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A nova tecnologia de carregamento sem fio da Chalmers University pode fornecer até 500 kW de energia com menos de 2% de perda.
Pesquisadores da Universidade Chalmers, na Suécia, afirmam ter desenvolvido uma tecnologia de carregamento sem fio que pode carregar baterias de até 500 quilowatts sem conectá-las a um carregador com cabos. Dizem que o novo equipamento de carregamento está completo e pronto para produção em série. Esta tecnologia não será necessariamente usada para carregar veículos pessoais de passageiros, mas pode ser usada em balsas elétricas, ônibus ou veículos não tripulados usados na mineração ou na agricultura para carregar sem usar um braço robótico ou conectar-se a uma fonte de energia.
Yujing Liu, professor de Engenharia Elétrica no Departamento de Engenharia Elétrica da Universidade Chalmers, concentra-se na conversão de energia renovável e na eletrificação de sistemas de transporte. “A marina poderia ter um sistema integrado para carregar a balsa em determinadas paradas quando os passageiros entram e saem do navio. Automático e totalmente independente do clima e do vento, o sistema pode ser carregado de 30 a 40 vezes por dia. Os caminhões elétricos requerem carregamento de alta potência. os cabos de carregamento podem tornar-se muito grossos e pesados e difíceis de manusear.”
Liu disse que o rápido desenvolvimento de certos componentes e materiais nos últimos anos abriu a porta para novas possibilidades de carregamento. “O fator chave é que agora temos acesso a semicondutores de carboneto de silício de alta potência, os chamados componentes SiC. Em termos de eletrônica de potência, eles estão no mercado há apenas alguns anos. Eles nos permitem usar tensões mais altas, temperaturas mais altas e frequências de comutação mais altas”, disse ele. Isto é importante porque a frequência do campo magnético limita a potência que pode ser transferida entre duas bobinas de um determinado tamanho.
“Os sistemas anteriores de carregamento sem fio para veículos usavam frequências em torno de 20kHz, assim como os fornos convencionais. Eles se tornaram volumosos e a transferência de energia era ineficiente. Agora estamos trabalhando em frequências quatro vezes maiores. Então a indução tornou-se repentinamente atraente”, explicou Liu. Ele acrescentou que sua equipe de pesquisa mantém laços estreitos com dois dos principais fabricantes mundiais de módulos de SiC, um nos EUA e outro na Alemanha.
“Com eles, o rápido desenvolvimento de produtos será direcionado para correntes, tensões e efeitos mais elevados. A cada dois ou três anos, serão introduzidas novas versões mais tolerantes. Estes tipos de componentes são fatores importantes, existe uma vasta gama de aplicações em veículos elétricos, não apenas no carregamento indutivo.” “.
Outro avanço tecnológico recente envolve fios de cobre em bobinas que enviam e recebem, respectivamente, um campo magnético oscilante que forma uma ponte virtual para o fluxo de energia através de um entreferro. O objetivo aqui é usar a frequência mais alta possível. “Então não funciona com bobinas cercadas por fio de cobre comum. Isso causa perdas muito grandes em altas frequências”, disse Liu.
Em vez disso, as bobinas consistem agora em “cordas de cobre” trançadas compostas por 10.000 fibras de cobre com apenas 70 a 100 mícrons de espessura – aproximadamente o tamanho de um fio de cabelo humano. As chamadas tranças de fio litz, adequadas para altas correntes e altas frequências, também surgiram mais recentemente. Um terceiro exemplo de uma nova tecnologia que permite um carregamento sem fio poderoso é um novo tipo de capacitor que aumenta a potência reativa necessária à bobina para criar um campo magnético forte o suficiente.
Liu enfatizou que o carregamento de veículos elétricos requer múltiplas etapas de conversão entre CC e CA, bem como entre diferentes níveis de tensão. “Portanto, quando dizemos que alcançamos 98% de eficiência desde a corrente contínua na estação de carregamento até a bateria, esse número provavelmente não importa muito, a menos que você tenha clareza sobre o que está medindo. Mas você pode dizer o mesmo. , Independentemente de você usar, as perdas ocorrem com carregamento condutivo convencional ou com carregamento indutivo. A eficiência que alcançámos agora significa que as perdas no carregamento indutivo podem ser quase tão baixas como num sistema de carregamento condutivo. A diferença é tão pequena que na prática é insignificante, cerca de um ou dois por cento.”
Os leitores da CleanTechnica adoram especificações, então aqui está o que sabemos da Electrive. A equipe de pesquisa de Chalmers afirma que seu sistema de carregamento sem fio é 98% eficiente e capaz de fornecer até 500 kW de corrente contínua por dois metros quadrados com um espaço de ar de 15 cm entre o solo e as plataformas a bordo. Isto corresponde a uma perda de apenas 10 kW ou 2% da potência de carga máxima teórica.
Liu está otimista com esta nova tecnologia de carregamento sem fio. Por exemplo, ele não acha que isso substituirá a forma como carregamos os carros elétricos. “Eu mesmo dirijo um carro elétrico e não acho que o carregamento indutivo fará qualquer diferença no futuro. Eu dirijo para casa, ligo… sem problemas.” em cabos. “Talvez não deva ser argumentado que a tecnologia em si é mais sustentável. Mas poderia facilitar a eletrificação de veículos de grande porte, o que poderia acelerar a eliminação progressiva de coisas como balsas movidas a diesel”, disse ele.
Carregar um carro é muito diferente de carregar uma balsa, um avião, um trem ou uma plataforma petrolífera. A maioria dos carros fica estacionada 95% do tempo. A maioria dos equipamentos empresariais está em serviço constante e mal pode esperar para ser recarregado. Liu vê os benefícios da nova tecnologia de carregamento indutivo para esses cenários comerciais. Ninguém precisa realmente carregar um carro elétrico de 500 kW na garagem.
O foco deste estudo não está no carregamento sem fio em si, mas em como a tecnologia continua a introduzir formas novas, mais baratas e mais eficientes de fazer coisas que poderiam acelerar a revolução dos veículos elétricos. Pense nisso como o apogeu do PC, quando a melhor e mais recente máquina estava obsoleta antes mesmo de você voltar do Circuit City. (Lembra-se deles?) Hoje, os veículos elétricos estão vivenciando uma explosão semelhante de criatividade. Que coisa linda!
Steve escreve sobre a relação entre tecnologia e sustentabilidade em sua casa na Flórida ou em qualquer lugar que a Força o leve. Ele se orgulha de estar “acordado” e não se importa com o motivo do vidro quebrar. Ele acredita no que Sócrates disse há 3.000 anos: “O segredo da mudança é concentrar toda a sua energia na criação do novo, e não na luta contra o velho”.
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Horário da postagem: 16 de março de 2023