En dag vil flåter med delte autonome biler transportere passasjerer raskt rundt i byer, hente dem og slippe dem av uten behov for parkeringsplasser, garasjer eller til og med personlige kjøretøy. Men uten et sted å sitte og lade, eller tid til å gjøre det mens individuelle eiere er på jobb eller hjemme og sover, hvordan vil disse kjøretøyene få den energien de trenger for å utføre jobbene sine? Hvem vil mate robotbilene?
"Det er ingen som kobler dem til. Det er ingen driver. De må kunne gå på forespørsel, lade seg etter hvert som batteriene blir lave, sier Alex Gruzen, administrerende direktør i det Massachussetts-baserte trådløse ladeselskapet WiTricity.
I løpet av de siste åtte årene har WiTricity flyttet forretningsmodellen fra forbrukerelektronikk og telefonladere til å fokusere nesten utelukkende på spørsmålet om hvordan vi driver biler. Svaret inneholder ifølge Gruzen kraft overført gjennom luften, via et system innebygd i bybildet. Mot den eventuelle enden har WiTricity inngått et samarbeid med BMW om å frigjøre det første forbrukerklare fjernladingssystemet for et elektrisk kjøretøy.
Denne typen lading, som skjer via en prosess som kalles magnetisk resonans, går tilbake til midten av 2000-tallet, da Marin Soljačić, grunnleggeren av WiTricity og en professor i fysikk i MIT, bestemte seg for å finne en bedre måte å lade en telefon på. Han eksperimenterte med flere måter å bevege energi på, inkludert radiofrekvens, ultralyd og til og med induksjon, før han slo seg ned på magnetisk resonans som den beste kombinasjonen av effektivitet og bekvemmelighet. Han søkte om patent i 2006, som han til slutt fikk i 2010, og startet WiTricity i 2007 for å hjelpe mobiltelefonindustrien med å gjøre lademattene kompatible med noen telefoner. (Du kan til og med kjøpe en fra Tesla, selv om selskapet ennå ikke har kunngjort noen planer om å lade bilene sine på denne måten.)
Resonans er ikke unik for elektrisk lading; det er det samme fenomenet som beskriver svingningen til et barn på en sving, og dets overgang frem og tilbake mellom potensiell og kinetisk energi. En forelder som skyver, eller et barn som pumper, kan bidra med energi til systemet - men bare hvis de beveger seg med riktig frekvens og i riktig retning. På samme måte kan en elektromagnetisk spole overføre energi til en annen, forutsatt at de er i samme retning og resonerer med en samsvarende frekvens.
Etter hvert som årene gikk, samarbeidet WiTricity - den eneste lisensinnehaveren av teknologien - med flere og flere selskaper for å utvikle den. Mange var rettet mot forbrukerelektronikk, men Toyota lisensierte den for Prius-hybrid og investerte etter hvert i WiTricity, og Honda, Hyundai, Nissan og GM arbeidet alle med prototyper. BMWs 2018 530e iPerformance er imidlertid den første som treffer markedet, og tilbyr en luksuspakke med en trådløs ladematte til tyske kjøpere (med planer om utgivelse i USA, Storbritannia, Japan og Kina) til rundt 3000 euro.
Men 530e er en hybrid, påpeker Dominique Bonte, en bilindustrianalytiker med ABI Research. Det har et lite batteri på 9, 2 kWh, som kan lades i løpet av et par timer via WiTricity-teknologi, men som bare har en rekkevidde på 16 kilometer. Trådløs lading, selv med 90 prosent effektivitet som WiTricity har kunnet oppnå, er fremdeles relativt treg. Se for eksempel på Tesla: En modell S kommer med enten et batteri på 100 eller 75 kWh, og WiTricity-systemet legger ut et sted rundt 11 kW, noe som betyr at det kan ta en hel dag å lade en Tesla fullstendig. Dermed har selskapet valgt å fokusere på Superchargers, som kan levere en mye raskere lading.
"Du kan ikke støtte de samme kraftoverføringene trådløst og med faste ladestasjoner, " sier Bonte. "Det vil ikke endre seg, innrømmer de slags. Den vil gå litt høyere, kanskje 20, 30 kW, men den vil ikke støtte 50 til 60 kW. Det er ikke en gang forutsett i standarden. ”Han peker imidlertid også på at de aller fleste EV-bruken ikke vil kreve full oppladning hver natt - fulle batterier er bare virkelig nødvendige for lange turer.
Fortsatt skjer det en forskyvning i bilindustrien, sier Gruzen, delvis takket være VWs utslagsjukseskandaler for dieselbiler, de fallende kostnadene for batterier og Tesla som gjør EVs sexy. "Alle disse tingene kommer sammen, og akkurat nå er det du ser et ekstraordinært løp blant alle bilprodusentene for å forplikte seg til en bredde av elektrifiserte plattformer, " sier Gruzen. "Markedet tar fart."
WiTricity er ikke så alene som hundrevis av patenter antyder. (I 2014 fikk selskapet patent på den trådløse energioverføringsteknologien når det gjelder kjøretøyer.) Et selskap som heter Plugless Power lager ettermarkedets ladematter, med en magnetisk kobling som blir installert på en EV-hylle. Og Qualcomms Halo bruker en induktiv lading som den som i en elektrisk tannbørste som funksjonelt ligner Witricitys versjon til tross for at den bruker ulik teknologi, og forfølger dynamisk lading for å lade kjøretøy i bevegelse.
"Sikker trådløs energioverføring for kjøretøysapplikasjoner, " US patent nr. 8.912.687 Men det vil ta mer enn bilprodusentene og deres leverandører å få forbrukerne til å endre oppførsel, ettersom mange av de bekymringene de har for elektriske biler fortsatt er til stede. Rekkeviddeangst har drevet presset på større batterier, og behovet for hurtiglading. Men distribuert lading gjennom bybildet kunne lindre det, og myndighetsmandert utfasing av forbrenningsmotorer kunne tvinge problemet. "For at vi virkelig skal ha stor innvirkning på miljøet, trenger vi langt mer enn bare tidlige adoptere å kjøpe elektriske kjøretøyer, " sier Gruzen. Og for å gjøre det, må lading være enklere enn tanking. Det vil begynne med en matte i garasjen din, sier han, men det vil ende med at magnetisk resonanslading blir integrert i offentlig parkering, drosjekøer, og omtrent hvor som helst en bil kan ta en pause for en rask "power snack".
Viktigere er bynivået, når flåter er delt og trådløst og autonomt, og når noe tid går tapt. WiTricity og Qualcomm samarbeider allerede med SAE (kjent som Society of Automotive Engineers) om et sett med globale standarder som gjør at biler fra forskjellige produsenter kan lade via forskjellige trådløse systemer. Dette vil til og med gjøre det mulig for flåter å fungere som batteribanker, lagre energi for byen og distribuere den tilbake ettersom strømbehovet varierer gjennom dagen.
"I et slikt miljø, i et slikt bil-som-service-miljø, ville trådløs lading faktisk nærmest blitt en nødvendighet, " sier Bonte.
