Referencje 14 lutego 2022
Stacja ładowania autobusów elektrycznych: nowe życie dla używanych akumulatorów

Jazda napędzana hamowaniem? Stacja ładowania autobusów elektrycznych, w której energia pochodzi m.in. z energii hamowania tramwajów – oto, co biuro inżynierskie Fehringer z Dortmundu zrealizowało dla dostawcy energii RheinEnergie AG oraz dla Przedsiębiorstwa Transportu Miejskiego w Kolonii (KVB AG). Stacja ładowania autobusów elektrycznych powstała jako przemyślany system zarządzania bateriami i energią ze zużytych akumulatorów samochodowych – układ perfekcyjnie zbilansowany i połączony w sieć z automatyką WAGO.

Pod koniec grudnia 2020 r. w jednej z dzielnic Kolonii, Bocklemünd, stanęła stacja ładowania autobusów elektrycznych o mocy ładowania do 500 kW. Uruchomienie stacji nastąpiło w kwietniu 2021 r. Stacja ładowania jest rezultatem projektu badawczego finansowanego przez Federalne Ministerstwo Transportu i Infrastruktury Cyfrowej (BMVI) oraz przez Biuro Zarządzania Projektami Projektträger Jülich (PTJ). Z zewnątrz stacja ładowania autobusów elektrycznych przypomina ogromny betonowy blok. Za to jej wnętrze jest świadectwem wysokiego poziomu technicznego, know-how oraz sporej dawki odważnej innowacji, dzięki którym możliwe było wykorzystanie w transporcie publicznym autobusów ładowanych elektrycznie. Dodatkowo wszystko zgodnie z zasadą zrównoważonego rozwoju. Bo, po pierwsze, energia elektryczna jest generowana z energii hamowania tramwajów, która w przeciwnym razie zostałaby bezpowrotnie utracona. Po drugie, magazyn energii w takiej stacji ładowania składa się z regenerowanych akumulatorów.

Systemy zarządzania energią i akumulatorami – z automatyką WAGO jako centralną platformą danych:

dobrze znane w branży modularne sterowniki programowalne PLC bazujące na otwartym w systemie Linux®
interfejsy komunikacyjne do wizualizacji oraz analizy i przetwarzania danych
rozproszona i przyjazna dla użytkownika wizualizacja na sterownikach WAGO, na przykład w formacie HTML5 lub jako pakiet Grafana

Każdy akumulator ma swoją własną historię i swoją własną charakterystykę. To utrudnia łączenie ich w stabilny system magazynowania energii.

Nicolaj Fehringer, partner zarządzający Biura Inżynierskiego Fehringer

Od odpadów niebezpiecznych do systemu magazynowania energii

Zastosowano zużyte zespoły akumulatorów trakcyjnych z samochodów elektrycznych firmy Ford Werke GmbH. Akumulatory były za słabe, aby służyć jako bateria trakcyjna w samochodzie elektrycznym. Są one jednak jeszcze na tyle wydajne, że mogą być używane jako tymczasowe magazyny energii. „To tchnięcie nowego życia w te urządzenia" – ujmuje to krótko Nicolaj Fehringer, partner zarządzający Biura Inżynierskiego Fehringer. „W przeciwnym razie skończyłyby jako odpady niebezpieczne dla środowiska, mimo że nadal wykazują do 80 procent swojej pierwotnej pojemności".

288 używanych akumulatorów staje się magazynem energii

Największa przeszkoda? Każda akumulator ma „własną historię, własną charakterystykę". Utrudnia to ich szeregowe łączenie w stabilny system magazynowania energii, który będzie podstawą stacji ładowania autobusów elektrycznych. Ale jest i rozwiązanie: „Opracowany przez nas system zarządzania akumulatorami doprowadza je do wspólnego poziomu napięcia. W tym celu napięcie każdego akumulatora jest osobno mierzone i równoważone" – wyjaśnia Nicolaj Fehringer. Brzmi to niestety prościej, niż jest w rzeczywistości. Trzeba było bowiem opracować własny system zarządzania akumulatorami, specjalnie dostosowany do koncepcji ponownego wykorzystania używanych baterii. Nadrzędny system zarządzania energią, który również został w tym celu opracowany, zapewnia funkcjonalne współdziałanie wszystkich komponentów systemu.

O wyborze technologii WAGO do komunikacji i sterowania zadecydowała możliwość korzystania z systemu Linux^® jako środowiska otwartego, łatwego i programowalnego.

Nicolaj Fehringer, partner zarządzający Biura Inżynierskiego Fehringer

Linux^®– system otwarty i programowalny

Elementem kluczowym jest zrównoważenie źródeł energii. Algorytmy potrzebne w tym celu opracował i zaimplementował 8-osobowy zespół z biura konstrukcyjnego Fehringer na sterownikach (PLC) firmy WAGO, bazujących na systemie Linux^®. Intensywne prace trwały półtora roku. „To właśnie otwartość i łatwość programowania w otwartym systemie Linux^® zadecydowała o wyborze techniki WAGO do komunikacji i sterowania” – mówi Nicolaj Fehringer. i dodaje, że „ważne było aby nasze bazy danych oparte na systemie Linux^® zostały zintegrowane z magazynem energii".

Ta łącząca w sobie wiele nowoczesnych rozwiązań stacja ładowania autobusów elektrycznych pokazuje, jaka siła tkwi w zrównoważonej innowacji.

Jeff Witting, RheinEnergie AG

Flagowy projekt dla zrównoważonego rozwoju

W tym złożonym systemie energia elektryczna musi być przekształcona dwukrotnie: pierwszy raz z prądu stałego (DC) energii hamowania na prąd zmienny (AC) w akumulatorze, a drugi raz w celu dostarczenia prądu stałego (DC) do punktu ładowania autobusów. „Mimo to sprawność energetyczna jest nadal większa niż pojazdów napędzanych benzyną" – mówi Nicolaj Fehringer. Ponadto, wykorzystana energia hamowania sprawia, że marnowaną wcześniej energię można wykorzystać, a zużytym akumulatorom samochodowym dać drugie życie. Stacja ładowania autobusów elektrycznych z innowacyjnym systemem zarządzania bateriami i energią jest zatem flagowym projektem, który redukuje negatywne aspekty e-mobilności i zgodnie z zasadami zrównoważonego rozwoju poprawia bilans energetyczny. Dokładnie to potwierdza Jeff Witting z firmy RheinEnergie AG, zleceniodawcy projektu: „Jesteśmy po prostu zachwyceni. Ta łącząca w sobie wiele nowoczesnych rozwiązań stacja ładowania autobusów elektrycznych pokazuje, jaka siła tkwi w zrównoważonej innowacji. Koncepcja ta jest jedyna w swoim rodzaju w Niemczech. Wyróżnia się wykonaną pracą badawczą, śmiałą innowacyjnością, technicznym know-how oraz zgodnością z zasadami zrównoważonego rozwoju w energetyce, na które kładzie się tak duży nacisk".

Stacja ładowania autobusów elektrycznych – galeria

Łącznie 288 wycofanych z eksploatacji akumulatorów do samochodów elektrycznych firmy Ford Werke GmbH zostanie połączonych w jeden duży magazyn energii.