Następny przystanek: autobusy z ultrakondensatorami

Miejskie agencje tranzytowe przez lata próbowały zmniejszyć ślad węglowy swoich flot autobusowych, korzystając z szeregu opcji, od biopaliw i wodoru po akumulatory i hybrydowo-elektryczny olej napędowy. Teraz chińska firma i jej amerykański partner twierdzą, że ultrakondensatory mogą zaoferować najbardziej ekologiczny i najbardziej ekonomiczny sposób zasilania autobusów miejskich.

Szybka ładowarka: Autobus, który działa wyłącznie na ultrakondensatorach, ładuje się na przystanku autobusowym w Szanghaju. Autobusy mogą przejechać tylko od trzech do pięciu mil między ładowaniami, ale ultrakondensatory umożliwiają szybkie ładowanie na wyznaczonych przystankach autobusowych.

Jest tylko jeden haczyk: najlepsze ultrakondensatory mogą przechowywać tylko około 5 procent energii przechowywanej w akumulatorach litowo-jonowych, ograniczając je do kilku mil na jednym ładowaniu. To sprawia, że ​​są nieskuteczne jako nośnik energii w pojazdach osobowych. Ale braki w zasięgu ultrakondensatorów nadrabiają zdolnością do szybkiego ładowania i rozładowywania. W pojazdach, które w ramach normalnej eksploatacji muszą się więc często i przewidywalnie zatrzymywać, magazynowanie energii oparte wyłącznie na ultrakondensatorach zaczyna mieć sens.

Sinautec Technologie samochodowe , z siedzibą w Arlington w stanie Wirginia, i jej chiński partner, Shanghai Aowei Technology Development Company, spędzili ostatnie trzy lata, demonstrując podejście z 17 41-miejscowymi autobusami miejskimi na obrzeżach Szanghaju. 21 października obie firmy zaoferują m.in jednodniowa demonstracja na American University w Waszyngtonie, gdzie jedenastoosobowy minibus napędzany ultrakondensatorami będzie spędzał dzień na przewożeniu ludzi po kampusie.

Sztuką jest zamienić niektóre przystanki autobusowe na trasie w stacje ładowania, mówi Dan Ye, dyrektor wykonawczy Sinautec. W przeciwieństwie do konwencjonalnych trolejbusów, które muszą stale stykać się z napowietrzną linią energetyczną, ultrakondensatorowe autobusy Sinautec pobierają duże łyki energii elektrycznej co dwie lub trzy mile na wyznaczonych stacjach ładowania, które pełnią jednocześnie funkcję przystanków autobusowych. Na tych stacjach kolektor na szczycie autobusu unosi się na kilka metrów i dotyka napowietrznej linii ładowania. W ciągu kilku minut baterie ultrakondensatorów przechowywane pod siedzeniami autobusu są w pełni naładowane.

To genialna koncepcja, mówi ekspert od ultrakondensatorów Joel Schindall , profesor elektrotechniki i informatyki na MIT. Nie nadaje się do samochodów elektrycznych, ale praktyczne jest zatrzymywanie autobusu co kilka przecznic w mieście.

Autobusy mogą również pobierać energię z hamowania, a firma twierdzi, że stacje ładowania mogą być wyposażone w panele słoneczne (chociaż ma to głównie na celu zwiększenie przekonania, że ​​pojazdy mają mniejszy ślad węglowy). Mówisz, że autobusy zużywają o 40 procent mniej energii elektrycznej w porównaniu z trolejbusem elektrycznym, głównie dlatego, że są lżejsze i mają zalety hamowania odzyskowego. Są one również konkurencyjne w stosunku do autobusów konwencjonalnych w oparciu o oszczędność paliwa w ciągu 12-letniego okresu eksploatacji pojazdu, w oparciu o aktualne ceny ropy i energii elektrycznej. Sinautec szacuje, że jeden z jej autobusów ma jedną dziesiątą kosztów energii niż autobus z silnikiem Diesla i może osiągnąć oszczędności paliwa w całym okresie eksploatacji rzędu 200 000 USD.

