شارژ خودروهای برقی با فناوری جدید جاده‌های هوشمند
هنوز مشکلات بسیاری برای رواج و عمومی‌سازی خودروهای برقی وجود دارد که باید برطرف شوند. اما شاید بزرگ‌ترین مشکل این باشد که صاحبان این خودروها باید خودروهایشان را کجا شارژ کنند و مدت زمان شارژ مجدد چقدر طول می‌کشد؟
با تلاش پیگیر محققان و مهندسان در زمینه شارژ خودروهای برقی به نظر می‌رسد بزودی این مشکل حل شود و ما بتوانیم شارژ خودروهای برقی با کابل و پریز را کنار بگذاریم و برای شارژ خودروهایمان، چشم‌مان را به سطح جاده‌ها بدوزیم! بتازگی شرکت فناوری کوالکام (Qualcomm)، روش جدیدی برای شارژ بی‌سیم خودروها با استفاده از زیر سطح جاده‌ها ابداع کرده است! به طوری که وقتی خودرو با سرعت 120 کیلومتر در ساعت روی این سطح در حرکت باشد، به طور بی‌سیم شارژ شود. این روش شارژ بی‌سیم دینامیکی نام دارد و شرکت معتقد است این روش مبتکرانه، روش آینده شارژ خودروهای برقی و همچنین خودران خواهد بود. کارشناسان خودروی وبگاه اتواکسپرس، برای دیدن جاده‌ای که توانایی شارژ یک خودروی برقی را دارد، به ورسای فرانسه رفتند؛ همان جایی که این روش شارژ آزمایش می‌شود.
شارژ بی‌سیم از نظر شرکت کولکام، دیگر مفهوم جدیدی نیست. درحقیقت آنها نزدیک به یک دهه است روی این فناوری کار می‌کنند و در گذشته برای شارژ بی‌سیم وسایل نقلیه راه‌حلی ابداع کرده بودند. آنها هنگام پارک خودرو، آن را با یک پد شارژکننده که زیر زمین قرار گرفته بود و همچنین صفحه پایه متصل به بخش زیرین خودرو که نیروی برق را به باتری منتقل می‌کند شارژ می‌کردند.
شارژ بی‌سیم خودروها چطور انجام می‌شود؟
وقتی خودروهای برقی روی این صفحه حرکت می‌کنند، از یک منبع مرکزی به هریک از این استاب‌ها، نیروی برق منتقل می‌شود و این انرژی به صورت بی‌سیم از هر استاب خارج شده و وارد دو پد ده کیلوواتی وسیله نقلیه می‌شود که زیر خودرو قرار دارد. خودروهای مورد استفاده در این آزمایش، مدل‌های کنگو (Kangoo) شرکت رنو هستند. پدمورد استفاده زیر این خودروها، حداکثر تا 20کیلووات می‌توانند شارژ شوند. نیدرهاوسر، از مهندسان این شرکت می‌گوید: در این مسیر 100 متری با استفاده از 56 بلوک شارژ مجزا، می‌توان چند خودرو را هنگام حرکت به یک اندازه شارژ کرد. او ادامه می‌دهد: وقتی خودروها wروی این مسیر حرکت می‌کنند، فقط لحظه‌ای بسیار کوتاه روی بلوک‌های تعبیه شده قرار می‌گیرند و به همین علت از هر بلوک نیروی بسیار کمی دریافت می‌کنند. این وضعیت برای خودروهای دیگر که همزمان با این خودرو در حال حرکت هستند نیز وجود دارد. به این ترتیب تمام خودروهایی که از این مسیر عبور می‌کنند، به یک اندازه شارژ می‌شوند وعلت تعداد زیاد بلوک‌ها، به وجود آوردن امکان شارژ همزمان چند خودروست.
