Квантовая запутанность и другие технологии супербыстрой зарядки электромобилей
Долгая зарядка — главное препятствие для повсеместного распространения электромобилей. Ученые и инженеры работают над тем, как ее сократить, — и уже нашли несколько полезных решений.
Это материал «Журнала автомобилиста», оригинал статьи и другие материалы для водителей читайте в приложении АЗС «Газпромнефть».
Квантовые батареи
Сегодня главная цель разработчиков — создать универсальные решения, которые позволят сделать быструю зарядку электрокаров максимально доступной. Ученые корейского Института фундаментальной науки предложили использовать квантовую запутанность, чтобы заряжать батареи быстрее. Суть явления в том, что частицы, кванты, связаны друг с другом: если свойства одной из них меняются, это одновременно вызывает изменения у другой, даже если она находится на большом расстоянии.
Если переложить явление квантовой запутанности на зарядку электромобилей, то ячейки аккумулятора начнут накапливать энергию одновременно, а не последовательно, как это происходит сейчас. Тогда полная зарядка от обычной сети будет занимать 3–5 минут вместо 10 часов, а время пополнения батареи на станциях и вовсе сократится до нескольких секунд. Такие технологии зарядки электромобилей пока не применяются на практике, но открывают новые горизонты в развитии всей отрасли.
Супербыстрые зарядные станции
Сценарии быстрой зарядки электрокаров особенно важны для тех, кто активно использует машину в городе и не может позволить себе длительные остановки. Инфраструктура зарядных станций развивается в сторону повышения скорости и безопасности зарядки.
Разработаны версии быстрых зарядных станций электрокаров, которые подают постоянный ток мощностью до 350 киловатт прямо к батарее. Они способны зарядить аккумулятор до 80% за 10–15 минут, что значительно повышает запас хода электромобиля.
Быстрые зарядные станции заряжают любой электромобиль за 25–30 минут. Технологии, которые позволяют заправить электрокар за 10–15 минут, есть, но пока встречаются редко.
Проблема метода в том, что на зарядку последних 20% по-прежнему нужно много времени. Ограничения связаны с особенностью батарей: скорость зарядки снижают, чтобы не перегреть аккумулятор и максимально продлить срок его службы.
«Заряженные» дороги
Израильская компания Electreon предложила строить дороги со встроенными катушками индуктивности и уже реализовала пилотные проекты в Израиле, Италии, Швеции, Германии и США. Медные катушки утапливают в дорожное покрытие на восемь сантиметров. При проезде по таким трассам электромобили заряжаются на ходу — водителям не нужно останавливаться и тратить время на пополнение батарей.
Метод эффективный — по словам специалистов компании, его КПД не ниже 90%. Есть и минус: прокладка таких трасс сложна, из-за чего стоимость километра «индукционной» дороги достигает 1,25 миллиона долларов.
Пока «заряженные» дороги не могут полностью заменить привычные формы зарядки электрокаров, но способны дополнять их в городах и районах будущего.
«Холодный» кабель
NASA и Университет Пердью разработали кабель, который передает электрический ток силой до 2400 ампер (медная проводка в квартирах обычно рассчитана примерно на 30 ампер). Чтобы кабель не перегорел, ученые поместили его в теплоотводящий контур с переохлажденной жидкостью. Ее температура ниже той, при которой жидкость кристаллизуется, для чего ее охлаждают очень-очень быстро.
По расчетам ученых, новая технология позволит заряжать электромобиль за пять минут. Она подойдет для массовой зарядки электрокаров в аэропортах, на трассах, на транспортно-пересадочных узлах и центрах транспортировки грузов. Однако чтобы ее внедрить, придется серьезно поработать над безопасностью и конструкцией «холодных» станций.