Autobus OLEV, čerpající energii ze silnice, je v provozu již od roku 2011 a skutečností se stávají už i sny Nikoly Tesly o bezdrátovém přenosu elektrické energie na větší vzdálenosti. Na Novém Zélandu byla na trh uvedena technologie Emrod.
Na počátku byla touha uskutečnit smělou myšlenku: přenášet bezdrátově elektřinu na větší vzdálenosti. Srbský vynálezce, fyzik a konstruktér elektrických strojů Nikola Tesla (1856—1943), dlouhodobě žijící od roku 1882 v Americe, byl přesvědčen, že je to reálná vize budoucnosti. V roce 1899 se přestěhoval do městečka Colorado Springs, kde si vybudoval velkou specializovanou laboratoř, v níž se několik měsíců zabýval pokročilými a vizionářskými výzkumy s tímto zaměřením. V roce 1900 Colorado Springs opustil, získal finance od miliardáře Johna Pierponta Morgana a s jejich pomocí se pustil do velkého projektu takzvané Wardenclyffské věže, která měla právě tuto představu proměnit ve skutečnost. S výstavbou tohoto 57 m vysokého objektu se na ostrově Long Island ve státě New York v USA začalo prakticky okamžitě, vztyčena byla roku 1901. Blesky vystřelující z kopule na jejím vrcholu děsily okolí celé noci. Měla se stát centrálním bodem sítě věží, pokrývající celou zeměkouli bezdrátovou komunikací na pohonu takzvané éterické energie. V mnoha ohledech napodobovala staré egyptské pyramidy. Stejně jako ony stála Teslova věž na Long Islandu nad takzvanou zvodní, což je vrstva propustné vodonosné horniny, kterou protéká voda například z deště. Prouděním v ní vznikal zemní proud, magnetické pole a ionizovaný vzduch procházel šachtami do věže (či do pyramidy). Záporný náboj se pak koncentroval na vrcholu stavby. Pomocí éterických vln, přijímaných z okolí, měla být věž připravena vysílat volnou energii do celého světa. Náklady však rostly, a když Morgan po několika letech neviděl návratnost svých investic, přestal Teslu podporovat. [Morgan (1837—1913) byl americký podnikatel a jeden z nejvýznamnějších bankéřů své doby. V roce 1860 založil v New Yorku banku J. P. Morgan & Co. — pozn. red.] Přestože se Tesla snažil získat prostředky z jiných zdrojů, nebyl úspěšný. Projekt tak nebyl dokončen a Wardenclyffská věž byla v roce 1917 zbořena.
Myšlenka v USA však nezapadla U silnice Interstate 35 East směrem do texaského Dallasu vyrostla koncem roku 2018 nová Teslova věž. Firma, která tu testuje novou technologii, má vazby na armádu a velké korporace. Postavila ji v Texasu společnost Viziv Technologies, která chce pomocí ní vylepšit komunikaci a vnést do ní nové technologie. Viceprezident společnosti Michael Taylor prohlásil, že firma využije k šíření signálu takzvanou Zenneckovu povrchovou vlnu. V tomto procesu by měl zemský povrch sloužit jako „vlnovod“, který umožní, aby se signál a případně i elektrická energie efektivně šířily na dlouhé vzdálenosti.
