עתיד צי האוטובוסים המופעל על ידי סוללות וגרימת תשתיות

תחבורה ציבורית עוברת שינוי עמוק, מונע על ידי הצורך הדחופה לפוצץ ניידות עירונית.צי אוטובוסים המופעלים על ידי סוללה הופיעו כפתרון מוביל, המציע נתיב להפחתת פליטות, רחובות שקטים יותר, ולהפחית תלות בדלקים מאובנים.ערים מנאסד"א ללונדון כבר מפריסת אלפי אוטובוסים חשמליים, להוכיח כי הטכנולוגיה היא ברת קיימא בקנה מידה.

עליית האוטובוסים המוחזקים בסוללות

אוטובוסים חשמליים אינם מושג חדש, אך אימוץם הידרדר באופן דרמטי בעשור האחרון.נכון ל-2024, אוטובוסים חשמליים היוו כמעט מחצית מהמכירות של אוטובוסים עירוניים, המונעות בעיקר על ידי סין, אשר לבדה פועלת יותר מ-600,000 אוטובוסים חשמליים – יותר משאר העולם המשולב.

הערעור של אוטובוסים המופעלים על ידי סוללות הולך מעבר להפחתת פליטות.הם מציעים בעלות נמוכה יותר על תוחלת החיים שלהם בשל עלויות דלק מופחת ותחזוקה - מנועים חשמליים יש פחות חלקים נעים מאשר מנועי דיזל. זיהום רעש, בעיה באיכות גדולה של חיים באזורים עירוניים צפופים, טיפות באופן משמעותי עם אוטובוסים חשמליים, מה שהופך אותם אידיאלי עבור מסלולים פנימיים.

הטכנולוגיה של סוללות התקדמה במהירות.מודלים המוקדמים היו טווחים של 100-150 ק"מ, הגבלתם לנתיבים קצרים.אוטובוסים חשמליים מודרניים להשיג לעתים קרובות 300-400 ק"מ על מטען יחיד, מספיק ליום שלם של שירות עירוני.זמני צ'ינג השתפרו גם: נכון ל- 30-20, מטען מהיר יכול לחדש סוללה אוטובוס ל- 80% ב- 60-90 דקות, ו-Pla-e-fast-retra-to-retra-to-to-to-to-to-to-to-to-Remits הבטחה לחתוך אלה ל- 30 דקות, אך גם ל-R.

אתגרים של תשתיות

למרות השיפורים הטכנולוגיים, תשתיות הטעינה נשאר המרכיב המורכב וההון ביותר של שאיפת צי.האתגרים קשורים זה לזה ודורשים תכנון מתואמת על פני תחומים מרובים.

עלויות ההון וההורדות הפיננסיות

בניית מחסנית טעינה לצי של 100 אוטובוסים יכול לעלות 10-30 מיליון דולר, בהתאם למספר המטען, לוחות חשמליים שדרוגים, ובניית שינויים. תחנות טעינה מהירה לאורך מסלולים - הידוע כחיוב הזדמנות - הם אפילו יקר יותר, לעתים קרובות דורש חיבורים חפירים וצמיחה גבוהה. סוכנויות תחבורה רבות לפעול על תקציבים הדוקים וקשיים להבטיח מימון עבור הוצאות אלה.

גם כאשר הון זמין, תקופת ההחזרה יכולה להיות ארוכה. חסכון בדלק ותחזוקה מצטבר לאורך שנים, אבל הדיילת הראשונית יכולה לזן את הכספים העירוניים. שותפויות ציבוריות-פרטיות והענקת הממשלה (כגון ארה"ב השקעות תשתיות ו- 7.5 מיליארד דולר עבור טעינה EV) הם חיוניים, אבל התחרות עבור כספים היא חריפה יותר, שירותים עשויים לדרוש רשתות יקרות לפני שהם יכולים לתמוך גדול.

דרישות חשמל וחשמל

אוטובוסים חשמליים שואבים כמויות עצומות של כוח. מטען מהיר של 150 קילוואט יכול לצרוך כמות חשמל של 10-15 בתים בשיא. A קופה עם 50 מטען כזה יכול להוסיף 7.5MW של ביקוש - הניתן למפעל קטן. רשתות הפצה עירונית רבות לא נועדו לעומסים כאלה, במיוחד בשכונות מבוגרות יותר שבהן גושי אוטובוס ממוקמים לעתים קרובות.

