Rząd Indii wraz z sektorem motoryzacyjnym usilnie stara się osiągnąć realistyczne cele, jakim jest posiadanie 30% samochodów elektrycznych na drogach do roku 2030. Pomimo subsydiów i przepisów wprowadzonych przez rząd, to wydaje się nie działać jak dotąd, ponieważ pojazdy elektryczne na Indiach drogi nie zostały ogólnie docenione przez społeczeństwo. Szukając przyczyny wszystko sprowadza się do dwóch rzeczy, a mianowicie słabego zasięgu i dłuższego czasu ładowania związanego z pojazdami elektrycznymi. W przeciwieństwie do pojazdów IC, przejażdżki pojazdami elektrycznymi muszą być zaplanowane, ponieważ nie można ich naładować w biegu… Ale! Poczekaj minutę. A co, jeśli powiem, że można ładować samochód elektryczny nawet podczas jazdy? Nie, nie mówię tutaj o układzie słonecznym ani regeneracyjnym.Mowa o prawdziwej ładowarce, którą można zakopać pod drogami, aby bezprzewodowo ładować swój samochód elektryczny podczas jazdy. Podekscytowany, prawda?
Właśnie nad tym pracuje obecnie „Wireless Vidyuth”, startup z Bangalore. Firma, której współzałożycielami są Tetiana Skupova (Tania) i Nagendra R Gouthamas, obecnie pracuje nad statycznymi ładowarkami bezprzewodowymi, a wkrótce ma przejść do dynamicznych bezprzewodowych ładowarek do pojazdów elektrycznych. Podekscytowany swoim planem CircuitDigest zwrócił się do duetu z kilkoma pytaniami, a ich odpowiedzi są następujące.
1. Jak powstał Wireless Vidyuth i jak to się stało?
Tania: Interesując się energią odnawialną szukałem czegoś ekscytującego do pracy, czegoś, co mogłoby zmienić nasze życie na lepsze. Wtedy poznałem Nagendrę, naszego głównego inżyniera elektroniki mocy w Wireless Vidyuth. Dotarł do mnie przez LinkedIn po obejrzeniu jednego z filmów na temat projektu Insky Energy, którego również jestem współzałożycielem. Kiedy usłyszałem, jak wyjaśnia swoje pomysły, zauważyłem, jak bardzo jest pasjonatem i oddaniem pracy nad tym i wykonaniem tego. Ale nie miał szerszego obrazu tego, jak rozwinąć ten pomysł i zrobić z niego biznes. Zacząłem więc uczyć się więcej o projekcie, a Nagendra przedstawiła mi aspekty techniczne i dokumenty. Tak rozpoczęła się nasza podróż do Wireless Vidyuth.
Dzisiaj w naszym biurze w Bangalore zgromadziliśmy oddany zespół składający się z 10 osób, który obecnie pracuje nad naszym drugim prototypowym modelem.
2. Na jakim etapie znajduje się obecnie Wireless Vidyuth? Czy otrzymała jakieś fundusze?
Tania: W tej chwili ukończyliśmy nasz pierwszy prototypowy model i pracujemy nad drugim. Planujemy też przetestować go praktycznie w kilku miejscach w Indiach, o których Nagendra powie później. Wierzę, że zwiększymy zaufanie do naszej technologii, gdy będziemy mogli zademonstrować jej skuteczność za pomocą naszego drugiego prototypu. Na tym etapie będziemy w stanie przekonać interesariuszy, że nasza technologia przewyższa naszych konkurentów pod względem ceny i wydajności. Dlatego zamierzamy zaangażować interesariuszy i zaprosić inwestorów do sfinansowania naszego projektu po ukończeniu i przetestowaniu drugiego prototypu.
3. Jaka jest idea Wireless Vidyuth?
Nagendra:Pomysł bezprzewodowego zasilania wypłynął od wielkiego naukowca i wynalazcy, Nikoli Tesli. Jest jak ojciec wszystkich technologii bezprzewodowych w dzisiejszym świecie. Po ukończeniu inżynierii zacząłem szukać firm, które zajmują się bezprzewodowymi technologiami zasilania, co jest moją pasją od czasów inżynierskich. Ale potem dowiedziałem się, że w Indiach nie ma firmy zajmującej się zasilaniem bezprzewodowym, więc zacząłem szukać potencjalnych partnerów, którzy mogą przenieść mój pomysł na wyższy poziom. Tak poznałem Tanię. Początkowo miałem większe plany odbudowy wieży Wardenclyffe (Tesla Tower) i bezprzewodowego systemu wytwarzania energii elektrycznej. Wspólnie wybraliśmy podejście „Think Big, Start Small”.Postanowiliśmy więc zacząć od mniejszego pomysłu i zbudować bezprzewodowy system przesyłu mocy wysokiej częstotliwości za pomocą rezonansowego sprzężenia indukcyjnego do statycznego ładowania pojazdów elektrycznych. System ten może być używany do statycznego ładowania bezprzewodowego pojazdów elektrycznych. Gdy to zostanie osiągnięte, przejdziemy również do wdrożenia dynamicznego ładowania.