Nyní i společnost Emrod umožňuje splnit sen Nikoly Tesly Novozélandský start-up Emrod vyvinul jako alternativu ke stávající technologii měděného vedení první bezdrátový přenos energie s velkým dosahem a vysokým výkonem na světě a uvedl ho na trh. Technologie této společnosti funguje na základě využití elektromagnetických vln, získala finanční vládní podporu Nového Zélandu a je realizována v největším novozélandském městě Aucklandu ve spolupráci se společností Callaghan Innovation. Druhá největší novozélandská distribuční společnost Powerco je první, která technologii Emrod zkouší. Založil ji podnikatel v oblasti technologií Greg Kushnir, který se rozhodl najít technologii, jež dokáže snížit náklady na distribuci elektřiny, zabránit výpadkům a podpořit obnovitelné zdroje energie. Společnost dosáhla velkého zájmu distributorů elektřiny a hodlá takto elektřinu přenášet místním komunitám. „Jsme odhodláni inovovat a hledat nové způsoby, jak bezpečně a efektivně dodávat energii našim zákazníkům,“ říká Nicolas Vessiot, manažer transformace sítě společnosti Powerco. „Zajímá nás, zda technologie společnosti Emrod může doplnit zavedené způsoby, kterými dodáváme energii. Předpokládáme, že ji využijeme k dodávkám elektřiny na odlehlých místech nebo v oblastech s náročným terénem. Je zde také potenciál využít ji k tomu, aby našim zákazníkům svítila světla, když provádíme údržbu naší stávající infrastruktury.“ Společnost Emrod dodala společnosti Powerco další prototyp. „Systém přenáší pouze několik kilowattů, ale přesně stejnou technologii můžeme použít k přenosu stokrát většího výkonu na mnohem větší vzdálenosti. Bezdrátové systémy využívající tuto technologii mohou přenášet libovolné množství výkonu, které přenášejí proudová kabelová řešení,“ řekl Kushnir.
Bezpečnost je prvo řadá K přenosu energie je využíváno neionizující frekvenční pásmo pro průmyslové, vědecké a lékařské účely (ISM). Společnost od samého počátku průběžně komunikuje s regulačním orgánem Radio Spectrum Management (RSM) a dodržuje nejvyšší bezpečnostní standardy. „Cílem přísného procesu, který provádíme, je prokázat, že technologie je bezpečná při vyšších úrovních výkonu ve větším měřítku. Pomáhá také při vytváření pokynů pro údržbu pro společnosti, jako je Powerco, které budou naše zařízení používat,“ řekl Kushnir. „Vybrali jsme si tuto široce používanou a dobře regulovanou frekvenci, protože existuje dlouhá historie jejího bezpečného používání v blízkosti lidí a má vědecky prokázané mezinárodně uznávané bezpečnostní směrnice.“ Na kratš í vzd álenosti již dávno realita Nyní se třeba bezkontaktní bezdrátový přenos energie na malou vzdálenost využívá mimo jiné pro nabíjení mobilů i zubních kartáčků, což je v poslední době slibně se rozvíjející odvětví techniky. Na podobném principu funguje indukce, přesněji řečeno indukční vařič. Rovněž jsou realizovány různé experimenty. Například unikátní stolek z betonu dokáže rozsvítit malé kostky s diodami položené na jeho desku, aniž někde vyčnívají dráty elektrického vedení. Pro větší distribuci elektrické energie jsou však stále používány klasické dráty — a to třeba i pro nabíjení elektromobilů. Přesto i v tomto směru „svítá na nové časy“.
OLEV — přenos dobíjení v praxi Elektrobusy dobíjené pomocí elektromagnetické rezonance jsou už v běžném provozu. Jižní Korea jako první na světě zprovoznila již v červenci roku 2013 silniční úsek elektrifikované komunikace pro autobusovou linku v Gumi v provincii Severní Gyeongsang v pilotním projektu podporovaném vládou. Městské elektrické autobusy OLEV (Online Electric Vehicles) zde čerpaly energii prostřednictvím bezdrátového nabíjení umožňujícího nabíjení bez přímého kontaktu se zdrojem energie, pouhým přiblížením stroje do jeho blízkosti. Vodiče pro nabíjení byly umístěny pod povrchem vozovky. Technologii nabíjecího proudu přenášeného bezdrátově přes tvarové magnetické pole rezonance (SMFIR) vyvinuli vědci z Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST). Ve