Autobus-biltegi batek % 28ko kostua murrizten duen karga gailurra 240-720 kW-ko DC kargatzeko pila malgu batekin

Bezeroaren aurrekariak

Rhine-Ruhr eskualdeko udal garraio-operadore batek bateria elektrikoko 42 autobusez osatutako flota kudeatzen du eta hilero 120.000 kilometroko zerbitzu programatua hartzen du. Flota 2019an eraikitako biltegi bakarrean oinarritzen da, non 120 kW-ko DC kargagailu finko 30 instalatu ziren gau eta aukera kargatzeko.

Operadorearen oinarrizko mandatua: autobusak egunean gutxienez 16 orduz errepidean mantentzea, goizeko eta arratsaldeko punta-puntakoak barne. Horrek esan nahi zuen zerbitzu-blokeen arteko kargatzeko leihoak 45 minutuko laburrak zirela. Lehendik zegoen kargagailu finkoaren diseinua zurrunegia zen murrizketa operatibo horietarako.

Erronka: potentzia finkoa, tarifa finkoak eta kargagailu inaktiboak

120 kW-ko kargagailu finko bakoitza autobus bakar bati esleitu zitzaion. Goizeko eta arratsaldeko zerbitzuaren ondoren autobusak uhinka bueltatu zirenean, kargagailu asko geldirik egon ziren aktiboetan ilara bat sortzen zen bitartean. %40ko karga-egoera duen autobus batek 1,5 ordu behar izan ditu oraindik 120 kW-ko kargagailu batean, luzeegia 45 minutuko geldialdirako.

Biltegiaren sare-konexioa aldibereko 600 kW-ko kargara mugatuta zegoenez, patiora potentzia gehiago eramateak transformadore berri bat eta baimen-prozesu luze bat beharko lituzke, 180.000 $-ko kostu estimatua. Bitartean, operadoreak bi konponbide probatu zituen:

• Autobusak eskuz programatzea potentzia lortzeko lehia saihesteko, irteera-orduak atzeratu eta denbora-errendimendua murriztu zuen.
• Dauden kargagailuak programatzea eskari pikoetan irteera mugatzeko, baina horrek karga-denborak bakarrik luzatu zituen eta hurrengo blokerako autobusak kargatuta utzi zituen.

Ondorio zuzena marruskadura operatibo pila gero eta handiagoa izan zen: ilarak, galdutako irteerak eta 24.000 dolarretara iristen ziren hileroko eskaera kobratzeak. Taldeak kargatzeko arkitektura bat behar zuen, potentziaren esleipena denbora errealean behar zen tokira egokitzeko, ez irteera finkoen multzo bat.

Zergatik 240-720 kW DC kargatzeko pila malgua

Operadoreak bi alternatiba ebaluatu zituen Soutya 240-720 kW-ko DC Malguaren Kargatze Pilean kokatu aurretik.

Lehenengo alternatiba bigarren transformadore bat gehitzea eta 120 kW-ko kargagailu finko gehiago zabaltzea izan zen. Planteamendu horrek ilarak ezabatuko lituzke, baina oraindik kargagailu asko inaktibo utziko lituzke egunaren erdialdean, eta sarearen berritzeak soilik urteko energia aurrekontu osoa jango luke.

Bigarren alternatiba potentzia handiko kargagailu zentrala zen etengailu mekanikoko matrize batekin, aldi berean autobus bat konektatu zezakeena. Boterea partekatzeko arazoa konpondu zuen, baina botila-lepo berri bat sortu zuen: etenaldi bakar batek biltegi osoa geldituko luke.

Soutya kargatzeko pila malgua hiru arrazoirengatik nabarmendu zen:

• Potentzia esleipen dinamikoa:600 kW-ko unitate bakar batek sei-zortzi karga puntutan bana dezake bere irteera, autobus bakoitzari momentuan behar duen potentzia soilik emanez. Esleipena denbora errealean eguneratzen da eskuzko esku-hartzerik gabe.
• Eskalagarritasun modularra:Pila potentzia-modulu trukagarriekin eraikita dago. Flota hazten bada, operadoreak moduluak gehi ditzake unitate osoa ordeztu gabe.
• Ez da sarearen berritzerik behar:Pilak gehienezko karga konfiguragarria bete dezakeenez, lehendik dagoen 600 kW-ko sare-konexioan sartzen da, eta 180.000 $ transformatzaile-proiektua saihesten du.

Ezarpena: Inplementazio mailakatua eta Karga Dinamikoaren Kudeaketa

Proiektua sei astetan gauzatu zen, kontratua sinatzen hasi eta erabateko funtzionamendura arte. Ezartzeak lau urrats izan zituen:

1. Gunearen inkesta eta diseinuaren mapak.Taldeak autobusen aparkalekuen posizioak, kableen ibilbideak eta lehendik zegoen zentralen ahalmena mapatu zituen, pila bakoitzeko kargatzeko saltoki kopuru optimoa zehazteko.
2. 600 kW-ko lau pila jartzea,bakoitza zortzi konektorerekin konfiguratuta, guztira 32 karga-punturekin. Piloak aparkaleku-lerroen artean jarri ziren kableen luzera eta galerak minimizatzeko.
3. Biltegiaren kudeaketa sistemarekin integratzea.Piloaren potentzia esleipena ibilgailuen programazio datu-basearekin lotu zen, irteera ordu lehenagoko autobusek lehentasunezko potentzia jaso zezaten.
4. Langileen prestakuntza.Karga-operadoreak potentzia-esleipenaren grafikoak irakurtzen eta konexio-akatsen kasu bakanetan zer egin behar zuten jakiteko trebatu ziren.

