Indijska vlada se skupaj z avtomobilskim sektorjem trudi, da bi dosegla svoje realne cilje, da bi do leta 2030 imela 30% električnih vozil na cesti. Kljub subvencijam in predpisom, ki jih je sprejela vlada, to do zdaj ne deluje, ker EV na indijski ceste od javnosti na splošno niso bile zelo hvaležne. Če iščemo razlog, se vse sklicuje na dvoje, to sta slab domet in daljši čas polnjenja, povezan z električnimi vozili. Za razliko od IC vozil je treba vožnjo z električnimi vozili načrtovati, ker svojega vozila ne morete polniti v teku…… Ampak! Počakaj minuto. Kaj če bi rekel, da je mogoče vaš EV polniti tudi med vožnjo? Ne, tukaj ne govorim o sončnem ali regenerativnem sistemu.Govorim o pravem polnilniku, ki ga lahko zakopljete pod ceste, da brezžično polnite svoj EV, ko vozite po njem. Navdušen kajne?
Prav na tem trenutno dela "Wireless Vidyuth", novoustanovljeni Bangalore. Podjetje, ki sta ga skupaj ustanovila Tetiana Skupova (Tania) in Nagendra R Gouthamas, trenutno dela na področju statičnih brezžičnih polnilnikov, kmalu pa naj bi začelo uporabljati tudi dinamične brezžične polnilnike za EV. Navdušen nad svojim načrtom je CircuitDigest k dvojcu pristopil z nekaj vprašanji in njihovi odgovori so naslednji.
1. Kako je nastal brezžični Vidyuth in kako je nastal?
Tania: Ker me zanima obnovljiva energija, sem iskala nekaj vznemirljivega za delo, nekaj, kar bi lahko spremenilo naše življenje na bolje. Takrat sem spoznal Nagendro, našega glavnega inženirja močnostne elektronike pri Wireless Vidyuth. Do mene je dejansko prišel prek LinkedIna po ogledu enega od videoposnetkov o projektu Insky Energy, pri katerem sem tudi jaz soustanoviteljica. Ko sem slišal, kako razlaga svoje ideje, sem opazil, kako strasten in predan je delati na tem in to narediti. A širše slike o tem, kako razviti idejo in iz nje narediti posel, ni imel. Tako sem začel več spoznavati projekt in Nagendra mi je predstavila tehnične vidike in dokumente. Tako se je začelo naše potovanje za Wireless Vidyuth.
Danes smo v naši pisarni v Bangaloreju sestavili posebno ekipo, ki šteje 10 ljudi, ki trenutno delajo na našem drugem prototipu.
2. Na kateri stopnji je trenutno brezžični Vidyuth? Je prejel kakšno financiranje?
Tania: Trenutno smo zaključili svoj prvi prototipni model in delamo na drugem. Načrtujemo ga tudi praktično preizkusiti na nekaj mestih v Indiji, o katerih bo Nagendra govoril kasneje. Verjamem, da bomo povečali zaupanje v našo tehnologijo, ko bomo lahko dokazali njeno učinkovitost z našim drugim prototipom. Na tej stopnji bomo lahko prepričali zainteresirane strani, da naša tehnologija po ceni in učinkovitosti prekaša konkurente. Torej nameravamo vključiti zainteresirane strani in po končanem preizkušanju drugega prototipa povabiti vlagatelje, da financirajo naš projekt.
3. Kakšna je ideja Wireless Vidyuth?
Nagendra:Ideja o brezžični moči je zasvetila pri velikem znanstveniku in izumitelju Nikoli Tesli. Je kot oče vseh brezžičnih tehnologij v današnjem svetu. Po končanem inženiringu sem začel iskati podjetja, ki so se ukvarjala z brezžičnimi energetskimi tehnologijami, kar je moja strast iz inženirskih dni. Potem pa sem spoznal, da v Indiji ni podjetja, ki bi se ukvarjalo z brezžičnim napajanjem, zato sem začel iskati potencialne partnerje, ki bi mojo idejo dvignili na višjo raven. Tako sem spoznal Tanijo. Sprva sem imel večje načrte za gradnjo stolpa Wardenclyffe (Teslov stolp) in brezžičnega napajalnega sistema za proizvodnjo električne energije. Skupaj smo izbrali pristop »Misli veliko, začni malo«.Zato smo se odločili, da začnemo z manjšo idejo in z resonančno induktivno sklopko za statično polnjenje električnih vozil zgradimo visokofrekvenčni sistem brezžičnega prenosa moči. Ta sistem se lahko uporablja za statično brezžično polnjenje električnih vozil. Ko bo to doseženo, bomo prešli tudi na izvajanje dinamičnega polnjenja.
