El futuro de las recargas por inducción para coches eléctricos: del sueño de Tesla a la realidad tecnológica de los próximos años

El futuro de las recargas por inducción para autos eléctricos: del sueño de Tesla a la realidad tecnológica de los próximos años

¿Te imaginas un planeta sin cables? Algo así es lo que visualizaba Nikola Tesla desde terminos del s. XIX con sus experimentos basados en inducción electrostática. Con esos experimentos sorprendía a las multitudes mostrando, entre otras cosas, como podía iluminar bombillas sin enchufarlas. El desarrollo de la torre Wardenclyffe fue el máximo exponente de su resistente apuesta por los sistemas inalámbricos, pese a que en menos de un año ese mismo proyecto fue una de las causas que lo llevaron a la ruina.

Los años pasaron y la idea quedó en el olvido hasta que fue rescatada mas de un siglo después, hace apenas una década, por Marin Soljiacic en sus investigaciones asociadas al MIT. A partir de este instante las programas de esta tecnología se han ido disparando y, por supuesto, también ha llegado a la carga de vehículos eléctricos. Conozcamos en detalle el funcionamiento de esta tecnología y qué implicará para el sector del automóvil eléctrico.

La electricidad inalámbrica: Faraday y la resonancia

Entendamos, antes que nada, el origen de funcionamiento. Para ello, será necesario recurrir a uno de los primordiales referentes de la historia en el repaso de la electricidad y el magnetismo: Michael Faraday.

Induction Experiment Ilustración de los experimentos de inducción electromagnética de Faraday

En su ley de la inducción electromagnética, publicada en 1831, describió que un medio conductor, al verse atravesado por un campo magnético variable, obtendrá inducida una diferencia de potencial que dará lugar a una corriente eléctrica. De equivalente forma se produce el milagro en el caso contrario: una corriente que circula por un conductor llevará asociada a ella un campo magnético.

Ahora bien, ¿de qué nos funciona esto? ¿Qué tiene que visualizar con la electricidad inalámbrica? Según lo que hemos visto, si formamos un bobinado creando algunas espiras con un conductor y hacemos suceder por él corriente eléctrica, estaremos generando un campo magnético que será mayor cuantas mas espiras hayamos creado. Ese equipo es un electroimán.

Y, ¿qué pasa si lo enfrentamos a otro bobinado que este conectado a una bombilla? Pues que cada una de las espiras de ese nuevo bobinado va a observar una diferencia de potencial a causa del campo magnético. Esa diferencia de potencial dará lugar a una corriente y… ¡Eureka! Se hizo la luz.

Soljacic Experiment

Así fue uno de los primeros experimentos de Soljacic, el investigador croata del MIT, y el pistoletazo de salida a toda una nueva tecnología que ya ha llegado a diversos sectores de la industria. Y, como no, el automóvil eléctrico tampoco podía faltar en sus numerosas aplicaciones.

Mediante la instalación de un bobinado emisor, que recibirá la energía de la red eléctrica, se intenta transmitir la electricidad mediante campos magnéticos al bobinado receptor ubicado en el interior del automóvil para que la corriente inducida recargue sus baterías. Y, pese a que parezca ficción, lo cierto es que ya existen instalaciones en funcionamiento y muchos proyectos de innovación que tienen por objetivo primordial estandarizar la tecnología.

Llegados a este punto es lógico que se nos plantee un problema: ¿cómo es factible que las pérdidas energéticas no hagan inviable esta tecnología? Si en lugar de ser conducida por un cable la corriente tiene que ser inducida por un campo magnético, es de suponer que habrá menos eficacia en la transferencia de energía. Sin embargo, no todo lo que es oro reluce y en este caso no podríamos estar mas lejos de la realidad. Realmente las pérdidas en eficacia son muy pequeñas y esto se obtiene gracias a la resonancia magnética.

Así como cuando una soprano obtiene romper la clásica copa sincronizando la frecuencia de su canto con la frecuencia de resonancia del cristal, ese mismo resultado se puede generar con el campo electromagnético. La bobina receptora, por sus funciones constructivas, obtendrá una frecuencia de resonancia concreta. Si se la hace coincidir con la frecuencia de la corriente alterna que generará el campo magnético lograremos incrementar la eficacia de la transferencia de energía.

