Publicado originalmente por Laboratorio Nacional Oak Ridge.
El Laboratorio Nacional de Oak Ridge del Departamento de Energía de EE. UU. Ha otorgado la licencia de su tecnología de carga inalámbrica para vehículos eléctricos a HEVO, con sede en Brooklyn. El sistema proporciona los niveles de potencia más altos del mundo en el paquete más pequeño y algún día podría permitir que los vehículos eléctricos se carguen mientras se conducen a velocidades de autopista.
ORNL ha licenciado su tecnología de carga inalámbrica de vehículos de alta potencia a HEVO, incluidas las bobinas electromagnéticas polifásicas compactas y exclusivas del laboratorio que proporcionan la densidad de potencia de superficie más alta disponible. Crédito: Carlos Jones / ORNL, Departamento de Energía de EE. UU.
HEVO tiene la intención de trabajar con ORNL para continuar el desarrollo de esta tecnología crítica para aumentar los niveles de potencia y la eficiencia de las técnicas de carga existentes.
“La carga inalámbrica de alta eficiencia es una tecnología innovadora que puede aliviar la ansiedad por el alcance de los vehículos eléctricos y facilitar el esfuerzo de Estados Unidos para descarbonizar el sector del transporte”, dijo Xin Sun, director de laboratorio asociado de ciencia y tecnología de la energía en ORNL. “Estamos emocionados de ver que otra de nuestras tecnologías se trasladará al sector privado, donde puede crear nuevos empleos verdes y apoyar los objetivos de energía limpia de la nación”.
La licencia cubre la bobina electromagnética polifásica única de ORNL que ofrece la densidad de potencia de superficie más alta disponible, 1,5 megavatios (1,500 kilovatios) por metro cuadrado, de ocho a 10 veces más alta que la tecnología disponible actualmente. Esta densidad de potencia de superficie admite niveles de potencia más altos en una bobina más delgada y liviana, lo que resuelve el problema de agregar peso que reduce el rango a los vehículos eléctricos.
La licencia también incluye el convertidor Oak Ridge de ORNL, que elimina una de las etapas de conversión de energía necesarias para la transferencia de energía inalámbrica, lo que resulta en una infraestructura estacionaria más compacta y menos costosa.
La tecnología ORNL permite una carga manos libres muy rápida e incluso una carga en movimiento para que los vehículos puedan volver a energizarse mientras se conducen a velocidades interestatales sobre carreteras especialmente equipadas.
Según la licencia, HEVO trabajará con ORNL para desarrollar aún más la tecnología, incluida la preparación para la fabricación comercial.
En una reciente anuncio apoyando la implementación en el mercado, la Secretaria de Energía Jennifer Granholm presentó un DOE Premio Fondo de Comercialización de Tecnología en el que HEVO y ORNL desarrollarán conjuntamente y demostrarán un sistema de carga inalámbrica de 300 kW basado en el convertidor ORNL y la electrónica de potencia asociada.
“La carga de vehículos eléctricos debe ser simple, fluida y segura para acelerar la adopción masiva y prepararse para un futuro autónomo”, dijo Jeremy McCool, fundador y CEO de HEVO. “Nuestra colaboración con ORNL utiliza la fuerza de HEVO en el diseño, desarrollo y comercialización de software y tecnología de carga inalámbrica como la primera y única empresa en el mundo que cumple con los estándares de seguridad y rendimiento de SAE y UL”.
“Juntos, estamos desarrollando la plataforma de carga inalámbrica más rápida y universal del mundo”, agregó McCool. “Con un solo dispositivo montado en el vehículo, un conductor ahora tendrá la ventaja de cargar de forma inalámbrica en todos los niveles hasta 300 kilovatios, alimentar su hogar a través de una interfaz de vehículo a red e incluso cargar mientras conduce a velocidades de autopista con Eficiencia de red a batería del 90-96,5%. Toda esta funcionalidad está integrada en un paquete del lado del vehículo del tamaño de una caja de pizza mediana y la capacidad lista para cargar vehículos eléctricos sin un ser humano detrás del volante “.
El DOE se ha fijado el objetivo de desarrollar la carga automática de vehículos eléctricos inalámbricos con manos libres que sea al menos tan rápida como el reabastecimiento de combustible convencional, ya que busca descarbonizar el sector de transporte de la nación. La carga de alta potencia también fomenta la aceptación por parte de los consumidores preocupados por la autonomía y la disponibilidad de la infraestructura de carga. En la carga inalámbrica, las baterías de los vehículos eléctricos se energizan cuando los vehículos se estacionan sobre una plataforma de carga o se conducen por carreteras especialmente acondicionadas, mientras que la energía se transfiere a través de un espacio de aire entre las bobinas magnéticas incrustadas en el suelo e instaladas en el automóvil.
