ZASOBNIKI KONDENSATOROWE W POJAZDACH KOMUNIKACJI MIEJSKIEJ Zygmunt Giziński Marcin Żuławnik Paweł Giziński
Parametry INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI SUPERKONDENSATOROWE ZASOBNIKI ENERGII MAXWELL 2x HTM390 IVTAN 18x (2x 9) MNE-2,0/300-I BATSCAP 14x M54V150F LS MTRON 4x LS 190V/41.7F Znamionowe napięcie pracy 780V 600V 756V 760V Znamionowa pojemność 8.9F 9F 10.7F 10.4F Oporność szeregowa DC ~130m ~211m ~56m ~115m Energia zasobnika 752Wh 450Wh 849Wh 834Wh Dostępna energia (Uzn ½ Uzn) 564Wh 337.5Wh 634Wh 625Wh E max. odniesiona do masy 2.28Wh/kg 0.58Wh/kg 3.57Wh/kg 2.00Wh/kg Żywotność >1 000 000 cykli 50 000 cykli >1 000 000 cykli >1 000 000 cykli Min. temperatura pracy -40 C -10 C -30 C -40 C Max. temperatura pracy +65 C +40 C +60 C +65 C Stopień IP IP65 b.d. IP65 IP65 Masa ~330kg ~774kg ~238kg ~416kg
NOWOCZESNE UKŁADY NAPĘDOWE W POJAZDACH TRAKCYJNYCH: 1. Zmniejszenie energii pobieranej z sieci o ok. 20 25% 2. Ograniczenie prądu szczytowego pobieranego z podstacji 3. Zwrot energii hamowania do sieci 4. W komunikacji miejskiej, w zależności od natężenia ruchu, można odzyskać 10 20% zużytej energii 5. W rzeczywistych warunkach tylko część zwróconej do sieci energii może być przejęta przez inne pojazdy. Zwrócona do sieci energia może być użyta wyłącznie przez pojazdy trakcyjne, znajdujące się na tym samym odcinku zasilania 6. Zwiększenie efektywności odzysku energii można osiągnąć poprzez instalowanie zasobników energii na pojazdach lub podstacjach trakcyjnych 7. System taki umożliwi zaoszczędzenie rocznie ok. 40MWh energii elektrycznej na jeden tramwaj
INSTYTUT ELEKTROTECHNIKI ZASOBNIK KONDENSATOROWY W KOWNIE Układ kondensatorowego zasobnika energii zrealizowany i zabudowany w 2008 roku przy współpracy z firmą Autrolis w trolejbusie Jelcz M121 w Kownie
SCHEMAT BLOKOWY OBWODU GŁÓWNEGO Z ZASOBNIKIEM KONDENSATOROWYM PC Przekształtnik zasobnika kondensatorowego SL, SB Styczniki liniowe C Zasobnik kondensatorowy PT Przekształtnik trakcyjny SC Styczniki zasobnika kondensatorowego S Silnik trakcyjny LF Dławik filtru RH Opornik hamowania CF Kondensator filtru PS Przetwornica statyczna DZ Dioda blokująca
PRZEJAZD TROLEJBUSU ZASILANEGO Z SIECI TRAKCYJNEJ BEZ ZASOBNIKA KONDENSATOROWEGO E R 0,4 kwh E T 0,2 kwh E 0,2 kwh IS prąd silnika, IC prąd zasobnika kondensatorowego, IZ prąd sieci, UF napięcie kondensatora filtru
PRZEJAZD TROLEJBUSU BEZ SIECI ZASILANEGO Z ZASOBNIKA KONDENSATOROWEGO IS prąd silnika, IC prąd zasobnika kondensatorowego, IZ prąd sieci, UF napięcie kondensatora filtru
PRZEJAZD TROLEJBUSU ZASILANEGO Z SIECI ORAZ Z ZASOBNIKA KONDENSATOROWEGO UZ 700 V IS prąd silnika, IC prąd zasobnika kondensatorowego, IZ prąd sieci, UF napięcie kondensatora filtru
PRZEJAZD TROLEJBUSU ZASILANEGO Z SIECI ORAZ Z ZASOBNIKA KONDENSATOROWEGO UZ 600 V UZ > 700 V IS prąd silnika, IC prąd zasobnika kondensatorowego, IZ prąd sieci, UF napięcie kondensatora filtru
WYNIKI BILANSU ENERGII 1. Energia pobrana z sieci 2. Energy pobrana z zasob. konden. 3. Energia zużyta przez trolejbus 4. Energia zmagazynowana w zasob. 5. Stopień odzysku energii Sieć trakcyjna 9.426 kwh 0 kwh 9.426 kwh 0 kwh - Zasobnik konden. oraz sieć trakcyjna 6.408 kwh 3.018 kwh 9.426 kwh 3.324 kwh 35% Dystans 10 km
ZASOBNIK KONDENSATOROWY I AKUMULATOROWY W LUBLINIE Układ napędu asynchronicznego z zasobnikami energii zrealizowany i zabudowany w 2007 roku przy współpracy z MPK Lublin w trolejbusie Jelcz PR110 w Lublinie
SCHEMAT BLOKOWY OBWODU GŁÓWNEGO Z ZASOBNIKIEM KONDENSATOROWYM I AKUMULATOROWYM PC Przekształtnik zasobnika kondensatorowego PB Przekształtnik zasobnika akumulatorowego Po Przekształtnik odzysku energii C Zasobnik kondensatorowy B Zasobnik akumulatorowy CF Kondensator filtru WS, SL Styczniki liniowe PT Falownik trakcyjny S Silnik trakcyjny RH Opornik hamowania
PODSUMOWANIE 1. Wykonano badania ruchowe tramwaju w wersji bez i z zasobnikiem energii dla określenia korzyści wynikających ze stosowania kondensatorowych zasobników energii w tramwajach. Łącznie przejechano ok. 800km. 2. Uzyskano zmniejszenie zużycia energii o ok. 0,9kWh/km, co przy rocznym przebiegu tramwaju ok. 50 tyś. km daje oszczędność energii ok. 45MWh. 3. Uzyskano znaczne zmniejszenie poboru prądu szczytowego z podstacji trakcyjnych (do ok. 60%). 4. Zasobnik kondensatorowy dostarcza ok. 35 40% energii podczas rozruchu tramwaju. 5. Suma energii zwróconej podczas hamowania wynosi ok. 40% energii pobranej podczas rozruchu z sieci trakcyjnej. Dla układu bez zasobnika energia zwracana wynosi ok. 10% energii pobranej.
PODSUMOWANIE c.d. 6. Żywotność zasobnika kondensatorowego przy pracy w zakresie 50% - 100% napięcia znamionowego wynosi ok. 1 milion cykli co przy rocznym przebiegu rzędu 50 tys. km zapewni 10lat eksploatacji. 7. Zastosowany zasobnik kondensatorowy eliminuje problemy zatrzymania pojazdu pod izolatorem sekcyjnym. 8. Dodatkowym atutem kondensatorowego zasobnika energii zamontowanego na tramwaju jest możliwość przejechania bez sieci trakcyjnej odcinka ok. 500 800 m, w zależności od warunków terenowych. Umożliwia to w przypadku awaryjnym, jak np. wyłączenie podstacji lub zerwanie sieci trakcyjnej, zjazd ze skrzyżowania i odblokowanie ruchu, a nawet dojazd do najbliższego przystanku i wysadzenie pasażerów w bezpiecznym miejscu. 9. Uzyskane wyniki z badań ruchowych w pełni potwierdzają celowość stosowania kondensatorowych zasobników energii.
DZIĘKUJĘ ZA UWAGĘ!!!