Mobilitás

Mennyire biztonságos a vezetéknélküli autótöltés?

NRGreport | 2022.05.02. 10:15

Amerikában már évvégén, Európában pedig 2023-ra várható, hogy vezeték nélkül töltéssel modernizálják az elektromos autókat. Mint minden újdonságnál, itt is felmerülnek a biztonsági kérdések: lehet-e pacemaker-ünk vagy ülhetünk-e az autókban töltés közben, vagy például mi történik, ha bemászik a kutyusunk az autó alá? Válaszol a vezető fejlesztő szakértő!

Ahogy az elektromos járművek (EV-k) egyre elterjedtebbé válnak, és a gyártók folyamatosan bővítik portfóliójukat, a fogyasztókat továbbra az elektromos autók üzemanyaggal való ellátása érdekli leginkább.

A szakértők szerint az elektromos töltés eleve biztonságos, de a vezeték nélküli töltés, ha lehet még biztonságosabb. Nemcsak azért, mert nincsenek vezetékek, amelyekben összegabalyodhatnának, nincsenek egészségtelen fogantyúk, amelyeket megfoghatnának, nincs áramütés lehetősége a törött fogantyúk miatt, és maga a töltés mechanikája is biztonságosabb.

A WiTricity idén februárban jelentette be, hogy vezeték nélküli töltésre kifejlesztett WiTricity Halo™ termékével 11 kW-os vezeték nélküli töltést biztosítva akár 35-40 mérföldes hatótávolságot is tölthetünk egy óra alatt. A termék frissített verziója három fő komponensből áll: a járműre szerelt áramvevőből, az elektromos áramhoz csatlakozó fali dobozból és a földre vagy földbe helyezett töltőpadból.  A rendszer a mágneses rezonanciás töltés magjára, a perifériarendszerekre és a hozzá kifejlesztett szoftverekre épül.

Az Innovation News Network magazin kérdéseire Ky Sealy, a vezeték nélküli energiaátvitel világhírű szakértőjét kérdezve tisztázta a legfontosabb kérdéseket az elektromos járművek vezeték nélküli töltésének biztonságával kapcsolatban.

fotó: Ky Sealy, WiTricity vezető fejlesztő (LinkedIn)

Kezdjük az elején: mi az a vezeték nélküli energiaátvitel és hogyan működik?

A vezeték nélküli energiaátvitel (WPT) ma leggyakrabban alkalmazott módszere alacsony és magas frekvenciájú (30 kHz és 30 MHz közötti) időben változó mágneses mezőkön keresztül valósul meg. Ezt „induktív WPT”-nek vagy „mágneses mező WPT”-nek is nevezhetjük. Példaként a statikus (nem változó) mágneses mezőt általában a hűtőmágnesek használják, amelyek a vasfémek felületére tapadnak.

A mágneses mezővel működő WPT (amely az Ampere-törvénynek és a Faraday-törvénynek nevezett fizikai alapelveken alapul) használatának egyik lenyűgöző tulajdonsága, hogy nincs lehetőség áramütésre. A mágneses mezők áthatolhatatlanok a levegőn, vízen, jégen, betonon, fán, műanyagon és más gyakori nem fémes anyagokon. Kölcsönhatás nélkül áthaladnak ezeken a tárgyakon, és olyan hermetikusan zárt kialakításokat tesznek lehetővé, amelyek biztonságosabbak és robusztusabbak, mint az érintéses vagy vezetékes töltés esetén lehetségesek.

Az elektromos járművek vezeték nélküli töltése különbözik a mobiltelefon vezeték nélküli töltésétől?

A mobiltelefonok töltésére használt legelterjedtebb WPT-szabvány ma a „Qi” (ejtsd: „csí”) szabvány. Az elektromos járművek vezeték nélküli energiaátvitele szintén mágneses mezővel működő WPT-t használ, de a rezonancia elvét is alkalmazza, amely lehetővé teszi az energiaátvitelt nagyobb távolságra és helyzeti szabadsággal, miközben nagyon magas hatásfokot biztosít (pl. 88% – 93% a hálózatról a járműre, szemben a konnektoros töltésre jellemző 85% – 94%-kal). A rezonancia elvét alkalmazó mágneses mező WPT-t néha „mágneses rezonancia WPT”-nek vagy „nagy rezonanciájú WPT”-nek nevezzük.

