La ricarica a induzione (Wireless Power Transfer, WPT) trasferisce energia elettrica tra una bobina primaria integrata nel suolo o in una stazione di ricarica e una bobina secondaria montata sul telaio della macchina, senza contatto elettrico diretto. Il principio si basa sull'accoppiamento magnetico risonante tra le due bobine, operanti tipicamente nella banda di frequenza 81,38–90 kHz.
Funzionamento
La bobina primaria genera un campo elettromagnetico alternato alimentato da un convertitore di potenza collegato alla rete. La bobina secondaria, posizionata sotto il pianale o il telaio della macchina, capta il campo e induce una corrente alternata, successivamente raddrizzata e regolata per caricare la batteria di trazione. Il trasferimento richiede un allineamento tra le due bobine entro tolleranze definite dal costruttore del sistema; un disallineamento laterale o verticale eccessivo riduce in modo significativo l'efficienza di trasferimento.
Potenza e distanza di trasferimento
Per veicoli leggeri la norma SAE J2954 definisce quattro classi di potenza: WPT1 (3,7 kW), WPT2 (7,7 kW), WPT3 (11 kW) e WPT4 (22 kW), con traferro compreso indicativamente tra 100 mm e 250 mm. Per autobus e veicoli commerciali in ricarica opportunistica alle fermate sono stati impiegati sistemi induttivi con potenze fino a circa 200 kW (ad esempio tecnologia PRIMOVE). Per macchine movimento terra e altre macchine edili non risultano al momento pubblicati valori di potenza standardizzati specifici del settore.
Efficienza
Con allineamento ottimale delle bobine, l'efficienza complessiva del trasferimento energetico si colloca generalmente tra l'85% e il 95%. Il valore diminuisce con l'aumento del traferro, con il disallineamento geometrico e in presenza di corpi metallici interposti tra le bobine.
Norme di riferimento
Il trasferimento di potenza wireless per veicoli è disciplinato dalla serie IEC 61980 (requisiti generali, comunicazione tra bobina e veicolo, specifiche delle bobine), da SAE J2954 (classi di potenza e interoperabilità per veicoli leggeri) e da ISO 19363 (requisiti magnetici per veicoli leggeri). Queste norme sono rivolte principalmente al settore automobilistico; per le macchine edili non esiste al momento una norma dedicata.
Impiego nelle macchine edili
L'applicazione nel settore delle costruzioni è ancora in fase sperimentale e pilota, limitata soprattutto a macchine operanti su cicli ripetitivi, come aree di carico fisse o piazzole di sosta presso cantieri con infrastruttura dedicata. Il vantaggio principale consiste nell'assenza di connettori meccanici esposti a sporco, polvere e umidità, con conseguente riduzione dell'intervento manuale dell'operatore per il collegamento.
Limiti
I costi di installazione dell'infrastruttura a terra risultano superiori rispetto a una colonnina cablata di pari potenza. È inoltre richiesto un posizionamento preciso della macchina sopra la bobina primaria e l'integrazione di sistemi di rilevamento di oggetti estranei (Foreign Object Detection) e di protezione da corpi viventi (Living Object Protection) per la sicurezza operativa.