Quantumrun

KUVAKrediitti:

iStock

Langaton tehonsiirto: Kun energiaa on saatavilla kaikkialla

Yritykset kehittävät langattomia tehonsiirtojärjestelmiä (WPT) mahdollistaakseen vihreän energian ja saumattoman yhteyden.

Kirjoittaja:
tekijän nimi
Quantumrun Foresight
Joulukuu 7, 2022

Havainnon yhteenveto

Langaton lataus on pitkään ollut tervetullut ominaisuus älypuhelimissa ja muissa laitteissa. Tutkijat etsivät kuitenkin tapoja siirtää teknologiaa monimutkaisempiin koneisiin, kuten robotteihin ja sähköajoneuvoihin. Uusimman tutkimuksen ansiosta tekniikka saattaa vihdoin olla valmis käyttämään seuraavan sukupolven autonomisia laitteita.

Langattoman virransiirron konteksti

Langaton tehonsiirtojärjestelmä (WPT) on hyödyllinen useisiin tarkoituksiin, mukaan lukien kodinkoneet ja anturisovellukset. WPT-tekniikka mahdollistaa energian siirron etäisyyden yli ilman suoraa fyysistä yhteyttä. Tämä ominaisuus on kätevä laitteisiin, joissa kaapelien käyttö on vaarallista ja hankalaa. Erityisesti magneettiresonanssikytkentäinen langaton tehonsiirtojärjestelmä (MRCWPT) herättää huomiota sen korkean siirtotehokkuuden ansiosta pitkillä etäisyyksillä. MRCWPT-tekniikka on erittäin lupaava lataamiseen, ja sitä on sovellettu lääketieteellisiin implantteihin, sähköajoneuvoihin, anturiverkkoihin ja kulutuselektroniikkaan.

Vuonna 2020 Stanfordin yliopiston tutkijat osoittivat onnistuneesti, kuinka WPT:tä voitaisiin soveltaa robotiikkaan, sähköautoihin ja droneihin. Vaikka langattomat latausalustat matkapuhelimille ovat jo saatavilla, ne toimivat vain, jos puhelin on paikallaan. Tämä käytäntö olisi kuitenkin hankala sähköautoille, koska se merkitsisi virran kytkemistä latausasemiin tunnin tai kaksi päivässä.

Kaksi Stanfordin insinööriä julkaisi havaintonsa Nature-tiedelehdessä, jossa he kuvasivat teknologiaa, jota voitaisiin tulevaisuudessa laajentaa liikkuvien sähköajoneuvojen tehostamiseksi. Uusi laboratorioprototyyppi voi siirtää langattomasti 10 wattia sähköä jopa 1 metrin etäisyydellä. Insinöörit sanovat, että tietyillä säädöillä järjestelmä voisi tarjota tehoa sähköautolle, joka tarvitsee kymmeniä tai satoja kilowatteja.

Häiritsevä vaikutus

Jotkut yritykset ja organisaatiot tekevät jo vastatuulta WPT-tekniikassa. Vuonna 2021 startup WiBoticin kahdelle langattomalle robottilatausjärjestelmälle on myönnetty turvallisuussertifikaatit Euroopassa, kertoo yhtiön toimitusjohtaja, joka kuvailee sitä suureksi askeleeksi eteenpäin. Laturilla ja lähettimillä on nyt CE-merkki, mikä tarkoittaa, että ne täyttävät Euroopan unionin (EU) terveys- ja ympäristönsuojeluvaatimukset.

Lisäksi nämä järjestelmät täyttävät EU:n International Electrotechnical Commissionin ja Kanadan CSA (Canadian Standards Association) -ryhmän protokollan. Washingtonin yliopistossa vuonna 2015 perustettu WiBotic on suunnitellut akkujen latausjärjestelmiä, jotka voivat automaattisesti käynnistää droneja ja robotteja maalla tai merellä. Commander-niminen virranhallintaohjelmisto voi optimoida akun käytön koko laivastolle työskentelemällä laitteiston kanssa. Yhtiö aikoo luoda voimajärjestelmän tulevaisuuden Kuun robottien lataamiseksi.

Samaan aikaan vuonna 2022 Indiana Department of Transportation (INDOT) teki yhteistyötä Purduen yliopiston kanssa kehittääkseen maailman ensimmäisen langattoman latausbetonimoottoritien. Projektissa käytetään huippuluokan magnetoituvaa betonia, jonka on kehittänyt saksalainen startup Magment GmbH, jonka avulla sähköajoneuvot voivat latautua ajon aikana. Hankkeen kaksi ensimmäistä vaihetta sisältävät päällystetestauksen, -analyysin ja optimointitutkimuksen, jonka suorittaa Joint Transportation Research Program (JTRP) Purduen yliopiston West Lafayette -kampuksella. Kolmannessa vaiheessa INDOT rakentaa neljännesmailin mittaisen testialustan betonin tehokapasiteetin testaamiseksi raskaille kuorma-autoille, jotka toimivat suurella teholla (200 kilowattia ja enemmän). Jos kaikki kolme vaihetta saadaan päätökseen onnistuneesti, INDOT aikoo käyttää tätä tekniikkaa sähköistääkseen osan osavaltioiden välistä moottoritietä Indianassa.

Langattoman tehonsiirron vaikutukset

Langattoman tehonsiirron laajempia vaikutuksia voivat olla:

Yhä useammat kaupungit rahoittavat WPT-tutkimusta julkisen infrastruktuurin muuttamiseksi langattomille latausasemiksi. Tämä kehitys voi auttaa ihmisiä siirtymään sähköajoneuvoihin.
Lisää startupeja, jotka kehittävät pitkän matkan WPT-järjestelmiä, jotka voivat ladata laitteita ja laitteita haastavissa paikoissa etänä, kuten autonomisia vedenalaisia ajoneuvoja.
Kaapeleiden ja johtojen valmistajat kokevat liiketoiminnan supistumisen, kun yhä useammat ihmiset, yritykset ja julkinen infrastruktuuri siirtyvät langattomaan lataukseen.
Yhä useammat älykkäät kaupungit perustavat julkisia langattomia latausasemia eri laitteille yhteenliitettävyyden ja jatkuvan tiedonkeruun edistämiseksi.
Kaupunkien perinteisten voimalinjojen asteittainen korvaaminen tiheillä WPT-siirtosolmuverkoilla (2050-luku).
Sähköajoneuvojen, erityisesti viimeisten mailien toimituksiin käytettyjen autonomisten kuorma-autojen myynti kasvoi, koska WPT voisi tukea heidän 24/7-toimitustoimintaansa.