítményre van szükség egy órán keresztül. Az "csak" 1833-szorosa a 60W-nak.

- "Emellett a töltési és töltendő oldali tekercseknek sem kell teljesen pontosan átfedniük egymást az új fejlesztéseknek és az összehangolásnak köszönhetően."
Ja, de az "akár 93%" valószínűleg a 100%-os átfedésre igaz, ami nagyon durván elkezd romlani, ahogy ez az átfedés romlik...

- "Az, hogy mennyi áram és milyen gyorsan tölthető az új rendszerrel, csak költség és tervezés kérdése."
Meg azért ne feledjük el a jó öreg fizikát sem, ha lehet...

- "A legtöbb otthoni alkalmazáshoz egy 11 kW teljesítményű rendszer elégséges,..."
Ami egy 230V-os rendszernél 47 Ampert jelent, ami már normál, lakossági bekötéssel nem biztosítható. Plusz, emellett gyakorlatilag semmi mást nem tud az ember otthon csinálni.

-"...amivel kb. 50 km-es hatótávolságot lehet tölteni óránként egy elektromos autó akkumulátorába,"
tehát, egy 1000km-es út 20 órányi töltésbe kerül.

- "... és amely rendszer kb. 2000 dollárba kerül. Ez megközelíti a mostani otthoni elektromos töltő rendszerek árát."
Elég drága ár ez a "kényelemért"!

- " A vezeték nélküli töltés előnye, hogy bármikor használható, ha az autó nem mozog, akár csak egy rövid időre is. "
Igen, ha az egész világot töltővé alakítjuk.
Ami eleve gond lesz majd, mert az egész világ már most is SÖRNYITÓ...

-"Így könnyen telepíthető... "
Ja, meg valószínűleg még gombokért is lesz majd. Ja nem...

Ja, és a linken meg az az állítás szerepel, hogy:

“More than 2/3 of consumers in Germany planning to buy a car are more willing to purchase an EV if they could charge it wirelessly.”
J.D. Power Mobility Disruptor Study

Ami szintén egy ordas nagy hazugság, mert valószínűleg, ismerve az igazi németeket, azok aki NEM vennének ilyen autót, ha nem lenne vezeték nélküli töltés, az pontosan ugyanennyi lenne.
Arról már nem is beszélve, hogy a németek (és nem a sötétzöld németek) bizony alaposan kiszámolják egy megvásárolandó autó teljes költségvetését, és csak azután döntenek. Na itt mindegyik elektromos autó csúfosan elvérzik ebben az országban.

Összegezve:
Ez a cikk nem volt túl informatív, de legalább durván marketing bullshit szagú volt...

GyMasa 2020.06.04. 19:35:10

Ja, és szerintem nem annyira véletlen, hogy a technológiailag annyira előrehaladott Apple is törölte a termékkínálatából a vezeték nélküli töltést.
Ha ők, a termékeikhez illő árréssel sem voltak képesek megoldani a 15W-os töltést, akkor elképzelhető, hogy vannak itt fizikai korlátok, amik a mai fizikai ismereteinkkel nem áthidalhatóak.

ZöldEnergia 2020.06.04. 23:42:08

@GyMasa: Mi azért bízunk az Economist szerkesztőségének minőségében...

2020.06.05. 09:21:38

@Kovacs Nocraft Jozsefne: Én a jármű rendelkezésre állására gondoltam. Egy ilyen időveszteség nélküli töltéssel nem kell a forduló végén töltőre állni. Elég kisebb akku is, tehát olcsóbb, könnyebb a busz, több benne a hely.

Ami a kiváltani szándékolt károsanyagkibocsátást illeti, városi környezetben nem is annyira a széndioxid az érdekes, sokkal inkább a nitrogénoxidok, elégetlen szénhidrogének és a szálló por. Persze ahogy csökken a fosszilisek aránya az áramtermelésben, úgy javul az elektromos meghajtás széndioxidmutatója.

GyMasa 2020.06.05. 11:05:56

@ZöldEnergia:
Az Economist nem egy gazdasági lap véletlenül?

Kovacs Nocraft Jozsefne 2020.06.05. 13:57:28

@a szürkebarát ötven árnyalata:

Így már világos.

"és a szálló por. "

Emellett van még valami, amiről el szoktak feledkezni, mégpedig a gumiabroncsok, fékbetétek kopása. Kíváncsi lennék, vajon ez milyen arányt képvisel mennyiségben és veszélyességben.

GyMasa 2020.06.05. 14:28:10

@ZöldEnergia:
Akkor viszont technikai kérdésekben nem igazán irányadóak, ugye?

2020.06.17. 13:56:18

@Kovacs Nocraft Jozsefne: Jó kérdés, és lehet, hogy hamarosan egy hatóság fel is teszi. Ez viszont inkább a busz-villamos közötti döntésnél számít (már ha számít), illetve annyi, hogy az elekromos meghajtású járműveknek a rekuperáció miatt van egy kis előnyük a fékbetéteknél. Jut eszembe, a fékbetéteknel jónéhány (25-30?) évvel ezelőtt mégiscsak feltették a kérdést, és az az azbeszt kitiltásához vezetett.

2020.06.17. 13:58:09

@GyMasa: szerinted egy gazdasági lap be van oltva (külső vagy belső) környezetvédelmi szakértők ellen?
süti beállítások módosítása