Un jour ou l'autre, des flottes de voitures autonomes partagées permettront aux passagers de se déplacer rapidement autour des villes, de les récupérer et de les déposer sans avoir besoin de parkings, de garages ou même de véhicules personnels. Mais sans un endroit où s'asseoir et charger, ou le temps de le faire pendant que les propriétaires sont au travail ou à la maison, comment ces véhicules obtiendront-ils l'énergie dont ils ont besoin pour faire leur travail? Qui va nourrir les voitures de robot?
«Il n'y a personne pour les brancher. Il n'y a pas de pilote. Ils doivent être capables de répondre à la demande, de se charger eux-mêmes à mesure que les batteries s'épuisent », explique Alex Gruzen, PDG de la société de charge sans fil WiTricity, basée à Massachussetts.
Au cours des huit dernières années, WiTricity a modifié son modèle commercial, qui ne se limitait plus à l'électronique grand public ni aux chargeurs de téléphones, pour se concentrer presque exclusivement sur la question de savoir comment nous alimentons les voitures. Selon Gruzen, la solution consiste à transmettre l'énergie via l'air, via un système intégré au paysage urbain. À cette fin, WiTricity s'est associé à BMW pour lancer le premier système de charge à distance prêt à l'emploi pour un véhicule électrique.
Ce type de chargement, qui utilise un processus appelé résonance magnétique, remonte au milieu des années 2000, lorsque Marin Soljačić, fondateur de WiTricity et professeur de physique au MIT, a décidé d’inventer un meilleur moyen de recharger un téléphone. Il a expérimenté plusieurs façons de déplacer l'énergie, y compris les radiofréquences, les ultrasons et même l'induction, avant de choisir la résonance magnétique comme étant la meilleure combinaison d'efficacité et de commodité. Il a déposé une demande de brevet en 2006, qu’il a finalement reçue en 2010, et a lancé WiTricity en 2007 pour aider l’industrie du téléphone cellulaire à rendre les tapis de chargement compatibles avec certains téléphones. (Vous pouvez même en acheter un chez Tesla, bien que l'entreprise n'ait pas encore annoncé son intention de charger ses voitures de cette façon.)
La résonance n'est pas propre à la charge électrique; c'est le même phénomène qui décrit l'oscillation d'un enfant sur une balançoire et sa transition en aller et retour entre énergie potentielle et cinétique. Un parent qui pousse ou un enfant qui pompe peut apporter de l'énergie au système, mais uniquement s'il se déplace à la bonne fréquence et dans la bonne direction. De même, une bobine électromagnétique peut transférer de l'énergie à une autre, à condition qu'elles soient dans la même orientation et résonnent à une fréquence correspondante.
Au fil des années, WiTricity - le seul détenteur de licence de cette technologie - s’est associé à de plus en plus d’entreprises pour la développer. Beaucoup visaient l’électronique grand public, mais Toyota l’a octroyée sous licence pour la Prius hybride et a finalement investi dans le WiTricity. Honda, Hyundai, Nissan et GM ont tous travaillé sur des prototypes. La BMW 2018 530e iPerformance, cependant, est la première à arriver sur le marché. Elle propose aux acheteurs allemands un pack de luxe avec un tapis de recharge sans fil (avec des projets de sortie aux États-Unis, au Royaume-Uni, au Japon et en Chine) à environ 3 000 euros.
Mais le 530e est un hybride, souligne Dominique Bonte, analyste de l'industrie automobile chez ABI Research. Il possède une petite batterie de 9, 2 kWh, qui peut être rechargée en quelques heures avec la technologie WiTricity, mais ne dispose que d’une autonomie de 16 milles. Le chargement sans fil, même à 90% de l’efficacité atteinte par WiTricity, reste relativement lent. Regardez Tesla, par exemple: Un modèle S est livré avec une batterie de 100 ou 75 kWh, et le système WiTricity fournit environ 11 kW, ce qui signifie que le chargement complet d’une Tesla peut prendre une journée entière. Ainsi, la société a choisi de se concentrer sur ses Superchargers, qui peuvent fournir une charge beaucoup plus rapide.
«Vous ne pouvez pas prendre en charge les mêmes transferts d'énergie sans fil et avec des stations de charge fixes», explique Bonte. «Cela ne va pas changer, ils l'admettent en quelque sorte. Il ira un peu plus haut, peut-être 20, 30 kW, mais il ne supportera pas 50 à 60 kW. Cela n'est même pas prévu dans la norme. »Cependant, il a également souligné que la grande majorité des véhicules électriques ne nécessiterait pas de charge complète chaque nuit - des batteries pleines ne sont réellement nécessaires que pour les longs trajets.
Toujours selon Gruzen, un changement est en train de se produire dans l’industrie automobile, en partie à cause du scandale de fraude sur les émissions des voitures diesel de VW, de la baisse du coût des batteries et de la fabrication de véhicules électriques sexy par Tesla. «Toutes ces choses sont réunies et, actuellement, ce que vous voyez est une course extraordinaire entre tous les constructeurs automobiles pour s’engager dans une vaste gamme de plates-formes électrifiées», déclare Gruzen. "Le marché est en train de décoller."
WiTricity n'est pas aussi isolé que le suggèrent leurs centaines de brevets. (En 2014, la société a reçu un brevet pour la technologie de transfert d'énergie sans fil en ce qui concerne les véhicules.) Une société appelée Plugless Power fabrique des tapis de charge pour le marché des pièces de rechange, comportant un coupleur magnétique installé sur un véhicule électrique standard. Et Halo de Qualcomm utilise une charge inductive semblable à celle d'une brosse à dents électrique, fonctionnellement similaire à la version de Witricity malgré l'utilisation d'une technologie différente, et poursuit la charge dynamique pour charger les véhicules en mouvement.
"Transfert d'énergie sans fil sécurisé pour les applications de véhicules", brevet américain n ° 8 912 687 Mais il faudra plus que des constructeurs automobiles et leurs fournisseurs pour amener les consommateurs à modifier leur comportement, car de nombreux trépidations des véhicules électriques sont toujours présents. L’anxiété liée à la portée de la voiture a poussé à vouloir des batteries plus grosses et à la nécessité d’une charge rapide. Cependant, une tarification répartie sur l’ensemble du paysage urbain pourrait atténuer ce problème, et l’élimination progressive des moteurs à combustion prescrite par le gouvernement pourrait forcer le problème. «Pour que nous puissions réellement avoir un impact important sur l'environnement, nous avons besoin d'aller bien plus loin que les premiers utilisateurs à acheter des véhicules électriques», a déclaré Gruzen. Et pour ce faire, charger doit être plus facile que faire le plein. Cela commencera par un tapis dans votre garage, dit-il, mais cela se terminera par une charge par résonance magnétique intégrée dans les parkings publics, les files de taxis et à peu près n'importe où une voiture pourra faire une pause pour une «collation puissante».
Le plus important est le niveau de la ville, lorsque les flottes sont partagées, sans fil et autonomes, et lorsque les temps d'arrêt sont des affaires perdues. WiTricity et Qualcomm travaillent déjà avec SAE (connue sous le nom de Society of Automotive Engineers) sur un ensemble de normes mondiales qui permettront aux voitures de différents fabricants de charger via différents systèmes sans fil. Cela permettra même aux flottes de jouer le rôle de banques de batteries, de stocker de l’énergie pour la ville et de la redistribuer en fonction des besoins, tout au long de la journée.
«Dans un tel environnement, dans un tel environnement de voiture-service, la recharge sans fil deviendrait presque une nécessité», déclare Bonte.
