أثر تصميم إمدادات الطاقة على كفاءة أسطول الحافلات الكهربائية

استعادة الطاقة والتكامل الحراري

وتختلف معدلات التعافي من التكاثر مع دورة القيادة وسلوك السائقين، وتختلف تصميمات الإمداد بالطاقة التي تتضمن إدارة ذكية للطاقة - مثل الرقابة التنبؤية التي تتوقف عن التوقيف - ويمكن أن تزيد من التلقيم العادم بنسبة 10-15 في المائة، كما أن التكامل الحراري حيوي: فاللافقاريات وحركة توليد الحرارة التي يمكن أن تُلتقط لتدفئة الكابينات في الشتاء، مما يقلل من سحب البطارية.

الأثر على عمليات أسطول المركبات والاقتصاد

خفض تكاليف الطاقة

وتكلفة الطاقة الإجمالية هي ناتج عن زيادة الكفاءة، وكفاءة التحويل، والانتعاش التجددي، إذ أن الأسطول الذي يبلغ كفاءة الشحن 94 في المائة، وكفاءة اللافقار 96 في المائة، و30 في المائة من عمليات التلقيم الرجعي ستستهلك ما يقرب من 1.12 كيلوواط من الطاقة الكهربائية لكل كيلوواط من طاقة الشباك، ويمكن أن يؤدي تحسين كل عامل بنسبة 1 إلى 2 في المائة إلى تخفيض هذا المضاعف إلى 1.04، مما يؤدي إلى إحداث فرق بنسبة 7 في المائة من فواتير الكهرباء الأقل.

مجموعة المركبات الموسعة والجداول

ويترجم تصميم أفضل لإمدادات الطاقة مباشرة إلى نطاق أكثر قابلية للاستخدام في كل شحنة، ويمكن للمنحرفين التابعين لشركة سي سي سي سي سي سي سي، والمحولين الكفؤين من DC-DC، والقبض على الثروات العالية أن يضيفا 8-12 كيلومترا إلى طريق نموذجي طوله 250 كيلومترا، ويتيح هذا الهامش للمشغلين تجاوز مدة الشحن أو استيعاب خطوط الطرق دون شراء حافلات إضافية.

انخفاض الاحتياجات المتعلقة بالنفقة

وتعاني الأجهزة الإلكترونية للطاقة ذات الاستقرار الحراري المرتفع والإجهاد المنخفض من إخفاقات أقل، كما أن أجهزة الإيغ بي تي العاملة بالقرب من حدود درجات حرارتها عرضة للضغط بالبخار المباع؛ وتُحدث أجهزة سي سي سي سي سي سي برودة، وتخفض معدلات الفشل، كما أن وجود نظام بي إم قوي يمنع اختلال الخلايا يقلل أيضا من خطر استبدال البطاريات المبكرة، مما قد يكلف 000 80 دولار إلى 000 150 دولار للحافلة الواحدة.

تعزيز الموثوقية والارتقاء

ويتوقف موثوقية الأسطول على قدرة الإمداد بالطاقة على الاستجابة للشقوق الفولطية، وقطع الشبكة، وتغيرات الحمولة المفاجئة. وتشير النظم التي تصلح عوامل القوة العاملة والقدرة على ركوب الحافلات إلى أنها تعمل حتى في ظروف ضعيفة. وتشير التقارير الواردة من الإدارة الاتحادية للنقل العابر التابعة للولايات المتحدة إلى أن فشل الاستثمار الإلكتروني هو ثاني أكثر الأسباب شيوعاً في معالجة قضايا الحافلات الكهربائية.

