Koniec z przewodami, także w samochodach, już bliski

Wireless Electric Vehicle Charging (w skrócie WEVC) jest systemem ładowania bezprzewodowego samochodów elektrycznych. Obecnie technologia ta wciąż jest w fazie testów. Jej główny cel to oczywiście uproszczenie procesu ładowania samochodów elektrycznych, a tym samym zwiększenie ich popularności. Inwestycja i rozwój technologii Halo dowodzi, że firmy związane z rynkiem stricte mobilnym spoglądają w przyszłość nie do końca bezpośrednio związaną z macierzystym rynkiem. Dziś rynek motoryzacyjny współpracuje z branżą technologiczną na niespotykaną dotąd skale. Samochody są nie tylko mobilne w sensie przemieszczania się, ale wkrótce będą traktowane jak… urządzenia mobilne.

Bezprzewodowy internet przy użyciu Wi-Fi jest uznawany za jedno z największych dobrodziejstw ostatnich lat. Problemem wciąż jest jednak bezprzewodowe przesyłanie energii elektrycznej na większą odległość bez dużych strat. Udaje się to dotychczas dzięki indukcji na niewielkich odległościach – wie to każdy, kto ma w domu szczoteczkę elektryczną. Coraz popularniejsze są też podobne rozwiązania w smartfonach, choć do ich masowego wprowadzenia jeszcze daleko. Dlaczego nie miałoby się tak stać w przypadku samochodów elektrycznych?

Taka właśnie wizja przyświeca twórcom technologii WEVC. Przed technologią Halo stoi olbrzymie wyzwanie. Qualcomm wyznaczył cztery ważne cele jakim technologia WEVC ma sprostać w niedalekiej przyszłości:

1. Nigdy więcej kabli

To oczywiście podstawowe założenie, czyli wdrożenie technologii, która nie będzie wymagała żadnych przewodów. Wystarczy, że staniemy w odpowiednim miejscu naszym pojazdem elektrycznym lub hybrydowym, a rozpocznie się proces ładowania. Co więcej w przyszłości nawet nie trzeba będzie stawać - odpowiednie stacje ładujące będą ukryte pod powierzchnią drogi. Ładowanie będzie mogło odbywać się, więc także w trakcie jazdy.

2. Ładowanie stacjonarne
Nowy bezprzewodowy sposób ładowania samochodów ma gwarantować przede wszystkim prostotę użytkowania. Przesiadka z samochodów spalinowych na elektryczne wymaga zmiany nawyków. Zamiast poszukiwania stacji beznynowych musimy szukać odpowiednich miejsc do ładowania pojazdów elektrycznych. Obecnie wiąże się to też z podłączaniem przewodów służących do ładowania. Oznacza to konieczność nauki nowego sposobu ładowania, a także wożenie przewodów. Obecny sposób tankowania tradycyjnych samochodów spalinowych dla wielu osób nie należy do najprzyjemniejszych. W przypadku Qualcomm Halo Wireless Electric Vehicle Charging jest o wiele łatwiej - zostawiamy nasz samochód na parkingu pod centrum handlowym albo pod biurem i pojazd się ładuje. Szybko, wygodnie, niezauważalnie.

3. Ładowanie w ruchu

Wspomniane już wcześniej ładowanie w trakcie jazdy jest największym wyzwaniem. Rozwiązanie to jest w stanie zniwelować największą wadę obecnych samochodów elektrycznych – krótki zasięg. Usunięcie tej oczywistej wady elektryków daje prawdziwą szansę na rozwój takich pojazdów. Gęsta sieć dróg z bezprzewodowym ładowaniem pozwoliłaby na zmniejszenie wielkość akumulatorów w samochodach elektrycznych. W chwili obecnej gabaryty akumulatorów znacząco ograniczają funkcjonalność większości elektryków. Ładowanie w ruchu jest jednak jeszcze odległą przyszłością.

