Конденсаторный электромобиль — это транспортное средство , в котором для хранения электроэнергии используются суперконденсаторы (также называемые ультраконденсаторами). [1]
По состоянию на 2010 год [обновлять]лучшие суперконденсаторы могут хранить только около 5% энергии, которую могут хранить литий-ионные аккумуляторные батареи, что ограничивает их расстояние до пары миль на одну зарядку. Это делает их неэффективными в качестве обычного носителя энергии для легковых автомобилей. Но ультраконденсаторы могут заряжаться гораздо быстрее, чем батареи , поэтому в таких транспортных средствах, как автобусы , которым приходится часто останавливаться в известных точках, где могут быть предусмотрены зарядные устройства, становится возможным хранение энергии, основанное исключительно на ультраконденсаторах . [2]
.jpg/1280px-AYM7_at_Tak_Long_Estate,_Shing_Kai_Rd_(20190228122144).jpg)
Китай экспериментирует с новой формой электрического автобуса, известного как Capabus , который работает без непрерывных воздушных линий связи (является автономным транспортным средством) за счет использования энергии, запасенной в больших бортовых электрических двухслойных конденсаторах (EDLC), которые быстро перезаряжаются при каждом движении транспортного средства. останавливается на любой автобусной остановке (под так называемыми электрическими зонтиками ) и полностью заряжается на конечной остановке . [ нужна цитата ]
Несколько прототипов проходили испытания в Шанхае в начале 2005 года. В 2006 году на двух маршрутах коммерческих автобусов начали использовать автобусы с двухслойными электрическими конденсаторами; один из них — 11-й маршрут в Шанхае . [3] В 2009 году компания Sinautec Automobile Technologies, [4] базирующаяся в Арлингтоне, штат Вирджиния , и ее китайский партнер Shanghai Aowei Technology Development Company [5] проводят испытания 17 автобусов Ultracap на сорок одно место, обслуживающих территорию Большого Шанхая с 2006 года без каких-либо серьезные технические проблемы. [6] Однако во время Шанхайской выставки 2010 года 40 автобусов с суперконденсаторами использовались в специальном автобусном сообщении Экспо, и из-за перегрева суперконденсаторов некоторые автобусы вышли из строя. [7] Автобусы в пилотном проекте в Шанхае производятся компанией Foton America Bus Company из Джермантауна, штат Теннесси. [8] Еще 60 автобусов будут поставлены в начале следующего года с ультраконденсаторами, обеспечивающими 10 ватт-часов на килограмм . [ нужна цитата ]
Автобусы имеют очень предсказуемые маршруты, и им необходимо регулярно останавливаться каждые 3 мили (4,8 км) или меньше, что позволяет быстро подзарядить их на зарядных станциях на автобусных остановках. Коллектор на крыше автобуса поднимается на несколько футов и касается линии зарядки на остановке; за пару минут батареи ультраконденсаторов, хранящиеся под сиденьями автобуса, полностью заряжаются. Автобусы также могут улавливать энергию от торможения, и компания заявляет, что зарядные станции могут быть оснащены солнечными батареями. Планируется третье поколение продукта, которое обеспечит запас хода на одной зарядке не менее 20 миль (32 км). [2]
По оценкам Sinautec, один из ее автобусов потребляет в десять раз меньше энергии, чем дизельный автобус, и может обеспечить экономию топлива в размере 200 000 долларов в течение всего срока службы. Автобусы потребляют на 40% меньше электроэнергии даже по сравнению с электрическим троллейбусом , главным образом потому , что они легче . Ультраконденсаторы изготовлены из активированного угля и имеют плотность энергии шесть ватт-часов на килограмм (для сравнения, высокопроизводительная литий-ионная батарея может достигать 200 ватт-часов на килограмм, но шина ультраконденсатора примерно на 40% дешевле, чем шина с литий-ионным аккумулятором и гораздо более надежная). [2] [6]
Существует также подключаемая гибридная версия, в которой также используются ультракапсулы. [ нужна цитата ]
RATP , государственная компания, которая управляет большей частью системы общественного транспорта Парижа , в настоящее время проводит испытания с использованием гибридного автобуса, оснащенного ультраконденсаторами. Модель, получившая название Lion's City Hybrid, поставляется немецким производителем MAN . [9]
Foton America Bus ведет переговоры с Нью-Йорком , Чикаго и некоторыми городами Флориды об испытаниях автобусов. [ нужна цитата ]
