Конденсаторный автобус глотает электричество на остановках
В погоне за чистым муниципальным транспортом человечество изобрело троллейбусы и трамваи, заплатив за электрический привод сокращением маневренности. Попытки же создания автобусов на аккумуляторная батареях до сих пор смотрелись бледно, потому, что батареи, достаточные для сколь-нибудь удовлетворительного пробега, выяснялись чрезмерно тяжёлыми и дорогими…
Выход из тупика, как часто бывает, был достаточно несложен. Да и отыскан он был не день назад. Оставалось лишь дождаться храбрецов, каковые взялись бы довести идею до практического, причём массового применения.
Чтобы получить электрический автобус, недорогой, но притом талантливый вольно путешествовать по городу, необходимо провернуть достаточно очевидную вещь: поставить совокупности сверхскоростной зарядки на каждой остановке где останавливаются автобусы. Нужно автоматизированные, чтобы шофер не покидал кабины. Действительно, аккумуляторная батареи, талантливые хранить приличное количество энергии на единицу веса, не весьма с радостью переваривают громадные токи, так что для наполнения их «под горлышко» необходимо приличное время.
И кто будет в час пик ожидать таковой «заправки»?
К счастью, существует превосходная альтернатива химическим батареям — суперконденсаторы. По удельной ёмкости они хуже, например, литиевых батарей на порядок, в противном случае и больше. Но могут весьма скоро заряжаться.
41-местный китайско-американский Ultracap Bus весит 11,3 тонны (сравнимо с массой простых троллейбусов и автобусов одиночек), из которых на суперконденсаторы приходится 980 кг. В длину автобус насчитывает 11,4 метра.
Большая же скорость Ultracap Bus образовывает 48 км/ч (фото с сайта sinautecus.com).
Как раз таковой транспортный проект развивают китайские компании Sinautec и Shanghai Aowei Technology совместно с американскими Sinautec Automobile Technologies и Foton America Bus.
Последняя создаёт в Соединенных Штатах грузовики и автобусы под маркой, принадлежащей китайской Beiqi Foton Motors, и в один момент занимается другими разработками: гибридами, автомобилями, трудящимися на сжатом водороде и природном газе, сейчас вот и электрическим транспортом. Aowei же – эксперт по суперконденсаторам, ну а за Sinautec Automobile — неспециализированное проектирование совокупности.
С 2006 года партнёры тестируют на одной из коммерческих линий в Шанхае 17 опытных образцов кожный покров автобусов (Ultracap Bus). В то время, когда такая машина подъёзжает к остановке, шофер нажимает на кнопку и над крышей поднимается токоприёмник. Он подключается к двум проводам, висящим над почвой как будто бы провода троллейбуса (но по длине не выходящим за территорию остановки).
Дабы принять порцию энергии, достаточную для броска к следующему пункту на маршруте, Ultracap Bus требуется всего 120 секунд: это происходит, пока пассажиры выходят и входят в автобус.
Шанхайский технопарк, интернациональный выставочный центр и ряд других занимательных мест уже обзавелись остановками для Ultracap Bus. Справа внизу: блок суперконденсаторов (фотографии Sinautec Automobile Technologies, Shanghai Aowei Technology).
Ёмкость суперконденсаторов, установленных под полом автобуса, образовывает 5,9 киловатт-часов. Расход же энергии машиной равен 0,66-0,93 кВт-ч на километр. При спокойной езде Ultracap Bus может проехать «на одном дыхании» до 8,8 км.
Но настоящие отрезки пути куда меньше — всего пара кварталов, исходя из этого и заправки — маленькие. По большому счету же с нуля и до 100% суперконденсаторный блок в Ultracap Bus заряжается приблизительно 6 мин. (правильное время зависит от выбранного в зарядной сети напряжения).
Апробация разработки в Шанхае продемонстрировала пользу «суперавтобусов». Во-первых, и это чуть ли не основное, они по оценке партнёров были приблизительно на 40% дешевле, чем автобусы с литиево-ионными аккумуляторная батареями. Если сравнивать с троллейбусом они вышли экономичнее (тут сполна употребляется рекуперация энергии при торможении, поясняют инженеры).
