Prospettive e sviluppi di una tecnologia destinata a cambiare la mobilità green
Trasmettere la corrente elettrica senza fili, per induzione. In modalità wireless, quindi senza cavo.
Un sogno, che una volta realizzato, è destinato a cambiare il destino dell’intera umanità.
E ci sono già molte applicazioni che fanno ben sperare.
Prospettive e sviluppi di una tecnologia che cambierà la mobilità green.
Una buona notizia arriva dal team di ricercatori della Sejong University, nella Corea del Sud, che è riuscito ad inviare 400mW di potenza elettrica attraverso uno spazio di circa 30 metri, senza ricorrere a fili o supporti di altro tipo, utilizzando uno speciale laser agli infrarossi, molto più stabile e sicuro di quelli utilizzati fino ad oggi in esperimenti analoghi.
Con tale applicazione, una volta perfezionata, nel giro di qualche anno potremo dire definitivamente addio a cavi e cavetti per la ricarica dei nostri dispositivi.
E il fatto che in Svezia un team di ricerca dell’Università di Chalmers abbia messo a punto un sistema di ricarica senza cavo in grado di gestire fino a 500 kW di potenza con un tasso di efficienza del 98% in CC, significa in pratica che a poterne beneficiare non saranno solo auto ma anche imbarcazioni, camion e autobus.
A tale proposito Yujing Liu, professore presso il fipartimento di Ingegneria Elettrica di Chalmers, ha dichiarato che la tecnologia è sufficientemente completa da poter essere presto presentata all’industria del settore, soprattutto perché combina in modo intelligente alcuni componenti già disponibili sul mercato.
Lo studio è stato pubblicato sul sito ufficiale dell’Università di Chalmers poco più di un mese fa; negli ultimi giorni, complice anche il fotogramma di una ricarica wireless a marchio Tesla, questo tecnologia è tornata a fare parlare di sé e non è totalmente da escludersi che Musk e il suo team abbiano seguito gli sviluppi della ricerca svedese.
A questi risultati si aggiunge lo studio del politecnico di Milano, condotto insieme all’università di Stanford, alla scuola superiore Sant’Anna di Pisa e all’università di Glasgow e pubblicato dalla prestigiosa rivista Light: science & Applications, con il quale si dimostra che un processore fotonico programmabile realizzato su un chip di silicio di soli 5 mm, è in grado di ricevere tutti i fasci ottici attraverso una moltitudine di microscopiche antenne ottiche integrate sul chip stesso, e dunque di manipolarli attraverso una rete di interferometri integrati e di separarli su fibre ottiche distinte, eliminando l’interferenza. Questo dispositivo permette di gestire quantità di informazione di oltre 5000 ghz, almeno 100 volte maggiore degli attuali sistemi wireless ad alta capacità.
In maniera analoga rispetto a quanto avviene nelle fibre ottiche, anche nello spazio libero la luce può viaggiare sotto forma di fasci aventi forme diverse, detti ‘modi’, e ciascuno di questi modi può trasportare un flusso di informazione. Generare, manipolare e ricevere più modi significa quindi trasmettere più informazione. Il problema è che lo spazio libero è per la luce un ambiente molto più ostile, variabile e imprevedibile di una fibra ottica. Ostacoli, agenti atmosferici o più semplicemente il vento incontrato lungo il percorso, possono modificare la forma dei fasci di luce, mescolarli e renderli a prima vista irriconoscibili e inutilizzabili.
È la ricarica wireless dei veicoli elettrici il futuro della mobilità?
A giudicare dal fermento del settore sembrerebbe proprio di si: “La ricarica wireless dei veicoli elettrici sta emergendo come un importante mercato per il futuro. Oltre a semplificare notevolmente la vita dei conducenti, che non devono più armeggiare con cavi e connettori, è un requisito fondamentale per la mobilità autonoma di domani. L’efficienza di trasmissione della ricarica induttiva senza fili è paragonabile a quella dei sistemi plug-in” – spiega Stefan Perras, Head of Pre-development and Innovation per Charging Infrastructure di Siemens.
La ricarica ad induzione pronta sull’autostrada A35 Brebemi
In Italia l’8 luglio 2021 Stellantis inaugurò ‘Arena futuro’ per ricarica induzione dinamica. Un circuito di 1.050 metri che sfrutta l’innovativa tecnologia della ricarica elettrica a induzione dinamica, realizzato dall’azienda che gestisce l’A35 Brebemi con Stellantis in collaborazione con partner come ABB, Electreon, FIAMM Energy Technology, IVECO, IVECO Bus, Mapei, Pizzarotti, Politecnico di Milano, Prysmian, Tim, Università Roma Tre e Università di Parma, Vigili del Fuoco e Polizia Stradale, il circuito occupa un’area privata dell’autostrada Brescia-Bergamo-Milano all’uscita di Chiari Ovest ed è alimentato con una potenza elettrica di 1 MW.
L’idea alla base di “Arena del Futuro” è ricaricare le vetture elettriche in transito sul circuito sfruttando il sistema Dwpt (Dynamic Wireless Power Transfer), dimostrandone le potenzialità per diventare una delle principali tecnologie in grado di rispondere in modo immediato e concreto alle necessità di decarbonizzazione e sostenibilità ambientale nel settore della mobilità.
I cinesi producono già auto di serie
La cinese Zhiji Auto vanta il primato di aver prodotto le 200 berline elettriche Zhiji L7, dotate di ricarica wireless e autonomia di oltre 100 chilometri.
