Машины получили беспроводное питание от дороги

Несколько небольших автомобилей, бесшумно катящихся по огороженной трассе в южнокорейском городе Тэджон, способны удивить: энергию они получают прямо во время движения, из-под асфальта, причём без контакта с какими-нибудь рельсами или проводами.

Этот эксперимент, считают инженеры, показывает путь удешевления перевода транспорта на электрическую тягу.

Одна вещь способна нарушить спокойный сон владельца электромобиля - страх оказаться поодаль от розетки с севшим аккумулятором. Пока зарядные станции не стоят вдоль дорог и на улицах столь же часто, как бензоколонки, беспокойство можно унять, только поставив на машину аккумулятор весом в добрую тонну. Пускай и заряжать его придётся сутки. Что, очевидно, уже абсурд.


Есть два основных варианта решения данной проблемы: строить электрические авто с уникально-коротким временем зарядки или машины, совместимые с роботизированной системой горячей замены тяговых батарей на специальных станциях.


Однако ещё с 1970-х годов специалисты обсуждают третий путь - создание электрифицированных дорог (или полос), на которых электромобили могли бы получать энергию из сети (для движения и одновременной подзарядки батарей).

Кое-кто из самых отчаянных новаторов пытался личные легковушки даже на общественные рельсы посадить, для длинных бросков "под напряжением" (вот примеры проектов - 1 и 2). Только вряд ли кто захочет превращать свою машину в "трамвай". Более разумной видится прокладка дорог, поставляющих искомые ватты бесконтактным способом - при помощи электромагнитной индукции.


Набор передающих энергию лент под полотном и приёмные катушки в днище машины могли бы обеспечить "заправку" электрического авто на ходу. Вопрос в эффективности системы и некоторых деталях управления ею. Ещё лет тридцать назад опытные образцы таких машин тестировали в США. Ныне же, на новом витке развития технологий, к подзабытой несколько теме вернулись в Южной Корее.


Свою систему бесконтактной подпитки электромобилей разработали и построили два партнёра - Корейский институт науки и технологий (KAIST) и компания CT&T, специализирующаяся на электромобилях, главным образом гольф-карах. Называется эта система "Online Electric Vehicle" (OLEV).


Опытную "бесконтактную" трассу KAIST построил на территории своего кампуса в Тэджоне (Daejeon). CT&T предоставила электромобили, которые учёные и инженеры оснастили набором магнитов и катушек, призванных пожинать энергию от линий (шириной порядка 20 см), проложенных в асфальте.

Специалисты KAIST сообщают, что общий принцип работы OLEV схож с давно известными электрическими зубными щётками с беспроводной зарядкой. Но щётки для подпитки своих батареек должны располагаться вплотную к передающему устройству. А для "заправки" на том же принципе движущегося транспортного средства необходимо обеспечить приличный зазор между приёмником и передатчиком энергии. Может, корейцы воспользовались некой вариацией системы на основе магнитно-связанного резонанса? (Её КПД передачи при расстоянии в несколько десятков сантиметров достигает 75%.)


Тонкости не раскрываются. Но KAIST докладывает, что в тестовых образцах удалось добиться переправки на борт машины 80% энергии при зазоре в 1 см и 60% при 12 сантиметрах. Первый вариант трудно представить в качестве практически пригодного решения. Разве что для медленно ползущего по выделенным и гладким как стол полосам общественного транспорта. А вот второй вариант уже позволяет говорить об установки таких приёмников и на обычные легковушки.

Только не обесценит ли посредственный КПД воздушной зарядки все преимущества проекта? Поневоле подумаешь: не махнуть ли рукой на эти линии и не поставить ли машину на трёхчасовую зарядку, зато с прямым контактом с розеткой? Авторы системы говорят, что постараются ещё поднять КПД. И, мол, нельзя сбрасывать со счетов сокращение стоимости самого электрического авто.


С учётом более высокой эффективности электромобиля как такового и более высокого КПД электростанций также может статься, что даже данный вариант подзарядки машин всё ещё окажется выгоден в плане сокращения вредных выбросов в сравнении с авто на бензине. Корейцы, кстати, в этой связи говорят о перспективах развития атомной энергетики.


Но главное тут даже не экология, а удобство. Чхо Тон Хо (Cho Dong-ho), ведущий учёный проекта OLEV, утверждает, что для поездок OLEV по всему городу в последнем достаточно оснастить силовыми полосами 10% уличной сети. Причём авторы разработки предлагают прокладывать такие кабели под асфальтом вовсе не на протяжении десятков километров, а лишь на расстояниях в десятки и сотни метров в местах, где транспорт обычно замедляет ход (перед перекрёстками, например).


Там автомобили-OLEV могли бы быстро поднимать уровень заряда своих аккумуляторов так, чтобы его с запасом хватало до встречи со следующей "силовой полосой". Вообще же тяговый аккумулятор такой машины мог бы быть примерно в пять раз менее ёмким (и в пять раз более дешёвым), чем у простого электромобиля, претендующего на повседневное использование.