Autobus z ultrakondensatorem jest również tańszy niż autobusy z akumulatorami litowo-jonowymi, mówi Ye. Jako model wykorzystaliśmy autobus olimpijski (litowo-jonowy), który okazał się o około 40 procent tańszy i odznaczał się znacznie wyższą oceną niezawodności. Ye dodaje, że korzyści dla środowiska są przekonujące. Nawet jeśli korzystasz z najbrudniejszej elektrowni węglowej na świecie, podczas ładowania ultrakondensatora generuje ona jedną trzecią dwutlenku węgla z oleju napędowego.

Autobusy w pilotażowym Szanghaju są produkowane przez Sunwin Bus, chińską spółkę joint venture z Volvo of Sweden i wykorzystują ultrakondensatory produkowane przez Shanghai Aowei. Foton America Bus, z siedzibą w Germantown, TN, będzie produkować autobusy z ultrakondensatorami, które będą sprzedawane w Stanach Zjednoczonych. Ultrakondensatory są wykonane z węgla aktywnego i mają gęstość energii wynoszącą sześć watogodzin na kilogram. (Dla porównania, wysokowydajny akumulator litowo-jonowy może osiągnąć 200 watogodzin na kilogram). Clifford Clare, dyrektor generalny Foton America, mówi, że na początku przyszłego roku zostanie dostarczonych kolejnych 60 autobusów z ultrakondensatorami, które dostarczają 10 watogodzin na każdy kilogram.

Ci z Szanghaju są teraz w trasie od trzech lat bez incydentów, bez żadnych awarii, co w branży autobusowej jest fenomenalne, mówi Clare, dodając, że jego firma prowadzi rozmowy z Nowym Jorkiem, Chicago i niektórymi miastami. na Florydzie o testowaniu autobusów. Będzie to trzecia generacja produktu, która zapewni 20 mil [zasięgu na jedno ładowanie] lub więcej.

Sinautec prowadzi również rozmowy z Schindallem z MIT na temat opracowania ultrakondensatorów o wyższej gęstości energii przy użyciu pionowo ustawionych struktur nanorurek węglowych, które zapewniają urządzeniom większą powierzchnię do przechowywania ładunku.

Jak dotąd jesteśmy w stanie uzyskać dwukrotnie większą gęstość energii niż istniejący ultrakondensator, ale to nie wystarczy, mówi Schindall. Próbujemy uzyskać około pięć razy. Schindall twierdzi, że w ten sposób powstałby ultrakondensator o jednej czwartej gęstości energii akumulatora litowo-jonowego.

W tej chwili autobusy Foton mogą jeździć tylko co drugi przystanek, w zasięgu około 5 lub 10 przecznic, i jest to w porządku w przypadku niektórych tras, ale tutaj, w rejonie Bostonu, to byłoby za daleko [między punktami ładowania], dodaje Schindall . Gdyby mogli to podwoić, a nawet czterokrotnie, zwiększyłoby to o rząd wielkości liczbę tras, dla których mogłoby to być rozwiązanie techniczne.

Istnieje kilka innych ważnych ograniczeń. 41-osobowe autobusy, oparte na obecnej technologii, tracą 35 procent swojego zasięgu po włączeniu klimatyzacji (od około 5 mil do około 3 mil) i mają słabe przyspieszenie. Ale nawet w tych warunkach mogą nadal sprawdzać się w autobusach miejskich, kampusowych, lotniskowych i turystycznych.

Chcemy wymienić dużą część floty silników Diesla w Stanach Zjednoczonych, mówi Ye. Musimy mieć stacje ładowania w różnych punktach sieci, ale wraz ze wzrostem gęstości energii liczba stacji będzie spadać.

ukryć