Электрическая дорога - Electric road

An электрическая дорога, дорога, или же система электрических дорог (ERS) - это дорога, которая снабжает электроэнергией движущиеся по ней транспортные средства. Распространенные реализации: воздушные линии электропередачи над дорогой и источник питания на уровне земли через токопроводящие рельсы или индукционные катушки встроен в дорогу. Воздушные линии электропередач ограничены коммерческими транспортными средствами, в то время как мощность наземного уровня может использоваться любым транспортным средством, что позволяет использовать общественную зарядку с помощью систем измерения мощности и выставления счетов. Из трех систем токопроводящие шины на уровне земли считаются наиболее рентабельными.[1]:10–11 Корея была первой, кто ввел в эксплуатацию электрическую дорогу общего пользования с коммерческой автобусной линией в 2013 году после тестирования экспериментального маршрутного такси в 2009 году.[2]:11–18 Швеция проводит оценку различных технологий электрических дорог с 2013 года и планирует приступить к разработке национальной системы электрических дорог в 2022 году и завершить планирование к 2033 году.[3]:5

Технологии

TRL (бывшая Транспортная исследовательская лаборатория) перечисляет три типа подачи энергии для динамической зарядки или зарядки во время движения автомобиля: воздушные линии электропередачи, и мощность на уровне земли по железной дороге или индукция. TRL называет накладную мощность наиболее технологически продуманным решением, обеспечивающим высочайший уровень мощности, но эта технология не подходит для некоммерческих транспортных средств. Электропитание с уровня земли подходит для всех транспортных средств, при этом рельс является зрелым решением с высокой передачей мощности и легкодоступными и проверяемыми элементами. Индуктивная зарядка обеспечивает наименьшую мощность и требует большего количества придорожного оборудования, чем альтернативы.[2](Приложение D.)

Бизнес модель

Шведская транспортная администрация предполагает, что национальная сеть электрических дорог потребует взаимодействия между несколькими участниками: поставщиком электроэнергии, Энергосистема компания, производитель транспортных средств, владелец дороги, оператор электрических дорожных технологий, поставщик учета и выставления счетов, а также пользователь электрической дороги. Модель собственности может быть разной: электросетевая компания может владеть второстепенной обочиной. электрические подстанции которые питают инфраструктуру электрических дорог, или они могут принадлежать другим игрокам, а система считывания электроэнергии и оплаты может принадлежать игроку, отдельному от оператора инфраструктуры.[3]:10–11

История

19 и 20 века

Ирисбус Троллейбус Cristalis с использованием воздушных линий электропередачи в Лимож, Франция, 2015
Трамвай Бордо с использованием наземного электропитания рельсов возле трамвайной остановки Roustaing, 2006 г.
ОЛЕВ автобус с наземной беспроводной динамической зарядкой, 2016 г.

Воздушные линии электропередачи использовались для автомобильного транспорта по крайней мере с 1882 года в Берлине с Вернера фон Сименса троллейбусы. В 2018 году в эксплуатации находилось более 300 систем троллейбусов. Электроэнергия на троллейбусы обычно подается с помощью пары опоры для тележек расположен на верхней части автомобиля, который простирается до воздушные линии электропередачи. Реализации для дорожных транспортных средств были разработаны в конце 2000-х и 2010-х гг.[4]:15 но они не подходят для некоммерческих транспортных средств, таких как легковые автомобили.[2](Приложение D.)

Источник питания с уровня земли в виде электрифицированных рельсов по исполнению аналогичен воздушным линиям электропередачи. Вместо рычага или столба, идущего к воздушным линиям электропередач, из нижней части транспортного средства выходит механический рычаг, который совмещается с рельсом, встроенным в дорогу. Затем на рельс подается питание, и мощность передается через рычаг к транспортному средству.[4]:16 Электропитание с уровня земли считается эстетически предпочтительнее воздушных проводов.[4]:20 и подходит для всех типов транспортных средств.[2]:24

Концепция беспроводного наземного источника питания для транспортных средств была впервые запатентована в 1894 году. Система статической зарядки для маршрутных автобусов была продемонстрирована в Новой Зеландии в 1996 году.[4]:13 Подобные системы были реализованы Conductix-Wampfler и Bombardier PRIMOVE, которые позже были разработаны от статической зарядки на автобусных станциях до динамической зарядки во время вождения.[2](Приложение B)

21-го века

Развитие электронных дорожных систем значительно расширилось с конца 1990-х по 2010-е годы.[2]:12–22 Несколько компаний разработали и внедрили системы электрических дорог в 2010-х годах.[2](Приложение B)

Корея

Основная статья: Интернет-электромобиль

В Корейский передовой институт науки и технологий запустил в 2009 году челночный сервис с беспроводной динамической зарядкой через индуктивный катушки врезаны в дорогу. В 2013 году OLEV запустила автобусную линию в г. Гуми.[2]:16 Еще одна автобусная линия была запущена в г. Седжонг в 2015 году, а в 2016 году в Гуми были добавлены еще две автобусные линии.[5]:4