A vezeték nélküli töltésről szóló beszélgetések során elkerülhetetlenül szóba kerülnek az elektromágneses mezők. Biztonságosak az elektromágneses mezők?

Az „elektromágneses mező” egy általános kifejezés, amely az elektromos és a mágneses mezőkre egyaránt vonatkozik. Az elektromos és mágneses mezők közötti ismert kapcsolat miatt az elektromos és mágneses mezők kölcsönhatásának figyelembevételét gyakran „elektromágneses mezők” néven általánosítjuk.

Az elektromágneses sugárzásnak két fő típusa van: ionizáló és nem ionizáló sugárzás. Az ionizáló sugárzás olyan sugárzás, amely az atomok ionizálásával közvetlenül képes befolyásolni a test atomszerkezetének változását. Ilyen sugárzás a röntgensugárzás, a gamma-sugárzás és a látható fény frekvenciája feletti (pl. petahertz-től exahertz-ig terjedő) sugárzások. Az ionizáló sugárzást főként orvosi és vizsgálati technológiákban használják, és szigorúbb szabályozást igényel az expozícióra vonatkozóan.

A nem ionizáló elektromágneses sugárzás elterjedtebb, és ide tartoznak a vezeték nélküli rádiók, a Wi-Fi és más általános elektromágneses hullámok, amelyeket kommunikációra és energiaellátásra használnak (pl. kilohertztől gigahertzig). A nem ionizáló sugárzás az előírt határértékeken belül nagyon biztonságos, és az előírások biztosítják, hogy ne lépjenek túl bizonyos kibocsátási szinteket, ezzel megelőzve más rendszerek zavarását, és hogy biztonságosak legyenek az emberek számára.

A nem ionizáló sugárzás jellemzően nem okoz azonnal észlelhető hatást a szervezetben, mivel a hatások csak a szövetek kis mértékű felmelegedésével és az esetleges idegstimulációval (pl. bizsergés) kapcsolatosak, amelyet csak a nagyon magas térerősség okoz. A vezeték nélküli energiaátvitel kizárólag biztonságos, nem ionizáló elektromágneses mezőkkel történik, amelyek nem hatnak érzékelhető módon az emberi testre, és amelyek szintje jóval az előírt biztonsági határértékek alatt van. Mindez eloszlathatja a vezeték nélküli energiaátvitel és elektromos járművek töltésének biztonságával kapcsolatos félelmeket is.

fotó: WiTricity (Youtube)

Kikapcsolódik-e az elektromos járművem vezeték nélküli áramellátása, ha az egy idegen tárggyal érintkezik. Például akkor is, ha egy állat bemászik az autó alá?

Az elektromos járművek vezeték nélküli áramellátó rendszerei rendelkeznek idegen tárgyakat érzékelő rendszerekkel (FOD), amelyek leállítják az áramátvitelt, ha egy ember vagy állat kerülne a vezeték nélküli áramellátó pad közé – vagy rá. Sem a háziállat, sem Ön nem érezne semmit, még akkor sem, ha esetleg kitenné magát. A mágneses mező szintje csak közvetlenül a padok között magas, és a FOD-rendszerek gondoskodnak arról, hogy az áramellátás jóval azelőtt lekapcsolódjon, hogy az Ön keze vagy háziállata ennyire a jármű alá érne.

Az autón belül és kívül a mágneses mezők olyan alacsonyak, hogy semmilyen expozícióval kapcsolatos aggodalom nem merül fel. Valójában az általános közbiztonsági határértékek, amelyeknek a vezeték nélküli energiarendszereknek meg kell felelniük, több nagyságrenddel nagyobb biztonsági tényezőkkel rendelkeznek, mint amennyire a testre bármilyen módon hatással lehet. Általában biztonságosabb egy több ezer wattos teljesítményt vezeték nélkül továbbító jármű mellett állni, mint mobiltelefont tartani a fejünk mellett, vagy főzés közben az indukciós főzőlap mellett állni.

Biztonságos a vezeték nélküli áramellátás, ha pacemakerem van?