4. Katere vrste brezžičnih polnilnikov se uporabljajo z EV?
Nagendra : Obstajata dve vrsti brezžičnih polnilnikov za EV. Ena je induktivna sklopka, ki ga bomo uporabili, drugi pa prenos mikrovalov. Pod induktivno sklopko bomo imeli statične polnilnike in sisteme za dinamično polnjenje. Statični polnilnik bo moč prenašal, ko vozilo miruje, na primer na parkirišču ali v garaži. Oddajnik na polnilniku se bo vklopil šele, ko bo vozilo zaznano, oddajna tuljava na EV pa bo oddajala izmenični tok. Drugi način induktivnega polnjenja je dinamično polnjenje, s katerim bomo lahko vozilo postavili v pogon tudi, ko bo v teku, tako da bomo postavili brezžični polnilni hodnik.
5. Kako daleč ste napredovali z brezžičnimi polnilci? Kdaj ga lahko pričakujemo na trgu?
Nagendra: Od zdaj smo že izdelali majhen delujoč prototipni model, ki je različica ena. Uporablja se lahko za manjšo prenosno zmogljivost z metodo visokofrekvenčne resonančne induktivne sklopke. Zdaj gradimo svoj drugi prototip brezžičnega polnilnika z višjo močjo v območju kilo vatov, ki znaša približno 2 kW. Deluje lahko pri običajni gospodinjski napajalni napetosti 230 V z izkoristkom od 90% do 95%, kar pomeni, da bo Q-faktor tako oddajniške kot sprejemniške tuljave večji. Deloval bo le kot transformator, vendar brez jedra v njem.
Obrnili smo se na lokalno podjetje za oskrbo z električno energijo BESCOM (Bangalore Electricity Supply Company), ki nam je pomagalo pri izdelavi prototipa za statično polnjenje. Po preizkusu našega drugega prototipa so izrazili zanimanje za namestitev brezžičnih polnilnih enot za statično in dinamično polnjenje. Naše prve brezžične polnilnike nameravamo postaviti v pisarni podjetja BESCOM.
6. Kako bo Vidyuthova brezžična tehnologija pospešila EV-sistem v Indiji?
Nagendra: V zadnjem času se je globalni scenarij za električno energijo zelo spremenil in obstaja izjemen interes za ustvarjanje ekosistema EV. Številne razvite države so uvedle predpise, katerih cilj je bil popolnoma preklopiti na električna vozila. Tudi Indija si močno prizadeva za to. Jasno je torej, da svet išče nove rešitve, kako hitreje preiti na EV, brezžično polnjenje pa je ena od tehnoloških novosti za reševanje tega vprašanja.
Sektor električnih vozil je narasel z milijardami dolarjev naložb, vendar se sedanji proizvajalci električnih vozil še vedno trudijo, da bi našli učinkovite rešitve za težave z bolečino, kot so domet in čas polnjenja. Brezžično polnjenje je morda eno. Z dinamičnimi polnilniki se lahko električna vozila polnijo med vožnjo. Prav tako bo za dve tretjini zmanjšal velikost baterije EV, zaradi česar bo precej lažji.
7. Kaj je visokofrekvenčna resonančna induktivna sklopka? Kako to pomaga pri brezžičnem prenosu moči?
Nagendra:Brezžični prenos električne energije deluje po principu "medsebojne induktivnosti" med dvema tuljavama. Oddajniška tuljava je priključena na izmenični tok, sprejemna tuljava pa na breme. V našem primeru bo obremenitev baterija skozi vgrajeni polnilnik. Ko je oddajnik vklopljen, tuljava pretvori električno energijo v magnetno polje, ki niha pri resonančni frekvenci. Nato sprejemna tuljava na sprejemnem koncu pretvori to magnetno v električno energijo. Moč se lahko prenese s tuljave oddajnika na tuljavo sprejemnika na podlagi faradayevih zakonov o elektromagnetni indukciji. Tok, ki vstopa na enem koncu in izstopa na drugem koncu tuljave, je določen s pik konvencijo. Osnovna tehnologija, ki se uporablja v brezžičnem sistemu za prenos moči, je visokofrekvenčno induktivno spenjanje skozi magnetna polja.Za doseganje največjega prenosa moči se uporablja tudi vezje za kompenzacijo impedance.