Швеция

Шведская транспортная администрация приступила к реализации проекта по строительству электрических дорог в июне 2013 года. Проект включал в себя предварительные закупки для строительства электрифицированных дорог, которые предназначены для получения данных о решениях о платформах для электрических дорог в Швеции и инициирования создания ископаемого мусора. Бестопливная транспортная инфраструктура к 2030 году.[6] Шведская транспортная администрация планирует завершить фазу оценки проекта и приступить к разработке национальной сети электрических дорог к 2022 году.[3]:5

Фаза оценки

В отчете, подготовленном TRL совместно с Транспортной администрацией Швеции, перечислены доступные системы электрических дорог, из которых KAIST ОЛЕВ, Siemens eHighway, Elways, Elonroad, Bombardier PRIMOVE и Electreon были признаны наиболее коммерчески готовыми, а OLEV и eHighway уже обладали полной системой в 2018 году.[2]:13–15 В рамках проекта были профинансированы электрические дороги с воздушными линиями электропередач, токопроводящими рельсами и индуктивными катушками на уровне земли.

Сименс

В рамках проекта впервые были испытаны воздушные линии электропередачи с использованием технологии Siemens eHighway. Дорога была открыта в июне 2016 года в муниципалитете Сандвикен недалеко от Евле в центральной Швеции. На 2-километровом участке автомагистрали E16 на высоте 5,4 метра над его поверхностью были проложены троллейбусы, по которым подается напряжение 750 вольт постоянного тока. Троллейбусы может подключать силовые датчики, установленные на механических рычагах или опоры для тележек, при езде по проводам. Стойки тележки допускают некоторое поперечное движение, но если грузовик выходит на внешнюю полосу движения, опоры тележки автоматически опускаются, и грузовик переключается на аккумуляторную или дизельную энергию.[7] Система способна выдавать мощность 500 кВт и имеет период обслуживания 20 лет.[2]:140–144

Elways

Электрический грузовик, едущий по дороге общего пользования с Elways источник питания на уровне земли, возле Арланда: аэропорт, 2019.

Токопроводящие рельсы на уровне земли испытывались с 2017 по 2019 год с использованием технологии компании Elways. 2-километровый участок дороги 893 между грузовым терминалом аэропорта Арланда и логистической зоной Росерсберг был оборудован встроенными направляющими рельсами как часть eRoadArlanda проект. На короткие участки рельсов подается напряжение по мере приближения совместимого транспортного средства, и они отключаются после проезда транспортного средства. Система измеряет потребляемую энергию, чтобы владелец транспортного средства мог выставить счет.[2]:146–149 Автобусы и грузовики тестировались на дороге,[8] Система подходит для электромобилей, и к ней можно прикасаться, даже если дорога залита соленой водой.[9] Система способна выдавать мощность 200 кВт и имеет период технического обслуживания 20 лет.[2]:146–149

Elonroad

В 2020 году планируется начать испытания токопроводящих рельсов с использованием технологии шведского стартапа Elonroad, расположенного в г. Лунд. Проэкт EVolutionRoad это трехлетний тестовый и демонстрационный проект, который продлится с 2019 по 2022 год.[10] Первый участок дороги был открыт в июне 2020 года.[11] и это первая система электрических дорог, размещенная в городской среде. Токопроводящий датчик под транспортным средством соединяется с рельсом через скользящие контакты, и рельс активен только один метр за раз, когда покрыт автомобилем, что делает его безопасным в городских условиях. Система измеряет потребляемую энергию, чтобы владелец автомобиля мог выставить счет. Система способна выдавать до 300 кВт с КПД 97% во время движения.[12]

Электреон

«Электреон» перенаправляется сюда. Для элементарная частица, видеть электрон.

Испытания индуктивных катушек на уровне земли планируется начать в 2020 году с использованием технологии Electreon, Израильский запускать.[13] Система похожа на eRoadArlanda Проект с короткими секциями из медных катушек, которые возбуждаются, когда по ним проезжает автомобиль, и отключаются, когда он проезжает, что позволяет использовать измерения мощности и систему выставления счетов за потребленную энергию. Система способна выдавать мощность 50 кВт, а период обслуживания составляет 5 лет.[2]:171–172

Расходы

В отчете Шведского центра электромобильности за 2019 год годовые общественные затраты всего шведского автомобильного парка по каждой из трех систем. Воздушные линии электропередачи, несмотря на наличие наиболее совершенных технологий и наименее дорогостоящей инфраструктуры, являются в целом наиболее дорогими, поскольку они позволяют заряжать во время движения только высокие коммерческие автомобили, такие как грузовики и автобусы, в то время как некоммерческие автомобили не могут использовать провода для зарядки во время вождения. , поэтому им придется использовать статическую зарядку, для которой требуются более крупные батареи с большей емкостью, чем батареи, требуемые с использованием динамической зарядки. Источники питания на уровне земли обеспечивают динамическую зарядку для всех транспортных средств, что значительно снижает требуемую емкость и размер аккумулятора, поскольку аккумулятор заряжается во время использования. Уменьшенный размер и емкость аккумулятора снижает стоимость примерно на пять миллиардов. евро в годовом исчислении для всего шведского автомобильного парка. По оценкам, два типа наземных систем электроснабжения имеют одинаковую стоимость для всех компонентов в совокупности, кроме инфраструктуры; инфраструктура проводящих железных дорог оценивается примерно в 1 миллиард евро в годовом исчислении, в то время как беспроводная индуктивная инфраструктура оценивается примерно в 2,8 миллиарда евро в годовом исчислении.[1]:10–11

