בזמן שנהגת

רכב כבד חשמלי, בין שהוא משאית ובין שהוא אוטובוס עתיר נוסעים, מצריך פתרונות יצירתיים. טכנולוגיית דחיסת האנרגיה למצברי ליתיום-יון אינה בשלה דיה עדיין, ולפיכך טווח הנסיעה של רכב כבד בין טעינה לטעינה מוגבל מאוד. כרכב עבודה כבד הוא נדרש לעבודה מאומצת, לפעולה יומית ממושכת ולתוספת של אלפי קילוגרמים של מצברי ליתיום יום המעלים מאוד את משקלו, מייקרים את מחירו וגורעים מכושר העמסת המשקל האפקטיבי.

בשל כל אלה, הצלחת הרכב הכבד החשמלי תלויה מאוד בתשתיות מתאימות. אלא שכאן מתעוררת שאלת הביצה והתרנגולת: יצרני המשאיות והאוטובוסים מחכים לתשתיות טעינה זמינות, והמשקיעים מחכים שיהיו מספיק כלי רכב חשמליים כדי שההשקעה הגבוהה בהקמת תשתיות טעינה תצדיק את עצמה. כך או כך, הרכב החשמלי לא יכול לפרוץ בלי שתהיה לו תשתית טעינה מתאימה. בינתיים, עד שמצברי הליתיום-יון יוכלו לאגור כמויות גדולות של אנרגיה בסוללה שמשקלה מצומצם, מספר חברות בעולם מפתחות מערכת טעינה אלטרנטיבית, שתאפשר טעינה לרכב שנמצא בנסיעה.

כביש ישראלי בשוודיה

טכנולוגיה ישראלית תגיע בקרוב לשוודיה. חברת אלקטריאון ווירלס זכתה במכרז של ממשלת שוודיה להדגמת טכנולוגיה של כביש חשמלי בהיקף של 45 מיליון שקלים. החברה הודיעה לאחרונה, כי בחודש אפריל הכריז מנהל התחבורה השוודי על זכייתה של אלקטריאון AB (חברה שוודית פרטית בבעלות מלאה של אלקטריאון ווירלס) במכרז להדגמת טכנולוגיה של כביש חשמלי בשוודיה. אלקטריאון AB תפרוס ותתקין את הטכנולוגיה על כביש קיים, במסלול שאורכו 1.4 קילומטרים, כחלק ממסלול של 6.1 ק"מ בין שדה התעופה לעיר Visby על האי גוטלנד בשוודיה. החברה מעריכה כי הפרויקט צפוי להימשך שלוש שנים.

אלקטריאון פיתחה תשתית טכנולוגית להטענה אלחוטית של כלי רכב חשמליים תוך כדי נסיעה. המערכת שלה נקראת DWPT (Dynamic Wireless Power Transfer). הטכנולוגיה פועלת באמצעות סלילי נחושת מגנטיים המוטמנים מתחת לנתיבי הנסיעה וטוענים את המטענים של כלי רכב באופן אלחוטי, תוך כדי נסיעה, באמצעות השראה אלקטרו-מגנטית. הטכנולוגיה מסייעת להפחית בהרבה את מספר סוללות הליתיום-יון, ולפיכך גם את המחיר והמשקל של כלי הרכב החשמליים.

לצורך ההפעלה נדרשים ארבעה רכיבים בסיסיים: תשתית בכביש - ממוקמת מתחת לכביש, במרכז הנתיב; מקלט (receiver) - ממוקם בחלקה התחתון של שילדת הרכב; מערכת תקשורת - מספקת תקשורת עם שאר כלי הרכב בזמן אמת; תחנת כוח (Power station) - מערכת תת-קרקעית המפעילה את מקור האנרגיה שנמצא בתשתית הכביש.

באלקטריאון טוענים שתהליך ההטמעה קל ופשוט. אפשר להציב את סלילי הנחושת של החברה לאורך קילומטר של כביש בלילה אחד. לאחר פריסת הסלילים, הכביש מכוסה באספלט, ואפשר להשתמש בו לטעינה חשמלית.

הצלחת הטכנולוגיה של אלקטריאון תלויה באימוץ נרחב של התשתית שלה. על כן ברמה העסקית, החברה מתקדמת בשלב ראשון בתחום התחבורה הציבורית ובתחום המשאיות החשמליות. התקנת התשתית פשוטה יותר בתחומים של כלי הרכב המסחריים וכלי הרכב הציבוריים, מאחר שאוטובוסים ומשאיות נוסעים בנתיבים ייעודיים ומוגדרים מראש. כשנקבע מסלול אחד, העלויות וזמן ההקמה מצטמצמים מאוד.

בפיילוט שיתקיים בשוודיה, ייבחן יישום הטכנולוגיה לאוטובוסים ולמשאיות גם יחד. בכביש שתותקן בו טכנולוגיית החברה מתוכננות הנעה של אוטובוס חשמלי אשר ישמש כשאטל ציבורי והנעה של משאית חשמלית אשר תיבחן על ידי נהג מקצועי. הניסוי נועד לבחון את מוכנות המערכת שפיתחה החברה להתקנה בפרויקטים בהיקפים גדולים יותר בכבישים מהירים. הכביש המבוסס על טכנולוגיית הטעינה האלחוטית הדינמית שפיתחה החברה, וצפוי להיות ראשון מסוגו בעולם הטוען משאית ואוטובוס חשמליים תוך כדי נסיעה.

