הפיתוח של רכבי אנרגיה חדשים בעיצומו, וגם נושא חידוש האנרגיה הפך לאחד הנושאים שהענף הקדיש להם את מלוא תשומת הלב. בזמן שכולם מתלבטים לגבי היתרונות של טעינת יתר והחלפת סוללות, האם יש "תוכנית C" לטעינת רכבי אנרגיה חדשים?
אולי בהשפעת טעינה אלחוטית של סמארטפונים, גם טעינה אלחוטית של מכוניות הפכה לאחת הטכנולוגיות שהמהנדסים התגברו עליהן. על פי דיווחים בתקשורת, לא מזמן, טכנולוגיית הטעינה האלחוטית לרכב זכתה למחקר פורץ דרך. צוות מחקר ופיתוח טען כי משטח הטעינה האלחוטי יכול להעביר כוח למכונית בהספק של 100kW, מה שיכול להגביר את מצב טעינת הסוללה ב-50% תוך 20 דקות.
כמובן שטכנולוגיית הטעינה האלחוטית לרכב אינה טכנולוגיה חדשה. עם עלייתם של רכבי אנרגיה חדשים, כוחות שונים בחנו טעינה אלחוטית מזה זמן רב, כולל BBA, וולוו וחברות רכב מקומיות שונות.
בסך הכל, טכנולוגיית הטעינה האלחוטית לרכב נמצאת עדיין בשלביה המוקדמים, וממשלות מקומיות רבות גם מנצלות הזדמנות זו כדי לבחון אפשרויות גדולות יותר לתחבורה עתידית. עם זאת, בשל גורמים כמו עלות, כוח ותשתית, טכנולוגיית הטעינה האלחוטית לרכב הופצה למסחור בקנה מידה גדול. יש הרבה קשיים שעדיין צריך להתגבר עליהם. הסיפור החדש על טעינה אלחוטית במכוניות עדיין לא קל לספר.
כפי שכולנו יודעים, טעינה אלחוטית אינה דבר חדש בתעשיית הטלפונים הניידים. טעינה אלחוטית למכוניות אינה פופולרית כמו טעינה לטלפונים ניידים, אך היא כבר משכה חברות רבות לחמוד את הטכנולוגיה הזו.
בסך הכל, ישנן ארבע שיטות טעינה אלחוטיות מיינסטרים: אינדוקציה אלקטרומגנטית, תהודה של שדה מגנטי, צימוד שדה חשמלי וגלי רדיו. ביניהם, טלפונים ניידים וכלי רכב חשמליים משתמשים בעיקר באינדוקציה אלקטרומגנטית ובתהודה של שדה מגנטי.
ביניהם, טעינה אלחוטית אינדוקציה אלקטרומגנטית משתמשת בעקרון האינדוקציה האלקטרומגנטית של אלקטרומגנטיות ומגנטיות לייצור חשמל. יש לו יעילות טעינה גבוהה, אך מרחק הטעינה האפקטיבי קצר וגם דרישות מיקום הטעינה קפדניות. באופן יחסי, לטעינה אלחוטית בתהודה מגנטית יש דרישות מיקום נמוכות יותר ומרחק טעינה ארוך יותר, שיכול לתמוך במספר סנטימטרים עד כמה מטרים, אך יעילות הטעינה מעט נמוכה מזו של הקודם.
לכן, בשלבים הראשונים של חקר טכנולוגיית הטעינה האלחוטית, חברות הרכב העדיפו טכנולוגיית טעינה אלחוטית אינדוקציה אלקטרומגנטית. בין החברות המייצגות ניתן למנות את BMW, דיימלר וחברות רכב נוספות. מאז, קודמה בהדרגה טכנולוגיית הטעינה האלחוטית בתהודה מגנטית, המיוצגת על ידי ספקי מערכות כגון Qualcomm ו-WiTricity.
כבר ביולי 2014 הכריזו ב.מ.וו ודיימלר (כיום מרצדס בנץ) על הסכם שיתוף פעולה לפיתוח משותף של טכנולוגיית טעינה אלחוטית לרכבים חשמליים. בשנת 2018 החלה ב.מ.וו לייצר מערכת טעינה אלחוטית והפכה אותה למכשיר אופציונלי עבור הדגם ההיברידי של סדרה 5 פלאג-אין. הספק הטעינה המדורג שלו הוא 3.2kW, יעילות המרת האנרגיה מגיעה ל-85%, וניתן לטעון אותו במלואו תוך 3.5 שעות.
