Belaidės elektromobilių kelios: ar tai transporto ateitis?

Detroito 14-osios gatvės dalis atrodo kaip bet kuri kita miesto asfalto juosta. Tačiau vairuojant tam tikru elektromobiliu per Corktown kvartalą pastebimas neįprastas dalykas: automobilio baterija ne tik nenašlėja — ji įkraunama judant. Tai pirmasis JAV viešas eksperimentinis kelias su magnetine indukcine sistema, leidžiančia įkrauti transporto priemones be laidų.

Kaip veikia belaidė įkrova ant kelio paviršiaus?

Po asfalto dengiamos elektromagnetinės ritės, kurios prijungtos prie miesto elektros tinklo. Kai automobilis su specialiu imtuvu važiuoja virš šios sekcijos, ritės sukuria besisukantį elektromagnetinį lauką, kuris perduoda energiją imtuvui ir įkrauna bateriją — procesas, žinomas kaip indukcinė, arba magnetinė, įkrova. Tai panašu į belaidį telefonų krovimą, tik daug didesniu mastu ir su aukštesne galia.

Techniniai aspektai trumpai

• Įranga: įkrovimo ritės kelio konstrukcijoje ir imtuvai prie automobilio dugno.
• Galia: Electreon teigia, kad vienas dinaminis imtuvas gali perduoti ~35 kW; autobusams ar sunkvežimiams su keliais imtuvais reali galia gali siekti ~100 kW.
• Saugumas: sistemos suprojektuotos taip, kad elektromagnetinis laukas aktyvuojamas tik tada, kai virš ritės yra suderintas imtuvas.

Projektas Detroite: pilotas ir finansavimas

Penkių šimtų metrų (apie 400 m) ruožas per Corktown – tai bandomasis projektas, kuriame magnetinės ritės instaliuotos 2023 m. lapkritį. Dalis darbų finansuota Mičigano Transporto departamentui skyrus 1,9 mln. USD, likusią dalį padengė technologiją diegusi įmonė Electreon. Tikslas – per kelerius metus išplėsti „išmanųjį kelią" iki mažiausiai mylios (1,6 km) trukmės ir išbandyti sistemą realiame miesto eismo kontekste.

Mičigano valstybinės iniciatyvos kontekste tai dalis platesnės vizijos: tapti neutralia anglies dvideginio valstija iki 2050 m. ir užtikrinti patikimą elektromobilių įkrovimo tinklą iki 2030 m. – su belaidėmis gatvėmis ir 100 000 įkrovimo taškų, galinčių aptarnauti apie 2 mln. elektromobilių.

Kaina, mastas ir ekonominiai iššūkiai

Viena esminių skeptikų pastabų – kaina. Dabartinė kaina Detroite siekia beveik 2 mln. USD už mylią (apie 1,6 mln. GBP pagal anksčiau nurodytas sumas), todėl visos šalies mastu tokios infrastruktūros išplėtimas būtų finansiškai reikšmingas. Elektreon prognozuoja, kad technologijos brandos dėka kaina gali kristi iki ~1,2 mln. USD už mylią, o imtuvo kaina – iki ~1 000 USD. Net su tokia optimistine prielaida toks sprendimas vis tiek reikalauja didelių investicijų ir gerų verslo modelių.

Harvardo elgesio ekonomikos tyrėjas Ashley Nunes atkreipia dėmesį į logistikos iššūkius: nors idėja „atrodo gerai popieriuje", praktinėje pusėje diegimo ir eksploatacijos sąnaudos kartais gali tapti neproporcingos. Electreon teigia, kad belaidė įkrova nebus skirta kiekvienam keliui — ji turi būti diegiama strategiškai ten, kur verslo atvejų modelis yra stiprus.

Kam tai gali būti ypač naudinga?

Kompanija orientuojasi į tranzitinius koridorius ir komercinius maršrutus: autobusų bei sunkvežimių parkus, kurių grafikai ir maršrutai yra pastovūs. Tokiuose atvejuha belaidė įkrova leidžia išvengti laiko, praleisto stotelėse įkraunant, ir padidina transporto priemonių darbo laiko efektyvumą. Analizė iš Švedijos rodo, kad 250–300 km ilgio elektrifikuotas kelias intensyviuose maršrutuose galėtų sumažinti sunkvežimių CO2 emisijas daugiau nei 200 000 tonų.

Todėl sprendimas galimai ypač prasmingas vidutinės ir sunkiosios klasės komerciniam transportui: jos nuvažiuoja daug kilometrų fiksuotais maršrutais, todėl yra lengviau numatyti investicijų atsiperkamumą.