4. Jakie są typy ładowarek bezprzewodowych używanych z pojazdami elektrycznymi?
Nagendra : Istnieją dwa rodzaje bezprzewodowych ładowarek do pojazdów elektrycznych. Jednym z nich jest sprzężenie indukcyjne, których będziemy używaća drugi to przenoszenie mocy mikrofal. Pod sprzężeniem indukcyjnym będziemy mieć ładowarki statyczne i dynamiczne systemy ładowania. Ładowarka statyczna przekazuje moc, gdy pojazd jest nieruchomy, na przykład na parkingu lub w garażu. Nadajnik na ładowarce włączy się tylko wtedy, gdy pojazd zostanie wykryty, a nadawanie prądu zmiennego zostanie odebrane przez cewkę odbiornika w EV. Drugą metodą ładowania indukcyjnego jest ładowanie dynamiczne, dzięki któremu będziemy mogli ładować pojazd nawet w biegu, tworząc bezprzewodowy korytarz ładowania.
5. Jak daleko posunąłeś się już z ładowarkami bezprzewodowymi? Kiedy możemy się tego spodziewać na rynku?
Nagendra: Na razie zbudowaliśmy już mały działający model prototypowy, który jest wersją pierwszą. Może być stosowany przy mniejszej zdolności przenoszenia mocy przy użyciu metody rezonansowego sprzężenia indukcyjnego wysokiej częstotliwości. Teraz budujemy naszą drugą prototypową ładowarkę bezprzewodową o wyższej mocy znamionowej w zakresie kilowatów, czyli około 2 kW. Może pracować przy normalnym, domowym napięciu 230 V z wydajnością od 90% do 95%, co oznacza, że współczynnik Q zarówno cewki nadajnika, jak i odbiornika będzie wyższy. Będzie działać jak transformator, ale bez żadnego rdzenia w środku.
Zwróciliśmy się do lokalnego dostawcy energii elektrycznej BESCOM (Bangalore Electricity Supply Company) o wsparcie w budowie prototypu do ładowania statycznego. Wyrazili zainteresowanie instalacją bezprzewodowych jednostek ładujących zarówno do ładowania statycznego, jak i dynamicznego po przetestowaniu naszego drugiego prototypu. Planujemy ustawić nasze pierwsze ładowarki bezprzewodowe w biurze BESCOM.
6. W jaki sposób technologia bezprzewodowa Vidyuth wzmocni ekosystem pojazdów elektrycznych w Indiach?
Nagendra: Ostatnio globalny scenariusz dla pojazdów elektrycznych bardzo się zmienił i istnieje ogromne zainteresowanie tworzeniem ekosystemu pojazdów elektrycznych. Wiele krajów rozwiniętych wdrożyło przepisy mające na celu całkowite przejście na pojazdy elektryczne. Indie również mocno na to naciskają. Jasne jest więc, że świat szuka nowych rozwiązań, jak szybciej przejść na pojazdy elektryczne, a ładowanie bezprzewodowe jest jedną z technologicznych innowacji, które rozwiązują ten problem.
Sektor pojazdów elektrycznych gwałtownie wzrósł z inwestycjami wartymi miliardy dolarów, ale obecni producenci pojazdów elektrycznych nadal ciężko pracują nad znalezieniem skutecznych rozwiązań problemów, takich jak zasięg i czas ładowania. Może to być ładowanie bezprzewodowe. Dzięki ładowarkom dynamicznym pojazdy elektryczne mogą być ładowane w biegu. Zmniejszy to również pojemność baterii EV o dwie trzecie, czyniąc go znacznie lżejszym.
7. Co to jest indukcyjne sprzężenie rezonansowe wysokiej częstotliwości? Jak to pomaga w bezprzewodowym przenoszeniu mocy?
Nagendra:Bezprzewodowy przesył energii elektrycznej działa na zasadzie „wzajemnej indukcyjności” między dwiema cewkami. Cewka nadajnika jest podłączona do zasilania AC, a cewka odbiornika jest podłączona do obciążenia. Obciążeniem w naszym przypadku będzie akumulator poprzez wbudowaną ładowarkę. Po włączeniu zasilania nadajnika cewka przekształca energię elektryczną w pole magnetyczne oscylujące z częstotliwością rezonansową. Następnie cewka odbiornika na końcu odbiorczym przekształca to pole magnetyczne w elektryczność. Moc może być przenoszona z cewki nadajnika do cewki odbiornika w oparciu o prawa indukcji elektromagnetycznej Faradaya. Prąd wchodzący na jednym końcu i wychodzący z drugiego końca cewki jest określony konwencją kropkową. Podstawową technologią zastosowaną w bezprzewodowym systemie przesyłu energii jest sprzężenie indukcyjne wysokiej częstotliwości przez pola magnetyczne.Obwód kompensujący impedancję jest również używany w celu osiągnięcia maksymalnego transferu mocy.
