Referencje

Stacja ładowania autobusów elektrycznych: nowe życie dla używanych akumulatorów

8/27/2021

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.

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

Nicolaj Fehringer, Managing Director of Ingenieurbüro Fehringer

MM-40399_GWA_Referenz_Fehringer_JAC_20210520-wago-198_2000x1125.jpg

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".

MM-40399_GWA_Referenz_Fehringer_JAC_20210520-wago-045_2000x1125.jpg

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, Managing Director of Ingenieurbüro Fehringer

MM-40399_GWA_Referenz_Fehringer_JAC_20210520-wago-061_2000x1125.jpg

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.

MM-40399_GWA_Referenz_Fehringer_JAC_20210520-wago-358_2000x1125.jpg

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. Zdjęcia: Holger Jacoby/vor-ort-foto.dr

Stacja ładowania autobusów elektrycznych jest flagowym projektem, który redukuje negatywne aspekty e-mobilności i zgodnie z zasadami zrównoważonego rozwoju poprawia bilans energetyczny. Zdjęcia: Holger Jacoby/vor-ort-foto.de

Pantograf zamiast kabla do ładowania: autobusy elektryczne są podczas postoju ładowane za pomocą pantografu (punktowego odbieraka prądu). Zdjęcia: Holger Jacoby/vor-ort-foto.de

Wykorzystany w stacji ładowania autobusów prąd elektryczny generowany jest z energii odzyskiwanej podczas hamowania tramwajów, która w przeciwnym razie zostałaby bezpowrotnie utracona. Zdjęcia: Holger Jacoby/vor-ort-foto.de

Energia do ładowania – także dla samochodów: Daniel Wiese (z lewej) z WAGO wraz z Viktorem Kochem z Biura Inżynierskiego Fehringer pobierają energię w stacji ładowania prądem stałym. Bo multimodalna stacja ładowania zasila nie tylko autobusy, ale i stacje ładowania prądem stałym dla samochodów elektrycznych na pobliskim parkingu. Zdjęcia: Holger Jacoby/vor-ort-foto.de

Z zewnątrz stacja ładowania autobusów elektrycznych przypomina ogromny betonowy blok. Za to jej wnętrze świadczy o wysokim poziomie inżynierskiego know-how i sporej dawce odwagi innowacji – mówią Viktor Koch z biura konstrukcyjnego Fehringer (z lewej) i Daniel Wiese z WAGO. Zdjęcia: Holger Jacoby/vor-ort-foto.de

Sterownik WAGO PFC200 zarządza przepływem danych w magazynie energii w stacji ładowania. Zdjęcia: Holger Jacoby/vor-ort-foto.de

Viktor Koch, dyrektor techniczny Biura Inżynierskiego Fehringer, wyjaśnia: „Algorytmy niezbędne do bilansowania źródeł energii zostały zapisane w programowalnych sterownikach logicznych (PLC) WAGO w systemie Linux. Zdjęcia: Holger Jacoby/vor-ort-foto.de

Daniel Wiese, menedżer projektu Smart Grid w WAGO wyjaśnia: „Na sterownikach WAGO PFC200 możliwa jest nie tylko implementacja skomplikowanych algorytmów i interfejsów w klasycznym programowaniu IEC-61131, ale także programować je można w językach takich jak C++, Python czy też NodeRed. Można też implementować dodatkowe funkcjonalności poprzez Docker. Zdjęcia: Holger Jacoby/vor-ort-foto.de

WAGO ELWAG sp. z o.o.

Centrala Spółki

+48713602970

wago.elwag@wago.com