Достаточно иметь запас хода на одной зарядке в 80 километров, полагает Тон Хо. Этого не только хватит для свободных разъездов по всему городу, но и для коротких вылазок в ближние пригороды и для утренней/вечерней поездки из дома на работу и обратно. А в гараже машину можно уже заряжать классическим способом - по проводам.


Стоимость инфраструктуры OLEV составляет $318 тысяч за километр. В дальнейшем цена переоборудования дорожного полотна может быть снижена. В Южной Корее уверены, что это не столь уж большая плата за возможность очистить крупные города от вредных выхлопных газов, уменьшить вклад полуострова в пресловутое глобальное потепление и снизить зависимость страны от импорта нефти.


Правительство Южной Кореи намерено вложить в проект 100 миллиардов вон ($80 миллионов). А президент страны Ли Мён Бак (Lee Myung-bak), побывав на одном из тестов OLEV, высказал заинтересованность в апробации данной системы на городских улицах, а также пообещал ещё нарастить инвестиции в столь интересное исследование.


Кроме того, KAIST и власти острова Чеджу (Jeju) подписали соглашение о намерении, согласно которому на острове будет построена система OLEV. Если всё пойдёт по плану, Чеджу окажется, вероятно, первым в мире местом, где подобную технологию испытают на публике, - приёмниками системы OLEV должны быть оснащены электрические автобусы.

А вот с переходом на OLEV частных авто пока не всё ясно. Скажем, ещё нужно проработать вопрос оплаты такой "воздушной" электрической энергии. Но специалисты KAIST и CT&T верят, что именно беспроводная зарядка на ходу действительно выведет массовые и сравнительно доступные электромобили на улицы. До тех пор, наверное, пока аккумуляторы не поднимут свою удельную ёмкость ещё в несколько раз при многократном же снижении стоимости.


Интересно, что электромобили от CT&T, использованные как основа для эксперимента OLEV, уже поставлены на конвейер. Естественно, серийные их версии никаких беспроводных зарядников не имеют, а выполнены по традиционной схеме с заправкой батарей от розеток. Одна из моделей - открытый всем ветрам c-ZONE, шестиместный гольф-кар, машина для выставочных центров и парков. Едва ли такой пустят по "беспроводным" городским маршрутам, разве что на каких-нибудь курортах - для развлечения туристов.


Вторая же модель представляет больший интерес. Ведь она позиционируется компанией как машина для повседневного использования (пусть, очевидно, не как единственная в семье). Этот двухместный микрокар e-ZONE - корейский ответ электрической версии знаменитого "Смарта".

В базе данный автомобильчик комплектуется не очень ёмкими, зато дешёвыми свинцово-кислотными аккумуляторами, а как опция - передовыми литиево-полимерными. С первыми e-ZONE проезжает на одной зарядке 50-70 километров, со вторыми - 100-110 км. Мощность электродвигателя этого авто составляет всего 5 киловатт, а максимальная скорость - 60 км/ч.


Корейцы полагают, что для типичных поездок по городу этого вполне достаточно. Зато одна зарядка (заправляется e-ZONE от домашней розетки на 220 вольт) заберёт из сети всего 6-10 киловатт-часов энергии. Что в Южной Корее, что в Европе, что в США - это не такие уж большие расходы, если сравнивать с затратами на ежедневную порцию бензина для обычной легковушки, которую можно с чистой экологической совестью оставить для загородных вояжей.


В нынешнем году CT&T намерена начать массовую продажу e-ZONE, в том числе - на самом лакомом рынке - в США. Цена на авто составит примерно $16 тысяч за самую "упакованную" версию. Также корейцы собиратся чуть позже развернуть производство этой модели непосредственно в странах сбыта (в тех же США и в Азии). Другие вариации авто от CT&T - развозные микрофургоны, специализированные машины, предназначенные для коммерческих пользователей и для госслужб - также ждут реакции со стороны потенциальных покупателей за океаном.

Можно только пофантазировать, что в случае успеха проекта OLEV беспроводная зарядная система будет предлагаться CT&T в виде опции для своих машин. А если потайные силовые линии для подобных легковушек станут распространёнными и покажут свою работоспособность в условиях реального города, полагаем, об оснащении своих авто похожими системами заговорят и другие производители электромобилей. Ведь это так соблазнительно - "подбирать" электричество без остановки.


Перспективы ещё фантастичнее. Машины с системой OLEV могли бы оснащаться автопилотом, позволяющим им на длинных перегонах сбиваться в "стаи" и двигаться "в затылок" друг другу под управлением компьютеров. Это сократило бы расход энергии за счёт снижения сопротивления воздуху. Да и сыграло бы на руку безопасности (при условии надёжности автоматики), пишет CT&T. Как и в случае с бесконтактной зарядкой на ходу, данная идея далеко не нова. Но награда ждёт того героя, который сможет решить все проблемы подобного комплекса на практике.