Les ferries et les véhicules électriques pourraient bientôt être rechargés sans fil après une percée technologique passionnante.

Jusqu’à présent, la charge inductive – où il n’y a pas de contact entre l’appareil et le conducteur – n’a pas été en mesure de fournir la puissance élevée qui véhicule électrique besoin de piles. La méthode n’a fonctionné que pour les petits appareils, comme les brosses à dents électriques et certains Téléphones mobiles.

Mais de nouveaux composants ont permis aux scientifiques d’une université suédoise de montrer que la recharge des ferries urbains et des bus urbains est possible sans mains humaines ou robotiques.

C’est une étape vitale pour l’électrification de notre Systèmes de transport, dit l’homme qui a assemblé les morceaux.

« Vous pouvez avoir un système intégré dans le quai qui charge le traversier à certains arrêts pendant que les passagers montent et descendent », explique le professeur Liu, professeur d’ingénierie de l’énergie électrique à Université de technologie Chalmers à Göteborg.

« Automatique et complètement indépendant de la météo et du vent, le chargement peut avoir lieu 30 à 40 fois par jour. »

C’est l’application la plus évidente que Liu voit pour la technologie de transfert de puissance inductive, qui aiderait à accélérer l’élimination progressive de la pollution. Bateaux diesel.

Quelles sont les nouvelles composantes de cette percée ?

Un fil de cuivre aussi fin qu’un cheveu humain est l’un des nouveaux matériaux qui rend la transmission d’une puissance élevée dans l’air une proposition réaliste.

L’autre est un nouveau type de semi-conducteur en carbure de silicium. Le silicium a longtemps été utilisé dans les appareils électriques (comme Puces informatiques) en raison de ses propriétés naturellement semi-conductrices; Avec une résistance électrique plus élevée qu’un isolant, mais moins qu’un conducteur, l’élément non métallique contrôle le courant en permettant aux électrons de circuler lorsqu’une tension particulière est appliquée.

Le carbure de silicium est un composé où le carbone est lié au silicium. En tant que source d’énergie pour les produits électriques, il n’est sur le marché que depuis quelques années, explique Liu.

« Un facteur clé est que nous avons maintenant accès à des semi-conducteurs de haute puissance à base de carbure de silicium, connus sous le nom de « composants SiC » », dit-il. « Ils nous permettent d’utiliser des tensions plus élevées, des températures plus élevées et des fréquences de commutation beaucoup plus élevées, par rapport aux composants traditionnels à base de silicium. »

Comment fonctionne la recharge par induction ?

Pour comprendre ce que cela a à voir avec l’amplification d’un bus électrique ou d’un ferry, nous devons saisir les bases de la recharge par induction.

La charge par induction signifie que le courant peut sauter sur une courte distance; par l’air, l’eau et d’autres matériaux non métalliques – sans contact ni conducteur.

Nos maisons regorgent d’exemples. En induction Cuisinières, un courant alternatif à haute fréquence traverse une bobine métallique pour produire un champ magnétique oscillant. Cela pénètre dans le métal d’une casserole, induisant un courant qui réchauffe vos aliments.

Ou dirigez-vous vers la salle de bain; Les brosses à dents électriques ont une bobine dans leur fond et une seconde dans la base de charge. Lorsqu’il est branché sur le secteur, le courant à l’intérieur de la bobine de charge crée un champ magnétique changeant qui fait circuler un courant à l’intérieur de la bobine de brosse à dents sans que les deux se touchent.

Pour la recharge Véhicules électriques, le but n’est pas le développement de la chaleur (ou de rendre vos dents brillantes). La charge inductive envoie de l’énergie à la bobine à bord du véhicule via le champ magnétique. La bobine le convertit en courant alternatif, puis de nouveau en courant continu pour recharger les batteries.

Pourquoi la recharge sans fil des gros véhicules électriques est-elle désormais possible ?

Le fait que les composants SiC puissent fonctionner à des fréquences plus élevées est essentiel, car c’est la fréquence du champ magnétique qui limite la quantité de puissance pouvant être transférée entre deux bobines d’une taille donnée.

« Les systèmes précédents pour la recharge sans fil des véhicules utilisaient des fréquences d’environ 20 kHz, un peu comme une cuisinière normale. Ils sont devenus encombrants et le transfert d’énergie n’était pas très efficace. Maintenant, nous travaillons avec des fréquences quatre fois plus élevées. Soudain, l’induction devient attrayante », explique Liu.

Mais l’ cuivre Les fils dans les bobines doivent également pouvoir envoyer et recevoir le champ magnétique à une fréquence plus élevée.

« Cela ne fonctionnera pas avec des bobines de cuivre bouclées ordinaires. Cela entraînerait des pertes très importantes à haute fréquence », explique Liu.

Les nouvelles bobines sont constituées de « câbles de cuivre » tressés. Celles-ci comprennent jusqu’à 10 000 fibres de cuivre, chacune entre 70 et 100 microns d’épaisseur, un peu comme une mèche de cheveux. Connues sous le nom de « fils de Litz », ces tresses – optimisées pour des courants et des fréquences plus élevés – ont également été commercialisées ces dernières années.

Que les véhicules électriques soient chargés à l’aide d’une charge inductive ou d’une charge conductrice ordinaire par câble, des pertes d’énergie sont inévitables.

Mais la percée avec ces nouveaux matériaux signifie que la méthode inductive est maintenant presque aussi efficace que la charge régulière. « La différence est si petite qu’elle est pratiquement négligeable », dit Liu, « elle est d’environ un ou deux pour cent ».

Les voitures électriques seront-elles également chargées sans fil?

Outre les ferries et les bus électriques, les véhicules électriques sans conducteur utilisés dans l’industrie, les mines et l’agriculture pourraient bénéficier de la recharge sans fil à l’avenir.

Liu ne pense pas que la charge par induction finira par remplacer la charge par un câble.

« Je conduis un voiture électrique moi-même et je ne peux pas voir que j’aurais une quelconque utilité pour la recharge par induction à l’avenir. Je rentre chez moi, je me branche… ce n’est pas un problème ».

« Il ne faut probablement pas prétendre que la technologie elle-même est plus durable », dit-il. Mais cela peut faciliter les choses lors de l’électrification de gros véhicules et ainsi accélérer l’élimination progressive de choses comme les ferries diesel.

Les résultats de son groupe de recherche ont attiré beaucoup d’attention, ajoute-t-il, car ils sont parmi « les meilleurs au monde » dans cette classe de puissance.