לצורך ביצוע הפרויקט הוקם קונסורציום בהובלת חברת AB ElectReon, ובמסגרתו התקשרה החברה עם גופים מצד שלישי אשר מתעתדים ליטול חלק בפרויקט ולספק חלק מהשירותים שעליהם התחייבה. העלות הכוללת של הפרויקט מוערכת ב-45 מיליון שקלים. ממשלת שוודיה צפויה לממן 35 מיליון שקלים, והיתרה צפויה להיות ממומנת על ידי חברי הקונסורציום. החברה צופה שהתשלומים שתשלם ממשלת שוודיה יכסו את ההוצאות שתידרש החברה להוציא במסגרת הפרויקט.

החברה הדגישה בהודעתה לבורסה שטרם נחתם הסכם מפורט עם מינהל התחבורה השוודי, וייתכן שחלק מתנאי הפרויקט יהיו שונים מהמפרט ומההיקפים שפירסמה. מהודעת החברה עולה שטרם הושלם במלואו הפיתוח של הכביש החשמלי ושל מרכיביו. כיוון שכך, אין ודאות שהפיתוח האמור יושלם, ואם יושלם - מה יהיו תוצאותיו.

לטעון את האוטובוס בתחנה

באוטובוס חשמלי, בעיית הטעינה דומה. האוטובוס נדרש לסחוב אלפי קילוגרמים של משקל בלי שהמצברים יתרוקנו, המזגן ומערכות העזר האחרות אמורים לעבוד שעות רבות, וחשוב מכל - האוטובוס צריך לנסוע מסביב לשעון כדי למקסם את יעילותו הכלכלית. הנסיעות התכופות והיעדר ההפסקות אינם מאפשרים טעינה עמוקה למצברים, ולכן טווח הנסיעה נראה על פניו מצומצם ביותר. הדבר אינו מתאים לקווי תחבורה ציבורית.

נכנסה לשימוש טכנולוגיה שמאפשרת טעינה של אוטובוסים חשמליים ללא מגע ותפעול ידני, כלומר לא צריך לחבר פיזית את האוטובוס לנקודת הטעינה. המשמעות היא שיפור ניכר ברמת השירות, וכן שיפור בטיחותי שכן נמנעות תקלות שמקורן בחיבור החשמלי הפיזי של הרכב לנקודת הטעינה. הטכנולוגיה נכנסה לשימוש ניסיוני בבראונשווייג שבגרמניה. ההבדל העיקרי בינה לבין הטכנולוגיה הישראלית הוא שתשתית הטעינה מותקנת בתחנות העצירה של האוטובוס, והדבר מנמיך מאוד עלויות.

טעינה באמצעות אינדוקציה

טכנולוגיה של טעינה באמצעות אינדוקציה כבר קיימת ומתפקדת היטב בתחום הסמארטפונים. הכוונה היא להשתמש בה, אבל "בגדול". שדה חשמלי נמצא בגובה פני הקרקע. יחידת הטעינה ממוקמת בתחנת העצירה, מתחת לפני הכביש, והשדה החשמלי נוצר מעליה. בד בבד יחידת הטעינה של האוטובוס ממוקמת בחלקו התחתון, סמוך לפני הכביש. הטעינה מתבצעת בפרק זמן קצר מאוד, של 20 שניות - הזמן שלוקח לנוסעים לעלות ולרדת. הטעינה באמצעות השדה החשמלי מתבצעת בכל מזג אוויר, אפילו כאשר יש שלג על הכביש.

מפעילת התחבורה הציבורית הגרמנית Braunschweiger Verkehrs-AG נעזרת בטכנולוגיה הזו במספר מצומצם של אוטובוסים חשמליים, שבהם מותקנת יחידת הטעינה נטולת המגע (contactless recharging technology). נקודות הטעינה יהיו פרוסות בכל תחנות העצירה של האוטובוסים, כלומר הטעינה תתבצע בכל אחת מהן, ובסופו של דבר יתאפשר להגדיל את טווח הנסיעה הכולל של האוטובוס במידה ניכרת.

במקרים מסוימים ייתכן שהאוטובוסים לא יידרשו לטעינה ממושכת, כלומר מעבר לפרקי הזמן שבהם הם עוצרים בתחנות. ובכל זאת, ההערכה היא שתידרש טעינה ממושכת יותר כדי להביא למילוי מלא של מצברי הליתיום-יון. הדבר ייעשה בדרך כלל בשעות הלילה, גם במקרה זה ללא צורך במגע פיזי בין האוטובוס לנקודת הטעינה.