هنگام مشاهده عملکرد این فناوری با‌استفاده از خودروهای کنگو، علامتی روی صفحه سمت راست خودرو روشن شد که نشان می‌داد هر دو خودروی کنگو وقتی با سرعت صد کیلومتر در ساعت در حرکت بودند تا 20 کیلووات شارژ شدند. درضمن آب و هوای بد روی این سیستم اثر بدی نمی‌گذارد. هنگام آزمایش شارژ خودروی برقی، چنان باران شدیدی بارید که کل جاده را پر از آب کرد. اما کوچک‌ترین تاثیر بدی روی انتقال نیروی بی‌سیم نگذاشت.
نیدرهاوسر همچنین اشاره می‌کند لازم نیست خودروها حتما روی این جاده کاملا مستقیم و راست حرکت کنند. کمی انحرف به اطراف تا زمانی که از لبه‌های مسیر دور نشوند، مشکلی به وجود نمی‌آورد.
این فناوری برای چه مناطقی مناسب‌تر است؟
خودروهای کنگو با داشتن نیرویی معادل 20 کیلووات می‌توانند نیروی خود را در صد کیلومتر در ساعت حفظ کنند. به این ترتیب آنها برد خوبی خواهند داشت و این جاده شارژکننده راه حلی عالی برای برطرف کردن اضطراب برد است؛ مشکلی دیگر برای وسایل نقلیه برقی که می‌توانست سال‌ها ما را گرفتار آن کند. اکنون شرکت کوالکام می‌تواند خودروهای برقی را تا 20کیلووات شارژ کند، اما قصد او ابتدا فقط 11کیلووات بوده است. بنا به گفته گریم دیویدسون، معاون توسعه و بازاریابی تجاری شرکت کوالکام، این فناوری دقیقا مانند سیستم شارژ خانه‌های مدرن، برق تولید می‌کند. از آنجاکه خودروهای برقی در بزرگراه، بین ده تا 15 کیلووات برق مصرف می‌کنند، بیشتر راننده‌های این خودروها هنگام رانندگی، امکان شارژ مجدد را از دست نمی‌دهند.
بیش از یک هفته از وقت نیدرهاوسر و همکارانش برای ساخت این مسیر آزمایشی شارژ خودروهای برقی و نصب استاب‌ها صرف شد، اما پروژه‌های بعدی تا این اندازه وقتگیر نخواهند بود. دیویدسون می‌گوید، فرآیند ساخت این نوع جاده را می‌توان با ساخت‌و سازهای جاده‌ای که معمولا در طول سال انجام می‌شوند، همگام ساخت. درواقع هنگام جاده‌سازی، این فناوری نیز زیر زمین جاسازی می‌شود. درضمن این سیستم شارژ جاده‌ای، به تعویض یا برداشتن در مواقع عملیات معمول نگهداری جاده‌ها نیاز ندارد.
از نظر دیویدسون، اولین مکانی که باید به این فناوری مجهز شود، نواحی شهری است و بنابر محاسبات انجام شده از سوی شرکت کوالکام و ویدیکام، یک چهارم جاده‌های یک شهر باید به شارژ بی‌سیم دینامیکی مجهز شوند تا خودروهای برقی و خودران کاملا فعال شوند.
دیوید مارتل، مدیر عامل ایستگاه شارژ چارج‌مستر بریتانیا، با این موضوع موافق است و می‌گوید: بزودی سراسر بریتانیا به این فناوری مجهز خواهد شد. این نوع شارژ بویژه شارژ استاتیکی را می‌توان در تاکسی‌های جدید برقی به کار برد که اتفاقا قرار است اوایل زمستان امسال مشغول به کار شوند.
هدف اصلی شارژ بی‌سیم
اما هدف اصلی و نهایی، به کار گرفتن این فناوری بیرون از مراکز شهری و شبکه‌های بزرگراهی است که در آن مسیرها، خودروهای برقی به آسانی شارژ شوند. این هدفی است که دولت بریتانیا هم در پی آن است. بریتانیا سال 1392/ 2013، در مورد این که آیا می‌توان شارژ بی‌سیم دینامیکی انجام داد، دست به تحقیقات زد و از همان زمان تاکنون آزمایش‌های خود را در این فناوری آغاز کرده است. برخی مشکلاتی که در این تحقیق نمایان شده بود، مانند چگونه می‌توان مقدار شارژ دریافتی رانندگان را ردیابی کرد، از قبل حل شده است. بنابه گفته مارتل، خودروها را می‌توان با تخصیص شماره‌های ردیابی روی پدها ردیابی کرد و ردیابی این که چه کسی چقدر الکتریسیته دریافت کرده، کار چندان مشکلی نخواهد بود.