העלאת הרשת יכולה לקחת שנים ודורשת תיאום בין סוכנויות תחבורה וחברות שירות.במקרים מסוימים, שירותים חייבים להתקין תת-קבוצות חדשות או להפעיל קווי תפירה גבוהים, תהליך שניתן לעכב על ידי מתן היתר ושרשרת האספקה. אסטרטגיות טעינה חכמות - כגון חיוב בשעות ה off-peak - יכול לעזור, אבל הם דורשים מערכות בקרה מתוחכמות ועדיין להתמודד עם מגבלות יכולות פיזיות.

זמן והשפעה תפעולית

אוטובוסים דיזל לתדלק ב 5-10 דקות.גם עם טעינה מהירה, אוטובוס חשמלי צריך לפחות 60 דקות להגיע לחיוב מלא.עבור סוכנויות תחבורה לרוץ לוח זמנים הדוק, זה זמן השבת יכול להפחית את ניצול הצי. Depot לילה טעינה מצמצם את ההפרעה, אבל זה מניח כי כל האוטובוסים חוזרים לאותו מחסנים כל לילה - מודל שעובד עבור מערכות עירוניות רבות, אבל לא הכל.

הצעת מחיר - קביעת נקודות מנוחה לאורך המסלול - יכולה להאריך טווח ולצמצם את גודל הסוללה, אבל זה דורש לחייבים להיות ממוקמים תחנות אוטובוס, מסופים, או צפנים.מתקנים אלה עומדים בפני מגבלות חלל ועשויים לדרוש אישורים מיוחדים או חפירות עבור קווי חשמל.אם מטען נכשל, זה יכול לטבול אוטובוס או לדרוש שינויים לא מכווצים לתוואי, יצירת חששות.

תכנון עירוני ומרחבי

חלל ה- Depot נמצא ב-Prem באזורים עירוניים צפופים.אוטובוס חשמלי רגיל באורך 40 מטרים עשוי לדרוש מקום חניה ייעודי עם זרוע מטען ראש או יחידה מוטבעת, אשר לוקח שטח שיכול להחזיק אוטובוסים דיזל אחרים.הוספת תחנות החלפת סוללות - הדורשות מכונות כבדות אחסון סוללות לחסוך - הוא אפילו יותר חסכוניות. בערים כמו הונג קונג, טוקיו, או פריז, נדל"ן, עלויות בלתי אפשריות כמעט לבנות מחסנים חדשים.

יתר על כן, יש להתקין את המטען במקומות נגישים לאוטובוסים ללא התערבות עם תנועה או הולכי רגל. התקנת פנתאוגרפים מעל פני השטח בתחנת האוטובוס דורש שינויים במקלטים ונוף רחוב, אשר יכול להתמודד עם התנגדות קהילתית או הגבלות שימור היסטוריות.

חוסר התאמה והתערבות

חיבורים, פרוטוקולי תקשורת ורמות כוח משתנים במידה ניכרת בין יצרנים. CCS (מערכת טעינה משולבת), OppCharge (עבור pantographs ראשי), ומערכות קנייניות כמו ABB או מטען EBus של סימנס אינם תמיד בין-סובייקטיביים. אוטובוס מ- OEM אחד לא יכול להיות מסוגל להשתמש מטען של ספק אחר ללא מתאם - או חוסר התאמה של זה יכול למנוע אוטובוסים רגילים.

טעינה אלחוטית היא אפילו פחות סטנדרטית, עם תדרים מרובים ורמות כוח בשימוש.ללא קונצנזוס בתעשייה, סוכנויות סיכון השקעה בטכנולוגיה שעשויה להפוך מיושנת.בינתיים, שירותים עשויים להיות לא מעוניינים לאשר מתקנים ללא סטנדרטים ברורים לבטיחות והתערבות.

חדשנות טכנולוגית ופתרונות עתידיים

בזיהוי האתגרים הללו, החוקרים והחברות דוחים את גבולות הטכנולוגיה הטעינה.העשור הבא מבטיח חידושים שיכולים לטפל במגבלות של היום.

המונחים: inductive Charging

מנעולים הטעינה אינדוקטיביים שנקברו בכביש בתחנת אוטובוס או במחסנים יכולים להעביר כוח ללא חוטים.אוטובוסים פשוט לפארק על המדף, וטעינה מתחילה באופן אוטומטי.זה מבטל את הצורך במחברים פיזיים ומפחית ללבוש מכני. בפועל, טעינה אלחוטית יכולה לספק 200-300 קילוואט עם יעילות מעל 90% כאשר מערכות נבדקו בערים כמו ז'נבה, ותוצאות מוקדמות מבטיחות הן מחסומים מדויקים (אך הם הכרחיים) אבל הם צורך יעיל יותר עבור מערכות אוטומטיות, אך ורק עבור מכשירים מהירים יותר.

