Investigadores de la Universidad de Chalmers han desarrollado una tecnología de inducción que permite cargar baterías sin la ayuda de un brazo humano o robótico. Además, la tecnología es tan completa que pronto podrá presentarse a la industria.
Un nuevo tipo de semiconductor basado en carburo de silicio. Y un hilo de cobre de nuevo desarrollo, tan fino como un cabello humano. Estos son un par de factores que de repente han hecho más realista la transmisión de alta potencia a través del aire.
La carga con ayuda de la inducción parece afrontar ahora un gran avance incluso en el caso de los vehículos de batería, sobre todo cuando la carga debe realizarse a menudo y el entorno es exigente. Por ejemplo, para un transbordador eléctrico urbano.
Carga sin brazo humano ni robótico.
Esto significaría que los transbordadores eléctricos que circulan regularmente por las vías navegables de las ciudades, como los de Gotemburgo y Estocolmo, no necesitan la ayuda de una persona o un brazo robótico para cargar las baterías. Lo mismo ocurre con los autobuses urbanos o los vehículos eléctricos sin conductor utilizados en la industria, la minería y la agricultura.
Se puede tener un sistema integrado en el muelle que cargue el transbordador en algunas paradas, al mismo tiempo que suben y bajan los pasajeros. Automático y totalmente independiente del tiempo y el viento, la carga puede realizarse entre 30 y 40 veces al día. Esta es probablemente la aplicación más obvia.
Incluso para los camiones eléctricos del futuro quizá haya una aplicación potencial. Entonces el motivo es más bien que éstos tendrán que cargarse con una potencia tan alta que un cable de carga se vuelve muy grueso y pesado y, por tanto, difícil de manejar.
Yujing Liu, catedrático de Energía Eléctrica del Departamento de Ingeniería Eléctrica de Chalmers
Nuevas posibilidades gracias al desarrollo de materiales.
Según Yujing Liu, es el rápido desarrollo de un puñado de componentes y materiales en los últimos años lo que ha abierto nuevas posibilidades.
Un factor clave es que ahora tenemos acceso a semiconductores de alta potencia basados en carburo de silicio, los llamados componentes SiC. Como productos de electrónica de potencia, llevan pocos años en el mercado. Nos permiten utilizar tensiones más altas, temperaturas más elevadas y frecuencias de conmutación mucho más altas que los componentes clásicos basados en silicio.
Yujing Liu
Esto es importante, porque es la frecuencia del campo magnético la que establece el límite de la potencia que puede transferirse entre dos bobinas de un tamaño determinado.
Frecuencias cuatro veces superiores.
Los sistemas anteriores de recarga inalámbrica de vehículos utilizaban frecuencias de unos 20 kHz, muy parecidas a las de una estufa normal. Se hacían voluminosos y la transferencia de energía no era muy eficiente. Ahora trabajamos con frecuencias cuatro veces superiores. Entonces, de repente, la inducción resulta atractiva.
Yujing Liu
Añade que su grupo de investigación está en estrecho contacto con los principales fabricantes de módulos de SiC del mundo, dos empresas con sede en Estados Unidos y Alemania, respectivamente.
Con ellos, se desarrolla rápidamente el producto hacia corrientes, tensiones y efectos aún más elevados. Cada dos o tres años se lanzan nuevas versiones, que soportan más. Este tipo de componentes son importantes «habilitadores» con una amplia gama de aplicaciones en, por ejemplo, vehículos eléctricos, así que no sólo para la carga inductiva.
Yujing Liu
Otro salto tecnológico reciente se refiere a los hilos de cobre de las bobinas que envían y reciben respectivamente el campo magnético oscilante que forma el puente real para el flujo de energía a través del entrehierro. En este caso, el objetivo es utilizar una frecuencia lo más alta posible.
Entonces no funciona con bobinas enrolladas con alambre de cobre ordinario, daría lugar a pérdidas muy grandes a alta frecuencia.
Yujing Liu
En su lugar, las bobinas están formadas ahora por «cuerdas de cobre» trenzadas, compuestas por hasta 10.000 fibras de cobre, cada una de ellas de sólo entre 70 y 100 micrómetros de grosor. Como un mechón de pelo.
Este tipo de trenzados, de los llamados alambres litz, adaptados para altas corrientes y frecuencias, también han estado disponibles comercialmente sólo en los últimos años.
Un tercer ejemplo que destaca Yujing Liu es un nuevo tipo de condensadores que se utilizan para añadir la potencia reactiva necesaria para que la bobina pueda crear un campo magnético suficientemente potente.
Yujing Liu subraya que la carga de los vehículos eléctricos contiene varias etapas de conversión: entre corriente continua y corriente alterna y entre distintos niveles de tensión.
Así, cuando decimos que hemos logrado una eficiencia del 98% desde la corriente continua en la estación de carga hasta la batería, esa cifra puede no significar mucho si no se define cuidadosamente lo que se mide.
Yujing Liu
Vía New technology makes wireless charging of electric vehicles and ferries attractive | Chalmers
Deja una respuesta