4. Czas
Wizja Qualcomm Halo zakłada szeroką dostępność miejsc postojowych do bezprzewodowego ładowania. W dalszej kolejności na całym świecie miałaby powstać sieci dróg z systemem ładowania w trakcie jazdy. Powszechność rozwiązania sprawiłaby, że czas ładowania nie miałby znaczenia, ponieważ samochód mógłby ładować się za każdym razem gdy staniemy na parkingu, a w przyszłości także podczas jazdy po wybranych drogach. Użytkownik nie miałby problemu z długim ładowaniem. Dziś w domu samochód elektryczny musi być podłączony do gniazdka na 6, a czasem nawet 9 godzin. Tymczasem bez kabli nie będzie to problem, zwłaszcza gdy samochód będzie doładowywał się także w czasie jazdy, na parkingu pod sklepem, itd. Wiele lokalizacji z bezprzewodowym ładowaniem oznacza koniec myślenia o konieczności ładowania. W przyszłości przy odpowiedniej infrastrukturze samochody wyposażone w WEVC będą zawsze naładowane.

Technologię bezprzewodowego ładowania samochodów od ładowania chociażby smartfonów różnią dwie rzeczy – gabaryty urządzeń oraz przestrzeń dzieląca ładowarkę od urządzenia. W przypadku telefonów ładowanych indukcyjnie musimy położyć smartfona na ładowarce. Na przykład w przypadku Noki Lumia jest to poduszka Fatboy. Natomiast technologia Qualcomm Halo pozwala na bezprzewodowe ładowanie na niewielką odległość. Elementy ładujące nie muszą mieć ze sobą styczności, tak jak jest to w przypadku indukcyjnego ładowania smartfonów czy szczoteczek elektrycznych.

Opracowana technologia bezprzewodowego ładowania samochodów jest efektem 20 lat pracy inżynierów Qulacomma oraz pracowników Uniwersytetu Auckland w Nowej Zelandii. Firma HaloIPT, w której pracowali, została przejęta przez Qualcomm w listopadzie 2011. Wszyscy pracownicy odpowiedzialni za projekt przenieśli się do Wielkiej Brytanii, gdzie pracują w centrum innowacji firmy z San Diego. W 2011 roku Qualcomm podpisał też długoletnią umowę na komercjalizację innowacji opracowanych przez nowozelandzki uniwersytet.

Sam system Halo składa się z kilku podzespołów, które mogą być różnorodnie rozmieszczone. Ze źródła energia przesyłana jest do specjalnej maty (płyty) umieszczonej w podłożu, na przykład na miejscu parkingowym. Następnie energia przesyłana jest do podobnej płyty zamontowanej na spodzie samochodu. Odległość pomiędzy jedną a drugą matą może wynosić nawet 40 centymetrów. Oznacza, to że bez trudu i większych strat w energii naładujemy wysoko osadzonego SUV-a. Z płyty w samochodzie energia przekazywana jest do specjalnego kontrolera, a następnie ładowany jest akumulator. Zazwyczaj płyty montowane są w przedniej części pojazdu, natomiast akumulatory mieszczą się pod tylnym rzędem siedzeń oraz pod bagażnikiem.

Kilka unikalnych cech świadczy o sporym potencjale technologii Halo. Przede wszystkim warto zwrócić uwagę na przestrzeń pomiędzy obiema płytami. System WEVC nadaje się dzięki temu do ładowania praktycznie każdego rodzaju samochodu. Najnowsze testy wykazują bardzo dużą skuteczność takiego przesyłu energii. Według danych Qualcomma, straty są już w tej chwili na podobnym poziomie, co w przypadku przewodowego ładowania. To optymistyczne dane - w końcu mowa tu o przesyle sporej dawki energii elektrycznej nawet na odległość 40 centymetrów.

Poza tolerancją pionową, czyli wysokością pomiędzy samochodem, a matą ładującą, Qualcomm Halo nie wymaga precyzji w poziomie. Oznacza, to że samochód nie musi być zaparkowany idealnie płyta nad płytą, aby odbywał się proces ładowania. Co więcej ładowanie będzie w pełni efektywne i praktycznie bezstratne nawet jeśli płyty nie będą ustawione równolegle do siebie.

