Конденсаторный электромобиль — это транспортное средство , использующее суперконденсаторы (также называемые ультраконденсаторами) для хранения электроэнергии. [1]
По состоянию на 2010 год [ нужно обновление ] лучшие ультраконденсаторы могут хранить только около 5% энергии, которую могут хранить литий-ионные аккумуляторные батареи, ограничивая их пробегом в пару миль на зарядку. Это делает их неэффективными в качестве общего средства хранения энергии для легковых автомобилей. Но ультраконденсаторы могут заряжаться гораздо быстрее, чем батареи , поэтому в таких транспортных средствах, как автобусы , которые должны часто останавливаться в известных точках, где могут быть предоставлены зарядные устройства, хранение энергии, основанное исключительно на ультраконденсаторах, становится жизнеспособным. [2][обновлять]
.jpg/1280px-AYM7_at_Tak_Long_Estate,_Shing_Kai_Rd_(20190228122144).jpg)
Китай экспериментирует с новой формой электрического автобуса, известного как Capabus , который ездит без непрерывных воздушных линий (является автономным транспортным средством) за счет использования энергии, хранящейся в больших бортовых электрических двухслойных конденсаторах (EDLC), которые быстро перезаряжаются, когда транспортное средство останавливается на любой автобусной остановке (под так называемыми электрическими зонтиками ), и полностью заряжаются на конечной остановке . [ необходима цитата ]
Несколько прототипов проходили испытания в Шанхае в начале 2005 года. В 2006 году два коммерческих автобусных маршрута начали использовать электрические двухслойные конденсаторные автобусы; один из них - маршрут 11 в Шанхае . [3] В 2009 году Sinautec Automobile Technologies, [4] базирующаяся в Арлингтоне, штат Вирджиния , и ее китайский партнер Shanghai Aowei Technology Development Company [5] проводят испытания, используя 17 сорокаодноместных автобусов Ultracap, обслуживающих территорию Большого Шанхая с 2006 года без каких-либо серьезных технических проблем. [6] Однако во время Шанхайской выставки в 2010 году 40 автобусов с суперконденсаторами использовались на специальном автобусном маршруте Expo, и из-за перегрева суперконденсаторов некоторые из автобусов вышли из строя. [7] Автобусы в шанхайском пилотном проекте производятся компанией Foton America Bus Company, базирующейся в Джермантауне, штат Теннесси. [8] Еще 60 автобусов будут поставлены в начале следующего года с суперконденсаторами, которые обеспечивают 10 ватт-часов на килограмм . [ необходима ссылка ]
Автобусы имеют очень предсказуемые маршруты и должны останавливаться каждые 3 мили (4,8 км) или меньше, что позволяет быстро подзаряжаться на зарядных станциях на автобусных остановках. Коллектор на крыше автобуса поднимается на несколько футов и касается воздушной линии зарядки на остановке; в течение пары минут ультраконденсаторные батареи, хранящиеся под сиденьями автобуса, полностью заряжаются. Автобусы также могут улавливать энергию от торможения, и компания заявляет, что зарядные станции могут быть оснащены солнечными панелями. Планируется третье поколение продукта, которое будет обеспечивать 20 миль (32 км) запаса хода на одной зарядке или больше. [2]
Sinautec оценивает, что один из ее автобусов имеет одну десятую стоимости энергии дизельного автобуса и может достичь экономии топлива в течение всего срока службы в размере 200 000 долларов. Автобусы потребляют на 40% меньше электроэнергии даже по сравнению с электрическим троллейбусом , в основном потому, что они легче [ требуется ссылка ] . Ультраконденсаторы сделаны из активированного угля и имеют плотность энергии шесть ватт-часов на килограмм (для сравнения, высокопроизводительный литий-ионный аккумулятор может достигать 200 ватт-часов на килограмм, но автобус с ультраконденсатором примерно на 40% дешевле автобуса с литий-ионным аккумулятором и гораздо более надежен). [2] [6]
Существует также подключаемая гибридная версия, которая также использует ультраконденсаторы. [ необходима цитата ]
RATP , государственная компания, которая управляет большей частью системы общественного транспорта Парижа , в настоящее время проводит испытания с использованием гибридного автобуса, оснащенного ультраконденсаторами. Модель, называемая Lion's City Hybrid, поставляется немецким производителем MAN . [9]
GSP Belgrade , Сербия , запустила первую автобусную линию, управляемую исключительно суперконденсаторными автобусами китайского производителя Higer . [10] Первый устойчивый суперконденсаторный (UC) электробус был представлен компанией Chariot Motors в ЕС и Софии , Болгария, в 2014 году. 18-месячный пилотный проект оказался успешным и имел большой общественный резонанс. Автобус UC был испытан авторитетной немецкой лабораторией Belicon GmbH и был определен как один из самых экономичных транспортных средств. Основываясь на успехе пилота, столица Болгарии — София (один из самых загрязненных европейских городов) выбрала UC электробусы как одну из инновационных и подходящих для городской транспортной технологии. Оператор общественного транспорта Софии Stolichen Elektrotransport ввел в эксплуатацию 45 электробусов Cariot - Higer 12m UC, 15 в 2020 году и 30 в 2021 году. Электромобили оснащены аккумуляторами UC мощностью 40 кВт·ч, автобусы курсируют по маршрутам 6, 60, 11, 73, 74, 84, 123 и 184, средняя длина маршрута без дублирования составляет 11 км. [ необходима цитата ]
