美國有幾個地區已自行推動為全電動車實施無線道路充電。其理論是電動車在行駛途中即可充電,無需在旅途中長時間停車插電。儘管測試已證明其可行性,但廣泛實施仍顯得遙不可及。

迄今為止,已有數個州測試過無線充電,包括密西根州、印第安納州和猶他州。佛羅里達州預計將是下一個,計劃在其耗資 5 億美元、長 4.4 英里(約 7 公里)的新高速公路上設置一段無線充電路段。預計工程將於 2029 年完工,其中約 0.75 英里(約 1.2 公里)的路段將能為配備特殊設備的電動車充電。

通常,這類道路需要工人們铣出溝槽,以便將線圈或矩陣(很可能由銅製成)埋設在路面下方。這些線圈將連接到鄰近的導管和逆變器網絡,再接入更廣泛的電網。線圈透過電磁場輸出能量,車輛則可利用此能量補充逐漸減少的電量。

這與您智慧型手機使用的無線充電原理基本相同,只是規模擴大到極致,且裝置處於移動狀態。

無線充電道路的銷售說詞通常圍繞著解決里程焦慮。儘管電動車的續航里程和充電時間近年來有所改善,但車主在不可避免需要充電時,仍需花時間等待。延長續航里程導致汽車變得更重,配備更大的電池組,進而推高建議售價。

藉由廣泛的無線充電,人們假設這些車輛可以在前往目的地的途中輕鬆獲取能量,大幅減少插電充電的需求,同時也允許製造商縮小電池的尺寸。

然而,對於消費者而言,成本效益分析在無線充電普及到幾乎隨處可用、且每輛電動車都配備必要硬體之前,顯然不具意義。目前,大多數汽車製造商估計,此功能可能會使一輛普通汽車的總成本增加約 9,000 美元。

令人遺憾的是,選配相關設備很可能是廣泛無線充電系統中最便宜的部分。

雖然我無法評論美國各地道路的狀況,但過去幾年我開車經過的大多數地方,路況似乎比以往任何時候都差。南部各州由於避免了每年都會嚴重損壞路面的凍融循環,通常擁有更完好的路面。但大多數研究表明,美國道路狀況比以往更糟,近 10% 的路段現已被評為「差」。

在聯邦層級難以獲得具體數據。美國交通部估計,2014 年聯邦援助高速公路路面有超過 17% 被評為「差」,並指出這比十年前有所增加。然而,近年來的報告變得相當鬆懈,用於確定道路狀況的標準也變得有些模糊。

如今,交通部在評估「差」的道路方面似乎相當寬鬆。但我們可以發現,被認為處於「良好」狀態的全國高速公路甚至州際公路(通常維護得最好)的比例仍在下降。

過去十五年來,由於車輛重量顯著增加,維護需求急劇上升。這是汽車製造商轉向較大車型並優先考慮電動車的結果。由於亞馬遜等服務的使用量大幅增加,本地配送的數量也顯著增加。

然而,政府並未廣泛優先考慮道路工程來應對此問題。在聯邦層級,這方面的最佳例子可能是拜登政府時期通過的 1.2 兆美元基礎設施投資和就業法案(IIJA)。儘管該支出方案規模龐大,但其中很大一部分用於寬頻服務、推動電動車發展以及各種環保倡議。這些項目都未能解決美國老化的交通基礎設施以及越來越重的車輛加速其損耗的核心問題。

同時,地方政府正努力滿足日益嚴格的安全和認證要求。他們透過 IIJA 收到的許多資金也專門分配給特殊項目和低收入地區。表面上看這似乎是個好主意,直到你意識到其中許多地區人口已經減少,需要的遠不止是填補路面坑洞。

考慮到以上因素,任何設有無線充電功能的道路都需要難以想像的維護量,並且很可能會擠占其他急需進行的工作。

任何使用過手機無線充電的人都知道,它需要精確對準才能正常工作。現在想像一下,將相同的概念擴展到一輛行駛在嵌入銅線圈的道路上的汽車。任何不平整或退化都會有效地使該路段的充電功能完全失效。

然而,無線充電的效率本身就比直接將設備插入電網低。必須透過物理間隙傳輸必要的功率才能完成任何事情,而這個間隙會非常大。對於汽車而言,路面本身和幾英寸的空氣將佔據充電點之間的空間。

平均而言,無線充電需要額外 10% 到 50% 的電力來為設備充電——這還是針對針對該功能進行優化的電子產品。汽車無疑會處於較高的範圍,這將增加實施無線充電道路的地區的能源成本,同時浪費難以想像的電力。

