Coches eléctricos: así funciona la recarga inalámbrica

Apertura de recarga inalambrica Witricity
Coches eléctricos: así funciona la recarga inalámbrica
Álvaro Sauras
Álvaro Sauras
Gracias a la carga inalámbrica, el lidiar con cables para cargar tu coche eléctrico o híbrido enchufable va a convertirse en algo del pasado. Cargarás un coche como quien carga un móvil… aunque la ciencia tras el proceso es bastante más complicada que eso.

De noche, y bajo un fuerte aguacero racheado, llegas al punto de carga. A tientas, recorres la manguera húmeda y mugrienta hasta llegar al conector que hay en el extremo. Abres la portezuela de puerto de carga de tu coche, retiras los obturadores de goma y, por fin, introduces el conector. Lo has logrado: tu coche eléctrico está cargando… y tú, estás empapado. ¿No podría haber una alternativa mejor?

Por supuesto que sí, y se llama carga inalámbrica. Conduces hacia un hueco de aparcamiento, estacionas sobre una placa, tu coche se identifica y comienza la carga de manera automática. Así, sin tocar nada. Sin aplicaciones, ni números de cargador, ni engorrosos cables. Y cuando has acabado de hacer lo que sea, te montas en el coche y te vas. Suena a magia. Y como vas a comprobar, conseguirlo no ha sido sencillo. Pero así es como va a funcionar la carga en unos 10 años. De hecho, se trata de una revolución que ya ha empezado: Genesis (la marca de lujo de Hyundai) ya ofrece la carga inalámbrica, como equipo original, en su GV60 (un coche basado en el Kia EV6 que conocemos en Europa).

Te explicamos cómo funciona la carga inalámbrica ‘normal’… y la que te va a resultar aún más impactante: la dinámica, que se realiza con el coche en movimiento.

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Resonancia magnetica inductiva

La resonancia magnética inducida

La inducción no es un proceso desconocido. Podemos cargar un móvil apoyándolo sobre una superficie. Y podemos calentar un cazo con ponerlo sobre una cocina aparentemente ‘apagada’. Ambos procesos utilizan el magnetismo, y en ambos casos hay un emisor que genera un campo magnético mediante una corriente eléctrica variable, y un receptor que convierte ese campo magnético en otra corriente eléctrica. Fácil y sencillo. Entonces, ¿por qué no se ha hecho ya con los coches? Por la distancia. La carga inductiva sólo funciona cuando emisor y receptor están perfectamente alineados y en contacto y, aun así, registra unas pérdidas de alrededor del 40%. ¿O por qué te creías que se calienta el móvil?

Para cargar un coche ‘sin contacto’ hace falta un sistema que funcione al aparcar un coche encima, y eso implica que sea capaz de funcionar a unos 15 centímetros de distancia… pero también que tolere errores de alineación y que ofrezca una eficiencia superior al 98%. Ese sistema se conoce, y se llama resonancia magnética inducida. Consiste en un fenómeno particular, descubierto por Nikola Tesla a principios de siglo pasado, en el que se produce una transferencia de energía entre dos campos magnéticos que oscilan exactamente a la misma frecuencia de resonancia (la ilustración superior trata de ilustrarlo).

Este fenómeno permite transmitir energía eléctrica a distancias apreciables (de incluso unos metros), de manera inalámbrica y eficiente. Sin embargo, la electrónica necesaria para controlar esa resonancia sólo se ha empezado a perfeccionar a partir de 2007, cuando unos ingenieros del MIT consiguieron encender una bombilla con energía que había cruzado toda una habitación… y con pérdidas mínimas. Ese proyecto, que después se convertiría en la empresa Witricity, abrió la puerta a la carga inalámbrica de alta potencia y marco en comienzo de un periodo de 13 años en los que el pastel no ha dejado de subir. Gracias a su trabajo, va a ser posible cargar un coche de manera inalámbrica… e incluso mejor que con un cable.

