Man parkerer sin elbil på en almindelig parkeringsplads. Under bilen ligger en ladeplade, som automatisk begynder at overføre strøm – helt uden behov for et kabel. Men strømmen skal ikke kun kunne bevæge sig fra elnettet til bilen. Når elnettet har brug for ekstra kapacitet, skal energi fra bilens batteri også kunne sendes den anden vej.
Det er visionen bag det europæiske forskningsprojekt BiWPT, som står for Bidirectional Wireless Power Transfer. SDU er blandt de otte universiteter i projektet og modtager cirka fem millioner kroner til arbejdet.
– Når bilen holder over ladepladen, skal systemet automatisk kunne registrere, hvor meget energi der skal overføres til bilen eller tilbage til elnettet. Føreren skal ikke foretage sig noget, fortæller Amir Babaki, adjunkt ved Center for Industriel Elektronik på SDU i Sønderborg.
Et stort batteri på fire hjul
Antallet af elbiler stiger, og det øger presset på elnettet. Hvis mange biler bliver sat til opladning på samme tidspunkt, kan det skabe store udsving i efterspørgslen efter strøm.
Samtidig rummer elbilernes batterier en mulig del af løsningen. Biler holder parkeret det meste af døgnet, og hvis deres batterier kobles sammen med elnettet, kan de fungere som et stort, decentraliseret energilager.
På tidspunkter med meget vind- eller solenergi kan bilerne oplades. Når produktionen falder, eller forbruget stiger, kan en del af strømmen sendes tilbage. Det kaldes vehicle-to-grid.
Teknologien findes allerede med almindelige ladekabler, men den kræver, at bilejeren husker at tilslutte bilen. Ifølge Amir Babaki kan trådløs opladning gøre udvekslingen mere automatisk og dermed mere anvendelig for de virksomheder, der styrer elnettet.
– Hvis elbiler skal levere fleksibilitet til elnettet, er det vigtigt, at processen er pålidelig og kan styres automatisk. Trådløs opladning kan samtidig gøre det mere bekvemt for bilejeren og for eksempel hjælpe mennesker, som har svært ved at håndtere et tungt ladekabel, siger han.
To tekniske udfordringer til SDU
BiWPT er et Marie Skłodowska-Curie Doctoral Network under Horizon Europe. Netværket skal uddanne 15 ph.d.-studerende og samle ekspertise fra universiteter og virksomheder i syv europæiske lande.
To af ph.d.-forløbene placeres på SDU under vejledning af Amir Babaki. De nye forskere forventes at begynde i 2027.
Det ene projekt skal udvikle den magnetiske kobling mellem ladepladen i underlaget og modtageren under bilen. Her er udfordringen, at de to dele sjældent vil være placeret helt præcist over for hinanden.
Hvis bilen holder skævt, eller afstanden mellem ladepladerne ændrer sig, falder effektiviteten. SDU-forskerne skal derfor udvikle en løsning, der kan overføre strøm effektivt på tværs af en luftafstand på omtrent 9 til 25 centimeter og samtidig tåle forskydninger mellem bilen og ladepladen.
– Vi skal gøre den magnetiske forbindelse stærkere, så så meget energi som muligt når frem til bilens batteri, også når bilen ikke er placeret helt præcist, forklarer Amir Babaki.
Det andet ph.d.-projekt handler om den effektelektronik, som styrer strømmen. De fleste eksisterende trådløse ladesystemer er udviklet til at sende energi i én retning. Når strømmen skal kunne bevæge sig begge veje, kræver det nye typer omformere og styring.
Målet er at udvikle en tovejs-omformer, som kan arbejde effektivt, uanset om bilen oplades eller leverer energi tilbage til nettet.
Bekvemmelighed koster lidt energi
Trådløs opladning medfører et mindre energitab sammenlignet med et kabel. Ifølge Amir Babaki kan de bedste kabelbaserede ladere nå en virkningsgrad på omkring 98 procent, mens trådløse systemer typisk ligger omkring 96 procent afhængigt af driftsforholdene.
Forskerne skal derfor mindske tabet og samtidig afveje det mod teknologiens fordele.
– Der vil være et kompromis. Med trådløs opladning mister man lidt mere energi, men til gengæld slipper man for kablet og får et automatisk system, som lettere kan koble bilen sammen med elnettet, siger han.
Sikkerhed er også en central del af projektet. Andre ph.d.-projekter i netværket undersøger blandt andet elektromagnetiske felter, afskærmning og beskyttelse mod forstyrrelser. Teknologien skal leve op til internationale standarder, før den kan anvendes bredt.
På længere sigt kan vejen oplade bilen
Projektets primære mål er trådløs opladning af parkerede køretøjer. Men det ene af SDU’s ph.d.-projekter skal udvikle en magnetisk kobling, der også kan tåle bevægelse og skiftende placering.
Det kan på længere sigt bane vej for dynamisk opladning, hvor elbiler modtager strøm fra ladeudstyr i vejbanen, mens de kører.
Teknologien er allerede blevet demonstreret flere steder i verden, men en bred udrulning kræver blandt andet højere effektivitet, lavere omkostninger og fælles standarder.
– Første skridt er at få den stationære, tovejs trådløse opladning til at fungere effektivt og automatisk. Når det er lykkedes, kan vi arbejde videre mod dynamiske løsninger, hvor køretøjer også kan oplades under bevægelse, siger Amir Babaki.
BiWPT koordineres af Universitetet i Antwerpen. Projektet omfatter otte universiteter og syv virksomheder. Den danske virksomhed Converdan er tilknyttet som industripartner for de to ph.d.-projekter på SDU.