בשנת 2021, וולוו תשתמש במונית החשמלית הטהורה XC40 כדי להתחיל ניסויים בטעינה אלחוטית בשוודיה. וולוו הקימה במיוחד אזורי בדיקה מרובים בגטבורג העירונית, שבדיה. רכבים נטענים צריכים רק לחנות על מכשירי הטעינה האלחוטיים המוטמעים בכביש כדי להתחיל אוטומטית את פונקציית הטעינה. וולוו אמרה שעוצמת הטעינה האלחוטית שלה יכולה להגיע ל-40kW, והיא יכולה לנסוע 100 קילומטרים ב-30 דקות.
בתחום הטעינה האלחוטית לרכב, המדינה שלי תמיד הייתה בחזית התעשייה. בשנת 2015, China Southern Power Grid Guangxi Electric Power Institute בנה את נתיב הבדיקה הראשון של רכב חשמלי ביתי לטעינה אלחוטית. בשנת 2018, SAIC Roewe השיקה את הדגם החשמלי הטהור הראשון עם טעינה אלחוטית. FAW Hongqi השיקה את Hongqi E-HS9 התומך בטכנולוגיית טעינה אלחוטית בשנת 2020. במרץ 2023, SAIC Zhiji השיקה רשמית את פתרון הטעינה האלחוטי החכם הראשון שלה לרכב בעל הספק גבוה בנפח 11kW.
וטסלה היא גם אחת החוקרים בתחום הטעינה האלחוטית. ביוני 2023, טסלה הוציאה 76 מיליון דולר כדי לרכוש את Wiferion ושנתה את שמה ל-Tesla Engineering Germany GmbH, ומתכננת למנף טעינה אלחוטית בעלות נמוכה. בעבר, למנכ"ל טסלה מאסק היה גישה שלילית לטעינה אלחוטית ומתח ביקורת על טעינה אלחוטית כ"אנרגיה נמוכה ולא יעילה". עכשיו הוא קורא לזה עתיד מבטיח.
כמובן שגם חברות רכב רבות כמו טויוטה, הונדה, ניסאן וג'נרל מוטורס מפתחות טכנולוגיית טעינה אלחוטית.
למרות שגורמים רבים ערכו מחקרים ארוכי טווח בתחום הטעינה האלחוטית, טכנולוגיית הטעינה האלחוטית לרכב עדיין רחוקה מלהפוך למציאות. הגורם המרכזי המגביל את התפתחותו הוא כוח. קח את Hongqi E-HS9 כדוגמה. טכנולוגיית הטעינה האלחוטית בה היא מצוידת היא בעלת הספק מרבי של 10kW, הגבוה רק במעט מהספק 7kW של ערימת הטעינה האיטית. דגמים מסוימים יכולים להשיג הספק טעינה של מערכת של 3.2 קילוואט בלבד. במילים אחרות, אין נוחות כלל עם יעילות טעינה כזו.
כמובן שאם ישתפר עוצמת הטעינה האלחוטית, זה עשוי להיות סיפור אחר. כך למשל, כפי שנאמר בתחילת המאמר, צוות מחקר ופיתוח השיג הספק של 100kW, כלומר אם ניתן להגיע להספק כזה, תיאורטית ניתן לטעון את הרכב במלואו תוך כשעה. למרות שעדיין קשה להשוות עם טעינת סופר, זו עדיין בחירה חדשה לחידוש אנרגיה.
מנקודת המבט של תרחישי שימוש, היתרון הגדול ביותר של טכנולוגיית הטעינה האלחוטית לרכב הוא הפחתת הצעדים הידניים. בהשוואה לטעינה קווית, בעלי רכב צריכים לבצע סדרה של פעולות כמו חנייה, ירידה מהמכונית, הרמת האקדח, חיבור וטעינה וכו'. כאשר מתמודדים עם ערימות טעינה של צד שלישי, עליהם למלא מידע שונה , שזה תהליך מסורבל יחסית.
תרחיש הטעינה האלחוטית הוא פשוט מאוד. לאחר שהנהג מחנה את הרכב, המכשיר מרגיש אותו אוטומטית ואז מטעין אותו באופן אלחוטי. לאחר טעינת הרכב במלואה, הרכב נוסע ישירות, והבעלים אינו צריך לבצע פעולות נוספות. מנקודת המבט של חווית משתמש, זה גם ייתן לאנשים תחושת יוקרה בעת שימוש ברכב חשמלי.
