Stadler prowadzi prace badawcze nad akumulatorami do zasilanych bateryjnie zespołów trakcyjnych

Stadler prowadzi prace badawcze nad akumulatorami do zasilanych bateryjnie zespołów trakcyjnych

29 czerwca 2022 | Źródło: Stadler Rail
PODZIEL SIĘ

Firma Stadler i Niemieckie Centrum Lotnictwa i Kosmonautyki (DLR) opracowują modułowy, skalowalny system akumulatorów dla pociągów zasilanych akumulatorami. Wydajność i pojemność systemu akumulatorów można zatem optymalnie dostosować do typowych scenariuszy na torach. Pozwala to zoptymalizować masę i przestrzeń montażową. Zrównoważone funkcjonowanie kolei ma być wspierane poprzez łączenie sektorów oraz integrację energii odnawialnej.

 

Fot. Stadler Rail

 

Firma Stadler, wspólnie z Instytutem Koncepcji Pojazdów w DLR oraz Instytutem Sieciowych Systemów Energetycznych w DLR, opracowuje system akumulatorowy dla pociągów pasażerskich. Energy Systems opracowuje system akumulatorów dla wieloczłonowych pociągów pasażerskich. 
Demonstrator skalowalnej koncepcji jest opracowywany w ramach projektu współpracy MOSENAS "Modular scalable energy storage for sustainable local rail passenger transport". 

Szczególną cechą tej metody jest badanie różnych typów akumulatorów o różnych parametrach. W zależności od konstrukcji i połączeń międzysystemowych moc i pojemność systemu można indywidualnie dostosować do wymagań danego zastosowania na danej trasie. Pozwala to na zmniejszenie masy, a tym samym na ograniczenie zużycia energii przez pociągi.

Pociągi wyposażone w nowy system akumulatorowy są szczególnie przydatne na trasach, na których zasilanie akumulatorowo-elektryczne było wcześniej nieekonomiczne lub niemożliwe ze względów technicznych. Systemy akumulatorowe mogą być dostosowane do cykli pracy pojazdów, czasu eksploatacji i istniejącej infrastruktury ładowania. Umożliwia to również optymalizację oczekiwanego okresu eksploatacji systemów bateryjnych.

Energia elektryczna zamiast oleju napędowego - nawet bez linii napowietrznych.

Lokomotywy elektryczne i zespoły trakcyjne powodują mniejszą emisję zanieczyszczeń niż lokomotywy z silnikami spalinowymi. Jednak ze względów technicznych lub ekonomicznych nie wszystkie linie kolejowe mogą być wyposażone w linie napowietrzne. Na liniach niezelektryfikowanych lub częściowo zelektryfikowanych pojazdy akumulatorowo-elektryczne stanowią przyjazną dla klimatu alternatywę dla napędów spalinowych.

W ramach projektu MOSENAS naukowcy badają, jakie typy akumulatorów, pojemności i konfiguracje najlepiej nadają się do niezawodnej i ekonomicznej eksploatacji pociągu pasażerskiego. Zespół projektowy prowadzi szeroko zakrojone monitorowanie technologii, a także symulacje komputerowe żywotności baterii i testy komponentów w celu zbudowania demonstratora.

Modułowa i otwarta na technologie konstrukcja może być indywidualnie dostosowana.

Dzięki modułowej i otwartej konstrukcji technologicznej system akumulatorów może być dostosowany do konkretnych tras. Oznacza to, że wszystkie czynniki wpływające na przebieg procesu mogą być ze sobą skoordynowane. Ponadto koncepcja modułowa umożliwia również integrację przyszłych technologii akumulatorowych lub ogniw paliwowych.

Szczególnym wyzwaniem jest uwzględnienie dynamicznych wymagań stawianych systemowi baterii. Na przykład do przyspieszenia w krótkim czasie potrzebna jest duża moc. Z kolei podczas hamowania energia może być odzyskiwana w procesie rekuperacji w celu ładowania akumulatorów podczas jazdy. Kolejnym czynnikiem jest starzenie się akumulatorów.

DLR bada konfiguracje systemów w celu zoptymalizowania wzajemnego oddziaływania pomiędzy energią oraz zapotrzebowaniem na energię i jej wytwarzaniem, a tym samym wydłużenie okresu eksploatacji baterii.

Bezpieczeństwo ma najwyższy priorytet w działalności kolejowej. W związku z tym zespół projektu MOSENAS opracowuje koncepcje ważnych wskaźników ostrzegawczych. Obejmuje to rozpoznawanie i monitorowanie krytycznych stanów baterii, jak również skuteczne strategie ochrony przeciwpożarowej oraz prawidłowe przechowywanie modułów akumulatorowych.

Pociągi powinny mieć możliwość szybkiego ładowania w punktach ładowania na stacjach, w zajezdniach lub na liniach napowietrznych. Do ekonomicznego działania potrzebne są wysokie poziomy mocy, aby naładować akumulatory w krótkim czasie. Procesy ładowania powinny w jak najmniejszym stopniu obciążać publiczną sieć energetyczną.

Tak zwane akumulatory drugiego użytku w stacjonarnych magazynach mogą kompensować i buforować obciążenia szczytowe w punktach ładowania.  Są to akumulatory, które nie mają już pełnej zdolności do działania z powodu procesów starzenia się. Nie nadają się już do stosowania w pojazdach, ale można je wykorzystać np. jako magazyn pośredni w infrastrukturze ładowania. 

Dzięki połączeniu sektorowemu można również zintegrować zakłady wytwarzające energię ze źródeł odnawialnych, co przyczyni się do zrównoważonego rozwoju transportu kolejowego.

Doposażenie niezelektryfikowanych linii kolejowych w linie napowietrzne.

W ramach projektu MOSENAS analizuje się również, które linie i stacje bez sieci trakcyjnej można ze względów ekonomicznych zelektryfikować odcinkowo.
Na tej podstawie naukowcy opracowują rozwiązania systemowe, dostosowane do potrzeb połączenie pojazdów szynowych i infrastruktury. 

Federalne Ministerstwo Spraw Cyfrowych i Transportu wspiera projekt współpracy MOSENAS w ramach programu "Wytyczne dotyczące finansowania elektromobilności"  w wysokości 5,3 mln euro