Para hablar de cifras hemos entrado en contacto con la Fundación CIRCE, desde donde se han realizado algunas investigaciones punteras en el ámbito de la recarga inalámbrica de vehículos. Allí nos atendió Carlos Pueyo, Director del Área de Integración de Sistemas en Red. “Nuestros diseños logran niveles de eficacia en la transferencia superiores al 96%. En programas reales, contando con el desalineamiento de las bobinas o el cambio de altura entre primario y secundario, este rendimiento podría descargar al 90%”. Sin duda, unas cifras que invitan a imaginar un planeta en el que estos sistemas se popularicen.

La recarga inalámbrica de vehículos esta cerca

La app a los vehículos eléctricos de la además llamada witricidad esta ya presentando cuantiosos mejoras a enorme velocidad. Tanto es así que ya hay varios prototipos en funcionamiento en diferentes países europeos, incorporando el nuestro. Desde España se han construido en los últimos años algunos de los proyectos mas punteros en materia de innovación en recarga inalámbrica de vehículos. Y la Fundación CIRCE ha estado en muchos de ellos desde su sede primordial en Zaragoza.

Unplugged CIRCE 1

“Las mejorías que presenta frente a la recarga conductiva se centran especialmente en su flexibilidad, usabilidad y la seguridad de los equipos contra el vandalismo, al estar soterrado”, enfatiza Pueyo. También por este aspecto se reduce el choque visual de los sistemas de carga conductiva. Sin duda, hay deducciones de sobra para pensar que la carga inductiva tiene un alto potencial. “Ya hay muchos ejemplos en Europa y confiamos que en los próximos cinco años veamos instalaciones en las primordiales ciudades del mundo”.

Uno de los primeros proyectos desarrollados en este ámbito fue Unplugged, constituido por mas de 17 miembros con el objetivo de inventar una estación de recarga inductiva flexible. “Se planteaba un metodo modular para alimentar sistemas de 25 kW o 50 kW segun el tipo de automóvil que accede al metodo de carga. Esto facilita el uso de la infraestructura por parte de un mayor numero de vehículos”, nos comenta Pueyo.

Autobús del Proyecto VICTORIA

Pero, pese a que Unplugged finalizara el pasado año 2015, desde la fundación aragonesa continúan buscando y laborando en el sector de la electricidad inalámbrica y sus aplicaciones. El Experto Tecnológico de Estudios de Red y Smart Grids de CIRCE, Hans Bludszuweit, nos ha dado una visión de los próximos pasos que dará esta tecnología.

“Primero se extenderán los sistemas domésticos de baja potencia (carga lenta), que ya dicen con respuestas comerciales. Algo mas tarde habrá sistemas 50 kW y mas para la recarga en el transporte público (autobuses y taxis)”. En esa línea, Carlos Pueyo enfoca que los sistemas inalámbricos “permiten efectuar cargas de posibilidad que de otra forma deberían implicar el conexionado de una manguera. Esto facilita disminuir los kWh de archivamiento embarcados en los vehículos, que es una parte muy notable de su coste”.

Aunque para que esto sea efectivo es necesario ampliar la velocidad de la carga. El pasado jueves 26 de octubre se conseguía un hito en el seno de CIRCE: triplicar capacidad de transmisión de potencia por inducción llegando hasta los 300 kW. Llegamos, así, al orden de magnitud de los sistemas de carga ultrarrápida que aceptan una reducción del tiempo de recarga de hasta un 60% con respecto a los sistemas disponibles en la actualidad.

Recarga Rapida Bus

Pero este campo de trabajo no se queda solo en centros de investigación. También las industrias están creando una resistente apuesta por la tecnología inalámbrica para la recarga de vehículos, como muestra su resistente presencia en todos los proyectos de innovación mencionados. Además, los primordiales fabricantes de vehículos eléctricos están fabricando sistemas propios de recarga por witricidad para poder incluir esta tecnología a sus modelos.

Esta década ha sido clave en el boom de la tecnología inalámbrica. Gigantes del automóvil como Audi han trabajado durante los últimos años en incluir las bobinas de carga en sus vehículos y ya en su web(www) anuncian su próxima integración al ansiado e-Tron. También industrias como Daimler o Nissan trabajan en la integración de este metodo de recarga a sus modelos, preparándose para una realidad suficiente cercana.