מדוע טעינה אלחוטית לרכב מושכת כל כך הרבה תשומת לב מצד ארגונים וספקים? מנקודת מבט של פיתוח, הגעתו של עידן ללא נהג עשויה להיות גם זמן לפיתוח גדול של טכנולוגיית הטעינה האלחוטית. כדי שמכוניות באמת יהיו ללא נהג, הן זקוקות לטעינה אלחוטית כדי להיפטר מהכבלים של כבלי הטעינה.
לכן, ספקי טעינה רבים מאוד אופטימיים לגבי סיכויי הפיתוח של טכנולוגיית הטעינה האלחוטית. הענקית הגרמנית סימנס צופה כי שוק הטעינה האלחוטית לרכבים חשמליים באירופה ובצפון אמריקה יגיע ל-2 מיליארד דולר עד 2028. לשם כך, כבר ביוני 2022, השקיעה סימנס 25 מיליון דולר כדי להשיג חלק מיעוט בספקית הטעינה האלחוטית WiTricity לקדם מחקר ופיתוח טכנולוגי של מערכות טעינה אלחוטיות.
סימנס מאמינה שטעינה אלחוטית של רכבים חשמליים תהפוך למיינסטרים בעתיד. בנוסף להפיכת הטעינה לנוחה יותר, טעינה אלחוטית היא גם אחד התנאים ההכרחיים למימוש נהיגה אוטונומית. אם אנחנו באמת רוצים להשיק מכוניות לנהיגה עצמית בקנה מידה גדול, טכנולוגיית טעינה אלחוטית היא הכרחית. זהו צעד חשוב לעולם הנהיגה האוטונומית.
כמובן, הסיכויים גדולים, אבל המציאות מכוערת. נכון לעכשיו, שיטות חידוש האנרגיה של כלי רכב חשמליים הופכות מגוונות יותר ויותר, והסיכוי לטעינה אלחוטית צפוי מאוד. עם זאת, מנקודת המבט הנוכחית, טכנולוגיית הטעינה האלחוטית לרכב נמצאת עדיין בשלב בדיקות ומתמודדת עם בעיות רבות, כגון עלות גבוהה, טעינה איטית, סטנדרטים לא עקביים והתקדמות איטית של מסחור.
בעיית יעילות הטעינה היא אחד המכשולים. לדוגמה, דנו בסוגיית היעילות ב-Hongqi E-HS9 הנ"ל. היעילות הנמוכה של הטעינה האלחוטית זכתה לביקורת. נכון לעכשיו, היעילות של טעינה אלחוטית של כלי רכב חשמליים נמוכה מזו של טעינה קווית בגלל אובדן אנרגיה במהלך שידור אלחוטי.
מנקודת מבט של עלות, יש להפחית עוד יותר את הטעינה האלחוטית לרכב. לטעינה אלחוטית דרישות גבוהות לתשתית. רכיבי טעינה מונחים בדרך כלל על הקרקע, דבר שיכלול שינוי קרקע ובעיות אחרות. עלות הבנייה תהיה בהכרח גבוהה מהעלות של כלונסאות הטענה רגילות. בנוסף, בשלב המוקדם של קידום טכנולוגיית הטעינה האלחוטית, השרשרת התעשייתית לא בשלה, ועלות החלקים הנלווים תהיה גבוהה, אפילו פי כמה מהמחיר של ערימות טעינת AC ביתיות עם אותו הספק.
כך למשל, מפעילת האוטובוסים הבריטית FirstBus שקלה להשתמש בטכנולוגיית טעינה אלחוטית בתהליך קידום החשמול של הצי שלה. עם זאת, לאחר בדיקה, התברר כי כל ספק של לוחות טעינה קרקעיים נקב ב-70,000 פאונד. בנוסף, גם עלות הבנייה של כבישי טעינה אלחוטית גבוהה. לדוגמה, עלות בניית כביש טעינה אלחוטי באורך 1.6 ק"מ בשבדיה היא כ-12.5 מיליון דולר.
