نقش مهندسی انرژی در دستیابی به زیرساخت های حمل و نقل پایدار

انرژی باد برای ریل و اتوبوس های برقی

مزارع بادی در مقیاس بزرگ می توانند برق را برای راه آهن های الکتریکی و ایستگاه های اتوبوس فراهم کنند.در مناطق با باد ثابت، موافقت نامه های خرید برق از مزارع باد قابل پیش بینی و کم هزینه انرژی مهندسین طراحی شبکه های اتصال شبکه و سیستم های مدیریت انرژی است که خروجی متغیر توربین های بادی را هموار می کند.

سیستم های ذخیره سازی انرژی و تکنولوژی باتری

ذخیره سازی انرژی ستون فقرات باتری های حمل و نقل الکتریکی است که EV ها را قادر به عمل می کند و ذخیره سازی ثابت از زیرساخت های شارژ با استفاده از تقاضای اوج پشتیبانی می کند.

پیشرفت در باتری های لیتیوم- آیون

فن آوری لیتیوم-ion چگالی انرژی را از حدود 150 Wh /kg به بیش از 250 Wh / کیلوگرم در دهه گذشته بهبود داده است. مهندسان انرژی بر مدیریت حرارتی، تعادل سلول و پروتکل های شارژ سریع برای گسترش عمر باتری و کاهش زمان شارژ کار می کنند.

Solid-State و NextGeneration Storage

انتخاب حمل و نقل عمومی و حمل و نقل

اتوبوس های برقی و راه آهن

آژانس های حمل و نقل در حال استقرار اتوبوس های سلول سوختی باتری و هیدروژن هستند. مهندسان انرژی طراحی انبار با مخازن با استفاده از قطعات با قدرت بالا و سیستم های القای بی سیم.برای راه آهن، خطوط درجه حرارت بالا و سیستم های ریل سوم نیاز به زیر ایستگاه هایی دارند که ولتاژ شبکه را تبدیل می کنند. مهندسان انرژی تجزیه و تحلیل جریان بار را انجام می دهند تا ظرفیت برق کافی و به حداقل رساندن کاهش ولتاژ را تضمین کنند.

انتخاب کامیون های سنگین

کامیون سازی طولانی مدت چالش های منحصر به فرد را به دلیل تقاضای انرژی بالا و مسافت های طولانی ارائه می دهد. مهندسان انرژی ایستگاه های شارژ مگاوات، سیستم های باتری و سلول های سوخت هیدروژن را ارزیابی می کنند، همچنین تاثیر شبکه اضافه کردن بارهای با قدرت بالا در امتداد راهروهای اصلی را مطالعه می کنند. پتانسیل خطوط گربه ای سربار در بزرگراه ها نیز با طراحی مهندسان قطعات مهندسی انرژی برای کامیون های ادغام شده مورد بررسی قرار می گیرد.

سلول های سوخت هیدروژن و سوخت های جایگزین

هیدروژن برای حمل و نقل طولانی مدت

سلول های سوخت هیدروژن گاز هیدروژن را به برق با آب تبدیل می کنند، زیرا تنها تولید کننده انرژی، پشته های سلول سوختی، اجزای تعادل گیاهان و زیرساخت های سوخت گیری را طراحی می کنند، آنها همچنین بر روش های تولید هیدروژن مانند الکترولیزوز که توسط انرژی های تجدید پذیر تامین می شود، کار می کنند تا اطمینان حاصل شود که سوخت سبز است.

سوخت های زیستی و سوخت های مصنوعی

برای وسایل نقلیه و کاربردهای میراث که در آن برق سازی دشوار است، سوخت های مایع کم کربن می توانند انتشار گازهای گلخانه ای را کاهش دهند. مهندسان انرژی انتشار عمر سوخت های زیستی را از خوراک های فسیلی مانند چربی های زباله و باقی مانده های کشاورزی کاهش می دهند. سوخت های مصنوعی تولید شده از CO2 و هیدروژن تجدید پذیر جایگزین قطره ای برای دیزل یا بنزین ارائه می دهند، اگرچه بهره وری انرژی کمتر از انتخاب مستقیم است.

طراحی زیرساخت های انرژی محور

فراتر از وسایل نقلیه، خود زیرساخت می تواند برای صرفه جویی در انرژی بهینه سازی شود. مهندسان انرژی با مهندسان عمران همکاری می کنند تا روشنایی هوشمند، ترمز بازسازی در راه آهن و سیستم های بازیابی گرما در ایستگاه های حمل و نقل را ادغام کنند.

ساخت سبز و نورپردازی

نورپردازی LED با سنسورهای اشغال در پارکینگ ها و ایستگاه ها مصرف برق را کاهش می دهد. مهندسان انرژی سیستم های HVAC با کارایی بالا و پاکت های ساختمان را مشخص می کنند که به حداقل رساندن خسارت های حرارتی منجر می شود.

بازسازی انرژی و سوخت

قطارهای مترو و نور می توانند انرژی های حرکتی را در طول ترمز جذب کنند و آن را به سیستم تامین برق بازگردانند. مهندسان انرژی اینورترها و ذخیره سازی که این انرژی را برای استفاده مجدد توسط قطارهای برقی جذب می کنند، ترمز احیا کننده می تواند تا 20 تا 30 درصد در ترافیک توقف و رفتن گسترش یابد.

سیاست، اقتصاد و همکاری

پیشرفت های فنی به تنهایی بدون سیاست های حمایتی و مدل های اقتصادی کافی نیست. مهندسان انرژی داده ها و تجزیه و تحلیل را به سیاستگذاران در ظرفیت شبکه، هزینه های زیربنایی و کاهش انتشار گازهای گلخانه ای ارائه می دهند.آنها همچنین در مورد برنامه های انگیزشی مانند بازپرداخت ایستگاه های شارژ یا نرخ های زمانی که شارژ را تشویق می کنند توصیه می کنند.

مسیر های آینده و تکنولوژی های نوظهور

شارژ بی سیم برای وسایل نقلیه درون حرکتی می تواند اضطراب محدوده برای سفر طولانی را از بین ببرد. مهندسان انرژی در حال توسعه کویل های استنتاج مجدد هستند که انتقال قدرت از پدهای برنامه ریزی شده جاده ای به گیرنده های خودرو هستند. هوش مصنوعی و یادگیری ماشین برای بهینه سازی مسیریابی، برنامه ریزی شارژ و ارسال باتری شبکه استفاده می شود.

مرز دیگر ادغام زیرساخت حمل و نقل با ساختمان و سیستم های انرژی صنعتی است.برای مثال، شارژ دو جهت در محل کار می تواند از مدیریت بار ساختمان تجاری پشتیبانی کند. مهندسان انرژی دوقلوهای دیجیتال از کل مناطق شهری را برای مدل سازی جریان انرژی و شناسایی synergies ایجاد می کنند.

نتیجه گیری

مهندسی انرژی پایه فنی برای زیرساخت حمل و نقل پایدار را فراهم می کند.با پیشرفت ادغام انرژی تجدید پذیر، ذخیره سازی انرژی، شبکه های هوشمند و الکتریکی سازی تمام حالت های حمل و نقل، مهندسان انرژی یک تغییر را از سوخت های فسیلی فعال می کنند. نوآوری مداوم در شیمی باتری، تولید هیدروژن و بهینه سازی سیستم بیشتر هزینه ها و بهبود همکاری در میان مهندسان، سیاستگذاران، صنعت، و جوامع حیاتی برای این راه حل های مقیاس پذیری در سطح جهانی است.