Erronka nagusi bat azaleratu zen bigarren astean. Biltegiko lehendik dagoen elektrizitate-gelan ezingo zen pila berrietarako beharrezkoak diren tentsioak babesteko eta neurtzeko ekipamendu gehigarririk egokitu birkonfigurazio txiki bat egin gabe. Arazoa azpi-banaketa-plaka trinko bat instalatu eta ordezko karga elektrikoa beste fase batera eramanez konpondu zen —plangintzari lau egun gehitu zizkion obra zibil txiki bat—.

Emaitza kuantifikagarriak: Erantzukizun azkarragoak, eskari kuota txikiagoak, ilara gutxiago

Soutya kargatzeko pila malguetan martxan jarritako lehen hiru hilabeteetako datu operatiboek hobekuntza neurgarriak erakutsi zituzten.

• Autobus bakoitzeko kargatzeko denbora %38 jaitsi da.200 kWh-ko bateria baten batez bestekoa 4,5 ordutik 2,2 ordura jaitsi da, pilak 240 kW kontzentratu baitezake autobus bakar batean aparkalekua erdi hutsik zegoenean.
• Eskari gailurreko kargak % 28 murriztu ziren,24.000 $-tik 17.300 $-ra hilean. Piloaren karga mugatzeko algoritmoak biltegiaren guztizko kontsumoa 600 kW-ko atalasearen azpitik mantendu zuen, nahiz eta 20 autobus aldi berean kargatzen ari ziren.
• Karga erabilera %47tik %78ra igo zen.Elektrizitatea modu malgu batean bideratzen denez, 14:00 etan iristen den autobusak potentzia betean kargatu dezake 18:00 etan irtengo den autobusak txanda itxaroten duen bitartean.
• 180.000 $ sarearen berritzea saihestu zen.Proiektuaren kostua, lau pila eta instalazioa barne, 96.000 dolarrekoa izan zen gutxi gorabehera, hau da, amortizazio epea urtebete baino gehiagokoa izan zen eskaera-kargaren aurrezpenean soilik oinarrituta.

Eragin handiagoa nabaritu zen ordutegiak betetzean: biltegitik %90eko karga-egoera baino gutxiagorekin irteten ziren autobusen kopurua astean 12tik 2ra jaitsi zen, eta flotaren puntualtasun-irteera tasa %92tik %98ra hobetu zen.

Bezeroaren testigantza

Biltegiko eragiketen arduradunak termino sinpleetan esan zuen:

"Pila malguak ez du karga azkarragorik ematen; gure ordutegiaren kontrola berriro ematen digu. Jada ez dut erabaki behar zein autobus kargatu behar den lehenik. Energia behar den lekura doa, eta horrek gure txanda osoaren plangintza aldatu du".

Mantentze-zaintzako beste arduradun batek gehitu zuen: "Diseinu modularrak esan nahi du ahalmena hobetu dezakegula lehendik dagoen instalazioa erauzi gabe. Hori ezin zen gure unitate finko zaharrekin".

Flota eta kargatzeko beste operadoreentzako ikasgaiak

Proiektu honetatik hiru ikasgai errepikagarri atera ziren:

1. Lotu pilaren konfigurazioa benetako autobusen ordutegiekin, ez potentzia maximoarekin.Biltegiak 720 kW-ko modeloa hartu zuen kontuan, baina 32 irteerako 600 kW-ko unitateak hobeto egokitzen dira autobusaren errotazioari eta kostu txikiagoan. Itzultzeko denborak gainjartzen diren gailurra ulertzea baliotsuagoa da ahalik eta unitate handiena erostea baino.
2. Erabili potentzia esleitzeko algoritmoa lehen egunetik.Fabrikako lehenetsia eszenatoki generiko baterako ezarrita dago. Biltegiaren errendimendua hobetu da esleipen-lehentasunak irteera orduak eta bateriaren karga-egoera bat zezaten konfiguratu ostean.
3. Planifikatu flotaren hazkundea unitate modular bat aukeratuz.Operadoreak beste 10 autobus gehitzen baditu, energia-modulu gehigarriak txerta ditzakete dauden piletan. Kargagailu finko batek instalazio berri bat eta sareko beste konexio bat beharko luke.

Taldearentzat sorpresarik handiena kargatzeko portaeraren aldaketak beren eragiketa orokorrean nola eragin zuen izan zen. Potentzia-eredu finkotik eskariak bultzatutako batera aldatzeak dirua aurreztu zuen, denborazko errendimendua hobetu zuen eta langileen eguneroko estres iturri bat ezabatu zuen.

Erreferentziak

DC kargatzeko pila malguak ebaluatzen dituzten operadoreentzat, industria-arau hauek segurtasunari eta errendimenduari buruzko testuinguru erabilgarria eskaintzen dute:

• EN 50620:2017 - Ibilgailu elektrikoak kargatzeko kable elektrikoak, kableen malgutasuna, eguraldiaren erresistentzia eta 0,6/1 kV DC sistemetarako tentsio-eskakizunak definituz.
• IEC 62196 seriea - Entxufeak, entxufeak eta ibilgailuen konektoreak ibilgailu elektrikoen karga eroalerako, AC eta DC interfazearen eskakizunak (CCS eta CHAdeMO barne).
• UL 1699B - Fotovoltaikoa (PV) DC Arc-Fault Circuit Protection, potentzia handiko DC kargatzeko sistemetan erabiltzen diren DC arku-matxurak detektatzeko metodoetarako erreferentzia.