這還沒有考慮到雨雪天氣,這些天氣可能不會造成太大阻礙,直到道路退化到線圈暴露的程度。但一旦出現這種問題,沒有預防性維護將會是一個極其嚴重的問題。充其量,一個錯位的線圈會顯著降低效率。最壞的情況是,暴露的電線會變得危險,並且在損壞時可能會導致大片充電網絡癱瘓。

到目前為止,我們似乎已經對無線充電提出了相當有力的反駁。它浪費電力,使任何潛在的環保聲明失效,並且需要比國家目前似乎能夠提供的更多的維護。但還有一個因素可能會阻止該概念的發展。

實際建造這些道路的前期成本將是天文數字。

保守估計,無線充電道路的成本通常約為每英里 500 萬美元(美元)。但也有人提出每英里超過 3000 萬美元的數字。最終金額將在很大程度上取決於建造地點和道路類型(例如,單車道公路與多車道高速公路)。這遠高於傳統道路,後者通常每英里約為 150 萬至 800 萬美元。

如果您想知道,這還沒有計入維護預算。

誠然,這些是早期估計,只有少數實體範例可供參考。例如,密西根州交通部(MDOT)與一家私營公司(Electreon)合作,在底特律建造了一段一英里長的道路(下圖)來測試無線充電,該項目估計耗資約 600 萬美元。

此後,MDOT 建議在其他道路上增加無線充電,以幫助減輕里程焦慮。州長 Gretchen Whitmer 也堅決認為密西根州應該在無線充電方面領先,並建議甚至可以開發一條 1,100 英里(約 1770 公里)的可駕駛海岸線路線,據稱可以鼓勵電動車旅遊。

印第安納州交通部(INDOT)和普渡大學也成功建造了四分之一英里(約 400 公尺)的道路,以證明大型商用車輛可以在高速公路上充電。該概念奏效,證明了改裝後的卡車確實可以在高達 65 英里/小時(約 105 公里/小時)的速度下獲取能量。但該計劃估計耗資 1100 萬美元。

雖然無線電動車充電的基本概念是可行的,但實施將是巨大的障礙。當維護人員幾乎無法應對季節性的路面坑洞,而電動車甚至沒有配備必要的硬體來利用時,將數兆美元的銅線圈埋入道路似乎是一個巨大的要求。

當效率損失可能導致 50% 的電力被浪費時,這似乎也是一個相當愚蠢的計劃。在我們不得不考慮最近建造數據中心和近期燃料短缺的壓力之前,能源成本已經很高了。考慮到該計劃最大的倡導者經常是自稱的環保主義者,他們卻沒有考慮到這一切,這很奇怪。我們還面臨電動車的採用率並未達到汽車製造商和西方政府預期的情況,這限制了對這類道路的需求。

坦白說,全電動車似乎最好是簡單地在偏遠地區建造更多的公共充電站。儘管該行業從不願承認這一點,但該國仍有很大一部分地區的充電網絡讓電動車出行非常麻煩。針對相關公司的巨額政府補助本應解決這個問題。但我們發現過去幾年進展甚微,一些人指責該計劃不過是對腐敗能源公司的施捨。

此外,還有一些持續的擔憂,即人們開車的道路持續發出電磁場(EMF)可能帶來的潛在健康風險。目前的醫學共識是,長時間暴露於 EMF 會增加壓力水平、疲勞、頭痛、精神混亂,並導致睡眠困難。許多人,包括美國癌症協會,都注意到 EMF 濃度高的地區,人均癌症診斷率也往往顯著較高。然而,美國國家癌症研究所和世界衛生組織(WHO)表示,他們沒有任何確鑿的數據證明 EMF 暴露實際上會導致癌症。

無線充電道路無疑是一個有趣的概念,如果有一個負擔得起的實施計劃,很容易就會支持它。電動車在途中補充能量的想法將為該行業打開各種新大門。配備小型電池的混合動力車可以大大抵消其燃料消耗,而純電動車則可以延長其可行續航里程。

但財務負擔看起來很嚴峻,浪費的能量似乎完全與我們被告知電動車應該實現的目標背道而馳。考慮到涉及車輛的平均速度,使用無線充電的路線也需要數十英里不間斷的電力路面,駕駛員才能看到任何實際效益。

我們甚至不知道廣泛實施會是什麼樣子。誰最終將支付這些無線充電路段的建設和電力費用?燃料(和其他)稅已經支付了我們看到的大部分道路工程費用,而且許多人對電動車已經規避「支付公共道路費用」感到惱火。沒有人會願意讓汽油車主為低效的無線充電支付更多費用。人們假設聯網汽車將使用某種自動支付系統,類似於現代的收費公路。但最初的推動將完全由納稅人資助,他們中的大多數人將從這種改變中得不到任何好處。

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