Но в отличие от «рогатого» транспорта Ultracap Bus более вольно чувствуют себя на улицах. В случае если число маршрутов и зарядных остановок расширить, любой суперконденсаторый автобус сможет легко колесить чуть ли не по всему городу.
Вероятный дизайн остановок-заправок (иллюстрации Sinautec Automobile Technologies).
Исходя из нынешних цен на электричество и дизтопливо, партнёры посчитали, что «топливные» затраты «суперавтобуса» на порядок ниже простого, что свидетельствует экономию порядка $200 тысяч за обещанные 12 лет судьбе автомобили. простота и Надёжность силового агрегата — ещё один плюс новинки в сравнении как с дизельными, так и с аккумуляторными соперниками. За три с лишним года работы в Шанхае ни у одного Ultracap Bus не произошло ни одного отказа.
Что до пресловутого «углеродного следа», то, по словам исполнительного директора Sinautec Automobile Technologies Дэна Е (Dan Ye), кроме того в случае если вычислять, что всё электричество для Ultracap Bus получается на угольной электростанции, таковой автобус «выбрасывает» в воздух лишь треть от углекислого газа, выделяющегося дизелем. И так как постоянно остаётся возможность производить электричество более «зелёными» методами.
Фактически, в этом направлении партнёры по проекту и собираются двигаться дальше. 21 октября 2009 года они планируют представить американской публике 11-местные открытые автобусики на суперконденсаторах (Eleven Seat Minibus). Эти автомобили предназначены для маленьких вояжей по территориям выставок, аэропортов, гипермаркетов, университетских кампусов и курортов.
Вообще-то однодневная презентация и состоится в кампусе Американского университета в Вашингтоне (American University).
Мини-автобусы будут заряжаться от последовательности мобильных 5-киловаттных фотоэлектрических генераторов, — гласит пресс-релиз Sinautec Automobile Technologies. Для этого к проекту подключилась американская Stella Group — эксперт по солнечным батареям.
11-местные мини-автобусы на суперконденсаторах. Запас хода у них образовывает 16 километров, в основном за счёт низкого расхода энергии – 0,16 кВт-ч на километр (фотографии Sinautec Automobile Technologies).
Но эти «малыши» являются, образно говоря, «боковую ветвь» разработки. А вот про маршрутные автобусы Ultracap Bus направляться поболтать ещё. Думается, всем они хороши. Да ещё и кондиционером оборудованы.
Лишь вот тратит кондей не очень сильно меньше, чем скромный тяговый электромотор автомобили. Потому при включении охлаждения салона на всю катушку запас хода на одной зарядке у Ultracap Bus падает более чем в 1,5 раза — до 5,6 км.
Это, само собой разумеется, больше, чем расстояние между двумя обычными муниципальными остановками. Но на каждый пожарный запас хотелось бы иметь больше. Простое же повышение комплекта суперконденсаторов не очень-то верный путь: будет расти масса автомобили, а основное — цена.
Партнёры считают, что сами суперконденсаторы ещё не сообщили окончательного слова. на данный момент в умелых примерах Ultracap Bus стоят накопители с удельной ёмкостью 6 Вт-ч/кг (для сравнения: литиевые аккумуляторная батареи владеют удельной ёмкостью приблизительно 110-200 Вт-ч/кг).
направляться Клэр (Clifford Clare), исполнительный директор Foton America Bus, говорит, что в начале 2010 года компания выкатит на опробования шестьдесят Ultracap Bus второго поколения, оснащённые ультраконденсаторами с удельной ёмкостью 10 Вт-ч/кг. А в третьем поколении партнёры собираются довести удельные показатели суперконденсаторов до отметки свинцово-кислотных аккумуляторная батарей, быть может, и выше. Тогда запас хода на одной зарядке для того чтобы автобуса окажется равен 30-35 километрам.