בחברה המפתחת טוענים שטעינה באמצעות אינדוקציה של שדה חשמלי מאפשרת להתגבר בדרך מקורית על שני חסרונות עיקריים שמאפיינים אוטובוס חשמלי: טווח נסיעה מצומצם בין טעינות וזמן טעינה ממושך כשהמצברים מתרוקנים. החיסרון של הטכנולוגיה הוא העלות הגבוהה של ההתקנה של יחידות הטעינה בתחנות העצירה (אם כי לא חייבים בכולן). עם זאת ההערכה היא שהפחתה ניכרת בהוצאות התדלוק תחזיר את ההשקעה במהירות.

את הפיתוח של מערכת זו, ששמה Primove, מובילה חברה בת של ענקית הציוד בומבדייר. הרעיון הטכני ידוע שנים רבות, אולם רק כעת נמצא לו שימוש פרקטי בענף הרכב. הטעינה האינדוקטיבית פועלת באמצעות יצירת שדה מגנטי שנוצר באמצעות קונדקטורים. בכביש האספלט שתולים מוטות באורכים מגוונים, שתפקידם ליצור שדה מגנטי על פני הכביש. השדה המגנטי עצמו יוצר חשמל כאשר קונדקטור נוסף, המותקן בחלקו התחתון של הרכב, עובר על פניו. יצירת החשמל מנותבת לאחר מכן לטעינת מצבר הליתיום-יון של הרכב. בכך גדל טווח הנסיעה של המערכת החשמלית. הטעינה החשמלית יכולה להתבצע הן בעת נסיעה דינמית הן בעת עצירה מעל השדה המגנטי.

מערכת הטעינה פעילה רק כאשר יש רכב מעל השדה המגנטי. יתרון אחר שלה הוא היעדר השפעה על מערכות אחרות, בכלל זה סמארטפונים. אין הפרעות לשיחה או ניתוקי שיחות.

השדה המגנטי והטעינה נעשים בכל מזג אוויר, גם אם יש מים או שלג על פני הכביש. לפיכך המערכת יכולה לעבוד בכל ימות השנה, ולכן אפשר להתקין באוטובוסים החשמליים מצברי ליתיום יון קטנים יותר. היתרונות רבים: הפחתת המשקל העצמי, הגדלת הנפח הפנוי לתא הנוסעים ולמטען ועלות רכישה נמוכה יותר של המצברים. אם בחיסכון הכספי עסקינן, הרי שהטעינה העצמית בחשמל מפחיתה את העלות השוטפת שקשורה לתפעול האוטובוס החשמלי.

תקופת פיילוט מאפשרת לבדוק את התאמת הטכנולוגיה לשימוש בקווי התחבורה הציבורית העמוסים בעיר, את אמינות הטכנולוגיה ואת עלויותיה. הניסוי מתקיים בינתיים בעיר בראנסוויגשבג שבגרמניה, במספר קווים של תחבורה ציבורית.

תשתית טעינה אלחוטית נייחת

יצרנית השבבים קוואלקום לא נותרה מאחור. החברה פיתחה מאז שנת 2012 טכנולוגיה המאפשרת טעינת רכב חשמלי ללא כבלי טעינה (Wireless EV Charging Technology). נקודת הטעינה ממוקמת בחניה (ביתית או מפעלית) ומאפשרת טעינה רציפה של הרכב ללא צורך בהתערבות פעילה של הנהג. כל שהנהג צריך לעשות הוא להגיע לחניה. מכאן ואילך המערכת תבצע את הטעינה אוטומטית, בלי ליצור סיכון בטיחותי שמקורו בנקודת הטעינה.

הטכנולוגיה, שנקראת HALO (Halo wireless electric vehicle charging technology), פותחה עם קונצרן סמסונג העולמי. קוואלקום מכרה את הפיתוח ל-MIT spinoff WiTriCity בעיסקה של החלפת מניות. בבסיס הטכנולוגיה שלה יש שני סלילים שתפקידם ליצור שדה מגנטי, והוא זה שמאפשר את הטעינה נטולת הכבלים. מעל הסלילים ישנם "מחצלת טעינה" ומקלט (רסיבר) שמותקן בגחון התחתון של הרכב החשמלי.

שוק שיגלגל מאות מיליארדים

חברות רבות לוטשות את עיניהן לשוק הענק של טעינה אלחוטית. באלקטריאון מעריכים שהפרויקט בשוודיה הוא צעד אסטרטגי חשוב בדרך ליישום כבישים חשמליים. בתוכנית נכלל יישום עתידי של כאלפיים קילומטרים של כביש חשמלי (A) בכבישים מהירים לטעינה דינמית של משאיות חשמליות - פרויקט בהיקף משוער של שלושה מיליארד דולרים ארה"ב. השוק הגלובלי העצום של המשאיות הכבדות החשמליות הבין-עירוניות גדל במהירות, ואין כיום פתרון מעשי לדרישה לצמצם את פליטות גזי החממה מהמשאיות. שוק זה הוא שוק יעד ראשוני של אלקטריאון, מלבד שוק התחבורה הציבורית העירונית. מדובר בשוודיה לבדה. למעשה כל הארצות המפותחות הציבו לעצמן יעדים שאפתניים מאוד בתחום הפחתת זיהום האוויר, לפיכך הפוטנציאל היישומי והפוטנציאל הכלכלי נראים בעת הזאת עצומים.