مشکلات دیگر مانند هزینه‌های نصب این سیستم، هنوز برطرف نشده‌اند. اما امکان شارژ بی‌سیم، تعهدی است که دولت بریتانیا بزودی باید به آن مقید شود، زیرا خودروهای با شارژ بی‌سیم استاتیکی وارد بازار می‌شوند.
مسلما تا 12 ماه آینده، شرکت‌های ب‌ام‌و و مرسدس بنز، مدل‌هایی را معرفی خواهند کرد که بتوانند با این فناوری سازگار شوند. در حالی‌که اریک فیونتون، مدیر برنامه وسیله‌نقلیه برقی رنو می‌گوید: شارژ بی‌سیم چیزی است که رنو در آینده به آن نگاهی خواهد انداخت. بنابر نظر مارتل، وقتی سازندگان خودرو از این فناوری حمایت کنند و شرکت‌هایی مانند کوالکام، کارایی آنها را نشان دهند، مقامات مجبور می‌شوند در جهت استفاده از این فناوری گامی بلند بردارند.
دیویدسون معتقد است چارچوب قانونی استفاده از این فناوری، هنوز در مرحله اولیه خود به سر می‌برد و همچنین در مورد هزینه‌ها توافقی نشده است، اما شرایط خوشبینانه‌ای وجود دارد. او می‌گوید: شارژ بی‌سیم استاتیکی و دینامیکی، آینده خودروهای برقی را شکل خواهد داد. هرچند این سخنی جسورانه است، اما پس از انجام آزمایش‌های قابل توجه در ورسای، این موضوع امکان‌پذیر می‌نماید.
فرصتی عالی برای خودران‌ها
گریم دیویدسون، معاون توسعه وبازاریابی تجاری کوالکام، مدعی است شارژ بی‌سیم برای آینده خودروهای خودران نیز حیاتی است. بنابر نظر او برای چنین وسایل‌نقلیه‌ای دو مسیر وجود دارد. یکی مسیری که آنها پیوسته در حال حرکت باشند و افراد را از نقاط مختلف سوار کنند که شبکه جاده‌ای با توانایی شارژ دینامیکی برای آنها بسیار مهم خواهد بود. سناریوی دیگر این است که در پایان روز پرمشغله‌شان، برای شارژ مجدد وارد گاراژ یا یک مرکز شارژ شوند. در اینجا وجود یک پد بی‌سیم استاتیکی ضروری است. در هر مورد، راننده یک خودروی خودران مجبور نیست برای شارژ مجدد، خودروی خود را به پریز وصل کند.
ساز و کار فنی جاده‌های هوشمند
بنابه اعتقاد مهندسان شرکت کوالکام می‌توان از فناوری برای شارژ بی‌سیم دینامیکی نیز استفاده کرد و کارشناسان وبگاه اتواکسپرس برای مشاهده چگونگی شارژ خودروهای برقی وارد محوطه قدیمی آزمایش ارتش شدند. در اینجا شرکت کوالکام و شرکت ویدیکام (VEDECOM)، جاده آزمایشی شارژکننده صد متری ساخته‌اند. این جاده، تنها جاده‌ای در دنیاست که می‌تواند یک خودروی برقی را شارژ کند. استیون نیدرهاوسر، مهندس شرکت درباره روش کار آن می‌گوید: سطح جاده کاملا معمولی است، اما زیر آن را به چهار قسمت از استاب‌های(Stub) 25 متری تقسیم شده و هر استاب حاوی 14 ردیف از بلوک‌های شبکه‌ای پایه است که به صورت مغناطیسی به کابل بک‌بون(Backbone) متصل است.