vodičích pod napětím 100 kV byly k bezdrátovém nabíjení využívány dvojice měděných cívek naladěných na stejnou elektromagnetickou frekvenci, v tomto případě je to 20 kHz. Tím se energie za pomoci elektromagnetického pole přenášela z jednoho zařízení na druhé. Princip umožňuje teoreticky dobíjet autobusy až na vzdálenost několika metrů. Ty se nabíjejí například také, když stojí na semaforu na červenou. V „dobíjecí“ silnici jsou tenká feritová jádra ve tvaru W (magnetická jádra používaná v indukci) zakopána 30 cm pod povrchem ve struktuře podobné rybí kostře. Kolem středu této struktury jsou ovinuty napájecí kabely tvořící primární cívky. Konstrukce kombinuje magnetická pole obou stran kabelů a tvaruje pole způsobem, který maximalizuje indukci. Primární cívky jsou umístěny v segmentech napříč určitými úseky silnice, takže je třeba přebudovat jen asi 5—15 % vozovky. Pro napájení primárních cívek jsou kabely připojeny k jihokorejské národní elektrické síti prostřednictvím měniče. Ten přijímá ze sítě třífázové napětí 380 nebo 440 V o frekvenci 60 Hz a mění ho na potřebných 10 kV a frekvenci 20 kHz. Kabely následně vytvářejí magnetické pole o frekvenci 20 kHz, které vysílá tok přes tenká feritová jádra do sběračů na OLEV. Pod vozidlem jsou připevněny moduly pick-up neboli sekundární cívky, které se skládají z širokých feritových jader opět ve tvaru písmene W s vodiči omotanými kolem středu. Když sběrače zachytí tok z primárních cívek, každý sběrač získá z indukovaného proudu výkon přibližně 17 kW. Ten je prostřednictvím regulátoru (řídicího zařízení, které může rozdělovat výkon podle potřeby) přenášen do elektromotoru a baterie, čímž se vozidlo bezdrátově nabíjí. V současné době byla vyvinuta již třetí inovovaná generace OLEV s účinností zhruba 71 %. Zatímco indukční nabíječky pod vozovkou však fungovaly dobře, části baterií elektrických vozidel byly velmi poruchové.
OLEV pokračuje Minulý měsíc byl v korejském Daejeonu zahájen nový pilotní projekt, ve kterém by tři elektrické autobusy měly ze severní brány kampusu KAIST projet trasu o celkové délce 17,4 km za zhruba 67 minut. OLEV s 38 pasažéry bude napájen 150 kW elektřiny z podzemní bezdrátové nabíječky instalované u severní brány kampusu KAIST. S kapacitou baterie 155 kWh může autobus ujet 120 km na jedno nabití. Pokud se OLEV zastaví nad „napájecí drahou“ nebo elektrizační silnicí, získá elektřinu postačující na ujetí 2 km. Účinnost by v tomto případě měla dosahovat 85 %, pokud bude mezera mezi podvozkem a silovou drahou menší než 20 cm. Společnost WiPowerOne (vznikla oddělením od institutu KAIST a hodlá technologii rozvíjet i pro další využití v dopravě) uvádí, že postačí vybavit indukčním nabíjením 2—15 % trasy, aby vozy OLEV získávaly během jízdy dostatek energie pro svůj provoz. To znamená, že vozidla nebudou potřebovat tak masivní baterie. Měla by postačit jen asi jedna pětina kapacity běžně instalované v současných elektromobilech. Toho si jsou vědomi i jinde, a tak například v roce 2018 „vydláždila“ Čína dvoukilometrovou dálnici se solárními panely a pokryla je průhledným betonem. Dole jsou integrovány bezdrátové nabíječky pro bezdrátové nabíjení OLEV. V lednu pak izraelský start-up ElectReon dokončil 1,65 km dlouhou bezdrátovou nabíjecí cestu ve švédském Gotlandu. Společnost ElectReon také v březnu dokončila 700m elektrickou dobíjecí dráhu v izraelském Tel Avivu. Elektrická nákladní vozidla na ní mohou podle společnosti přijímat elektřinu ze silnic při jízdě maximální rychlostí 60 km/h.
Další trendy budoucnosti Lze reálně předpokládat, že perspektivně vzniknou globální nabíjecí sítě, kdy se bude samo automaticky nabíjet vše v blízkosti zdrojů — nejen tedy mobily a tablety, ale i elektromobily, elektroskútry a elektrokola. V domácím prostředí bezdrátovým přenosem energie se budou automaticky dobíjet spotřebiče — vrtačky, hodiny, fotoaparáty. Ta doba reálného využití elektromagnetických polí není již tak vzdálená. /Milan Bauman a redakce/