В Граце , Австрия, линии 50 и 34E работают с короткой промежуточной подзарядкой, используя суперконденсаторы EDLC емкостью 24–32 кВт·ч. [11]
На автобусных остановках установлены пантографы и наземные токосъемники для электропитания , что позволяет быстро подзаряжать электробусы, что позволяет использовать на автобусе меньшую батарею, что снижает капитальные и эксплуатационные расходы. [12] [13] [14] [15]
В вагоне метро или трамвае изолятор на стрелочном переводе может отключать питание вагона на расстоянии нескольких футов вдоль линии и использовать большой конденсатор для накопления энергии, необходимой для движения вагона метро через изолятор в линии электропередачи. [16]
Новый трамвай в Нанкине использует технологию суперконденсаторов, с зарядным оборудованием на каждой остановке вместо непрерывной контактной сети. Первая линия начала работу в 2014 году. Рельсовые вагоны были произведены CSR Zhuzhou ; по словам производителей, это первый в мире низкопольный трамвай, полностью работающий на суперконденсаторах. [17] Несколько подобных рельсовых вагонов были заказаны также для трамвайной линии Гуанчжоу . [17]
В 2001 и 2002 годах VAG , оператор общественного транспорта в Нюрнберге , Германия , провел испытания гибридного автобуса, в котором используется дизель-электрическая система привода с двухслойными электрическими конденсаторами. [18]
С 2003 года Mannheim Stadtbahn в Мангейме , Германия, эксплуатирует транспортное средство с КАП, LRV (легкорельсовый транспорт), которое использует электрические двухслойные конденсаторы для хранения энергии торможения. [19] [20]
Другие компании из сектора производства общественного транспорта разрабатывают технологию двухслойных электрических конденсаторов: подразделение «Транспортные системы» компании Siemens AG разрабатывает мобильное хранилище энергии на основе EDLC под названием Sibac Energy Storage [21] , а также Sitras SES, стационарную версию, интегрированную в путевой источник питания. [22] Adetel Group разработала собственную систему экономии энергии под названием «NeoGreen» для LRV, LRT и метро. [23] Компания Cegelec также разрабатывает систему хранения энергии на основе EDLC. [24]
Компания Proton Power Systems создала первый в мире тройной гибридный вилочный погрузчик , который использует топливные элементы и батареи в качестве основного хранилища энергии, а EDLC дополняют их. [25]
Nanotecture [26] — спин-аут Университета Саутгемптона — получил правительственный грант на разработку суперконденсаторов для гибридных автомобилей . Компания собирается получить 376 000 фунтов стерлингов от DTI в Великобритании на проект под названием «суперконденсаторы следующего поколения для гибридных автомобилей». В проекте также участвуют Johnson Matthey и HILTech Developments. Проект будет использовать технологию суперконденсаторов для улучшения гибридных электромобилей и повышения общей энергоэффективности. [ необходима цитата ]
Sinautec ведет переговоры с Шиндаллом из Массачусетского технологического института о разработке ультраконденсаторов с более высокой плотностью энергии с использованием вертикально выровненных структур углеродных нанотрубок , которые дают устройствам большую площадь поверхности для удержания заряда. Пока что им удается получить вдвое большую плотность энергии, чем у существующего ультраконденсатора, но они пытаются получить ее примерно в пять раз. Это позволит создать ультраконденсатор с одной четвертью плотности энергии литий-ионного аккумулятора. [27]
Будущие разработки включают использование индуктивной зарядки под улицей, чтобы избежать воздушной проводки. Будет использоваться площадка под каждой автобусной остановкой и на каждом светофоре по пути.
FIA , руководящий орган многих автогонок , предложил в Рамочном документе по регулированию силовых агрегатов для Формулы-1 версии 1.3 от 23 мая 2007 года выпустить новый набор правил для силовых агрегатов , включающий гибридный привод с входной и выходной мощностью до 200 кВт , использующий «супербатареи», изготовленные как из аккумуляторов, так и из суперконденсаторов. [28]
Ультраконденсаторы используются в некоторых электромобилях для хранения быстродоступной энергии с их высокой плотностью мощности , чтобы поддерживать батареи в безопасных пределах резистивного нагрева и продлевать срок службы батарей. [29] Ультрабатарея объединяет суперконденсатор и батарею в одном устройстве, создавая батарею электромобиля, которая служит дольше, стоит дешевле и является более мощной, чем современные технологии, используемые в подключаемых гибридных электромобилях (PHEV).