8. Kakšni so vaši načrti za tehnologijo dinamičnega polnjenja? Kje to načrtujete?
Nagendra: V naslednjih šestih do sedmih mesecih, potem ko bomo končali s prototipom statičnega polnilca (model 2), jih nameravamo namestiti na parkirišču pisarne podjetja BESCOM v Bangaloreju. Za drugo vožnjo načrtujemo razvoj dinamičnega polnjenja z vzpostavitvijo brezžičnega polnilnega koridorja s tehnologijo nadzora segmentov. Lahko ga izvedemo v Vidhana Soudha v Bangaloreju, zaradi česar je znamenito mesto s prvim indijskim koridorjem za brezžično polnjenje.
V teh brezžičnih hodnikih bo oddajna stran polnilnika zaporedno zakopana pod zemljo. Te blazinice oddajnika se bodo napajale šele, ko bo sprejemna blazinica na vrhu tega oddajnika. To izboljša energetsko učinkovitost in daje občutek varnosti, kajti ko bodo druga vozila z motorjem ali pešci hodili po cesti, bodo ti oddajniki ostali izklopljeni.
9. Ali bodo brezžični polnilniki Vidyuth združljivi z vsemi EV? Kakšni bodo povprečni stroški, povezani s tem?
Nagendra: Vsak EV bo dobil svojo lastno specifikacijo akumulatorja, ki ga bo polnil vgrajeni polnilnik. Za brezžične polnilnike bo del oddajnika ostal enak za vsa vozila, vendar je treba na strani sprejemnika narediti nekaj sprememb glede na vrsto vgrajenega polnilnika v določenem EV. Ko so te sprejemniške tuljave nameščene na EV, lahko uporabi kateri koli brezžični polnilnik (oddajnik), nameščen v mestu. Naš oddajnik in sprejemnik lahko dodate kot dodatno opremo obstoječim EV.
10. Brezžični polnilniki se običajno štejejo za neučinkovite in drage, kako se brezžični Vidyuth namerava spoprijeti z njimi?
Nagendra: Brezžični polnilniki delujejo po enakem principu kot transformator. Običajno ima transformator izkoristek od 98 do 99%. Toda brezžični polnilniki imajo nekaj izgub pri polnjenju in poskušamo doseči 95-odstotno učinkovitost polnjenja. Prepričani smo, da naša učinkovitost polnilnika ne bo pod 90%.
Tania: Prizadevamo si, da bi bilo brezžično polnjenje dostopno in konkurenčno. Menimo, da stroški niso dokončni in se bodo sčasoma zmanjšali. Kot vemo, je bilo veliko tehnologij v času, ko so se pravkar zagnale, veliko dražje, kot jih imamo danes. Po sprejetju in tehnološkem izboljšanju se cena zniža. En primer so stroški komunikacije. Druga pa so sončne celice… ko so jih predstavili pred več kot 50 leti, se je zdelo, da so zelo dragi. Zdaj pa je njihova cena postala 200+ krat cenejša od tiste, ki je bila na začetku. Naš cilj bi bil seveda, da tehnologijo naredimo cenovno dostopno. Torej, ko bomo pripravili začetne stvari, si bomo prizadevali, da bo poceni. In za dinamične polnilnike načrtujemo delo na različnih poslovnih modelih v poznejših fazah našega projekta,tako da se bomo lahko lotili tega stroškovnega problema.
11. S kakšnimi tehnološkimi ovirami se trenutno sooča Vidyuth? Kako ga nameravate premagati?
Nagendra: Ker je Wireless Vidyuth edini igralec v Indiji, ki dela na področju brezžičnega prenosa moči za električna vozila, se sprva soočamo s težavami. Večina komponent, potrebnih za naš projekt, na primer visokohitrostni preklopni MOSFET-i, v Indiji ni bila na voljo, zato je bila težava pri iskanju prodajalca. Za zunanji projekt smo ga morali uvoziti od zunaj.
Druga tehnološka ovira pri brezžičnem polnilniku je, da se sprejemna tuljava v EV dejansko poravna s tuljavo oddajnika polnilnika za največji prenos moči in trenutno delamo na njeni izboljšavi.