Une route conçue pour recharger les voitures électriques en mouvement

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| Shutterstock

Des chercheurs de l’Université Cornell proposent eux aussi une méthode innovante pour recharger les batteries des voitures électriques : une route équipée de plaques métalliques, capable de recharger les véhicules qui y circulent. Sur autoroute, en cas de batterie faible, le conducteur n’aurait qu’à changer de voie pour éviter la panne.

Le concept est véritablement révolutionnaire. Une telle méthode de recharge sans fil, en mouvement, permettrait non seulement aux usagers de gagner du temps — car il devient inutile de faire un détour auprès de la station de charge la plus proche — mais ouvrirait potentiellement la voie à un mode de transport en commun plus durable. La technologie pourrait en outre être déclinée pour équiper le sol des entrepôts, où œuvrent divers véhicules électriques (chariots élévateurs ou autres machines de manutention), ce qui permettrait d’augmenter la productivité.

Bien entendu, le système serait capable d’identifier le véhicule entrant dans la voie de rechargement, afin de facturer le service ultérieurement. Khurram Afridi, professeur agrégé de génie électrique et informatique et chercheur principal du projet, souligne que cette technologie permettrait surtout de soulager les infrastructures actuelles de recharge, qui peinent à répondre à une demande croissante. Les États-Unis comptent aujourd’hui quelque 100 000 prises de recharge pour environ 1,8 million de voitures électriques.

Booster le secteur en effaçant les doutes liés à l’autonomie de la batterie

Ce système de recharge permettrait par ailleurs de s’affranchir de la crainte des conducteurs liée au fait que leur batterie ne pourrait pas tenir la distance. Une enquête a en effet révélé que l’anxiété liée à l’autonomie de la batterie était le principal facteur limitant la viabilité commerciale des véhicules électriques. La mise en œuvre du concept n’est cependant pas pour demain ; l’idée d’alimenter des véhicules en mouvement a déjà été abordée plusieurs fois par le passé, mais les tentatives de commercialisation se sont avérées difficiles et coûteuses.

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Cela fait plusieurs années qu’Afridi et son équipe travaillent sur le sujet. Pour le chercheur, la seule façon de convaincre les gens d’acheter un véhicule électrique est de leur proposer une méthode de ravitaillement aussi simple que celle des moteurs à essence. Le système qu’ils ont imaginé se compose de plaques métalliques spéciales, connectées à une ligne électrique et un onduleur haute fréquence. Ces plaques créent des champs électriques alternatifs, qui interagissent avec des plaques métalliques fixées sous le véhicule, ce qui génère un courant alternatif haute fréquence ; une fois redressé par un circuit, le courant charge la batterie.

Selon Afridi, si les premières tentatives de système de recharge ont été vaines, c’est parce que les industriels se sont focalisés sur l’exploitation des champs magnétiques. Or, les champs magnétiques alternatifs, bien que plus simples à générer, sont peu maniables et doivent être guidés de manière à les restreindre à une certaine zone ; ils nécessitent donc un matériel encombrant et coûteux — de la ferrite notamment — et consomment finalement plus d’énergie qu’ils n’en fournissent.

La charge via les champs électriques a quant à elle été écartée du fait qu’elle nécessitait de hautes fréquences. Mais le défi à relever n’a pas découragé Afridi, bien au contraire : pousser la technologie à sa fréquence potentielle la plus élevée est devenu une vraie passion pour lui, depuis qu’il a eu l’occasion de travailler au sein du Jet Propulsion Laboratory de la NASA en 1987. « Le transfert de puissance sans fil est basé sur la même physique sous-jacente que celle utilisée pour envoyer des messages par ondes radio à des vaisseaux spatiaux dans l’espace lointain », précise le chercheur. Mais ici, il s’agit d’envoyer beaucoup plus d’énergie, sur des distances beaucoup plus courtes.

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Aperçu du dispositif de recharge en laboratoire. © John Munson/Université Cornell

Un déploiement à grande échelle qui semble compliqué

Fusionner l’électronique haute fréquence et l’électronique haute puissance « pour créer un domaine entièrement nouveau et permettre également de nouvelles applications », voilà ce qui motive le chercheur. C’est pourquoi il travaille activement sur le sujet depuis 2014.

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Les plus grandes difficultés auxquelles était confrontée l’équipe étaient de trouver et créer des composants capables de conduire les niveaux élevés d’électricité nécessaires pour alimenter les véhicules, ainsi que les commutateurs électriques capables de fonctionner aux fréquences élevées requises pour une charge efficace. « Le système de champ électrique que nous développons dans notre laboratoire fonctionne à 13,56 mégahertz », a précisé Afridi. L’équipe a également collaboré avec des experts en science des matériaux pour mettre au point des plaques de charge basées sur des métamatériaux permettant de mieux concentrer les champs électriques et de gérer des hautes tensions.

Pour le moment, Afridi et ses collègues ont réussi à mettre au point un prototype capable d’alimenter des véhicules dont la distance par rapport à la route ne dépasse pas les 18 centimètres — ce qui correspond à la plupart des véhicules électriques standards. La charge complète d’un petit véhicule (comme la Nissan Leaf) prend environ 4 à 5 heures ; le temps de charge d’une Tesla serait encore plus long.

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Bien entendu, il sera particulièrement difficile de déployer ce dispositif à grande échelle. La mise en place de l’infrastructure nécessaire aux voies de recharge impliquerait la destruction et une refonte massive des principales routes américaines. Mais selon Afridi, une approche consisterait à équiper en priorité les routes à fort trafic, en particulier celles empruntées par les gros camions long-courriers. Une autre option serait de se concentrer sur les villes, en installant des bandes de recharge aux panneaux d’arrêt et aux feux de signalisation, afin que les batteries puissent se recharger pendant que le véhicule est immobilisé.

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Voici la présentation du projet en vidéo :

Source : Cornell Chronicle

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