EVolution Road | In-Motion Charging | Lund
Frissítve: 2022. márc. 13.
Nincs új a Nap alatt. Az elképzelés, hogy a városkép-romboló* légvezeték helyett az elektromos jármű valahonnan alulról nyerje a mozgáshoz elengedhetetlen energiát (vagy utánpótlását) már az első budapesti villamoson (1887-ben) tetten érhető megoldás. Százötven év alatt sokat fejlődött a technika, így már nem áramszedő hajó szükséges az energiafelvételhez, melynek üzembiztonsága és -biztossága is gyenge volt.
* Embere válogatja, mit tekintünk városkép-rombolónak. A légvezetékek zavarótényezők lettek a 21. századra (tud túl sok lenni belőle), ahogy pár éve sajtóvisszhangot is kapott egy eset. Sokkalta zavarónak találom, ha aktív lakóépületek málló, háborús homlokzattal állnak a főváros szívében évtizedek óta.Elektromos buszok
Az aktuális célkitűzés, hogy a kőolaj-származékokkal hajtott járművek más energiahordozóval mozogjanak. A trendek alapján az akkumulátorok váltják fel a folyadék- és gáztartályokat, jelenleg jellemzően kisebb egységnyi energiasűrűséggel – kivéve az ultrakapacitásokat, melyek más kompromisszumot hordoznak.
Emiatt több kell belőlük egységnyi energia eltárolására (= nehezebb jármű --> kisebb hasznos terhelhetőség), gyakrabban kell utántölteni (= kisebb hatótávolság), más biztonsági kockázatot hordoznak (érintésvédelem, magasfeszültség, elektromos tűz oltása). Több akkumulátor (= nagyobb kapacitás és hatótáv) nagyobb környezeti terhelést jelent a bányászat és az előállítás helyén, míg a gyakoribb utántöltési igény kiterjedt – a mai benzinkutakkal összemérhető sűrűségű – töltőhálózat nélkül nem versenyképes.
Indukciós töltés
Működése az elektromágneses indukció elvén alapul. A betáplált elektromos energiából időben változó mágneses mezőt hoz létre a kibocsátó tekercs (az úttestbe épített rezonáns, itt most 85 kHz-en), ez a fogadó oldalon (jármű) feszültséget indukál. Hasonlóan a transzformátorokhoz, csak jóval nagyobb légréssel a tekercsek között. Hatásfoka nagymértékben függ a felületek méretétől és távolságuktól.
Elektromos buszok vezetéknélküli töltése a kontinensen először 2003-ban valósult meg Torinóban, azóta számos további kísérlet volt Németországban, Hollandiában, Spanyolországban – ezek mindegyike állóhelyzeti vezetéknélküli töltőként üzemel(t).
Indukciós töltő és hűtőoszlopa, valamint az e-csuklós Braunschweigban. Fotók: SzigDani.
* * *
Konduktív töltés menetközben | On-Line Electric Vehicle (OLEV)
A töltők pontszerű földrajzi elhelyezkedését ellentételezi a dinamikus töltés. Technikai várakozás nélkül végezhető el az energia utántöltése, sőt, a jármű hasznos kilométereket futhat. Az első ilyen rendszert buszra Dél-Koreában építették meg 2009-ben. Felsővezetékes kivitele több helyen mindennapos alkalmazásban van már (In-Motion Charging trolibuszok), köszönhetően az adott infrastruktúrának.
A svéd megoldás fejlesztése és tesztelése 2014 óta zajlik közforgalomtól elzártan, majd tavaly a nyilvánosság számára is látványos ütemébe lépett a projekt: megépítettek egy közel kilométeres szakaszt Lund egyik frekventált útján közforgalmú kísérletek és mérések céljából.
Az egyik töltősáv 4-5 centiméter magasra emelkedik ki az útburkolat síkjából. Két oldala 10°-ban le van törve, így városi tempónál keresztezése – akár motorkerékpárral – zökkenőmentes. A betáplálás a szakasz egyik végén kiépített átalakítóból érkezik, mely maximum 300 kW-os töltési teljesítményt képes leadni, a marketinganyagok alapján 97%-os hatásfokkal. A másik töltősáv – építés alatt látható a képeken – az útburkolat síkjába illeszkedő megoldás, ezt az országúti (nagysebességű) utakra szánják. Látszólag (a jármű oldali fogadóegység ismeretének hiányában) indukciós, azonban a projektfelelős cég válaszában kifejtette, hogy ez egy konduktív (érintkezéses) megoldás.
A városi (síkból kiemelkedő) változat az egyik irányban...
...és az országúti (síkban illeszkedő) változat beépítés alatt a másik irányban.
A rendszer egy szelete: a jármű aljára felszerelt érintkezőkeret és az útburkolatba telepített egység.
A töltést szakaszolva, ~méterenként kapcsolja be és ki a rendszer, ahogy a jármű halad felette – ezt látványosan LED-ek jelzik – tehát fogadóegység hiányában sérülés esélye nem áll fenn. Része egy megállóhelyi sáv is, itt töltéskor 70..90°C-ra melegedhetnek az induktív felületek, továbbá a mágneses mező erőssége a huzamosan elviselhető érték (6,5 μT) feletti (karosszéria szélénél 15 μT, a légrés közvetlen közelében 25 μT), ezért benyúlni ilyenkor nem tanácsos. A tesztjármű egy, Landskronából kölcsönzött és átalakított Škoda-Solaris Trollino 12-es (#6994), mely a teszt hároméves időtartamában minden hónapban egy hétig közlekedik utasok nélkül Lundban.