System bezprzewodowego ładowania w żaden sposób nie zmienia naszych przyzwyczajeń związanych z parkowaniem. Po prostu będziemy parkować na wyznaczonych miejscach i już. Nie musimy robić tego precyzyjnie, starając się zaparkować co do milimetra na odpowiednim miejscu. Jest to znacznie wygodniejsze niż podłączanie się do gniazdka, a nawet współczesnego tankowania samochodów spalinowych.

Technologia Qualcomm Halo testowana jest dla pojazdów o różnej mocy i różnym przeznaczeniu. Podczas przeróżnych prób udało się ładować akumulatory dla silników elektrycznych o mocy 3.3kW w dwóch prototypowych elektrycznych modelach Citroena C1, a także inne pojazdy, np. luksusowy prototyp Rolls Royce Phantom 102EX z silnikiem elektrycznym o mocy 7 kW oraz wyścigowy samochód Lola-Drayson B12/59 EV o mocy 20 kW.

Twórcy Halo wiąż poszerzają współpracę z przemysłem motoryzacyjnym, aby dopracować szczegóły techniczne. Chodzi przede wszystkim o wagę płyty i pozostałych elementów umieszczanych w samochodzie niezbędnych do prawidłowego działania bezprzewodowego ładowania. Gdy system zostanie wdrożony na masową skalę to powinien być w pełni sprawny i gwarantować użytkownikom odpowiedni komfort.

W przypadku technologii Halo trudno nie zadać sobie strategicznego pytania, gdzie są pieniądze? Po pierwsze dla Qualcomma, po drugie dla innych instytucji w tym producentów samochodów. Jak technologia bezprzewodowego ładowania ma zostać wdrożona, aby jej wykorzystanie było korzystne dla większości stron?

Jeśli chodzi o Qualcomm, to odpowiedź jest dość prosta. Firma zastosuje licencjonowanie swojego produktu, tak jak robi to od lat w przypadku rozwiązań mobilnych. Skoro dziś Qualcomm zarabia na tym, że jego procesory montowane są w milionach smartfonów na świecie, to nic nie stoi na przeszkodzie, aby za kilka lat zarabiał na tysiącach elektrycznych samochodów wykorzystującą bezprzewodową technologię Halo. Amerykańska firma posiada bogate portfolio patentowe, które pozwala na licencjonowanie swojego rozwiązania. W niedalekiej przyszłości należy się spodziewać elektrycznych samochodów, które będą posiadały technologię WEVC, a od każdego z wyprodukowanych pojazdów Qualcomm będzie otrzymywał określoną kwotę dla siebie.

Qualcomm Halo nie będzie rewolucją jeśli chodzi o opłaty. Zmieni się sposób ładowania samochodów, ale przynajmniej dopóki nie zostaną wdrożone drogi z ładowaniem w czasie jazdy nic się w kwestii finansowej praktycznie nie zmieni. Zamiast kabla będziemy mieli płytę na miejscu parkingowym lub dedykowaną płytkę w garażu. Tam gdzie takie ładowanie samochodów było darmowe, tam będzie prawdopodobnie w przypadku technologii WEVC. Zapewne wraz z pojawieniem się pierwszych fabrycznych samochodów z systemem Qualcomm Halo w kolejnych miastach na świecie pojawiać się będą dedykowane miejsca postojowe. Na powszechności takiego rozwiązania z pewnością ucierpią koncerny paliwowe. W końcu dziś większość samochodów korzysta z benzyny lub ropy. Technologia bezprzewodowego ładowania pozwala wierzyć, że sytuacja ulegnie wkrótce zmianie.

Na chwilę obecną technologia Qualcomm Halo nie jest jeszcze rozwiązaniem wdrożonym dla użytkowników indywidualnych. Wciąż nie ma w salonach samochodów, które posiadałyby zamontowane płyty do indukcyjnego ładowania. To jednak nie oznacza, że samochody z tą technologią nie jeżdżą już po drodze.

