Ricarica elettrica wireless: l’auto elettrica farà il pieno senza fili

Che cos'è la ricarica wireless per le auto elettriche

Una soluzione che deriva dalle auto viene utilizzata dalle stesse auto. La tecnologia si sta diffondendo anche per ricaricare le batterie che alimentano i motori delle auto elettriche: si parcheggia la vettura sopra una base e questa si ricarica.

La tecnologia si chiama Dynamic Wireless Power Transfer (DWPT) ed è capace di ricaricare i veicoli elettrici sia mentre sono in sosta sia mentre percorrono strade dedicate, opportunamente attrezzate.

Come funziona

Il DWPT è un un processo di ricarica a induzione elettromagnetica che permette di indurre la corrente elettrica tramite un campo magnetico.

Parcheggiando, con precisione, sopra alla placca di ricarica, la corrente elettrica viene indotta nella seconda bobina per ricaricare la batteria dell'auto elettrica.

Modalità di ricarica wireless: stazionaria e in movimento

La tecnologia si sta evolvendo: se inizialmente questo tipo di ricarica era stazionaria, cioè con la vettura e il pad fermi, ora si sta cercando di realizzare una ricarica in movimento, permettendo così di ricaricare le batterie durante la circolazione.

Quest'ultima opzione sarebbe resa possibile grazie a bobine disposte sotto il manto stradale che trasferiscono energia direttamente ai veicoli elettrici e ibridi plug-in (auto, camion e autobus) senza un collegamento diretto tramite cavo tra la vettura e la fonte di energia, ovvero una presa della corrente.

La tecnologia DWPT può essere sfruttata da tutti i veicoli dotati di un ricevitore in grado di trasferire l’energia proveniente dall’infrastruttura stradale direttamente al motore elettrico, aumentando l’autonomia e mantenendo la carica della batteria.

Primi esperimenti di ricarica Dynamic Wireless Power Transfer

Lo scorso gennaio a Detroit è stata sperimentata la prima strada con ricarica wireless degli Stati Uniti. Nella città patria dell'industria automobilistica, è stata realizzata una striscia lunga circa 400 metri per testare e sviluppare questo tipo di ricarica induttiva, ma che permette anche una ricarica con la vettura in sosta. L'obiettivo è di renderla disponibile nell'arco di pochi anni.

A metterla a punto è stata una azienda israeliana, la ElectReon, che sta sviluppando soluzioni simili. In Svezia sta seguendo il progetto Smartroad Gotland, l'unica strada al mondo per la ricarica induttiva per veicoli pesanti.

I progetti italiani

In Italia invece nell’ottobre 2020 ElectReon e società Brebemi hanno firmato un accordo triennale per l'installazione del sistema stradale di ricarica elettrica wireless in progetti infrastrutturali. Il primo tratto di prova, sulla A35 tra Brescia e Milano, è lungo 1 km.

È il primo caso di ricarica wireless in autostrada, lungo una infrastruttura ad alta velocità. La tecnologia, per funzionare perfettamente, richiede molta precisione nel posizionare l'auto e per questo finora era sempre stata testata su tratti a lenta percorrenza.

A novembre dello stesso anno la società israeliana ha annunciato l’inizio del progetto pilota "Arena del Futuro" a Chiari (Brescia). È un progetto nato in collaborazione con Stellantis che vuole dimostrare come "una strada a pedaggio può trasformarsi in una risorsa di ricarica invisibile condivisa per veicoli elettrici", spiega una nota della società.

Ricarica domestica

La società tedesca CES si sta concentrando invece sulla ricarica wireless di tipo statico, in collaborazione con l'austriaca Volterio. È un sistema dedicato alla ricarica domestica: un robot intelligente controlla ed eventualmente corregge il posizionamento dei veicoli tra le placche di ricarica, trovando così una soluzione a uno dei principali problemi della DWPT.

Come stanno facendo le case costruttrici

Per funzionare, questa tecnologia richiede non solo uno sviluppo delle infrastrutture ma anche dei veicoli.