A projekt teljes költségvetése 96 millió svéd korona (kb. 3,4 milliárd Forint), melyből a Svéd Közlekedési Minisztérium 84 milliót (kb. 3 milliárd Forint) finanszíroz, a fennmaradó részt a konzorciumban résztvevő cégek állják. Hasonló, dinamikus töltőrendszer épül és üzemel próbák céljából Tel Aviv-ban és Gotlandban.
Előnyök
kisebb akkumulátorkapacitással építhető járművek: kisebb környezeti terhelés, alacsonyabb tömegű jármű, nagyobb hasznos terhelhetőség,
ideális szuperkapacitással épített járművekhez,
technikai (kényszerű) állásidők csökkenthetők,
automatizált töltési folyamat: az üzemeltetőre nézve kisebb biztonsági kockázat (~áramütés),
fizikai érintkezés hiányában az időjárásra kevésbé érzékeny (~üzembiztosság).
Hátrányok
légvezetékrendszernél költségesebb infrastruktúra (~hőfejlődés miatt külön hűtés),
a nagy teljesítményű (100 kW <) töltés hatványozottan csökkenti a hagyományos (Li-ion) akkumulátorok élettartamát,
Még nem ismert
nyilvános használat esetén a villamosenergia-elszámolás módja.
Felhasznált és ajánlott irodalom a témában:
Green Car Congress – Opportunity charging electric bus using PRIMOVE inductive charging from Bombardier in service in Germany
(2014. április 17.)
Címszavak: 5 busz, Braunschweig, Solaris, Bombardier PRIMOVE, 200 kW-os állóhelyzeti töltő https://www.greencarcongress.com/2014/04/20140417-vossloh.html
Keith Barry: Electric Buses Test Wireless Charging in Germany
(2013. április 3.)
Címszavak: 2 busz, Mannheim, Mercedes, Bombardier PRIMOVE rendszer, 12 hónapos teszt https://www.wired.com/2013/03/wireless-charging-bus-germany/
Conductix – First large electric public-service bus with wireless inductive charging technology tested in The Netherlands
(2012. október 1.)
Címszavak: 1 busz (Volvo-Bluekens 7700 E), 120 kW-os állóhelyzeti töltő, éjszaka vezetékes töltéssel kiegészítve, átlag 288 km/nap https://www.conductix.nl/en/news/2012-10-01/first-large-electric-public-service-bus-wireless-inductive-charging-technology-tested-netherlands
Sawilla, Swenja; Schütt; Oskar: Wireless Opportunity Charging buses in Madrid
(2016)
Címszavak: 76 busz, 100 kW-os állóhelyzeti töltők, 124 kWh-s akku/busz, 130 mm-es „légrés”
Marco Valerio Salucci: Wireless Opportunity Charging 23 buses in Turin
(2015. április 27.)
Címszavak: 23 busz, 63 kWh-s akku/busz, 200 km/nap/busz https://www.eltis.org/discover/case-studies/wireless-charging-quiet-and-clean-public-transport-torino-italy
Anton Beck: Limitations of Inductive Charging
(2020. április 21.)
Címszavak: indukciós töltés története, legfrissebb fejlesztések, felhasználói előnyök, jövőkép https://blog.epectec.com/limitations-of-inductive-charging
Maurizio Di Paolo Emilio: Wireless Charging Technology for EVs
(2021. május 27.)
Címszavak: hatásfok, haszonjárműves adaptálás, töltési megoldások e-járműveknek, előnyök-hátrányok, technológia, megfontolások telepítéshez https://www.powerelectronicsnews.com/wireless-charging-technology-for-evs/
Young Jae Jang: Survey of the operation and system study on wireless charging electric vehicle systems
(2018. október)
Címszavak: elektromos közlekedés, dinamikus vezetéknélküli töltés https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0968090X18304649
Francesco Deflorio, Paolo Guglielmi, Ivano Pinna, Luca Castello, Sergio Marful: Modeling and analysis of wireless “Charge While Driving” operations for fully electric vehicles
(2013)
Címszavak: töltési modellezés, vezetéknélküli töltés, In-Motion Charging https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352146515000095
Paul Griffith, Dr. J. Ronald Bailey, Dan Simpson: Inductive Charging of Ultracapacitor Electric Bus
(The World Electric Vehicle Journal, Vol 2, September 2008)
Címszavak: ultrakapacitás, Opportunity Charging, indukciós töltés, közlekedés, ingajáratok, elektromos busz PDF (4,5 MB)
Zhaocai Liu, Ziqi Song: Robust planning of dynamic wireless charging infrastructure for battery electric buses
(Department of Civil and Environmental Engineering, Utah State University, Logan, UT; 2018)
Címszavak: akkumulátoros elektromos busz, dinamikus vezetéknélküli töltés, vezetéknélküli töltés, rendszeroptimalizálás, robosztus optimalizálás PDF (1 MB)
Correa Diego, Gil Jakub, Moyano Christian: Energy Logistics Cost Study for Wireless Charging Transportation Networks
(2021. május 26.)
Címszavak: elektromos busz, vezetéknélküli töltés, dinamikus vezetéknélküli töltés, OLEV, energialogisztika különböző vezetéknélküli töltőrendszerekhez PDF (2,9 MB)