Накопитель кинетической энергии для городского электротранспорта - троллейбуса - презентация

1 Накопитель кинетической энергии для эффективного использования рекуперированной энергии электрифицированного транспорта

2 Малое использование рекуперированной энергии на городском транспорте Троллейбус может рекуперировать энергию. Но практически вся рекуперированная энергия электрифицированного транспорта «сжигается» на тормозных резисторах и повторно не используется Проблема экономии энергии на городском транспорте и её решение Применение маховичных накопителей позволит эффективно использовать рекуперированную энергию Режим быстрого запасения энергии с последующей быстрой отдачей, для применения на городском электрифицированном транспорте (трамвай, троллейбус) ПРОБЛЕМА РЕШЕНИЕ

3 Конструкция и принцип работы НКЭ Электрическая энергия подается на мотор-генератор, раскручивающий «высокоэнергетичный маховик», каждый из которых накапливает 4,1 МДж (1,2 кВт*час) энергии. Накопитель энергии комплектуется блоком управления. Когда возникает необходимость, мотор-генератор преобразует накопленную кинетическую энергию обратно в электрический ток и выдает потребителю. Электрическая энергия Механическая энергия (вращение маховика) Запасение (зарядка) Отдача (разрядка)

4 Накопитель кинетической энергии НКЭ-1В ПараметрЗначение Обороты маховика4000 об/мин Давление в корпусе2000 Па Тип мотор-генератораасинхронный Мощность мотор - генератора кВт Энергоемкость4 (8) МДж (1.1 кВт*часа) КПДДо 97% Срок службыБолее 25 лет Масса маховичного блока 700 кг Высота с мотором1100 мм Диаметр1200 мм Продукт сертифицирован по ГОСТ Р

5 Режим рекуперации (городской электротранспорт) Стационарная система рекуперации энергии для электрифицированного городского транспорта на основе накопителя кинетической энергии Торможение Запасение Отдача

6 Подключение стационарного НКЭ к контактной сети Связь напрямую с участком контактной сети. Не требуется подключения к подстанции.

7 Троллейбус Миасса Троллейбусная система в Миассе включает 27 остановок, депо, 54 троллейбуса Средний интервал движения на одной остановке 5 мин. Потенциал рекуперации энергии в сутки по всем линиям ~ кВт*час; в год ~ 4 млн. кВт*час Экономия может составить 8 млн. руб. или более 530 тысяч поездок пассажиров!

8 Применения НКЭ для рекуперации энергии троллейбуса Марка ЗиУ-682 Технические данные Род тока и напряжение = 550 ( ) В Выходная мощность115 кВт Ускорение1,3 м/с2 Масса 1 вагона17,985 тонн Торможение1,1 м/с2 Система тягиконтакторно-реостатная Тормозная системаЭлектро-пневматическая Сейчас рекуперированная энергия торможения повторно в сети практически не используется. С применением НКЭ она может полностью направляться на разгон вагона.

9 Расчет числа накопителей на 1 остановку Троллейбус (1 вагон, тара) – кг. Кол-во пассажиров (122 чел) –9 760 кг. Общая масса – кг. А движ. = m (v 2 н – v 2 к ) / 2 = 2,3 МДж А сопр. = F * l = m g k l = 0,4 МДж Общая работа = 2,7 МДж V н = 0 м/с V к = 15 м/с l = 500 м g = 9,8 м/с k = 0,002 Общее количество накопителей - 1 НКЭ (с расчетом на одновременное торможение 2-х троллейбусов) Накопленная энергия разгоняет вагон от 0 км/час до км/час.