8. Jakie masz plany dotyczące technologii dynamicznego ładowania? Gdzie to planujesz?
Nagendra: W ciągu kolejnych sześciu do siedmiu miesięcy, po wykonaniu naszego prototypu ładowarki statycznej (model 2), planujemy zainstalować je na parkingu biura firmy BESCOM w Bangalore. W drugim etapie planujemy rozwinąć ładowanie dynamiczne poprzez utworzenie korytarza ładowania bezprzewodowego z wykorzystaniem technologii sterowania segmentowego. Można go wdrożyć w Vidhana Soudha w Bangalore, dzięki czemu jest to kultowe miejsce dzięki pierwszemu w Indiach korytarzu bezprzewodowego ładowania.
W tych korytarzach bezprzewodowych strona ładowarki z nadajnikiem będzie umieszczona szeregowo pod ziemią. Te nakładki nadajnika będą zasilane tylko wtedy, gdy pole odbiorcze znajdzie się na górze tego konkretnego nadajnika. Poprawia to wydajność energetyczną i daje poczucie bezpieczeństwa, ponieważ gdy inne pojazdy napędzane silnikiem spalinowym lub piesi chodzą po jezdni, nadajniki te pozostaną wyłączone.
9. Czy ładowarki bezprzewodowe Vidyuth będą kompatybilne ze wszystkimi pojazdami elektrycznymi? Jaki będzie średni koszt z tym związany?
Nagendra: Każdy samochód elektryczny będzie miał swoją własną specyfikację akumulatora, który będzie ładowany za pomocą wbudowanej ładowarki. W przypadku ładowarek bezprzewodowych część nadajnika pozostanie taka sama dla wszystkich pojazdów, ale po stronie odbiornika należy wprowadzić pewne modyfikacje w zależności od typu ładowarki pokładowej w tym konkretnym EV. Po zamontowaniu cewek odbiornika w samochodzie elektrycznym może on korzystać z dowolnej bezprzewodowej ładowarki (nadajnika) zainstalowanej w mieście. Nasz pad nadawczy i odbiorczy można dodać jako akcesorium do istniejących pojazdów elektrycznych.
10. Ładowarki bezprzewodowe są zwykle uważane za nieefektywne i drogie, jak Wireless Vidyuth planuje sobie z tym poradzić?
Nagendra: Ładowarki bezprzewodowe działają na tej samej zasadzie, co transformator. Transformator ma normalnie sprawność od 98 do 99%. Ale ładowarki bezprzewodowe mają pewne straty ładowania i staramy się osiągnąć wydajność ładowania na poziomie 95%. Jesteśmy przekonani, że sprawność naszej ładowarki nie spadnie poniżej 90%.
Tania: Pracujemy nad tym, aby ładowanie bezprzewodowe było przystępne i konkurencyjne. Uważamy, że koszt nie jest ostateczny iz czasem będzie się zmniejszał. Jak wiemy, wiele technologii było znacznie droższych w momencie ich wprowadzenia na rynek niż obecnie. Po wdrożeniu i ulepszeniu technologicznym cena ulega obniżeniu. Jednym z przykładów są koszty komunikacji. Kolejnym są panele słoneczne… kiedy zostały wprowadzone ponad 50 lat temu, wydawały się bardzo drogie. Ale teraz ich cena stała się ponad 200 razy niższa niż na początku. Oczywiście naszym celem byłoby zapewnienie przystępnej ceny. Więc kiedy już skonfigurujemy wszystko, będziemy pracować nad obniżeniem ceny. A dla ładowarek dynamicznych planujemy pracować nad różnymi modelami biznesowymi na późniejszych etapach naszego projektu,abyśmy mogli rozwiązać problem kosztów.
11. Jakie bariery technologiczne stoją obecnie przed Vidyuth? Jak zamierzasz to przezwyciężyć?
Nagendra: Ponieważ Wireless Vidyuth jest jedynym graczem w Indiach, który pracuje nad bezprzewodowym transferem mocy dla pojazdów elektrycznych, napotykamy pewne trudności na początku. Większość komponentów wymaganych do naszego projektu, takich jak szybkie przełączające tranzystory MOSFET, nie były dostępne w Indiach i znalezienie dostawcy do tego było problemem. Musieliśmy zaimportować go z zewnątrz do naszego projektu.
Kolejną przeszkodą technologiczną w ładowarce bezprzewodowej jest faktyczne wyrównanie cewki odbiornika w EV z cewką nadajnika ładowarki w celu uzyskania maksymalnego transferu mocy i obecnie pracujemy nad jego ulepszeniem.