Progetti Toyota

Per esempio, anche Toyota sta lavorando con Electreon per lo sviluppo congiunto di una tecnologia avanzata di ricarica wireless, con il supporto di Denso Corporation, società nipponica del gruppo, specializzata nella produzione di sistemi integrati e componenti automobilistici. La collaborazione include anche lo sviluppo di un kit aftermarket per le auto elettriche già in commercio per permettere di sfruttare la tecnologia di ricarica wireless.

Inoltre, la collaborazione mira a definire uno standard di ricarica wireless dei veicoli elettrici, con la promozione di un progetto pilota congiunto in Giappone, Europa o Stati Uniti.

Progetti BMW e Ford

BMW e Ford invece stanno lavorando con WiTricity per commercializzare una tecnologia, inventata e brevettata nel 2005 da un team di fisici del MIT, per l’elettricità wireless.

Il primo veicolo ibrido di BMW abilitato alla ricarica wireless è stato presentato nel 2018 mentre a gennaio di quest'anno al CES di Las Vegas è stata svelata una Ford Mach-E predisposta con l'ultima versione del ricevitore wireless WiTricity Halo.

Progetti Stellantis

Stellantis sta collaborando con la start-up statunitense Hevo e con l’Oak Ridge National Laboratoryper mettere a punto un sistema DWPT da 50 kW, per il momento testato sulla versione full hybrid della Chrysler Pacific.

Progetti Tesla

Tesla ha acquisito e rivenduto nel giro di pochi mesi la start-up Wiferion, specializzata in soluzioni di ricarica wireless per robot mobili autonomi e a guida automatica (AMR e AGV). Una mossa più rivolta all'acquisizione di conoscenza: infatti, come ha riportato The Robot Report, gli ingegneri di Wiferion rimarranno presso Tesla, per mettere in pratica la propria esperienza nella trasmissione di energia wireless ad alta potenza.

Ricarica wireless: prospettive future

Questa nuova metodologia sostituirà le colonnine di ricarica? Allo stato attuale, è una tecnologia ancora poco sostenibile economicamente e la mancanza di stazioni di ricarica non la rendano interessante per gli acquirenti di auto.

In effetti, almeno nel nostro Paese, sono già stati sostenuti ingenti costi per l'aumento dei punti di ricarica - che è possibile ricercare anche grazie alla nuova Piattaforma Nazionale. Per questa e le precedenti ragioni, bisognerà attendere del tempo prima che questa nuova tecnologia possa diffondersi a pieno.

Inoltre, come ha affermato a Bloomberg Alex Gruzen, AD di di WiTricity, l'applicazione della DWPT della sua azienda per le aziende ha un costo per auto di diverse centinaia di dollari, che scaricandoli sugli automobilisti diventano almeno 2.500 dollari. Un costo non indifferente, visto anche il costo di acquisto delle auto green, ma lo stesso Gruzen prevede un calo dei costi nell'arco di un lustro.

Uno standard per la ricarica wireless delle auto elettriche

Come detto in precedenza si sta lavorando anche a uno standard condiviso tra i costruttori di auto. SAE International, società degli ingegneri del settore automotive, al momento ha definito lo standard J2954 che stabilisce una specifica settoriale che pone criteri per:

• interoperabilità
• compatibilità elettromagnetica
• campi elettromagnetici
• prestazioni minime
• sicurezza e test per il Wireless Power Transfer (WPT) ai veicoli elettrici

Secondo la SAE, la tecnologia di ricarica wireless diventerà l'alternativa alla ricarica a conduzione garantendo una ricarica efficiente. Lo standard permette soluzioni di ricarica senza fili automatici e alta efficienza ricarica (fino al 93%).

Due metodi per uno standard

La SAE inoltre in un suo recente documento fa sapere che sta valutando due metodologie per l’allineamento del futuro standard SAE J2954:

• il sistema di posizionamento induttivo differenziale (DIPS), utilizza un campo magnetico ausiliario per l’allineamento
• Ultra-Wide Band Ranging Positioning System (UWB), utilizza frequenze di ripetizione degli impulsi elevate (più impulsi al secondo) per aumentare sia la precisione della localizzazione che la velocità dei dati