211service.com
Næste stop: Ultracapacitor-busser
Kommunale transitbureauer har forsøgt at reducere CO2-fodaftrykket fra deres busflåder ved at bruge en række muligheder gennem årene, fra biobrændstoffer og brint til batterier og hybrid-elektrisk diesel. Nu siger et kinesisk firma og dets amerikanske partner, at ultrakondensatorer kunne tilbyde den grønneste og mest økonomiske måde at drive bybusser på.
Hurtig oplader: En bus, der udelukkende kører på ultrakondensatorer, lader op ved et busstoppested i Shanghai. Busserne kan kun køre tre til fem miles mellem opladninger, men ultrakondensatorerne giver mulighed for hurtig genopladning ved udpegede busstoppesteder.
Der er kun en hake: De bedste ultrakondensatorer kan kun opbevare omkring 5 procent af den energi, som lithium-ion-batterier rummer, hvilket begrænser dem til et par miles pr. opladning. Dette gør dem ineffektive som energilagringsmedium til personbiler. Men hvad ultrakondensatorer mangler i rækkevidde, udgør de i deres evne til hurtigt at oplade og aflade. Så i køretøjer, der ofte og forudsigeligt skal stoppe som en del af normal drift, begynder energilagring udelukkende baseret på ultrakondensatorer at give mening.
Sinautec Automobile Technologies , baseret i Arlington, VA, og dets kinesiske partner, Shanghai Aowei Technology Development Company, har brugt de sidste tre år på at demonstrere tilgangen med 17 41-sæders kommunale busser i udkanten af Shanghai. Den 21. oktober tilbyder de to firmaer et endags demonstration på American University i Washington, DC, hvor en 11-sæders minibus, der kører på ultrakondensatorer, vil bruge dagen på at pendler folk rundt på campus.
Tricket er at omdanne nogle busstoppesteder langs ruten til ladestationer, siger Dan Ye, administrerende direktør for Sinautec. I modsætning til en konventionel trolleybus, der konstant skal røre en luftledning, tager Sinautecs ultrakondensatorbusser store slurke af elektricitet hver anden eller tredje kilometer ved udpegede ladestationer, som fungerer som busstoppesteder. Når man er på disse stationer, rejser en opsamler på toppen af bussen sig et par meter og rører en overliggende ladeledning. Inden for et par minutter er ultrakondensatorbankerne, der er gemt under bussæderne, fuldt opladet.
Det er et genialt koncept, siger ultrakondensatorekspert Joel schindall , professor i elektroteknik og datalogi ved MIT. Det er ikke velegnet til el-biler, men det er praktisk at stoppe en bus med nogle få bykvarterer.
Busserne kan også opfange energi fra bremsning, og selskabet siger, at ladestationer kan udstyres med solpaneler (selvom det primært er for at fremme opfattelsen af, at køretøjerne har et lavere CO2-fodaftryk). Ye siger, at busserne bruger 40 procent mindre strøm sammenlignet med en elektrisk trolleybus, primært fordi de er lettere og har de regenerative bremsefordele. De er også konkurrencedygtige med konventionelle busser baseret på brændstofbesparelser over køretøjets 12-årige levetid baseret på aktuelle olie- og elpriser. Sinautec anslår, at en af dens busser har en tiendedel af energiomkostningerne for en dieselbus og kan opnå brændstofbesparelser på 200.000 dollars i sin levetid.
Ultrakondensatorbussen er også billigere end lithium-ion batteribusser, siger Ye. Vi brugte OL-bussen (lithium-ion) som model og fandt vores omkring 40 procent billigere med en langt overlegen pålidelighedsvurdering. Ye tilføjer, at de miljømæssige fordele er overbevisende. Selvom du bruger det mest beskidte kulværk på planeten, genererer det en tredjedel af dieselens kuldioxid, når det bruges til at oplade en ultrakondensator.
Busser i Shanghai-piloten er lavet af Sunwin Bus, et kinesisk joint venture-selskab med Volvo i Sverige, og bruger ultrakondensatorer fremstillet af Shanghai Aowei. Foton America Bus, der er baseret i Germantown, TN, skal fremstille de ultrakondensatorbusser, der vil blive solgt i USA. Ultrakondensatorerne er lavet af aktivt kul og har en energitæthed på seks watt-timer pr. kilogram. (Til sammenligning kan et højtydende lithium-ion-batteri opnå 200 watt-timer pr. kilogram.) Clifford Clare, administrerende direktør for Foton America, siger, at yderligere 60 busser vil blive leveret tidligt næste år med ultrakondensatorer, der leverer 10 watt-timer pr. kilogram.
Dem i Shanghai lige nu har været på vej i tre år uden hændelser, uden nogen som helst fejl, hvilket i busindustrien er fænomenalt, siger Clare, der tilføjer, at hans firma er i samtaler med New York City, Chicago og nogle byer i Florida om at prøve busserne. Det ender med at blive en tredje generation af produktet, som vil give 20 miles [rækkevidde pr. opladning] eller bedre.
Sinautec er også i diskussioner med MITs Schindall om at udvikle ultrakondensatorer med højere energitæthed ved hjælp af vertikalt justerede kulstofnanorørstrukturer, der giver enhederne mere overfladeareal til at holde en ladning.
Indtil videre er vi i stand til at få dobbelt så meget energitæthed som en eksisterende ultrakondensator, men det er ikke nok, siger Schindall. Vi forsøger at komme omkring fem gange. Schindall siger, at dette ville skabe en ultrakondensator med en fjerdedel af energitætheden af et lithium-ion-batteri.
Lige nu kan [Foton] busserne kun køre hvert andet stop, en rækkevidde på omkring 5 eller 10 byblokke, og det er okay for nogle ruter, men her i Boston-området ville det være for langt [mellem opladningspladser], tilføjer Schindall . Hvis de kunne fordoble det, eller endda firdoble det, ville det stige med en størrelsesorden antallet af ruter, som det kunne være en teknisk løsning for.
Der er nogle andre vigtige begrænsninger. Busserne med 41 passagerer, baseret på den nuværende teknologi, mister 35 procent af deres rækkevidde, når aircondition er tændt (fra omkring 5 miles til omkring 3 miles), og har svag acceleration. Men selv under disse forhold kunne de stadig vise sig praktiske for kommunale busser, campus-, lufthavns- og turistbusser.
Vi vil udskifte en stor del af dieselflåden i USA, siger Ye. Vi er nødt til at have ladestandere overalt på forskellige punkter i netværket, men efterhånden som energitætheden stiger, vil antallet af stationer falde.