Recarga inalámbrica: desenchufar los coches eléctricos

Aug 15, 2023

Pregúntele al propietario de un automóvil eléctrico qué característica le gustaría eliminar y lo más probable es que le diga el cable de carga: a nadie le gusta tener que recordar enchufar su vehículo todas las noches.

Como resultado, varias empresas, incluidas Delphi, Nissan, Qualcomm y Rolls-Royce, han desarrollado o probado tecnología de carga inalámbrica que requiere que los conductores de vehículos eléctricos simplemente se estacionen sobre un dispositivo integrado en el piso de un garaje o espacio de estacionamiento que les permite encender arriba con poco o ningún esfuerzo.

También se han propuesto otras ideas, como carreteras equipadas con dispositivos de carga, pero, hasta la fecha, la mayoría de los sistemas se basan en una técnica conocida llamada inducción electromagnética. Es la misma tecnología utilizada para cargar los cepillos de dientes eléctricos. En su forma más básica, una corriente eléctrica variable pasa a través de una bobina de cable en el transmisor que produce una corriente variable similar en una bobina receptora que se encuentra justo encima. La energía eléctrica transmitida alimenta la batería y la recarga. En un cepillo de dientes, el transmisor se encuentra en la base, mientras que el receptor se encuentra en el cepillo.

Pero la tecnología de inducción electromagnética a través de un espacio de aire, por ejemplo, desde una plataforma de recarga hasta un automóvil, no es considerada por todos como la solución perfecta. Los críticos señalan que posiblemente podría emitir ondas de radio perdidas o calentar objetos metálicos cercanos a menos que esté diseñado correctamente, dos problemas que la industria de vehículos eléctricos inalámbricos sabe que podrían hundir la tecnología si el público los percibe como peligrosos. "Percibir" es la palabra clave aquí, ya que la industria afirma firmemente que su tecnología de transferencia de energía ha sido completamente probada y ha demostrado ser completamente segura. "Cruzamos ese umbral hace dos años", dice David Schatz, vicepresidente de ventas y desarrollo comercial de WiTricity, uno de los principales fabricantes de equipos de recarga para automóviles. "Los códigos y estándares se están escribiendo ahora".

Polos opuestos

Pero ahora, los investigadores de la Universidad de Columbia Británica (UBC) en Vancouver que trabajan en cómo recargar dispositivos médicos como marcapasos cardíacos, pueden haber desarrollado una alternativa que evita las emisiones de radio por completo. Han producido un método seguro y de alta eficiencia que emplea lo que el físico aplicado e inventor Lorne Whitehead describe como "engranajes magnéticos remotos".

El nuevo enfoque de transferencia de energía sin contacto, dice Whitehead, utiliza un "acoplamiento magnetodinámico", una simple interacción de campo magnético entre dos imanes permanentes giratorios que están separados por 10 a 15 cm (4 a 6 pulgadas) de aire. El sistema utiliza un imán transmisor debajo y un imán receptor arriba en el automóvil. Cuando un pequeño motor eléctrico hace girar el imán inferior, el campo magnético hace que el superior gire, "al igual que una brújula sigue un campo magnético cambiante", dice. Luego, el imán superior impulsa un pequeño generador que carga la batería del automóvil.

"Este campo magnético entre ellos actúa esencialmente como un acoplamiento mecánico: un sistema de polea/cinturón magnético invisible, pero no requiere contacto directo y es casi perfectamente eficiente energéticamente", explica Whitehead. En producción, los dos imanes podrían integrarse, respectivamente, en el motor y el generador, creando un sistema de transferencia de energía confiable y compacto.

"Las pruebas muestran que el sistema es más del 90 % eficiente en comparación con una carga por cable", dice, y ni siquiera es necesario que el automóvil esté perfectamente alineado con el dispositivo. Como resultado, podría construirse en los bordillos de las calles bajas sobre los cuales colgaría el imán del automóvil (que está instalado debajo del capó), dice.

Un sistema de demostración que consta de cuatro cargadores ha funcionado con éxito en el campus de la UBC durante aproximadamente un año, donde cargan de forma inalámbrica vehículos eléctricos que han sido adaptados con imanes receptores. "Desde que comenzamos a probar el sistema, los comentarios de los conductores han sido abrumadoramente positivos: todo lo que tienen que hacer es estacionar el automóvil y la carga comienza automáticamente", dijo recientemente David Woodson, director gerente de operaciones de construcción de UBC.

Pero no todos están convencidos. "Realmente no es nada nuevo", dice John M Miller, director del centro en el grupo de investigación de electrónica de potencia y maquinaria eléctrica en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge en Tennessee. "Demasiadas partes móviles; todo se reduce a la cantidad de conversiones de energía involucradas". Aquí, la energía pasa de eléctrica a mecánica y de vuelta a mecánica y luego a eléctrica, explicó el ingeniero eléctrico. Y cada paso conlleva una pérdida de eficiencia energética que va sumando.

Schatz de WiTricity se mostró igualmente escéptico y señaló que los principales fabricantes de automóviles ya se han decidido por los diseños que se presentarán "alrededor de 2015 a 2017". El mayor interés es colocarlos en los llamados híbridos sin enchufe, dice. Además, la industria espera que los próximos dispositivos "se acerquen al tamaño y la forma de una hoja de papel y sean livianos para arrancar", algo que quizás no concuerde con el sistema magnético UBC. La tecnología de transferencia de energía de WiTricity, a veces conocida como electricidad inalámbrica, no tiene partes móviles y aprovecha un acoplamiento de alta eficiencia entre el transmisor y el receptor: una transferencia de energía de un solo paso.

Sin embargo, el equipo de UBC no se deja intimidar. Ahora se está trabajando en una patente y Whitehead espera que la tecnología se licencie a otros fabricantes, muy probablemente a través de una empresa derivada. "En este punto, no vemos barreras tecnológicas para llevar este sistema al mercado y no sabemos por qué no se convertirá en el mecanismo preferido para la carga inalámbrica de [vehículos eléctricos]".

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