גרסה של טעינה אלחוטית - טעינה דינמי - כלומר אוטובוסים בזמן שהם נוהגים.זה ידרוש הטמעת כריות טעינה ברציפות לאורך מסלול, כמו מושג "דרך חשמלית" בעוד שעדיין ניסיוני, הטעינה דינמית יכולה לאפשר אוטובוסים לפעול עם סוללות קטנות יותר, צמצום משקל ועלויות. פיילוט פרויקטים הם בשבדיה וגרמניה, עם הפריצות המסחריות הראשונות הצפויות עד 2030.

סוללה Swapping

תחנות החלפת סוללות יכולות לשנות סוללה מדולפת עבור אחד טעון לחלוטין בתוך 10 דקות - ניתן לתדלוק של אוטובוס דיזל. גישה זו מבטלת חרדה לטווח ארוך ומפחיתה את עלויות הסוללה מקניית האוטובוס, ומאפשרת מודלים להקליד כי עלויות רכבת תחתית באופן פעיל, סין כבר ביצעה החלפת סוללות עבור כמה ערים, ו-No'spitping רשת החלפת נוסעים הוכיחה תחנות כוח כבדות, אבל יש צורך בתחנות רכבת תחתית.

דלי-סטרים וכבלים חזקים

טכנולוגיות טעינה חדשות יכולות לספק 600 קילוואט או יותר, מספיק כדי לטעון אוטובוס ב-15 דקות.עם זאת, טיפול בעוצמה גבוהה כל כך דורש כבלים נוזליים וניהול תרמי מתקדם.חברות כמו ABB, Heliox, וסימנס מתפתחות מטען גנים הבאים שיכולים לדחוף 1 MW, פוטנציאל המאפשר אוטובוס לטעון באופן מלא במהלך ערימה של 30 דקות בלבד.

רכב אל-Grid (V2G) ואינטגרציה חכמה

אוטובוסים חשמליים יכולים לתפקד כיחידות אחסון סוללות ניידים.במהלך הביקוש לפסגות, סוללות שלהם יכול להחזיר את החשמל לרשת (V2G), להרוויח הכנסות עבור סוכנויות תחבורה תוך סיוע שירותים אספקת איזון.זה הופך את הטעינה מעלויות למרכז רווח. V2G דורש תשלום דו-כיוני ופרוטוקולים תקשורתיים, אבל כמה פרויקטים של טייס הוכיחו את יכולת הכדאיות שלה. בשילוב עם לוחות סולאריים על גגות, הסינר יכול למכור גם אוטובוסים אנרגיה עודף בשעות הלילה.

סוללות סולידריות ושיפורי טווח

סוללות מוצקות מבטיחות צפיפות אנרגיה גדולה יותר, טעינה מהירה יותר, חיים ארוכים יותר מאשר כימאים הנוכחיים של ליתיום-יון.אם מסחרי, סוללה של אוטובוס מוצק יכול להכפיל את הטווח תוך כדי משקל פחות. בשילוב עם חומרי רכב קלים יותר, אוטובוסים חשמליים עתידיים עשויים להשיג טווחים של 600-800 ק"מ, מה שהופך אותם תחרותיים עם דיזל לכל מלבד מסלולים בין-עירוניים.

מדיניות ונוף השקעות

מדיניות הממשלה היא נהג חזק של אימוץ אוטובוס חשמלי.הסוידיות האגרסיביות של סין יצרו את השוק המוקדם שלה.הההד"ח של כלי הרכב הנקיים של אירופה דורש מרשויות ציבוריות לרכוש אחוז מסוים של אוטובוסים נקיים עד 2025 ו 2030. בארצות הברית, חוק תשתיות הדו-מפלגתי להקצות 7.5 מיליארד דולר לטעינה ו-5 מיליארד דולר עבור אוטובוסים נמוכים ללא אישורים באמצעות תוכנית נוטריון נמוך, כמו קליפורניה, כמו מימון משלהם.

