BAGIKAN
[Credit: University of Colorado Boulder]

Kendaraan listrik mungkin suatu hari dapat mengisi ulang sambil mengemudi di jalan raya, mengisi daya nirkabel langsung dari pelat yang dipasang di jalan yang akan memungkinkan untuk mendorong ratusan – jika tidak ribuan mil tanpa harus mencolokkan ke sumber listrik. Ide yang mungkin terdengar seperti fiksi ilmiah, namun insinyur Universitas Colorado Boulder berupaya untuk membawanya lebih dekat menjadi kenyataan.

“Kami ingin memungkinkan kendaraan listrik untuk mengisi daya sambil bepergian,” kata Khurram Afridi, asisten profesor di CU Boulder, Departemen Listrik, Komputer, dan Teknik Energi.

Selama dua tahun terakhir, Afridi dan rekan-rekannya telah mengembangkan bukti konsep untuk transfer daya nirkabel yang mentransfer energi listrik melalui medan listrik pada frekuensi yang sangat tinggi.

[Credit : University of Colorado Boulder]

Saat ini, sebagian besar kendaraan listrik dapat melakukan perjalanan antara 100 hingga 250 mil dengan sekali pengisian, tergantung pada merek dan modelnya. Tetapi stasiun pengisian daya masih sedikit dan jauh di antara sebagian besar negara, yang mengharuskan pengemudi menjadi strategis dalam perjalanan mereka. Masalah itu bisa hilang dengan teknologi ini, kata Afridi.

“Di jalan raya, Anda bisa memiliki satu jalur yang didedikasikan untuk pengisian daya,” kata Afridi, menambahkan bahwa kendaraan hanya dapat melakukan perjalanan di jalur itu ketika diperlukan dorongan energi dan dapat membawa baterai onboard yang lebih kecil sebagai hasilnya, mengurangi biaya keseluruhan dari kendaraan. Saat ini, beberapa perangkat konsumen kecil fitur transfer daya nirkabel, yang memungkinkan objek untuk menarik energi berada di atas bantalan yang dirancang khusus yang dicolokkan ke stopkontak.

Bantalan perlu ditempatkan setiap beberapa meter untuk memberikan muatan yang terus menerus. Untuk mengatasi masalah dalam gerak, Afridi harus berpikir secara berbeda tentang metodologi. Pengisian smartphone hanya membutuhkan daya lima watt. Laptop mungkin membutuhkan 100 watt. Tetapi kendaraan listrik yang bergerak membutuhkan puluhan kilowatt daya, dua kali lipat lebih tinggi.

Sebagian besar penelitian teknologi tenaga nirkabel saat ini berfokus pada transfer energi melalui medan magnet – apa yang disebut pendekatan induktif. Medan magnet, pada tingkat kekuatan yang sesuai untuk transfer energi substansial, lebih mudah dihasilkan daripada setara medan listrik. Namun, medan magnet berjalan dalam pola perulangan, yang membutuhkan penggunaan ferit yang rapuh dan kehilangan energi untuk menjaga medan dan energi yang diarahkan – menghasilkan sistem yang mahal.

Bidang listrik, sebaliknya, secara alami bergerak dalam garis yang relatif lurus. Afridi ingin mengambil keuntungan dari sifat medan listrik yang lebih diarahkan untuk inovasinya dan secara substansial mengurangi biaya sistem.

Tantangan menggunakan medan listrik untuk transfer daya nirkabel – pendekatan kapasitif – adalah bahwa celah udara yang besar antara jalan dan kendaraan listrik menghasilkan kapasitansi yang sangat kecil di mana energi harus ditransfer.

“Semua orang mengatakan bahwa tidak mungkin untuk mentransfer banyak energi melalui kapasitansi kecil seperti itu,” kata Afridi. “Tapi kami pikir: Bagaimana jika kami meningkatkan frekuensi medan listrik?”

[Credit : University of Colorado Boulder]

Di laboratoriumnya, Afridi dan murid-muridnya menyiapkan pelat logam yang sejajar satu sama lain, dipisahkan oleh 12 sentimeter. Dua pelat bawah mewakili pelat transmisi di jalan raya sementara dua pelat teratas mewakili pelat penerima di dalam kendaraan. Ketika Afridi membalik tombol, energi ditransmisikan dari pelat bawah. Seketika, bola lampu yang berada di pelat atas menyala – transmisi daya tanpa kabel diperlukan. Perangkat terus ditingkatkan hingga ke titik di mana ia dapat mengirimkan kilowatt daya pada frekuensi skala megahertz.

“Ketika kami memecahkan penghalang ribuan watt dengan mengirimkan energi di celah 12 sentimeter, kami benar-benar gembira,” kata Afridi.

Dalam waktu dekat, Afridi memimpikan teknologi yang diadaptasi untuk dapat digunakan di gudang. Robot dan forklift gudang otomatis, misalnya, dapat bergerak di sepanjang area yang diaktifkan untuk transfer daya nirkabel dan tidak pernah perlu dicolokkan, menghilangkan downtime dan meningkatkan produktivitas. Teknologi ini juga dapat diadaptasi untuk digunakan dalam proyek transportasi generasi berikutnya seperti Hyperloop, sistem yang diusulkan yang dapat membawa penumpang dari Los Angeles ke San Francisco dalam 30 menit.

Munculnya jalan raya listrik masih jauh di atas cakrawala dan mau tidak mau akan menghadapi banyak rintangan, baik teknologi dan kemasyarakatan. “Sebagai seorang ilmuwan, Anda merasa tertantang oleh hal-hal yang orang katakan tidak mungkin Anda lakukan,” kata Afridi.