Foto: Investigadores de la Universidad North Carolina State han diseñado esta prueba de concepto para un cargador inalámbrico para vehículos eléctricos en movimiento.

Se podría ampliar la autonomía de los vehículos eléctricos mediante la transmisión inalámbrica de electricidad a través de bobinas colocadas bajo la superficie de una carretera. Pero cargar vehículos en movimiento con cargadores inalámbricos de alta potencia es complejo.

Investigadores de la Universidad del Estado de Carolina del Norte (NCSU por sus siglas en inglés, ubicado en EEUU) han desarrollado un método para proporcionar energía a los vehículos en movimiento a través de componentes electrónicos sencillos que sustituyen a la costosa electrónica y a los complejos sensores que se habían empleado anteriormente. El sistema usa un receptor especializado que produce una explosión de potencia sólo cuando un vehículo pasa por encima de un transmisor inalámbrico. Los modelos iniciales indican que bastaría con colocar bobinas de carga en el 10% de una vía para ampliar la autonomía de un vehículo eléctrico de unos 100 kilómetros a 500 kilómetros, según el profesor ayudante de ingeniería eléctrica de la NCSU Srdjan Lukic.

Varias empresas de electrónica de consumo y de vehículos eléctricos están metidas de lleno en explotar la carga inalámbrica a través de la inducción magnética, la misma que se suele usar para cargar los cepillos de dientes eléctricos, (ver "¿Le ha llegado el turno por fin a la carga inalámbrica?"). Estos cargadores envían corriente a través de una bobina, que produce un campo magnético. Al colocarse un coche con su propia bobina encima del transmisor, el campo magnético provoca un flujo de energía que carga las baterías.

Los cargadores por inducción fijos para vehículos eléctricos suelen contar con sensores para asegurarse de que las bobinas de recepción en el vehículo se alinean correctamente sobre las estaciones de carga inalámbricas. El sistema de los investigadores de la NSCU opera sin sensores de posición, en un intento por simplificar el diseño y hacer que sea más eficiente. Cuando no hay vehículos, la bobina transmisora produce un campo débil. Pero cuando pasa un vehículo con un receptor, la electrónica del receptor dispara un fuerte campo magnético y su correspondiente flujo de energía, explica Lukic.

Por motivos de seguridad, es importante poder controlar con precisión el momento en el que las bobinas colocadas por debajo de la vía producen el campo magnético; si el campo no da con las bobinas receptoras del coche, se podría enganchar a otras partes del coche, o a objetos sueltos. Lukic afirma: "De alguna forma tenemos que canalizar o contener el campo magnético producido por el transmisor para que siempre esté debajo del receptor. No podemos limitarnos a liberar un haz fuerte en el entorno". Algunos diseños tienen una serie de bobinas que siempre están cargadas, pero según el investigador, ese enfoque no es eficiente en términos energéticos.

En un cargador por inducción fijo, el receptor de energía se hace con una bobina sencilla. El dispositivo de la NSCU es más sofisticado. Usa capacitadores e inductores para manipular la trasferencia de energía y el campo magnético, explica Lukic. El acoplamiento entre transmisor y receptor se podría hacer con electrónica de potencia, pero sería más caro que el dispositivo de la NSCU.

Los investigadores han creado un prototipo de baja potencia y pretenden alcanzar una tasa de 50 kilovatios, que es equivalente a los cargadores rápidos de corriente directa, que funcionan más eficientemente que los cargadores convencionales de corriente alterna.

El interés comercial por los sistemas de carga inalámbricos para vehículos en movimiento está creciendo. Qualcomm está trabajando en un sistema de carga "dinámico" a partir del cargador fijo inalámbrico para vehículos eléctricos que produce en la actualidad. La Universidad de Utah (EEUU) ha probado una infraestructura de carga inalámbrica para autobuses urbanos y ha creado una spin-off llamada Wireless Advanced Vehicle Electrification para fabricar productos comerciales. Con el sistema de Utah, un autobús se podría cargar mediante bobinas colocadas bajo la vía en las paradas de autobús o en los semáforos. La transferencia de energía inalámbrica dinámica también se podría usar para los robots.

Las técnicas utilizadas por los investigadores de la NSCU para la carga dinámica de vehículos eléctricos ya se han aplicado en algunos productos de electrónica de consumo, afirma Katie Hall, directora de tecnología de WiTricity, una empresa que fabrica equipos inalámbricos de carga. Pero las herramientas electrónicas que se usan para la pequeña electrónica, como los interruptores, no están fácilmente disponibles para aplicaciones de alta energía. "Ese tipo de energía no se escala sin problemas a kilovatios o cientos de kilovatios", afirma Hall.

El Laboratorio Nacional de Oak Ridge (EEUU) también está trabajando en formas de acoplar automáticamente el transmisor de energía inalámbrica con el receptor, afirma el investigador Omer Onar, que trabaja en la carga inalámbrica de vehículos en este laboratorio. Onar afirma que el nuevo trabajo aborda una de las barreras de la carga dinámica: "La mayoría de las barreras comerciales están asociadas con el coste y la infraestructura".