Компания GSP Belgrade ( Сербия) запустила первую автобусную линию, обслуживаемую суперконденсаторными автобусами китайского производителя Higer . [10] Первый устойчивый электронный автобус на ультраконденсаторах (UC) 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 протестирован авторитетной немецкой лабораторией Belicon GmbH и признан одним из транспортных средств с самым низким энергопотреблением. На основании успеха пилотного проекта столица Болгарии – София (один из самых загрязненных европейских городов) выбрала электронные автобусы UC как одну из инновационных и подходящих для городского транспорта технологий. Софийский оператор общественного транспорта - Stolichen Elektrotransport ввел в эксплуатацию 45 электробусов Cariot - Higer 12m UC, 15 в 2020 году и 30 в 2021 году. Электромобили оснащены UC мощностью 40 кВтч, автобусы курсируют по маршрутам 6, 60, 11, 73, 74, 84, 123 и 184, средняя недублированная длина 11 км. [ нужна цитата ]
В Граце , Австрия, линии 50 и 34E работают с кратковременной промежуточной подзарядкой с использованием суперконденсаторов EDLC мощностью 24–32 кВтч . [11]
Пантографы и токосъемники с уровня земли встроены в автобусные остановки для быстрой подзарядки электробусов, что позволяет использовать в автобусе батарею меньшего размера, что снижает капитальные и эксплуатационные затраты. [12] [13] [14] [15]
В вагоне метро или трамвае изолятор на стрелочном переводе может отключать питание вагона на несколько футов вдоль линии и использовать большой конденсатор для накопления энергии для движения вагона метро через изолятор в линии электропитания. [16]
В новом трамвае в Нанкине используется технология суперконденсаторов с зарядным устройством на каждой остановке вместо непрерывной контактной сети. Первая линия начала работу в 2014 году. Рельсовый транспорт производила компания CSR Zhuzhou ; По словам производителей, это первый в мире низкопольный трамвай, полностью работающий на суперконденсаторах. [17] Несколько аналогичных железнодорожных транспортных средств были заказаны и для трамвайной линии Гуанчжоу . [17]
В 2001 и 2002 годах VAG , оператор общественного транспорта в Нюрнберге , Германия , испытал гибридный автобус, в котором используется дизель-электрическая система привода с электрическими двухслойными конденсаторами. [18]
С 2003 года на городской железной дороге Мангейма в Мангейме , Германия, эксплуатируется транспортное средство LRV (легкорельсовый транспорт), в котором для хранения энергии торможения используются электрические двухслойные конденсаторы. [19] [20]
Другие компании из сектора общественного транспорта разрабатывают технологию электрических двухслойных конденсаторов: подразделение Transportation Systems компании Siemens AG разрабатывает мобильный накопитель 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 собственное энергосберегающее устройство под названием ″NeoGreen″ для LRV, LRT и метрополитенов. [23] Компания Cegelec также занимается разработкой системы хранения энергии на базе EDLC. [24]
Компания Proton Power Systems создала первый в мире тройной гибридный вилочный погрузчик , в котором в качестве основного хранилища энергии используются топливные элементы и батареи , а в качестве дополнения к ним используются EDLC. [25]
Компания Nanotecture, дочерняя компания Университета Саутгемптона [26], получила правительственный грант на разработку суперконденсаторов для гибридных автомобилей . Компания получит 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. В проекте будет использоваться технология суперконденсаторов для улучшения гибридных электромобилей и повышения общей энергоэффективности. [ нужна цитата ]
Sinautec ведет переговоры с Шиндаллом из Массачусетского технологического института о разработке ультраконденсаторов с более высокой плотностью энергии с использованием вертикально ориентированных структур из углеродных нанотрубок , которые дают устройствам большую площадь поверхности для удержания заряда. Пока им удается получить вдвое большую плотность энергии, чем у существующего ультраконденсатора, но пытаются получить примерно в пять раз. Это позволило бы создать ультраконденсатор с четвертью плотности энергии литий-ионной батареи. [27]
Будущие разработки включают использование индуктивной зарядки под улицей, чтобы избежать воздушной проводки. По пути будут использоваться площадки под каждой автобусной остановкой и на каждом светофоре .
FIA , руководящий орган многих автогоночных соревнований, предложила в Основе регулирования силовых агрегатов для Формулы-1 версии 1.3 от 23 мая 2007 года издать новый свод правил для силовых агрегатов , включающий гибридный привод мощностью до 200 кВт. и выходную мощность с использованием «супербатарей», состоящих как из батарей, так и из суперконденсаторов. [28]
Ультраконденсаторы используются в некоторых электромобилях для хранения быстро доступной энергии благодаря высокой плотности мощности , чтобы поддерживать батареи в безопасных пределах резистивного нагрева и продлевать срок их службы. [29] Ultrabattery объединяет суперконденсатор и батарею в одном блоке, создавая батарею электромобиля, которая работает дольше, стоит дешевле и является более мощной, чем современные технологии, используемые в гибридных электромобилях (PHEV).