Recarga inalambrica asi funciona

Así funciona la carga inalámbrica

Una vez que tenemos una forma de transmitir energía entre dos espiras situadas a unos centímetros de distancia, el problema se simplifica mucho. Los detalles pueden variar, pero el proceso práctico básicamente consiste en lo siguiente. Se monta una caja mural, que es la encargada de convertir la corriente alterna ‘normal’ (la del enchufe, a 220 voltios y 50 Hz) en corriente alterna a la frecuencia adecuada (del orden de los 100 kHz). Esa corriente se envía a una placa montada en el suelo, y sobre la que debemos aparcar el coche. Dentro de esa placa va a haber una o dos bobinas que pueden tener, por ejemplo, forma de doble D (como la de la fotografía, correspondiente a un sistema Halo de Qualcomm).

bobina de recarga de Qualcomm Halo

Para cargar tienes que aparcar el coche sobre la placa, y de manera que quede alineado con un mínimo de precisión (de unos centímetros; es probable que, para conseguir esto, la pantalla del coche muestre unas líneas guía que servirán de referencia). Cuando la placa detecta que hay algo encima, la caja mural se pone en contacto con el coche, y consigue sus datos de identificación. De esta manera, decide si estas autorizado a cargar y, por ejemplo, cómo debe de cobrarte. Una vez autorizada la carga, la placa comprueba que no exista suciedad, seres vivos o objetos metálicos entre ella y el coche… y comienza la carga.

En el coche, el proceso es parecido al que se produce durante una carga normal (con cable) con corriente alterna: la corriente inducida se envía a un rectificador que la convierte en tensión continua y adapta el voltaje al que requiere la batería (y que depende de su estado de carga).

Despiece 3: la falta de estándar

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Sin estándar europeo

Ahora mismo, la principal barrera para la generalización de la carga inalámbrica (y esencialmente, el motivo por el que esto va a tardar una década en implantarse) es que aún no disponemos de un estándar europeo. Estados Unidos sí que ha definido un estándar (el J2954), que recoge distintas categorías de carga (para coches, hasta 11 kW de potencia), las frecuencias a las que deben funcionar estos sistemas, etc. Porque, de momento, un sistema Witricity no es compatible con un sistema Qualcomm Halo, y viceversa.

Renault Kangoo Z.E

La recarga inalámbrica dinámica

La idea de la recarga inalámbrica dinámica es bastante sencilla. Ya hemos visto que es posible contar con un sistema electrónico que es capaz de detectar la presencia de la bobina receptora de un vehículo y de realizar pequeños ajustes en la frecuencia de resonancia para compensar pequeños defectos en la alineación. De manera que, si ponemos muchas bobinas en el asfalto, una detrás de otra… ¿será posible cargar en marcha?

pista de Qualcomm

La buena noticia es que es posible. De hecho, ya hay muchas pistas de ensayo en distintas partes del mundo en las que se está poniendo a prueba la recarga inalámbrica dinámica. Sin embargo, hacerlo supone ciertos problemas. El primero, por supuesto, es el coste. Echemos una cuenta rápida. Pongamos que una bobina tiene 50 centímetros de lado y que un coche circula a 60 km/h (recorriendo unos 15 metros por segundo). Para cargar durante un segundo, necesitaríamos enterrar 30 bobinas seguidas.

Como consecuencia, una infraestructura de este tipo va a resultar relativamente cara y difícil de amortizar, incluso suponiendo que la usaran simultáneamente varios vehículos. No obstante, a largo plazo, el resultado es que sí: es probable que algún día veamos los primeros ‘carriles de carga’… pero, al principio, van a estar destinados a vehículos muy específicos. Vehículos pesados en los que el ahorro derivado de poder montar baterías más pequeñas justifique la inversión en ‘electrificar’ una carretera.  

ArenaDelFuturo1

Los centros de investigación

Actualmente, existen diferentes proyectos en el mundo que trabajan con la recarga inalámbrica. Por ejemplo, Renault y Qualcomm han realizado experimentos utilizado una Kangoo y la tecnología Halo, construyendo una pista de 250 metros y logrando transmitir hasta 10 kW de potencia y usando como receptor dos bobinas montadas en los bajos del coche. Por su parte, el grupo Stellantis acaba de inaugurar un circuito oval de un kilómetro de longitud (el ‘Arena del Futuro’) en Chiari, Italia.

Y la startup israelí ElectReon tiene previsto construir una pista de pruebas de nada menos que 30 kilómetros en Suecia, que emplearían para perfeccionar su tecnología actual, y que se basa en módulos de 20 kW de potencia. Su idea es que los camiones eléctricos sólo tengan que cargar con la batería necesaria para completar los primeros y últimos kilómetros de cada reparto… y que el resto del trayecto, que transcurriría por vías de alta capacidad, lo hagan impulsados de manera inalámbrica.