Además, la compañia japonesa colabora estrechamente con la startup WiTricity (fundada por el hablado Marin Soljacic) para el desarrollo de un plan de estandarización del protocolo mundial SAE J2954, que considera este tipo de carga para los vehículos.

Wireless Charging Point

En busca de la reducción de precios

Sin duda, a futuro se prevén multitud de programas para este tipo de sistemas. A nivel doméstico ya existen programas de carga lenta de dispositivos, pese a que su presencia irá en aumento. También en ámbito industrial suponen una mejoría al dotar a los robots de mayor autonomía. Volviendo al sector de la movilidad eléctrica, se vislumbra un alto potencial a su app en la recarga de beneficios de transporte público y de autos autónomos compartidos. Esta sería, tal vez, una de las futuras programas en las que mas podría contribuir la carga inalámbrica.

Para cambiar esto en realidad, se esta recientemente buscando en la recarga de vehículos en movimiento. En esta línea, la compañia de tele-comunicaciones Qualcomm instaló en Versalles un prototipo demostrador de carretera inductiva en el que empleaban el mismo concepto: un carril con bobinados bajo el pavimento que inducen corriente en el bobinado interno de los vehículos y recargan sus baterías. El objetivo era que el balance entre el consumo del automóvil y la recarga que recibían hiciera mínimo el gasto energético neto.

Carretera Inductiva Qualcomm

Por su parte, el proyecto europeo FABRIC además ha trabajado intensamente en estas cuestiones con un consorcio de 25 organizaciones, entre las además colabora la Fundación CIRCE como referente español en este campo. Hemos encargo a Bludszuweit que nos describa la destreza en el proyecto: “FABRIC ha comprobado que es factible la recarga inductiva dinámica (carga en movimiento), pese a que el costo de la infraestructura es muy elevado y el horizonte para metodo comerciales esta mas allá de diez años. Además, solicita previamente el pleno desarrollo de la recarga estática”.

En su desarrollo, en cualquier caso, FABRIC arrojó conclusiones claras con respecto a la interoperabilidad de la infraestructura por parte de diferentes tipos de vehículo. “Se ha visto que, de momento, los sistemas de baja potencia no son interoperables con potencias mas altas (> 20 kW). Sin embargo, las tendencias mas recientes apuntan a que los autos eléctricos estarán listos para carga rápida, por lo cual es posible que en la vía pública el estándar podrá ser de 50 kW y esto permitiría sistemas interoperables, desde autos compactos hasta furgonetas y autobuses”.

Bmw Wireless Charging

Con la popularización de los vehículos eléctricos se espera lograr precios cada vez mas competitivos además para todas sus infraestructuras asociadas. El 1° paso, por supuesto, esta en la reducción de precios de baterías para crear que los vehículos sean cada vez mas asequibles, así como en la creación de una red de recarga que permita a sus visitantes utilizar el coche eléctrico como verdadero sustituto a los de combustión.

De forma complementaria, la recarga inalámbrica debe progresivamente convertirse en una tecnología competitiva apto de convivir con el metodo de carga conductivo. Para ello, Carlos Pueyo enfoca que es necesario la “estandarización de las recargas a potencias superiores a 20kW, permitiendo sistemas interoperables y, como no, la reducción del costo de la tecnología. Esto último se logrará una vez comience la economía de escala de fabricación de los sistemas“. Sin duda, el progreso en el estado de esta tecnología, con la resistente implicación de organizaciones y empresas, dará mucho de qué hablar en los próximos años.

Imágenes | BMW, MIT, NJO, Fundación CIRCE, Qualcomm

También te recomendamos

El i3 2019 será el nuevo coche eléctrico de BMW: batería de mayor capacidad para ampliar su autonomía casi un 30 %

nueve sugerencias para asegurarte un sueño reparador, comenzando por el colchón

El Audi e-tron es el 100% eléctrico que ofrece mas de 400 km de autonomía e incorpora "espejos virtuales"


La novedad El futuro de las recargas por inducción para autos eléctricos: del sueño de Tesla a la realidad tecnológica de los próximos años fue publicada originalmente en Xataka por Rubén Lijó .


Xataka



Agradecemos a la fuente original por la información que nos ayudo a crear este articulo.

También puedes revisar estas noticias relacionadas.

Tags: #años #coches #eléctricos #futuro #inducción #para #próximos #realidad #recargas #sueño #tecnológica #Tesla

Deja un comentario

Author: 
    author