Американцы с китайцами кроме этого сотворили пара образцов гольф-каров на суперконденсаторах (фотографии Sinautec Automobile Technologies).
При сохранении зарядных пунктов на каждой либо практически каждой остановке это будет означать громадную высокую стойкость и гибкость системы к отказам зарядного оборудования. Или у транспортников покажется возможность ставить заправочные контакты значительно реже, соответственно, окажется удачным увеличить разработку на множество сложных маршрутов, а также — пригородных.
В наращивании ёмкости суперконденсаторов инженеры и китайские учёные рассчитывают в числе другого и на собственных заокеанских сотрудников. В частности, Sinautec Automobile Technologies ведёт переговоры с лабораторией Джоэла Шиндалла (Joel Schindall) из Массачусетского технологического университета.
Шиндалл, специалист по суперконденсаторам, с интересом принимает развитие таких автобусов. «Это блестящая концепция зарядки, — говорит Джоэл. — Она не отлично подходит для электромобилей, но практична при с автобусом, что останавливается каждые пара кварталов». Дабы подарить новым автомобилям рекордные суперконденсаторы, Шиндалл экспериментирует с нанотрубками. И не он один, нужно подметить.
О том, что углеродные нанотрубки способны значительно улучшить параметры суперконденсаторов, и и химических аккумуляторная батарей, учёные в различных государствах говорят уже несколько год. И не только говорят, но и ставят соответствующие испытания.
«До тех пор пока что мы можем взять образцы с плотностью энергии, вдвое превосходящей существующие ультраконденсаторы, но этого не хватает, — продолжает Шиндалл. – Мы стремимся взять приблизительно в пять раза больше. Это указывает суперконденсатор с удельной ёмкостью в одну четверть от запаса литиево-ионных аккумуляторная батарей».
До тех пор пока, с позволения сообщить, «суперсуперконденсаторы» не появились, Sinautec и её партнёры создали промежуточный вариант автобуса — Ultracap Hybrid Bus. Под гибридом в этом случае подразумевается вовсе не сочетание электротяги с дизелем, а совмещение двух различных типов накопителей энергии — ультраконденсаторов и свинцово-кислотных батарей.
Первые имеют ёмкость 2,25 киловатт-часа и заряжаются на всё тех же автобусных остановках за 4 60 секунд (если не всецело, то достаточно и 30 секунд). Вторые же вмещают солидные 60 кВт-ч. Их заполнение требует уже 6 часов.
Происходить это может, например, на конечных станциях либо в парке.
Ultracap Hybrid Bus может проехать без подзарядки 72 км, при включённом на полную мощность кондиционере. Номинальная вместимость у данной модели такая же, как и у чисто конденсаторного собрата, – 41 человек, а большая скорость повыше – 53 км/ч (фото Sinautec Automobile Technologies).
Суперконденсаторы в начинке для того чтобы автобуса вычислены на полный срок работы автомобили — порядка всё тех же 12 лет, а вот аккумуляторная батареи нужно будет поменять раз в 18 месяцев, увы. Одна отрада: свинцовые батареи значительно дешевле литиевых. Но всё равняется ясно, из-за чего авторы проекта так стремятся нарастить возможности как раз суперконденсаторной модели.
Foton America Bus ведёт переговоры с транспортниками Нью-Йорка, Чикаго и последовательности городов во Флориде об открытии умелых линий для Ultracap Bus. И развитие такой же сети в Китае, возможно, не будет прекращено.
Маленькая подпитка на остановках — занимательная альтернатива другим способам зарядки электрического транспорта. Тут возможно отыскать в памяти «беспроводные дороги», продемонстрированные сравнительно не так давно корейцами, и роботизированную тёплую замену аккумуляторная батарей. Первый вариант владеет не самым лучшим КПД.
Второй же усложняет устройство зарядных пунктов. И не смотря на то, что на роль персонального электротранспорта «троллейбус без проводов» чуть ли сгодится (будем уповать на сверхскоростные литиевые батареи?), в полной мере возможно, что мы замечаем «начало финиша» троллейбусов.
