La recarga infinita por inducción para los coches eléctricos

Arena del Futuro es un proyecto fruto de la colaboración entre la empresa automovilística Stellantis y A35 Brebemi, una empresa filial del grupo mexicano Aleatica, varias universidades, centros de investigación y organismos públicos italianos.

Este innovador anillo de pruebas de 1.050 m de longitud, considerado como uno de los 100 Mejores Inventos del Año 2021 por la revista Time, recurre a la tecnología de transferencia inalámbrica de energía, también conocida por sus siglas en inglés, DWPT.

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Un sistema de bobinas bajo el asfalto, alimentados por una potencia eléctrica de 1 MW, proporcionan la energía suficiente para alimentar la batería de todo tipo de vehículos, desde turismos, como el Fiat 500 Eléctrico con el que circulamos, hasta autobuses o camiones. No se necesitan cables ni detenerse ante una estación de carga: un simple receptor en la parte baja del vehículo basta para que los vehículos mantengan la carga e incluso, en casos como los camiones o los turismos, se recarguen.

Las pruebas realizadas con el Fiat 500 Eléctrico en el circuito se Arena del Futuro, transitando a velocidades de simulación similares a las de una autopista (entre 70 y 100 km/h), han mostrado que el sistema de carga por inducción no sólo ha recibido electricidad desde la carretera, sino que, además, esta energía ha sido suficiente para no tener que consumir electricidad de su propia batería. De tal manera que al final de la prueba el vehículo termina con mayor carga en la batería de la que tenía al iniciar el recorrido. Como media, el Fiat 500 carga un 1% cada 5 vueltas al circuito, lo que equivale a una recarga completa a los 525 kilómetros.

El anillo del trazado experimental de 1.050 metros ha tenido un coste de 2 millones de euros, según explican los responsables del proyecto, pero aclaran que este precio es el de una instalación en la que se parte desde cero y en la que hay construir la carretera y luego colocar el cableado para la inducción eléctrica.

Sistema de recarga por inducción

Media tensión /

sistema fotovoltaico

1

Cifras del sistema

1,5-2

Millones por km de vía

(nueva construcción)

Conexión a la red de distribución eléctrica y generadores renovables

La electricidad se convierte de media a baja tensión y de corriente alterna a continua (CA/CC)

2

88%

Eficiencia de energía

trasferida red-vehículo

Subestación

de conversión

20

Años de vida útil de la vía

3

La electricidad se vuelve a convertir de CC a CA a una frecuencia adecuada para la transferencia de energía inalámbrica

Unidad

de gestión

Baterías

a bordo

Motor

aléctrico

Bobina

(vista en planta)

Bobina primaria

Bobina secundaria

4

5

Bobinas enterradas 12 cm por debajo del asfalto, al ser estimuladas por el paso de vehículos, les transmite energía por inducción

Una o varias bobinas receptoras instaladas debajo del vehículo recogen la energía procedente de la carretera por inducción y la envían a las baterías de a bordo o directamente al motor de tracción

Consumo y recarga por vehículo y velocidad

Energía en 1 km (KWh)

Consumo

Almacenada

Autobús

Camión

Coche

2,5

2,2

2,1

1,9

1,5

1,3

1,1

0,9

0,35

0,25

0,2

0,16

100 km/h

70 km/h

80 km/h

70 km/h

80 km/h

70 km/h

Fuente: Aleatica y elaboración propia / ABC

Sistema de recarga

por inducción

Media tensión /

sistema fotovoltaico

1

Conexión a la red de distribución eléctrica y generadores renovables

La electricidad se convierte de media a baja tensión y de corriente alterna a continua (CA/CC)

2

Subestación

de conversión

3

La electricidad se vuelve a convertir de CC a CA a una frecuencia adecuada para la transferencia de energía inalámbrica

Unidad

de gestión

Bobina primaria

4

Bobinas enterradas 12 cm por debajo del asfalto, al ser estimuladas por el paso de vehículos, les transmite energía por inducción

Baterías

a bordo

Motor

aléctrico

Bobina secundaria

5

Una o varias bobinas receptoras instaladas debajo del vehículo recogen la energía procedente de la carretera por inducción y la envían a las baterías de a bordo o directamente al motor de tracción

Bobina

(vista en planta)

Consumo y recarga

por vehículo y velocidad

Energía en 1 km (KWh)

Consumo

Almacenada

Camión

2,5

2,2

2,1

1,9

70 km/h

80 km/h

Autobús

1,5

1,3

1,1

0,9

70 km/h

80 km/h

Coche

0,35

0,25

0,2

0,16

100 km/h

70 km/h

Fuente: Aleatica y elaboración propia / ABC

En el caso de que el sistema se instalará sobre trazados ya existentes, el coste es menor, porque solo hay que abrir una zanja para colocar el cableado de la instalación. Además, al ser un prototipo experimental, el coste es mayor. Una vez que el modelo se democratice bajaría considerablemente el coste por kilómetro, según explican.

Este sistema ya es una realidad en varios países, pero de momento en recorridos muy cortos. En Israel hay un trazado de 500 metros que utiliza una línea autobús, en Alemania hay otro de 100 metros y un recorrido similar en la ciudad estadounidense de Illinois.

Los responsables del proyecto hablan de que en una primera fase este sistema es ideal para recorridos urbanos o en zonas cerradas como aeropuertos (traslado de pasajeros desde la terminal a los aviones) o en zonas industriales para llevar mercancías o personal dentro de la instalación. Pero, más allá de las líneas de autobuses, este sistema es muy fácil de aplicar en coches eléctricos, que se pueden adaptar fácilmente para este tipo de recarga.

Ahora bien, para que este modelo se democratice, depende, en gran medida de que las normativas se armonicen a nivel europeo y que homologue el sistema en todos los países.

La asociación mundial de la carretera está estudiando este sistema para encontrar soluciones a la descarbonización y que en 2035 tiene su primera fecha marcada a fuego con la prohibición de fabricar vehículos que emitan CO2.

La eficiencia del flujo de energía que va desde el pavimento hasta el automóvil es similar a la que se puede encontrar en las estaciones de carga rápida. Además, las mediciones de la intensidad del campo magnético han arrojado resultados que demuestran que esta tecnología no tiene un impacto negativo en la salud del conductor y sus pasajeros.

Bajo el trazado del circuito experimental de Arena del Futuro circula corriente continua (CC) en lugar de corriente alterna (AC), ya que reduce pérdidas de potencia y asegura una integración directa con la electricidad que proviene de fuentes renovables, sin necesidad de tener que convertirla a corriente alterna. Además, permite el uso de cables de aluminio, más delgados, ligeros y fáciles de reciclar que los de cobre.