אבל פערי מדיניות נשארים.ערים רבות חסרות תחבורה משולבת ותכנון אנרגיה.תשתית צ'ינג נופלת לעתים קרובות בין האחריות של סוכנויות תחבורה, שירותים, וממשלת העיר.לייעל את הפריסה, כמה ערים יוצרות "מתאם אלקטרונים" או הקמת כוחות משימה חוצה-מחלוקת. שותפויות ציבוריות-פרטיות עם שירותים ומפעילי רשת טעינה יכולות גם להאיץ את הפריסה באמצעות עלויות משותפות וסיכונים.

חשבו על תשתיות טעינה כמערכת אקולוגית דיגיטלית.מהפכת הניידות אינה רק על אוטובוסים - זה על איך הם מתחברים לרשת, למפעילים, ולתוכנות ניהול צי שמייעלות לוחות זמנים טעינה, לפקח על בריאות הסוללה, ומשתלבים עם אותות רשת הופכת למרכיב ליבה של חברות כמו FLT:0DirectusFLT:1 לספק פלטפורמות ניהול נתונים גמישות שסוכנויות יכולות להשתמש כדי למנוע מכירת חומרים ומניעה של ספקים, אם כי הם צריכים להיות רכיב מרכזי של נתונים.

מחקרים: ערים מובילות את המטען

שן, סין

שנג'ן הפכה לעיר הראשונה בעולם שהקימה את צי האוטובוסים שלה בשנת 2018, עם 16,000 אוטובוסים חשמליים במבצע.המפתח להצלחתו היה שילוב של מנדט ממשלה, סובסידיות נדיבות, ורשת תשתיות טעינה ייעודית.העיר שנבנתה מעל 50 תחנות טעינה גדולות עם אלפי מטעני מטען, כל אחד המסוגלים לטעון אוטובוסים בתוך 2-3 שעות ביממה.

לונדון, בריטניה

לונדון הציבה מטרה להפוך את כל האוטובוסים אפס-המשימה עד 2034.נכון ל-2024, יותר מ-1,200 אוטובוסים חשמליים או מימן לרוץ ברחובות לונדון.העיר משתמשת בתערובת של טעינה על מחסנית והזדמנות במסלול, עם מטען פנטוגרף בתחנות מסוף.עבורת ללונדון היא גם ניסיון עם טעינה אינדוקטיבית והתקינה פאנלים סולאריים בכמה מפוטמים.

לוס אנג'לס, ארצות הברית

לוס אנג'לס מטרו שואפת לצי אוטובוסים חשמלי מלא עד 2030.עם צי של יותר מ-2,200 אוטובוסים, זהו אחד המטרות השאפתניות ביותר בארה"ב. LA מטרו בנה או כמה מחסנים עם תשתיות טעינה והוא משתמש סוללות עם טווחים של 150-200 מייל.הם גם שיתפו פעולה עם השירות המקומי כדי להבטיח יכולת רשת.

הדרך Ahead

העתיד של ציי אוטובוסים מופעל סוללות הוא בהיר, אבל הנתיב הוא סלול עם אתגרים הדורשים חדשנות ללא רחמים ופעולה מתואמת.תשתית צ'ינג אינה דחייה - זה עמוד השדרה של חשמלרציה צי.ללא התייחסות עלות, יכולת רשת, חלל, סטנדרטיזציה ואמינות תפעולית בו זמנית, אנו מסכנים מעבר קריטי.

למרבה המזל, הפתרונות מתעוררים. Wireless טעינה, החלפת סוללות V2G, מטען אולטרה מהיר, סוללות מוצק המדינה כל אחד מציעים חתיכה של פאזל. מסגרות מדיניות הם מתבגרות, ושותפויות ציבוריות פרטיות להוכיח יעיל.ערים כי להצליח יהיו אלה אשר לנקוט גישה הוליסטית - שיפור תכנון אוטובוסים עם תכנון אנרגיה, השקעה בתוכנה חכמה, ופעולות מעורבות מההתחלה.

עבור סוכנויות תחבורה להעריך את השלבים הבאים שלהם, כאן הוא התובנה החשובה ביותר: לא לחשוב על תשתיות טעינה כעלות קבועה, אבל כנכס גמיש שיכול לגדול עם הצי.התחל עם טייס, להתקין מטען כי הם מדרגים וסטנדרטיים, ולבנות ב Redundancy.theחשמל של תחבורה ציבורית הוא אחד המהלכים המשפיעים ביותר שאנחנו יכולים לעשות עבור אוויר נקי יותר ואקלים יציב עם צי, לא יהיה מופעל על גבי סוללות עירוני.