10 Расчет экономических показателей на 1 остановку За 20 часов через остановку проходит 400 троллейбусов в обе стороны Общий объем рекуперированной электроэнергии выданной на разгон троллейбусов в сутки : 280 кВт*часов Цена потребленной электроэнергии из расчета 2 рубля за 1 кВт*час составляет 560 рублей в сутки Общая экономия в год с одной остановки составляет рублей (без учета торможений на светофорах и др.) Выдача запасенной в НКЭ энергии для разгона 1 троллейбуса >2,3 МДж 0,8 кВт*часов Если НКЭ установить на 25 остановкахЭкономия за год: рублей Срок окупаемости НКЭ ~3,5 года Срок службы НКЭ – 25 лет.

11 Европейский экспериментальный аналог – стационарный НКЭ для использования рекуперированной энергии трамваев. Экономия на участке контактной сети - до 30% годового энергопотребления. Примеры использования рекуперативной системы на городском транспорте

12 Макет НКЭ на совместном стенде с ОАО «ВНИИЖТ» Выставка «EXPO – 1520», сентябрь 2011г.

13 Экспериментальные исследования динамического накопительного комплекса в режиме рекуперации энергии подвижного состава

14 Моделируемая система Была смоделирована система энергоснабжения электроподвижного состава: контактная сеть + НКЭ. Режим движения ЭПС : ЭтапВремя этапа, с Торможение ЭПС с выдачей энергии в сеть на НКЭ 40 Стоянка ЭПС (хранение энергии)40 Разгон ЭПС (выдача энергии)40

15 НКЭ на стенде в ходе испытаний

16 Моделирование режима рекуперации Обороты маховика Ток в моторе Напряжение звена пост. тока ЭтапВремя этапа, с Торможение ЭПС с выдачей энергии в сеть на НКЭ 40 Стоянка ЭПС (хранение энергии) 40 Разгон ЭПС (выдача энергии) 40 Рекуперация Стоянка Разгон

17 1.Испытания показали успешную работу стационарного НКЭ в режиме рекуперации энергии подвижного состава. 2.Экономия энергии при разгоне одного вагона трамвая или троллейбуса составляет ~0,7 кВт*часов. Через оживленные платформы в сутки проходит до 400 трамваев/троллейбусов. 3.На территории Москвы порядка 800 трамвайных остановок. Помимо этого вагоны тормозят на светофорах и в пробках. 4.Годовая экономия электроэнергии на 1 НКЭ по Москве составит ~ кВт*часов (только на одном участке с остановкой, без учета торможения на светофорах). 5.Предварительный расчет показывает окупаемость НКЭ в течение 4 лет (только по остановкам, без учета светофоров). 6.Стационарный НКЭ может работать с трамваями и с троллейбусами. 7.Срок службы НКЭ составляет 25 лет. 8.Для выполнения проекта может быть реализован энергосервисный контракт. Выводы

18 Выгоды от использования НКЭ Применение стационарных маховичных накопителей позволит обеспечить: существенную экономию потребления энергии, затрачиваемой на разгон троллейбуса/трамвая, за счет рекуперации существенное снижение бюджетных затрат на содержание предприятия городского транспорта более плавное, без рывков, движение вагонов при разгоне и торможении стабилизацию напряжения в контактной сети увеличение ресурса оборудования тяговых подстанций снижение затрат на модернизацию действующих и строительство новых подстанций создание новых рабочих мест снижение тепловой нагрузки на окружающую среду Задействование потенциала Миасского филиала ЮУрГУ. Применение НКЭ также положительно скажется на качестве работы городской энергосистемы в целом.

19 Рынок городской рекуперации Всего в РФ городов с троллейбусным движением – 86. Также имеются 80 троллейбусных систем в городах стран СНГ. При условии размещения в каждом таком городе порядка 50 накопителей для обеспечения использования рекуперированной энергии на разгон троллейбусов, объем экономии энергии только по России составит не менее 400 млн. кВт*часов в год или в денежном выражении порядка 1 млрд. руб.

20 Предложения администрации г. Миасса 1.Провести опытную эксплуатацию стационарного накопителя энергии на одном из участков движения городского троллейбуса Миасса. 2.Разработать и реализовать для этого проекта энергосервисный контракт при поддержке областной и муниципальной администраций.