Resolviendo desafíos de infraestructura y alcance
Permitir niveles de potencia muy altos es esencial para una carga práctica.
La mayoría de los vehículos eléctricos ligeros disponibles comercialmente en la actualidad tienen paquetes de baterías de entre 30 kWh y 60 kWh, y la mayoría de los vehículos eléctricos de gama más alta y de mayor alcance vienen con paquetes de baterías de 100 kWh. Alcanzar un tiempo de carga de 15 a 20 minutos para una batería de 100 kWh requiere un sistema de carga de 300 kW. Apuntar a un tiempo de carga aún más rápido de 5 a 10 minutos significa que la potencia debe escalarse hasta medio megavatio o más. Los vehículos pesados como los semirremolques eléctricos requerirían paquetes de baterías con una capacidad de almacenamiento de energía de varios cientos de kWh, lo que requeriría una carga a nivel de megavatios, señalaron los investigadores de ORNL.
“Abrir nuevas partes del sector del transporte a la electrificación es un beneficio clave de esta tecnología”, dijo Burak Ozpineci, jefe de sección de Investigación de Sistemas de Vehículos y Movilidad en ORNL. “No se trata solo de cargar su vehículo realmente rápido. También se trata de poder convertir a camiones eléctricos de largo recorrido, que queman una parte significativa del combustible para vehículos que se usa en este país ”.
El sistema de carga dinámica que se está desarrollando en ORNL también apoya la electrificación de camiones pesados. “En este momento, esos camiones grandes requerirían paquetes de baterías masivos que agregan peso y costo significativos al vehículo”, dijo Veda Galigekere, quien dirige el Grupo de Investigación de Accionamientos Eléctricos de ORNL. “Pero con la carga inalámbrica dinámica en las carreteras interestatales, por ejemplo, puede reducir la capacidad de la batería a bordo necesaria y, al mismo tiempo, aliviar la ansiedad por el alcance”.
Oak Ridge Converter será parte del proyecto TCF y está incluido en el acuerdo de licencia HEVO. Convierte directamente la energía de CA de 60 hertzios de la red a CA de alta frecuencia sin tener una conversión intermedia a energía de CC. El diseño del convertidor reduce el peso, el volumen y el tamaño de la infraestructura estacionaria del lado de la red hasta en un 50%.
“Eso significa que podría estacionar otro vehículo en el espacio ahorrado en un garaje de la ciudad, por ejemplo, y necesitaríamos menos construcción para insertar plataformas de carga debajo de las carreteras o lugares de estacionamiento”, señaló Omer Onar, líder del Grupo de Investigación de Electrónica de Potencia para Vehículos de ORNL. . ORNL también trabaja activamente en tecnologías de blindaje para garantizar la seguridad del sistema y reducir la interferencia con otros componentes del vehículo.
“Con los avances de ORNL, la carga inalámbrica se está volviendo más factible, práctica y segura”, dijo Onar.
“El mundo de la automoción va a cambiar más rápido en esta década que en el siglo pasado, y necesitamos un cambio radical en la carga de los vehículos eléctricos para desbloquear todo el potencial de esta floreciente industria multimillonaria”, dijo McCool. “Creemos que esta es la tecnología de salto que cambiará la forma de vida y la forma de hacer negocios de las personas en todo el mundo. HEVO está emocionado de estar a la vanguardia de este movimiento “.
El equipo de investigación y desarrollo de ORNL también incluye a Erdem Asa, Gui-Jia Su y Mostak Mohammad. El trabajo fue apoyado por la Oficina de Tecnologías de Vehículos de la Oficina de Eficiencia Energética y Energía Renovable del DOE y el programa de Investigación y Desarrollo Dirigido por el Laboratorio ORNL. Los investigadores utilizaron las capacidades del Grid Research Integration and Deployment Center y la instalación para usuarios del National Transportation Research Center designada por el DOE en ORNL.
Para obtener información sobre licencias de ORNL, visite www.ornl.gov/partnerships.
UT-Battelle administra ORNL para la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía, el principal patrocinador de la investigación básica en ciencias físicas en los Estados Unidos. La Oficina de Ciencias está trabajando para abordar algunos de los desafíos más urgentes de nuestro tiempo. Para mayor información por favor visite energy.gov/science.
.
Y, sin más, nos vemos en una próxima vez. ¡Nos vemos!