כמובן, בעיות בטיחות עשויות להיות גם אחת הבעיות המגבילות את טכנולוגיית הטעינה האלחוטית. מנקודת המבט של השפעתה על גוף האדם, טעינה אלחוטית היא לא עניין גדול. "תקנות הביניים בנושא ניהול רדיו של ציוד טעינה אלחוטי (שידור כוח) (טיוטה להערות)" שפרסמה משרד התעשייה וטכנולוגיות המידע קובעות כי הספקטרום של 19-21kHz ו-79-90kHz הוא בלעדי למכוניות טעינה אלחוטיות. מחקרים רלוונטיים מראים שרק כאשר הספק הטעינה עולה על 20kW וגוף האדם נמצא במגע הדוק עם בסיס הטעינה, עשויה להיות לכך השפעה מסוימת על הגוף. עם זאת, זה גם מחייב את כל הצדדים להמשיך ולפרסם את הבטיחות לפני שניתן יהיה לזהות אותה על ידי הצרכנים.
לא משנה כמה פרקטית טכנולוגיית הטעינה האלחוטית לרכב ועד כמה נוחים תרחישי השימוש, יש עוד דרך ארוכה לעבור עד שניתן יהיה למסחר אותה בקנה מידה גדול. יוצאים מהמעבדה ומטמיעים אותה לחיים האמיתיים, הדרך לטעינה אלחוטית למכוניות היא ארוכה ומפרכת.
בזמן שכל הצדדים בוחנים במרץ את טכנולוגיית הטעינה האלחוטית למכוניות, גם המושג "רובוטים טעינה" צץ בשקט. נקודות הכאב שיש לפתור באמצעות טעינה אלחוטית מייצגות את הנושא של נוחות טעינת המשתמש, אשר תשלים את הרעיון של נהיגה ללא נהג בעתיד. אבל יש יותר מכביש אחד לרומא.
לכן, "רובוטי טעינה" החלו להפוך גם לתוסף בתהליך הטעינה המושכל של מכוניות. לפני זמן לא רב, השיק בסיס הניסויים החדש של מערכת החשמל של אזור הפיתוח הירוק הלאומי לבנייה תת-מרכזית של בייג'ינג רובוט טעינת אוטובוס אוטומטי לחלוטין שיכול לטעון אוטובוסים חשמליים.
לאחר כניסת האוטובוס החשמלי לתחנת הטעינה, מערכת הראייה קולטת את פרטי ההגעה של הרכב, ומערכת שיגור הרקע מוציאה מיד משימת טעינה לרובוט. בעזרת מערכת איתור השבילים ומנגנון ההליכה, הרובוט נוסע אוטומטית לתחנת הטעינה ותופס אוטומטית את אקדח הטעינה. , תוך שימוש בטכנולוגיית מיצוב חזותי כדי לזהות את מיקום יציאת הטעינה של הרכב החשמלי ולבצע פעולות טעינה אוטומטיות.
כמובן שגם חברות הרכב מתחילות לראות את היתרונות של "טעינת רובוטים". בתערוכת הרכב של שנחאי 2023, לוטוס הוציאה רובוט טעינת פלאש. כאשר הרכב צריך להיטען, הרובוט יכול להאריך את זרועו המכנית ולהכניס אוטומטית את אקדח הטעינה לחור הטעינה של הרכב. לאחר הטעינה, הוא יכול גם לשלוף את האקדח בעצמו, ולהשלים את כל התהליך מההתחלה ועד לטעינת הרכב.
לעומת זאת, לרובוטים לטעינה יש לא רק את הנוחות של טעינה אלחוטית, אלא גם יכולים לפתור את בעיית הגבלת הכוח של טעינה אלחוטית. המשתמשים יכולים ליהנות גם מההנאה שבטעינת יתר מבלי לצאת מהמכונית. כמובן, טעינת רובוטים תהיה כרוכה גם בעלות ובבעיות אינטליגנטיות כמו מיקום והימנעות ממכשולים.
תקציר: נושא חידוש האנרגיה לרכבי אנרגיה חדשים תמיד היה נושא שכל הגורמים בענף מייחסים לו חשיבות רבה. נכון לעכשיו, פתרון טעינת היתר ופתרון החלפת הסוללה הם שני הפתרונות המיינסטרים ביותר. תיאורטית, שני הפתרונות הללו מספיקים כדי לענות על צורכי חידוש האנרגיה של המשתמשים במידה מסוימת. כמובן, דברים תמיד מתקדמים. אולי עם כניסתו של העידן ללא נהג, רובוטים לטעינה וטעינה אלחוטיים עשויים להוביל הזדמנויות חדשות.
זמן פרסום: 13 באפריל 2024