Другие страны

Франция построила испытательный полигон для динамической беспроводной зарядки автомобилей Qualcomm и завершила испытания в 2018 году. Япония вместе с компанией Honda провела испытания системы электрических дорог на дорогах общего пользования. В 2018 году испытания различных компаний проводились в Китае и США. .[14]:9–10

Индия

Скоростная автомагистраль Дели-Мумбаи - первая в Индии электрическая магистраль, охватывающая 5 штатов на своем маршруте Харьяна, Раджастхан, Мадхья-Прадеш, Гуджарат и Махараштра. Эта автомагистраль сокращает время в пути из Дели в Мумбаи с 24 до 13 часов. Electric Highway на этом маршруте помогает уменьшить загрязнение, а также импорт сырой нефти. Цель состоит в том, чтобы расширить производственную базу и услуги Индии и развить DMIC как «глобальный производственный и торговый центр». ... Правительство Индии планирует опробовать электрическую магистраль (e-Highway) на предлагаемой скоростной автомагистрали Дели-Мумбаи в течение следующих трех лет, чтобы повысить электрическую мобильность в стране.

Германия

Bombardier провела испытание динамической беспроводной передачи энергии в Мангейм, Германия, 2013 г.[14]:9 В Германии в мае 2019 года на автомагистрали № 5 была запущена воздушная линия электропередачи. Проект управляется консорциумом ELISA, в который входят Siemens и Scania.[15]

объединенное Королевство

Шоссе Англии начал проект динамической беспроводной передачи энергии в 2015 году[16] но проект был отменен в начале 2016 года по бюджетным причинам.[17]

Рекомендации

  1. ^ а б Франсиско Х. Маркес-Фернандес (20 мая 2019 г.), Проблемы преобразования энергии в полностью электрической наземной транспортной системе (PDF), Шведский центр электромобильности
  2. ^ а б c d е ж грамм час я j k л м D Bateman; и другие. (8 октября 2018 г.), Электродорожные системы: решение будущего (PDF), TRL
  3. ^ а б c Бьорн Хассельгрен (9 октября 2019 г.), Шведский ERS - история программы, текущий этап анализа и планы на будущее (PDF), Шведская транспортная администрация
  4. ^ а б c d Системы электрических дорог: решение для будущего? (PDF), Всемирная дорожная ассоциация, 2018, ISBN  978-2-84060-496-9
  5. ^ Интеллектуальная технология беспроводной передачи энергии (PDF), Корейский передовой институт науки и технологий
  6. ^ О проекте - eRoadArlanda, заархивировано из оригинал 17 июля 2019 г.
  7. ^ Открыта первая электрическая дорога в Швеции, Транспортная администрация Швеции, 22 июня 2016 г.
  8. ^ Микаэль Хеллгрен; Николас Хонет, Эффективность проводящей системы зарядки переменного тока eRoad - Анализ экспериментальных данных (PDF)
  9. ^ Дэниел Боффи (12 апреля 2018 г.), В Швеции открылась первая в мире электрифицированная дорога для зарядки автомобилей, Хранитель
  10. ^ "Дорога эволюции | Инновации Сконе". www.innovationskane.com. Получено 2020-06-17.
  11. ^ "Nästa generations elväg invigd i Lund av sydsvenskt konsortium - med energi- och digitaliseringsminister Андерс Игеман". Mynewsdesk (на шведском языке). Получено 2020-06-17.
  12. ^ «Elonroad объединяется с Hydro, чтобы построить дорогу, которая динамически заряжает электромобили». www.hydro.com. Получено 2020-06-17.
  13. ^ Ева Джанзон (2 мая 2019 г.), Israeler bygger elväg på Gotland, Världen idag
  14. ^ а б Мартин Г. Х. Густавссон (2 апреля 2019 г.), Обзор концепций ERS и дополнительных технологий (PDF), Шведско-германское исследовательское сотрудничество по системам электрических дорог
  15. ^ Тим Винн-Джонс (октябрь 2019 г.), Третий рельс (PDF), Институт инженеров автомобильного транспорта
  16. ^ Технико-экономическое обоснование - использование электромобилей на основных дорогах Англии, Шоссе Англии, Август 2015 г.
  17. ^ Эд Таргетт (20 сентября 2016 г.), Кто убил электрическое шоссе?