دراسات الحالات: تصميم الإمداد بالطاقة في الممارسة العملية

شينزين، الصين

وقد حولت شينشن أول أسطول للحافلات في العالم كله - أكثر من ٠٠٠ ١٦ حافلة - تستخدم بطاريات من طراز LFP مصممة لحياة عالية الدراجة وشحنات مركزية من مستودعات الكهرباء، ويؤكد هيكل الإمداد بالطاقة البساطة: إذ يُتوقع أن تكون الشحنات على متنها موحدة إلى ١٥٠ كيلوواط، وأن تُفرض قيود على نظام إدارة المباني بحيث يحافظ على الحياة التقويمية، ويحقق الأسطول نسبة ٩٢ في المائة من الكفاءة في الصيانة الكلية، و ٨ بطارات.

لندن، المملكة المتحدة

ويستخدم النقل لأغراض التفجير الإلكتروني في لندن مزيجا من فرص الشحن والرسوم البيانية بين عشية وضحاها في محطات الطرق، ويشمل تصميم الإمداد بالطاقة المحروقة للمياه، ومكونات الإدارة الحرارية المتقدمة التي تستلزم البطاريات قبل ساعات الذروة، مما أدى إلى انخفاض فقدان النطاق الشتوي من 30 في المائة إلى 18 في المائة مقارنة بالصور الأولية السابقة.

الاتجاهات المستقبلية في تصميم إمدادات الطاقة من أجل أسطول الحافلات

البطاريات التابعة للدولة الصلبة

وتتوقع الجهات المصنعة أن تدخل البطاريات ذات الولاية الصلبة في تطبيقات الحافلات التجارية في غضون خمس سنوات، وتعود بزيادة كثافة الطاقة (500 Wh/kg vs current 250 Wh/kg) وتشحن أسرع (إعادة شحن كاملة في 15 دقيقة) وتحسين السلامة، غير أن نظام الإمداد بالطاقة سيحتاج إلى تفاعلات حرارية جديدة لأن خلايا الدول الصلبة تعمل على النحو الأمثل عند 60-80 درجة مئوية بدلا من 20-40 درجة مئوية.

Smart Grid Integration and V2G

وقدرة المركبات إلى الشبكة تتيح للبطاريات الحافلات إعادة الطاقة إلى الشبكة خلال فترة الذروة المطلوبة، وهذا يتطلب شحنات ثنائية الاتجاه ولافتات قادرة على الربط الشبكي المتزامن، ويجب أن تشمل تصميمات الإمداد بالطاقة كشف الجزر، والثغرات غير المجهزة بالمنطقة، والتصفية النشطة، وقد أظهرت الطيارات في أوائل V2G في هولندا وكاليفورنيا أن أساطيل الحافلات يمكن أن تولد إيرادات تتراوح بين 000 3 و 000 5 دولار في السنة.

AI-Optimized Energy Management

يمكن أن تُفضي خامات التعلم من الآلات إلى الحد الأمثل من الرسوم على أساس حمولات الطرق المتوقعة، والحركة، والطقس، وأسعار الكهرباء، ويجب أن يكون نظام الإمداد بالطاقة مرنا بما يكفي لقبول تيارات الشحن المتغيرة والقيادات السابقة للتدفئة، وبعض الأساطيل تجريب نظام إدارة المباني الموصل بالسحابات التي تستكمل خرائط التكفير التجدد أسبوعيا استنادا إلى بيانات القيادة، وتحسين عمليات التلقيم من جديد بنسبة 12 في المائة دون تغيير في المعدات.

خاتمة

إن تصميم نظام إمداد الحافلات الكهربائية هو أكبر أداة يمكن لمشغلي الأسطول أن يسحبوها لتحسين الكفاءة، وتخفيض التكاليف، وزيادة الموثوقية، ومن كيميائي البطاريات إلى التلافي الطوبولوجيا، ومن توجيه بروتوكول إلى استراتيجية التكفير المتجدد، فإن لكل قرار عواقب قابلة للقياس على خط الأساس، ونظراً لأن البطاريات ذات الصلصة، والالكترونيات التي تستخدمها شركة سيك، ودرجة الدمج الأذكية في الشبكة، فإن الفجوة بين أفضل المشغل في الأداء.