Verslo modeliai: prenumerata ir mokėjimas pagal naudojimą

Kad paslaugos būtų prieinamesnės, Electreon siūlo „Charging-as-a-Service" (CaaS) – prenumeratos modelį, kuriame operatoriai už kas mėnesį mokamą mokestį, apytiksliai 800–1 000 USD, gauna nuolatinę paslaugą viešajam, komerciniam ar autonominiam transportui. Tokį modelį bandoma Izraelyje bendradarbiaujant su Tel Avivo Dan Bus kompanija per 9,4 mln. USD partnerystę, apimančią 200 autobusų parką. Laisvesniems vartotojams Electreon siūlo ir „pay-as-you-go" sprendimus.

Kaip belaidės kelios derinamos su kitomis technologijomis?

Elektromobilių įkrovos infrastruktūra nėra vienintelė kryptis. Europoje planuojami įvairūs sprendimai: Prancūzija nori iki 2035 m. nutiesti apie 8 850 km elektrifikuotų kelių, naudodama viršutines vielas, bėgius arba indukcinę įkrovą; Vokietijoje rekomenduojama įrengti iki 4 000 km panašių sistemų Autobahne; Švedija apskaičiavo, kad 2 000 km elektrifikuotų kelių kainuotų apie 30–40 mlrd. SEK (apie 2,3–3 mlrd. GBP).

Be indukcijos, konkurencija apima ir kontaktines sistemas (viršutines vielas, kontaktinius bėgius) bei stacionarius greitos įkrovos tinklus. Automobiliai ir gamintojai taip pat eksperimentuoja: Toyota bendradarbiauja su Electreon, BMW ir Ford dirba su Witricity, Stellantis – su Hevo Power. Tesla anksčiau įsigijo ir vėliau pardavė kompaniją Wiferion, kuri taip pat kūrė belaidės įkrovos sprendimus.

Politika, parama ir infrastruktūros programos

JAV federalinė parama taip pat spartina pokyčius: Nevi (National Electric Vehicle Infrastructure) programa ir CFI (Charging and Fueling Infrastructure) skiria milijardus viešajai ir magistralinei infrastruktūrai. Biden administracijos tikslas – per 2030 m. turėti 500 000 viešai prieinamų įkrovimo vietų. Belaidės kelios gali tapti vienu iš sprendimų komponentų, ypač ten, kur reikia užtikrinti patikimą įkrovą be ilgų sustojimų.

Praktiniai diegimo sprendimai ir eksploatacija

Electreon siūlo, kad savivaldybės galėtų įtraukti ritėmis pagrįstą įrangą į įprastą kelių priežiūros grafiką — tai leistų pigiau integruotis į esamą infrastruktūrą, atliekant kasdienes remontines ir dangos atnaujinimo darbų operacijas. Papildomai, pridėjus imtuvus prie automobilių, gamintojai galėtų mažinti baterijų dydį ir bendrą EV savininkų išlaikymo kainą — tai skatina spartesnį masinį priėmimą.

Rizikos ir techniniai iššūkiai

Be finansinių aspektų, yra ir techninių rūpesčių: sistemos ilgaamžiškumas, efektyvumas skirtingomis oro sąlygomis, suderinamumas tarp skirtingų gamintojų sprendimų, taip pat poreikis standartizacijai. Be to, reikia užtikrinti saugumą pėstiesiems ir dviratininkams, taip pat minimalų radiacijos poveikį šalia esančioms infrastruktūroms.

Expert Insight

Dr. Rasa Petrauskienė, energetikos inžinerijos ekspertė: "Belaidės įkrovos technologijos suteikia intriguojančią galimybę iš naujo apibrėžti elektromobilių ekosistemą. Praktinis iššūkis – ne vien techninis efektyvumas, o integracija į miestų planavimą ir finansavimo modelių sukūrimas. Strategiškai taikant tokias sistemas komerciniuose koridoriuose galima pasiekti greitą atsiperkamumą ir marginę anglies dvideginio mažinimo naudą."

Ateities perspektyvos ir sprendimų derinimas

Belaidžių kelių idėja turi realų potencialą, bet tik kaip vienas iš daugelio sprendimų elektromobilių infrastruktūrai. Visuotinė perėjimo strategija greičiausiai derins stacionarias greito įkrovos stoteles, vietinius bevielius ruožus komerciniams maršrutams ir kontaktines sistemas sunkiajai transporto daliai. Sėkmė priklausys nuo technologijų sąnaudų mažinimo, tarptautinių standartų sukūrimo ir finansinių modelių skaidrumo.

Detroito eksperimentas – pirmasis žingsnis išbandant, ar idėja veikia realiame mieste. Jei sąnaudos sumažės ir bus rasti tvarūs verslo modeliai, belaidės kelių sprendimai gali tapti svarbia miesto ir tranzitinių tinklų dalimi. Kol kas jie ypač patrauklūs ten, kur reikia nuolatinės energijos komerciniam transportui arba kur statomi dideli viešojo transporto parkai.

Laikui bėgant, kaip ir su mobiliųjų telefonų krovikliais, belaidė įkrova gali tapti įprastu kasdienybės elementu — tačiau klausimas, ar ji taps dominuojančiu sprendimu keliuose, dar lieka atviras.