Najświeższym przykładem jest Formuła E. W sezonie 2014/2015 odbędzie się 10 wyścigów samochodów elektrycznych pod szyldem FIA Formula E. Na początku września 2013 dowiedzieliśmy się, że partnerem technologicznym będzie właśnie firma Qualcomm. Technologia WEVC będzie wykorzystana w samochodach bezpieczeństwa tzw safety cars. Cała seria wyścigów organizowanych przez FIA będzie okazją do promocji rozwiązań Qualcomma, a także innych firm głównie z przemysłu motoryzacyjnego. Partnerami imprezy są między innymi Renault i DHL. Przedsięwzięcie zapowiada się imponująco i jest olbrzymią szansą na prezentację nowych technologii w motoryzacji.

Wyścigi samochodowe są jednak głównie działaniami wizerunkowymi dla przyszłości technologii. Znacznie ważniejsze są testy na drogach publicznych. Takie testy rozpoczęły się w Londynie latem 2012. Qualcomm, przy partnerstwie burmistrza miasta oraz 9 innych instytucji, sprawdza, jak sprawuje się indukcyjne ładowanie w naturalnych warunkach. W próby te zaangażowane są takie firmy jak Delta Motorsport oraz Renault.

W superlatywach o współpracy z Renault mówił w lipcu 2012 Anthony Thompson wiceprezes ds. rozwoju i marketingu w Europie w Qualcomm Inc.:

W podobnym tonie wypowiadał się przedstawiciel Renault Jacques Hébrard, dyrektor ds. zaawansowanych projektów w dziedzinie energii i środowiska:

Londyńskie testy poprzedzają komercjalizację przedwsięzięcia. W sumie bierze w nich udział 50 pojazdów elektrycznych i hybrydowych. Poza Renault w partnerstwo włączył się największy londyński operator taksówek Addison Lee, a także Chargemaster - firma odpowiedzialna za instalację terminali do bezprzewodowego ładowania.

Rozwiązanie Qualcomm Halo nie jest jedyną technologią bezprzewodowego ładowania na rynku. Co więcej, niektóre konkurencyjne rozwiązania są już wdrożone komercyjnie.

W Stanach Zjednoczonych działa też firma Plugless Power zajmująca się montażem indukcyjnych systemów do już dostępnych samochodów. To rozwiązanie praktycznie wyłącznie dla domowego użytku. Koszt takiej instalacji w przypadku samochodu Nissan LEAF wynosi 3098 dol., a w wersji dla Chevroleta Volt 2998 dol. System ten jest tworzony przy współpracy z firmą Bosch. Poza klientami indywidualnymi rozwiązaniem zainteresowane są też wypożyczalnie samochodów Hertz oraz sieć supermarketów Sears.

Jeszcze ciekawiej prezentują się dwa autobusy jeżdżące po ulicach koreańskiego miasta Gumi. Pojazdy te zostały określone nazwą OLEV (skrót od Online Electric Vechicle). Na ich trasie umieszczono specjalne obwody magnetyczne, których odległość od podwozia autobusu wynosi 17 cm. Koreańskie autobusy zasilane są mocą 100kW. Energia elektryczna przesyłana jest z częstotliwością 20 kHz, a sprawność przesyłu wynosi 85%. Zasilanie znajduje się na 15% pokonywanej przez autobusy trasy.

Koreański projekt może pobudzać wyobraźnię, ponieważ bezprzewodowe ładowanie w trakcie jazdy wciąż wydaje się być wizją z pogranicza fantastyki. Wydaje się jednak, że trudno będzie o szybkie urzeczywistnienie takiego rozwiązania na polskich drogach. Technologię opracowaną przez Koreańczyków należy traktować na razie tylko jako prototypową. Mówi się, że w 2015 r., w mieście Gumi będzie jeździć zaledwie 10 takich pojazdów. O masowym wdrożeniu w innych częściach półwyspu, a co dopiero świata, na razie możemy pomarzyć.

Qualcomm Halo oraz konkurencyjne projekty rysują przed nami niesamowitą przyszłość motoryzacji. Bezprzewodowe ładowanie to wielka wygoda, której w tej chwili nie zapewniają ani samochody elektryczne, ani spalinowe. W przeciwieństwie do standardowych pojazdów unikniemy niewygodnego tankowania, w przypadku samochodów elektrycznych przewodów.

Wpis powstał we współpracy z partnerem merytorycznym Spider’s Web, firmą Qualcomm.