Lees onderstaand artikel:
Met de door emissiewetgeving bijna gedwongen opmars van elektrisch rijden staan ook oplossingen voor draadloos laden sterk in de belangstelling.
Voor de tandenborstel en smartphone is het al vrij gewoon, maar ook voor de auto gaan bijvoorbeeld BMW en Mercedes-Benz het in 2018 daadwerkelijk als optie leveren.
Koert Groeneveld van Mercedes-Benz licht toe: ‘Daarbij is het belangrijk dat de techniek tussen merken compatibel wordt. Wij starten met de oplaadbare hybride van de nieuwe S-klasse, daarna volgen andere modellen. Het systeem bestaat uit een bodemplaat met een spoel en een onder de motor in de bodemplaat gebouwde unit met de tweede spoel. Het laadvermogen is vergelijkbaar met een eenvoudige muurbox: 3,6 kW. Het informatiebeeldscherm van de auto helpt je om de exacte positie boven de plaat op te zoeken.’
Zowel Mercedes-Benz als BMW is terughoudend met details, maar de techniek is vrijwel zeker gebaseerd op Qualcomm Halo (WVEC). Qualcomm claimt voor de overbrenging een efficiëntie van meer dan 97 % en van bron naar batterijpakket meer dan 90 %. Door het beperkte laadvermogen is de toepassing praktisch beperkt tot momenten waarop je langdurig kunt laden (’s nachts), maar Qualcomm heeft voor de BMW i8 veiligheidsauto’s in de Formule E-races al experimentele toepassingen tot 7,2 kW laden geleverd.
Rijdend laden
Rijdend laden is mogelijk, maar verkeert nog in een r&d-stadium. Eerder deze maand demonstreerden Renault, Qualcomm en Vedecom de dynamische versie DEVC op een 100 m lange proefweg in Versailles. Renault liet weten dat hun gemodificeerde Kangoo ZE met een vermogen van 20 kW kan worden opgeladen bij snelheden tot 100 km/h.
De proefweg is opgebouwd uit secties van 25 m, die op hun beurt elk veertien laadmodules huisvesten. De elektriciteitsoverdracht werkt op een frequentie van 85 kHz. Deze test is onderdeel van het door de EU gesubsidieerde FABRIC-project, dat de economische en praktische haalbaarheid van laden in het verkeer beproeft. Daarbij zijn 25 partijen betrokken, waaronder TNO.
Bron: Technisch weekblad, 30 mei 2017
Vragen
Draadloos laden werkt op dezelfde manier als een elektrische tandenborstel.
a) Welk onderdeel uit veel elektrische apparaten werkt op hetzelfde principe?
b) Welke onderdelen zijn daarvoor minimaal nodig? Maak een eenvoudige schets.
c) Formuleer kort de werking.
d) Waar zitten deze onderdelen bij draadloos laden van een auto zoals op de foto?
e) Bereken het (totale) rendement van het draadloos opladen van een batterij.
f) Wat zorgt ervoor dat het rendement van het opladen hoog is? Citeer de zin in het artikel die hier iets over zegt.
Het vermogen dat overgedragen kan worden is niet hoog. Maar als de auto een lange tijd oplaadt, kan toch een aanmerkelijke hoeveelheid energie overgedragen worden.
g) Bereken de hoeveelheid energie die overgedragen kan worden, als een auto een hele nacht van 10 uur oplaadt. Vergelijk dit met de energie die een volle tank van 40 L benzine bevat.
Voor het rijdend opladen is de proefweg gemaakt in Versailles.
h) Bereken hoeveel energie rijdend overgedragen kan worden bij de gegeven snelheid.
De overgedragen energie is dus in die situatie niet zo hoog. Er zijn andere verkeerssituaties waarin er meer energie overgedragen zal worden.
i) Geef zo’n situatie.
De transformator.
Uitwerking vraag (b)
Twee spoelen en een (week)ijzeren kern.
Uitwerking vraag (c)
Een spoel wekt een wisselend magnetisch veld op (primaire spoel). Dit veld wekt in de andere spoel een elektrische (wissel-)spanning op (secundaire spoel). De ijzeren kern is ervoor om het opgewekte magnetische veld over de brengen van de primaire naar de secundaire spoel.
Uitwerking vraag (d)
De opwekkende (primaire) spoel zit in de bodemplaat op de straat. De opvangende (secundaire) spoel zit onder de bodemplaat van de auto. Ongetwijfeld zit in beide spoelen een weekijzeren kern
Uitwerking vraag (e)
Het (totale) rendement is 0,97 . 0,90 = 0,87 = 87%
Uitwerking vraag (f)
De twee spoelen moeten recht boven elkaar zitten. Dan wordt het wisselende magneetveld het beste opgevangen door de secundaire spoel.
In het artikel staat de zin : ”Het informatiescherm van de auto helpt je om de exacte positie boven de plaat op te zoeken.”
Uitwerking vraag (g)
E = P . t = 3,6 . 10 = 36 kWh.
Een volle tank bevat 40 . 33 . 106 = 1,32 . 109 J = 367 kWh. Dit is erg veel meer.
Uitwerking vraag (h)
s = v t geeft 100 = 27,7 . t.
Dit geeft t = 3,6 s. Dit geeft voor de energie E = Pt = 20 . 103 . 3,6 = 72 kJ.
Uitwerking vraag (i)
In situaties waarin de snelheid klein is, bij voorbeeld in files.
Een langer oplaadtraject geeft natuurlijk ook meer overgedragen energie
