با تشدید بحرانهای زیستمحیطی و افزایش تعهدات جهانی برای کاهش انتشار گازهای گلخانهای، خودروهای الکتریکی (EVs) بهعنوان جایگزینهای پاک و کارآمد برای خودروهای مجهز به پیشرانههای احتراق داخلی، با رشدی فزاینده در حال گسترشاند. باوجود پیشرفتهای چشمگیر در فناوری باتری، الکترونیک قدرت و زیرساختهای شارژ، خودروهای الکتریکی امروزی هنوز با مجموعهای از چالشهای فنی، اقتصادی و عملیاتی مواجهاند که مانع از گسترش فراگیر آنها در سطح جهانی شده است. نخست، وابستگی شدید این خودروها به ایستگاههای شارژ ثابت، نیازمند برنامهریزی دقیق برای سفرهای روزانه و بینشهری است. فرایند شارژ، بسته به نوع شارژر، ممکن است از چند ده دقیقه تا چند ساعت زمانبر باشد و عملاً زمان توقف ناخواستهای را به راننده تحمیل میکند. در چنین بستری، ایدهای جسورانه و انقلابی مطرح شده است انتقال دینامیک و بیسیم توان از بستر جاده به خودروهای در حال حرکت. مفهومی که در صورت پیادهسازی موفق، میتواند محدودیتهای بنیادین خودروهای الکتریکی کلاسیک را برطرف کرده و گامی بزرگ بهسوی حملونقل پاک، پایدار و هوشمند بردارد.
جادههای شارژده چیست؟
جادههای شارژ دهنده یا اصطلاحاً جادههای انرژیزا، زیرساختهایی هوشمند و پیشرفتهاند که با بهرهگیری از فناوریهای انتقال بیسیم توان، امکان شارژ وسایل نقلیه الکتریکی را در حال حرکت و بدون توقف فراهم میسازند. در این سامانهها، بستر جاده نهتنها مسیر حرکت وسیله نقلیه است، بلکه خود بهعنوان منبع تأمین انرژی فعال و پایدار عمل میکند.
روشهای مهندسی انتقال انرژی از بستر جاده
انتقال القایی
در این فناوری جادههای شارژ دهنده، مجموعهای از کویلهای اولیه در لایههای زیرین جاده تعبیه میشوند. با عبور جریان متناوب (AC) از این کویلها، میدان مغناطیسی نوسانی تولید میگردد. کویلهای ثانویه نصبشده در بخش زیرین خودرو، این میدان مغناطیسی را دریافت کرده و از طریق فرایند القای الکترومغناطیسی، آن را به جریان الکتریکی تبدیل میکنند.
انتقال هدایتی
در این روش، ریلهای فلزی یا کانالهای هدایتکننده جریان در بستر جاده نصب میشوند. خودروها به یک بازوی الکتریکی متحرک (Pickup Arm) مجهز هستند که در تماس فیزیکی یا شبه فیزیکی با این ریلها قرار میگیرد. جریان الکتریکی—معمولاً DC با ولتاژ پایین یا AC با کنترل دقیق—از بستر جاده به سیستم قدرت خودرو منتقل میشود.
انتقال پرتویی
این فناوری که در مرحله تحقیقاتی و آزمایشگاهی قرار دارد، بر اساس ارسال مستقیم انرژی بهصورت پرتوهای هدفمند از منابعی همچون لیزرهای مادونقرمز، امواج مایکروویو یا امواج رادیویی متمرکز به گیرندههایی در سطح یا سقف خودرو عمل میکند. آنتنها یا پنلهای گیرنده انرژی دریافتی را به جریان الکتریکی قابلاستفاده تبدیل میکنند.
نمونههای عملی و پروژههای جهانی
در سالهای اخیر، چندین کشور پیشرو در حوزه مهندسی حملونقل و انرژی، اقدام به اجرای پروژههای پایلوت و نیمهصنعتی در زمینه انتقال دینامیک انرژی از بستر جاده به وسایل نقلیه کردهاند. در ادامه، مهمترین نمونههای عملی این فناوری معرفی میشوند.
سوئد : در نزدیکی فرودگاه آر لاندا ، یک قطعه آزمایشی جادههای شارژ دهنده به طول تقریبی ۲ کیلومتر با فناوری هدایتی (Conductive) توسعه داده شده است. در این مسیر، ریلهای فلزی باررسان در مرکز جاده نصب شدهاند که بهصورت هوشمند تنها هنگام حضور وسیله نقلیه فعال میشوند. این سامانه به یک مکانیزم ایمنی پیشرفته مجهز است که در صورت عدم تشخیص اتصال خودرو، قطع کامل جریان برق را تضمین میکند.
کره جنوبی : دانشگاه KAIST کره جنوبی با توسعه سیستم Online Electric Vehicle (OLEV) یکی از پیشگامان تحقیقوتوسعه فناوری شارژ دینامیک به شمار میرود. در این سامانه، سیمپیچهایی در مسیر حرکت اتوبوسهای برقی نصب شدهاند که با فعالسازی لحظهای، توان الکتریکی را از طریق روش القایی به خودرو منتقل میکنند. در پروژههای آزمایشی اجراشده در شهرهای گویمی و سئول، بازده انرژی و میزان تداخل مغناطیسی سیستم بهصورت دقیق اندازهگیری و بهینهسازی شده است.
