Los coches eléctricos ya pueden circular sin conductor, estacionarse solos y realizar maniobras cada vez más complejas. Pero hay una tarea que sigue exigiendo intervención humana: conectar el cable de carga. Un equipo internacional de investigadores parece haber encontrado una solución y los resultados prometen abrir una nueva etapa en la movilidad eléctrica.
Investigadores de China y del Reino Unido desarrollaron un sistema de carga inalámbrica de 20 kW que alcanzó una eficiencia del 98,51% en pruebas de laboratorio. La tecnología utiliza nuevos materiales magnéticos para reducir las pérdidas de energía y el calentamiento, dos de los principales obstáculos a la carga por inducción de alta potencia.
El trabajo, publicado en la revista científica Nature Communications y difundido por el portal especializado Interesting Engineering, podría tener aplicaciones que van mucho más allá de los automóviles particulares, incluyendo flotas de robotaxis, vehículos industriales y otros sistemas de transporte autónomo.
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¿Un coche que se conduce solo, pero necesita a alguien para cargarlo?
La conducción autónoma promete transformar la movilidad, sobre todo mediante vehículos capaces de transportar pasajeros sin intervención humana.
Sin embargo, existe una contradicción tecnológica: incluso si un automóvil puede completar un viaje sin conductor, normalmente sigue necesitando a alguien para conectar y desconectar el cable de carga.
En una flota de robotaxis, esa dependencia representa un obstáculo operativo. Los vehículos pueden circular de forma autónoma durante horas, pero requieren asistencia cuando llega el momento de recuperar energía.
La carga inalámbrica pretende resolver ese problema.
En lugar de usar un cable, el coche estaciona sobre una plataforma instalada en el pavimento. La energía se transfiere por inducción magnética entre una bobina en el suelo y otra integrada en el vehículo.
El principio ya es conocido y utilizado en dispositivos electrónicos, pero su aplicación a los automóviles presenta desafíos mucho mayores, sobre todo cuando es necesario transferir grandes cantidades de energía de forma rápida y eficiente.
El problema estaba en los materiales. Y los investigadores decidieron cambiarlo todo
Los sistemas convencionales de carga por inducción suelen utilizar núcleos de ferrita para orientar los campos magnéticos responsables de la transferencia de energía.
Aunque este material ofrece buenos resultados en determinadas condiciones, el aumento de potencia puede provocar pérdidas energéticas y dificultades de gestión térmica.
Fue precisamente aquí donde los investigadores centraron sus esfuerzos.
El equipo, dirigido por el Dongguan Institute of Materials Science and Technology, asociado a la Academia China de Ciencias, trabajó en colaboración con el Instituto de Física de la misma academia, la City University of Hong Kong y la Universidad de Cambridge.
En lugar de recurrir a las soluciones tradicionales, los científicos desarrollaron un núcleo magnético con aleaciones nanocristalinas a base de hierro, sometidas a un tratamiento térmico específico.
La innovación no pasó solo por la elección de un material distinto. Los investigadores buscaron optimizar simultáneamente sus propiedades magnéticas y la configuración eléctrica del sistema.
Una de las decisiones más importantes fue privilegiar una permeabilidad magnética moderada, en lugar de buscar el valor máximo posible.
Esta opción permitió encontrar un equilibrio entre la transferencia de energía, las pérdidas magnéticas y la estabilidad térmica.
98,51% de eficiencia: el número que llamó la atención
El prototipo desarrollado tiene una potencia nominal de 20 kW y logró una eficiencia de conversión de corriente alterna a corriente alterna de 98,51%.
Esto significa que, en la etapa de transferencia de energía medida por los investigadores, las pérdidas fueron particularmente reducidas.
Es, sin embargo, importante distinguir este resultado de la eficiencia total de una carga real, desde la red eléctrica hasta la batería del automóvil. El valor anunciado se refiere a la conversión AC-AC del sistema experimental y no significa que toda la operación de carga de un vehículo alcance necesariamente esa eficiencia.
Otro resultado relevante está en las dimensiones del núcleo magnético.
La estructura desarrollada mide 440 por 330 milímetros y tiene apenas 4 milímetros de espesor, aproximadamente la mitad del espesor de las placas convencionales de ferrita mencionadas en la investigación.
Las pruebas también revelaron una densidad de potencia volumétrica de 9,55 kW por litro en el conjunto de bobinas y núcleos.
Según los autores, el sistema logró mantener un comportamiento térmico estable durante su funcionamiento a alta potencia, un factor esencial para aplicaciones que requieren cargas frecuentes.
¿Puede cargar un eléctrico sin que nadie toque el coche?
Precisamente esa es la ambición de la tecnología.
En un escenario de uso futuro, un automóvil autónomo podría desplazarse hasta un punto de carga, posicionarse sobre la plataforma e iniciar la transferencia de energía sin que una persona tenga que intervenir.
Después de recuperar la energía necesaria, el vehículo podría volver a la ruta.
Para las empresas que operan grandes flotas, la posibilidad de automatizar también la carga podría reducir la necesidad de intervención humana y facilitar la gestión de los vehículos.
Pero aún hay obstáculos por superar.
El resultado presentado se obtuvo en un sistema experimental. Su aplicación comercial dependerá de factores como los costos de producción, la compatibilidad entre vehículos e infraestructuras, el alineamiento de las bobinas y la eficiencia en condiciones reales de uso.
Por eso, el 98,51% alcanzado en laboratorio representa un avance técnico importante, pero no significa que los cargadores inalámbricos estén a punto de sustituir los cables convencionales.
De los robotaxis a los trenes: la tecnología puede ir mucho más lejos
Los automóviles de pasajeros son solo una de las posibles aplicaciones.
Según la investigación, los sistemas de transferencia de energía por inducción podrían resultar particularmente interesantes para vehículos industriales guiados automáticamente, utilizados en fábricas y centros logísticos.
En estos entornos, los vehículos siguen recorridos definidos y pueden detenerse en lugares específicos para recuperar energía, sin necesidad de intervención de los trabajadores.
El equipo identifica también posibilidades de aplicación en el transporte ferroviario pesado y en aeronaves eléctricas destinadas a operaciones a baja altura.
El Dongguan Institute of Materials Science and Technology está trabajando en acercar la tecnología a aplicaciones comerciales, aunque no se ha presentado una fecha concreta para su llegada a los coches de producción.
La gran transformación podría, así, no estar solamente en la eliminación de un cable.
Si los vehículos autónomos consiguen también gestionar su propio abastecimiento energético, se acercaría la posibilidad de crear sistemas de transporte capaces de funcionar durante largos periodos con intervención humana reducida.
Y, en ese escenario, estacionarse sobre una plataforma podría ser suficiente para volver a la carretera con la batería cargada.
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