La società, joint venture tra la casa automobilistica cinese Saic Motor e le compagnie tecnologiche Zhangjiang Hi-Tech e Alibaba, ha avviato i test drive a partire dal marzo 2022 e da aprile di un anno fa queste auto sono regolarmente in vendita sul mercato. Si possono ricaricare in modo wireless nei punti piloti sperimentali o – ovviamente – in modo tradizionale con le normali colonnine.
E anche la Volvo, di proprietà cinese, sta integrando e testando una nuova tecnologia di ricarica wireless in un ambiente urbano e valutando la sua integrazione nelle future auto elettriche. Per un periodo di tre anni, infatti, una flotta di modelli elettrici XC40 Recharge sarà usata come taxi da Cabonline, un operatore di taxi nella regione nordica, e sarà caricata senza fili nelle stazioni di Gothenburg, in Svezia. Le stazioni di ricarica utilizzate nel test sono fornite da Momentum Dynamics, un fornitore di sistemi di ricarica elettrica wireless. La ricarica viene avviata automaticamente quando un veicolo compatibile parcheggia su una piattaforma di ricarica incorporata nella strada. La stazione invia energia attraverso il pad di ricarica, che viene raccolto da un’unità ricevente nell’auto. Per allineare facilmente l’auto con il pad di ricarica, Volvo Cars utilizzerà il suo sistema di telecamere a 360 gradi.
Per le auto elettriche XC40 Recharge, la potenza di ricarica wireless sarà più di 40 kilowatt (kW), rendendo la velocità di ricarica circa quattro volte più veloce di un caricatore cablato da 11 kW AC e quasi altrettanto veloce di un caricatore veloce DC da 50 kW cablato. In totale, le auto Volvo saranno usate per più di 12 ore al giorno e percorreranno 100.000 chilometri all’anno, il che rende anche questo il primo test di durata delle auto Volvo completamente elettriche in uno scenario di uso commerciale.
Momentum Dynamics, il colosso della ricarica induttiva pensa ora alle auto
Una risposta all’iper attività dei cinesi è arrivata dall’azienda statunitense Momentum Dynamics, leader mondiale del settore e specializzata in sistemi di ricarica induttiva, che ora sta espandendo la sua attenzione anche al settore delle autovetture, come dimostra appunto la collaborazione con Volvo. Finora, l’azienda si è concentrata principalmente sulla ricarica wireless per autobus e camion elettrici, ma adesso ha aperto un’intera divisione dedicata alle auto con l’obiettivo dichiarato di espandere la sperimentazione in Europa. La società americana giustifica l’espansione delle attività nel settore delle autovetture “in risposta all’accelerazione della domanda globale da parte dei clienti di ricarica wireless automatica delle autovetture private, in particolare nei segmenti di lusso e nelle operazioni con i taxi”.
I finanziamenti
Il settore delle ricariche wireless per le auto elettriche vola e non mancano finanziamenti di ogni tipo. Easelink, sviluppatore austriaco della soluzione di ricarica automatizzata Matrix Charging, ha appena raccolto 8,3 milioni di euro nel suo ultimo round di finanziamento. I fondi verranno utilizzati per espandere ulteriormente il team di prodotto di Easelink, approfondire la cooperazione con l’industria automobilistica e delle infrastrutture e continuare l’implementazione di uno standard di ricarica globale. Sebbene il round sia stato guidato da SET Ventures, dal punto di vista della mobilità elettrica spiccano gli investimenti del colosso energetico tedesco EnBW e del fornitore di energia austriaco Wien Energie. Il sistema Easelink è costituito da un pad di ricarica installato a terra. Sul veicolo, sul sottoscocca è montato un connettore che si abbassa sulla base di ricarica, creando un collegamento fisico conduttivo tra il veicolo e l’infrastruttura. Per il cliente non c’è bisogno di maneggiare il cavo di ricarica in quanto deve semplicemente parcheggiare il veicolo sul pad. Poichè esiste una connessione fisica tra il pad e il connettore, dovrebbe essere possibile ottenere efficienze simili a quelle della ricarica via cavo, a differenza della ricarica wireless. Secondo Easelink, il sistema di ricarica è compatibile “con la maggior parte delle principali piattaforme di auto elettriche”. Verrà lanciato sia come versione per retrofit che come equipaggiamento veicoli nuovi.
Il futuro è nei dispositivi aftermarket
Riuscire a far accedere ai possessori di auto elettriche – anche vecchie – a sistemi di ricarica wireless è di fondamentale importanza per far diffondere queste nuove infrastrutture. Per questo WiTricity, un fornitore di sistemi di ricarica wireless per veicoli elettrici, vuole offrire ai proprietari di specifici modelli di auto elettriche un pacchetto di retrofit per utilizzare la ricarica induttiva. Una versione beta del sistema è prevista per gli Stati Uniti entro la fine dell’anno. Dopo i test, il sistema chiamato WiTricity Halo Charging con 11 kilowatt di potenza sarà più ampiamente disponibile nel 2023, secondo l’azienda. Tuttavia, WiTricity non fornisce dettagli sul beta test. Il pacchetto di retrofit include tre componenti: il ricevitore di energia, che è installato sul veicolo; la wall box, che si collega alla rete; e la stazione di ricarica, sulla quale l’auto deve posizionarsi per avviare la connessione wireless che può essere installata anche a una certa profondità sotto terra.
Francesco Castellini