Zespół naukowców z Uniwersytetu Cornell, kierowany przez profesora Khurrama Afridiego, opracował nową metodę bezprzewodowego ładowania pojazdów elektrycznych (EV), inspirowaną częściowo pracą Afridiego w NASA. Co to oznacza? Bardzo dużo.

Nowe podejście, które czerpie z metod NASA do wysyłania danych przez głęboką przestrzeń kosmiczną, może zrewolucjonizować infrastrukturę EV, umożliwiając pojazdom elektrycznym i ładowanie podczas jazdy.

Koncepcja ładowania bezprzewodowego sięga lat 90. XIX wieku, kiedy to Nikola Tesla olśnił publiczność, wykorzystując zmienne pola elektryczne do zapalania niepodłączonych do prądu lamp fluorescencyjnych. Od tego czasu koncepcja Tesli okazała się obiecującą technologią w zakresie bezprzewodowego ładowania pojazdów — Szwecja pracuje obecnie nad zlokalizowanym projektem — ale ciągle jest w fazie prób.

W tym względzie pomysł, który jak dotąd zyskał największą popularność, wykorzystuje zmienne pola magnetyczne generowane przy użyciu prądu elektrycznego wzdłuż drogi. Głównym problemem w tej metodzie jest fakt, że pola magnetyczne muszą być kontrolowane, aby nie zagrażały zdrowiu kierowców i pasażerów lub by nie doszło do nagrzania prętów zbrojeniowych na drodze.

Tymczasem ferryt, materiał używany do prowadzenia pól, jest kruchy, drogi, i traci dużo energii, gdy pola magnetyczne szybko się zmieniają. Ale Khurram Afridi profesor nadzwyczajny inżynierii elektrycznej i komputerowej w College of Engineering na Cornell University, opracował rozwiązanie tych problemów inspirowane komunikacją kosmiczną.

"Bezprzewodowy transfer energii opiera się na tym samych podstawowych zjawiskach fizycznych, które wykorzystujemy do wysyłania wiadomości falami radiowymi do statków kosmicznych w głębokim kosmosie, na przykład Voyagera" - powiedział Afridi. "Z tym że teraz wysyłamy znacznie więcej energii na znacznie krótsze odległości, wprost do poruszających się pojazdów" - wyjaśnia naukowiec.

Dla swojego nowego podejścia do bezprzewodowych dróg ładowania Afridi zasadniczo dostosował oryginalny pokaz bezprzewodowego przesyłu mocy Nikoli Tesli, używając znacznie wyższej częstotliwości i mocy. Afridi i jego zespół wymyślili specjalnie wyznaczony pas ładowania podczas jazdy pojazdów EV. Wystarczyłoby na niego zjechać, a elektryczny samochód czy motocykl zaczęłyby same się ładować.

Zespół badaczy zaprojektował system, który wykorzystuje pary izolowanych metalowych płyt umieszczonych w podłożu. Konstrukcje te są połączone z linią energetyczną poprzez sieć dopasowującą i inwerter o wysokiej częstotliwości. Płyty tworzą oscylujące pola elektryczne, które przyciągają i odpychają ładunki w metalowych płytkach przymocowanych do spodu poruszających się pojazdów. Prąd o wysokiej częstotliwości jest następnie kierowany przez obwód w pojeździe i ładuje jego akumulator.

Ponieważ pola elektryczne generowane przez łatwo dostępne napięcia są słabe, Afridi i jego zespół zwiększyli napięcie w swoim systemie i działali na bardzo wysokich częstotliwościach, aby osiągnąć wyższy transfer mocy.

Oczywiście, praca Afridiego i jego zespołu jest w dużej mierze na etapie koncepcji i trudno obecne ocenić, czy ta metoda zostanie w przyszłości zastosowana na masową skalę. Warto w tym miejscu przypomnieć, że inna, potencjalnie równie obiecująca koncepcja, czyli droga z paneli słonecznych, jest porażką inżynieryjną — przynajmniej na razie, ponieważ kilka dużych projektów "dróg słonecznych" nie spełniło założonych celów.

Profesor Afridi jest ostrożny w ocenie własnego projektu i twierdzi, że nowa metoda ładowania bezprzewodowego powinna zostać kompleksowo przetestowana na drogach o dużym natężeniu ruchu, lub na wybranych odcinkach w miastach, zanim będzie można rozmawiać o zastosowaniach na większą skalę.

Ale to nie oznacza, że chodzi jedynie o rozważania teoretyczne. Zespół profesora Afridi współpracuje z Toyota Material Handling North America w celu opracowania bezprzewodowego ładowania dla wózków widłowych i robotów mobilnych. To pierwszy etap i jeśli projekt spełni pokładane w nim nadzieje, mógłby zostać wykorzystany do zasilania autonomicznych pojazdów przyszłości przez całą dobę, w tym samojezdnych samochodów dostawczych i maszyn pracujący na przykład w magazynach. System pomógłby również krajom w walce ze zmianami klimatu poprzez znaczne zwiększenie wydajności, a tym samym rozpowszechnienie pojazdów elektrycznych na całym świecie.

Rozwiązanie proponowane przez profesora Khurrama Afridiego ma jeszcze jeden plus. Ten system nie wymaga materiałów takich jak ferryt i może działać przy znacznie wyższych częstotliwościach. Jest również mniejszy, lżejszy i łatwiejszy do osadzenia w jezdniach, co czyni go bardziej realną opcją niż koncepcja pola magnetycznego.