Igen, biztonságos. Valójában a vezeték nélküli áramellátás biztonságosabb a pacemakerrel rendelkezők (az úgynevezett szívbeültethető elektronikus eszközök vagy CIED-ek) számára, mint a kiskereskedelmi üzletek biztonsági riasztói. Az orvosok arra biztatják az embereket, hogy ne tartózkodjanak az üzletek biztonsági riasztóinak közelében, mivel ezek a pacemaker kihagyhat ütéseket vagy lelassulhat, de ez nem igaz az EV-k vezeték nélküli áramellátására. A mezőszintek olyan alacsonyak a járműben és annak környezetében, hogy a WPT semmilyen hatással nincs a pacemakerre.

Úgy tudom, hogy a töltőpadot elhelyezheti a garázsban, a felhajtón, vagy akár a föld alá temetve is. A vezeték nélküli töltési energia megolvasztja a havat és a jeget?

Az EV WPT-rendszerek minden bizonnyal mindenféle dielektromos anyagon keresztül is képesek áramot szolgáltatni mindenféle érzékelhető hatás nélkül. Mivel a mágneses mezők semmilyen állapotban nem hatnak át a vízre, maga a mező nem melegszik fel, és nem olvasztja meg a havat és a jeget. Bár minden elektronika termel egy kis hőt működés közben, így lehetséges, hogy ez segíthet, azt mondanám, hogy nem valószínű.

Biztonságos az autóban maradni töltés közben?

Igen, biztonságos a járműben maradni a vezeték nélküli töltés alatt. Vezeték nélküli töltés közben nyugodtan ülhet, mozoghat és állhat az autón kívül is. Sokkal veszélyesebb egy benzinüzemű jármű kipufogócsövének nekimenni, hiszen azok elképesztően magas hőmérsékletet érhetnek el, ami még a sütőjét is meghaladja. Ilyen jellegű probléma miatt egyáltalán nem kell aggódni, amikor az elektromos járművek vezeték nélküli áramellátása esetén.

Hogy lehet az, hogy egy mikrohullámú sütő képes felmelegíteni a vizet és az ételt, és mégis azt állítja, hogy egy sokkal több energiát átadó EV WPT rendszer nem tenne semmit a vízzel vagy a közeli tárgyakkal?

Jó a kérdés. Ennek megértéséhez fontos tudni, hogy a mikrohullámú sütők jellemzően 2,45 GHz-es frekvencián működnek, míg az EV WPT rendszerek jellemzően 85 kHz-en. A frekvenciák közötti különbség több nagyságrendnyi (azaz ~28 823-szoros), és ez számít. A mikrohullámú sütők azért használják ezt az ultramagas frekvenciát, mert nagyon nagy intenzitáson a 2,45 GHz gyenge kölcsönhatásba lép a folyadékokkal, és a folyadékmolekulákat rezgésbe hozza, és felmelegíti.

Az alacsonyabb frekvenciák nem lépnek észrevehető kölcsönhatásba, a magasabb frekvenciák pedig nem tudnak elég mélyen behatolni az élelmiszerbe. Azonban még egy mikrohullámú sütőre is szükség van ahhoz, hogy ezt a rendkívül nagy intenzitású elektromágneses mezőt megfékezze, és biztosítsa, hogy a mikrohullámú sütőn kívül az RF-expozíciós határértékeket betartják. A WPT rendszer semmiben sem hasonlít a mikrohullámú sütőhöz.

A WiTricity Halo™ először Amerikában debütál néhány kiválasztott elektromos autó modellel 2022 végén, majd 2023-megérkzehet Európába. A vállalat mérnökei folyamatosan fejlesztik az EV modellek modernizálását. Jelenleg a WiTricity Tesla Model 3 már viseli is a jellegzetes „This Tesla Charges Wirelessly” feliratot és 2021 októbere óta gyakori látvány a Massachusetts állambeli Watertownban. A rendszer segítségével a Tesla kevesebb mint 6 óra alatt töltődik fel teljesen, ugyanolyan gyorsan és hatékonyan, mintha otthon csatlakoztatná a konnektorba. A fejlesztők időközben már egy Ford Mustang Mach-E-t is korszerűsítenek, és közben folyamatosan bővítik a vezeték nélkül tölthető modellek portfolióját. Egyelőre költséges mutatvány, de ahogy eléri a méretgazdaságos megrendelések számát, úgy az ára is elérhetőbb lesz, ígérik.

 

  NRGreport
Bejegyzés megosztása
Ajánlott cikkek
Iratkozz fel hírlevelünkre!
©2024 NRGREPORT, Minden jog fenntartva.