Nabíjení elektromobilu během jízdy po dálnici – to může znít utopicky. Přesto se to již testuje na jednom kilometru dlouhé zkušební trati v Oberpfalzu. „Induktivní přenos energie během jízdy může odstranit omezení dojezdu elektromobilů, snížit potřebu ploch a investic do ultra rychlých nabíjecích systémů a dlouhodobě zmírnit závislost německých OEM na čínských dodávkách baterií,“ zdůrazňuje Jörg Franke, vedoucí FAPS (katedra výrobní automatizace a výrobní systématiky) na univerzitě Erlangen-Nürnberg. Profesor WGP (Vědecká společnost pro výrobní techniku) je duchovním otcem jihočeského projektu na elektrifikaci silnic. „IPT-technologie snižuje spotřebu zdrojů ve srovnání s velkými bateriemi a může německému průmyslu poskytnout významnou globální konkurenční výhodu – pokud bude důsledně využívána.“
Na A6 mezi Norimberkem a Ambergem byly do asfaltového povrchu zabudovány indukční cívky a již několik měsíců se provádějí testy se speciálně vybavenými zkušebními vozidly.
„Na podzim uspořádáme oficiální testovací jízdu s různými typy vozidel,“ říká prof. Florian Risch, vedoucí projektu na FAPS. Risch je také vedoucím oddělení nově otevřeného E|Road-centra v Hallstadtu. V tomto technologickém centru Fraunhofer IISB (Integrované systémy a technologie komponentů) a FAPS se zkoumá bezkontaktní systémy přenosu energie (IPT, Induktivní přenos energie) pro statické aplikace, jako jsou parkoviště, semidynamické, jako jsou stanoviště taxi nebo autobusové zastávky, a také dynamický induktivní přenos energie na silnicích.
„Centrum je jedinečné na světě,“ říká Risch, „protože zde jsou poprvé spojeny flexibilní výrobní prostředí, vývojové laboratoře a testovací systémy pod jednou střechou.“
Jednoduchý princip lze relativně rychle realizovat.
Jörg Franke se tématu věnuje od té doby, co v roce 2010 v Koreji jel s induktivně nabíjeným E-busem. „Možnost bezkontaktního přenosu energie již na konci 19. století impozantně předvedl Nikola Tesla,“ říká profesor z Erlangenu. „Během přibližně 15 let byla induktivní přenos energie optimalizována pomocí moderní výkonové elektroniky a perfektně laděných oscilátorů.“ Do silničního povrchu dálnice jsou integrovány indukční cívky. Ty vytvářejí střídavé magnetické pole, které zase indukuje napětí v cívkách podvozku zkušebních automobilů, když po nich projíždějí. Tímto způsobem se energie přenáší z cívek silnice na auto. Cívky pro zkušební trať vyvinula a dodala start-up Seamless Energy Technology z Norimberku, což je spin-off FAPS. Zúčastněny jsou také izraelská společnost Electreon Wireless a silniční stavební firma Eurovia. Projekt byl zahájen v roce 2022 – financováno spolkovým ministerstvem hospodářství.
Během jízdy po dálnici je stav nabití baterie minimálně stabilizován udržovacími nabíjecími procesy; v závislosti na dostupném nabíjecím výkonu může být stav nabití (SoC) dokonce zvýšen. Tím je zajištěno dostatečné množství energie pro poslední úsek cesty k cíli pro čistě elektrický provoz. „Není tedy nutné elektrifikovat celý silniční systém Německa, hlavní dopravní tepny stačí,“ říká Franke.
I v relativ krátkém časovém období by bylo možné vše realizovat, protože „asfaltové vrstvy je třeba každých deset let obnovit.“ Při této příležitosti by bylo možné integrovat indukční cívky.
Synergie pro autonomní řízení
Efektivní energetické zásobování by mohlo nejen oživit slabou e-mobilitu, ale také autonomní řízení. „V Číně a USA již fungují větší flotily autonomních robotaxi a shuttle systémů v pravidelném provozu a dosahují výrazných produktivních zisků díky optimalizaci času a využití zdrojů,“ uvádí Risch. „V Evropě zde stále existuje značná potřeba dohnat, zejména vzhledem k rostoucímu nedostatku kvalifikovaných pracovníků. A s ohledem na budoucnost je logické, že autonomně řízená elektrická vozidla si budou schopna samostatně organizovat své energetické zásobování, aniž by je člověk musel manuálně připojovat k nabíjecí stanici.“ Také bezpilotní transportní vozidla v průmyslu již dlouho mohou jezdit a být nabíjena induktivním přenosem energie.
Náklady výrazně nižší než u současných trendů
Náklady na technologii IPT jsou ve srovnání s řešeními, jako je systém rychlonabíjení Megawatt Charging System (MCS) a vlastní výroba baterií, relativně nízké. Na kilometr a jízdní pruh počítáme s investicí kolem jednoho milionu eur,“ uvádí Franke. „Při zhruba 13 000 km dálnic a elektrifikovaných pruhů v obou směrech bychom se dostali na celkovou částku kolem 30 miliard €. To by představovalo pouhé tři procenta z infrastrukturního balíčku ve výši 1000 miliard eur,“ říká výzkumník WGP. „Rozloženo na cyklus obnovy silničních povrchů deseti let by každý rok bylo třeba vynaložit přibližně 3 miliardy € na elektrifikaci dálnic.“
Tato částka by mohla být financována prostřednictvím infrastruktury poplatku za každý z přibližně 15 miliard kilometrů, které jsou ročně na německých dálnicích ujety nákladními vozidly, ve výši 20 centů, což by přibližně odpovídalo poplatkům za mýto pro nákladní vozidla. Vzhledem k tomu, že provozovatelé flotil by při přechodu na elektrický pohon mohli ušetřit přibližně 20 centů na náklady na energii za kilometr, byla by tato opatření nejen silným impulsem pro elektrickou nákladní dopravu, ale také mocným nástrojem pro zlepšení konkurenceschopnosti německých spedicí a výrobců nákladních vozidel na mezinárodním trhu.
Geopolitická autonomie místo závislostí
Těžší než náklady jsou geopolitické nejistoty. „Rozhodující otázka je, zda chceme strategicky využít již tak nezbytnou obnovu naší infrastruktury k tomu, abychom zároveň snížili závislost na asijských výrobcích baterií,“ říká Risch. „V oblasti výroby článků již tito dodavatelé dosáhli značných úspor z rozsahu a technologických výhod, které se projevují v trvale nižších výrobních nákladech. Honba za cenovou konkurencí se proto zdá být málo realistická; spíše se rozdíl pravděpodobně ještě zvýší. Současně se stále více různých materiálů pro baterie vyžaduje, zatímco samotné použité baterie se stále zvětšují. To nejen zvyšuje poptávku po surovinách – zejména po lithiu, kobaltu a niklu – ale také závislost na globálních dodavatelských řetězcích a tím i zranitelnost celého evropského hodnotového řetězce.“ Pro indukční cívky jsou potřeba snadněji dostupné a levnější materiály, jako je měď a hliník.
Nejmenší část této technologie pro Německo také představuje příležitost zaujmout mezinárodní vedoucí postavení. „V celé Evropě jsou v současnosti iniciovány a kontinuálně rozvíjeny příslušné projekty. Zvlášť ve Švédsku a Francii se již projevuje vysoký zájem,“ říká Risch. „Právě široký zájem v několika evropských státech je však ideální, protože se musí od samého začátku jednat o celoevropský přístup, který dlouhodobě cílí na transfer znalostí a technologickou difuzi.“
Kontakt:
