DVANCED ENERGY SOLUTIONS uvádí
CO TO JE WAVE WPT? Bezdrátový přenos energie WAVE WPT (Wireless Power Transfer) byl vyvinut společností Energy Dynamics Laboratory (EDL) v Utahu v USA. Vývoj byl financován Výzkumnou nadací univerzity státu Utah a Ministerstvem energetiky Spojených států. Společnost Wireless Advanced Vehicle Electrification, Inc. (WAVE, bezdrátová elektrifikace pokročilých vozidel), je technologická firma, odštěpená od Utah State University. WAVE a dopravní společnost Utah Transit Authority realizují systém bezdrátového nabíjení, financovaný z grantu TIGGER Ministerstva dopravy Spojených států. Tento program „investic do dopravy pro snížení produkce skleníkových plynů a spotřeby energie“ (Transit Investment for Greenhouse Gas and Energy Reduction /TIGGER/) poskytuje příjemci grantu finanční prostředky na snižování produkce skleníkových plynů anebo potřeby energie. WAVE WPT splňuje přísnou bezpečnostní normu pro magnetická pole stanovenou směrnicí Mezinárodní komise pro ochranu před neionizujícím zářením (International Commission on Non-Ionizing Radiation Protection / ICNIRP/). Podle ICNIRP jsou účinky na lidské zdraví při těchto úrovních pole zcela potlačeny. Systém může pracovat při horizontální odchylce seřízení až 20 cm od středu vysílacího magnetu a vertikální odchylce 16 až 25 cm. To pro provoz a parkování vozidel představuje rozumnou toleranci. WPT je platný princip založený na dvou přírodních zákonech – Ampèrovu zákonu a Faradayovu zákonu. Vysílač WPT generuje v nějakém vedení nebo cívce vysokofrekvenční střídavý proud. Podle Ampèrova zákona tento proud vytváří časově proměnné magnetické pole a podle Faradayova zákona – když se toto magnetické pole šíří do vzduchové mezery a působí na přijímající cívku - indukuje v této cívce napětí.
PŘIJÍMAČ
VYSÍLAČ
OBRÁZEK 1
Pomocí magneticky rezonujících induktivně vázaných konstrukcí lze energii bezpečně a efektivně přenášet na vzdálenosti kratší než metr při jen minimálním ovlivnění jiných předmětů a biologických organismů v blízkém okolí. Pouze předměty, vyladěné na frekvenci vysílače, mohou významně odebírat energii. Důsledkem toho je, že když se ze systému odstraní rezonanční přijímací prvek, vysílač není zatížen a neodebírá tudíž téměř žádnou elektrickou energii. Vysílač se také může vypnout a přestane generovat magnetické pole. Tím se vyloučí možnost interakce magnetického pole s jinými předměty. Obrázek 2 znázorňuje proces WPT v souvislosti s nabíjením městského autobusu. Červená čára ukazuje typickou trasu, na níž jsou zelenými body vyznačeny stanice s infrastrukturou nabíjení WPT a černými body standardní zastávky. Počet přijímacích stanic na typické trase závisí na délce trasy a dalších parametrech. Jiná elektrická vozidla mohou být nabíjena podobně. Společnost EDL vyvinula systém o výkonu 5-10 kW s 90 % účinností, který je schopen přenášet elektrickou energii přes vzduchovou mezeru 25 cm. Nabíjecí stanice jsou na trase umístěny tam, kde má autobus čekací dobu na nabíjení. Autobus se dobíjí pokaždé, když v tomto místě na trase zastaví. Počet těchto nabíjecích stanic závisí na specifických parametrech trasy, jako je čekací doba a délka jízdního okruhu. Systém lze přizpůsobit zmenšením či zvětšením podle velikosti vozidel a nároků trasy. Počet magnetů jak v přijímači, tak ve vysílači lze přizpůsobit, tedy pro 40 kW systém by to byly 4 magnety v přijímači a odpovídající čtyři magnety ve vysílači. To zajišťuje absolutní pružnost schopnost přizpůsobit nabíjecí systém téměř každému elektrickému vozidlu.
PARAMETRY
HODNOTA
PIZNÁMKY
VYKON Frekvence Vzduchová mezera Učinnost Napětí
5kW 20kHz 15.2 – 26.7cm Přibližně 90% 300VDC
Rozměry Podložky Hmotnost Podložky Vychýlení
81.3cm v průměru ~20.4kg 20.3cm při 15.2cm v mezeře
EMF vystavení Modularita Řízení měniče
ICNIRP Škálovatelné Přesné
Muže být zmodernizován na 10 kW — Se zachovánou učinnosti v rozsahu >98 % Magnetický Přenos 208VAC /3F vstup / 300 VDC výstup (konfigurovatelné vstupní / výstupní napětí) Počet magnet se liší podle potřeby Výzkum snížil hmotnost Se zachovánou účinnosti (kónická oblast) Splňuje nejnovější standardy ICNIRP Rychlé rozmístění 10ns rezoluce řízení
TABULKA 1
BEZDRÁTOVÝ PŘENOS ELEKTRICKÉ ENERGIE UMOŽŇUJE ELEKTRICKÁ VOZIDLA Elektromotory jsou účinnější a šetrnější k životnímu prostředí, než motory s vnitřním spalováním. Avšak v praktickém používání v elektrických vozidlech akumulátorové baterie působí ekonomická, tak provozní omezení. Baterie jsou těžké, představují i více, než 50 % ceny vozidla a mají krátký životní cyklus. Použití systému WAVE snižuje hmotnost vozidla o 1/10 až 1/3 celkové hmotnosti autobusu. V systému WAVE se velikost akumulátorové baterie snižuje až o 75 až 100 % v porovnání se systémy používajícími přenos elektřiny kabelem (WIRED POWER TRANSFER). V důsledku významného snížení velikosti akumulátorů se také velmi značně snižují celkové reprodukční náklady systému. Systém WAVE WPT umožňuje městům získat prospěch ze snížení znečištění, zvýšení energetické účinnosti a zlepšení estetiky dopravy praktickým a ekonomicky uskutečnitelným způsobem.
OBRÁZEK 2
KOMPARATIVNÍ VÝHODY PROTI SYSTÉMŮM S KABELOVÝM NABÍJENÍM Kabelové nabíjení je nepohodlné a pro obsluhu nebezpečné. Je jedním z důvodů, proč jsou lidé vzhledem k řízení elektrických vozidel skeptičtí. Systém WAVE tento problém řeší. Varianty rychlého a pomalého nabíjení lze volit bez opuštění vozidla, takže pro uvedení nabíjení do provozu není potřebné potýkat se s počasím. U systému WAVE neexistuje žádné připojování a odpojování do a ze zásuvky, protože se celý proces provádí automaticky. Tyto charakteristiky vás také zbaví starostí ohledně zašpiněných šatů a rukou umazaných od kabelů, stejně jako rizika, že zapomenete připojit systém do zásuvky, abyste uvedli nabíjení do činnosti. Rychlé a pomalé nabíjení u WAVE obstarává jediný systém, což znamená, že nejsou potřebné žádné další investice a instalační práce. Tato charakteristika dodává uživatelům i provozovatelům větší pružnost a přizpůsobivost.
WAVE JE BEZPEČNÝ SYSTÉM WAVE nemá žádné pohyblivé součásti, je to systém v pevné fázi. Jeho komponenty mají dvojitou izolaci a jsou neobyčejně robustní a odolné, vzdorují chemikáliím, špíně, počasí a vodě. Tento systém je imunní vůči korozi a nemůže se zkratovat, což znamená, že je bezpečný při havárii. Systém je opatřen třemi vrstvami fyzického zabezpečení při selhání (2 v technických prostředcích a 1 v programovém vybavení). Je speciálně konstruován tak, aby chránil technické prostředky a všechny uživatele ve všech neočekávaných podmínkách, provozních režimech a poruchách komponent. Bezdrátový přenos je bezpečný a neškodný pro lidi i zvířata. Odstraňuje důležité obavy, jako jsou nebezpečí úrazu elektrickým proudem a riziko zakopnutí o kabely. Eliminují se také problémy s vandalismem a odcizením, protože systém nemá žádné komponenty, které lze ukrást, poškodit, nebo vytrhnout ze zásuvky. WPT zachovává estetiku historických městských čtvrtí, protože není příčinou zbytečně přeplněných ulic či hrůzně vyhlížející změti visutých kabelů. Systém WPT si udržuje bezvadný prostor své dráhy. Optické snímače zajišťují detekci nežádoucích předmětů a jsou schopny zastavit přenos elektrické energie. Tím se zabrání, že by byl systém vystaven potenciálně škodlivému působení neionizujícího magnetického záření, jako je záření mikrovlnných zařízení. wave wpt magnet
STUDIE KONKRÉTNÍHO PŘÍPADU V ČESKÉ REPUBLICE EVROPSKÁ PRIORITA: POLITIKA PRO ENERGETIKU A ŽIVOTNÍ PROSTŘEDÍ Energetická bezpečnost a udržitelnost životního prostředí jsou cíle priorit politiky EU. Současná dynamika energetického trhu ukazuje, že ceny fosilních paliv nadále porostou a že politická nestabilita bude mít i nadále nepříznivý dopad na bezpečnost zásob a dodávek. Česká republika je silně závislá na dovozu fosilních paliv a oznámila vládní energetickou strategii, která je zaměřena na další rozvoj schopnosti vyrábět elektřinu v jaderných zařízeních za účelem dosažení cílů shora uvedené politiky. Městská doprava je velmi významný uživatel energetických zdrojů a zároveň významný zdroj městského znečistění. Veřejná doprava vyžaduje okamžité praktické řešení problémů se znečistěním a se zabezpečením energie. Elektrické autobusy mají technická a ekonomická omezení, související se současnou technikou akumulátorových baterií a technologií jejich nabíjení. Při použití systému bezdrátového přenosu energie WAVE mohou města zavádět systémy elektrických autobusů do praxe. Společnosti to umožní dosáhnout vyšších cílů v ochraně životního prostředí při současné schopnosti ekonomicky konkurovat konvenční dopravě.
PŘEDPOKLADY A VÝPOČTY ODHADOVANÝ PRO DVANÁCTILETÝ ŽIVOTNÍ CYKLUS
Průměrná délka trasy (v km) Počet autobusů, jezdících na trase Průměrná roční vzdálenost, kterou ujede jeden autobus (v km) Max. počet cestujících v autobusu Kapacita akumulátorů bez WAVE Kapacita akumulátorů s WAVE Hmotnost akumulátorů bez WAVE Hmotnost akumulátorů s WAVE Úspora hmotnosti WAVE Cena akumulátorů bez WAVE Cena akumulátorů s WAVE Výfukové emise CO2 za životní cyklus Nafta Výfukové emise CO2 za životní cyklus CNG Výfukové emise CO2 za životní cyklus WAVE WPT TABULKA 2
12 7 60,000 80 259kWh 84 kWh 1424 kg 462 kg 962 kg 1,990,000 Kč 642,600 Kč 7,432,445 kg 3,738,581 kg 0
V tomto příkladu kapitálové výdaje (CAPEX) na provozní řešení „na klíč“, včetně autobusů a nabíjecích soustav, činí přibližně 95,000.000 Kč. Dodací lhůta od podání závazné kupní objednávky a složení zálohy v hotovosti je 18 měsíců. Každý systém bude konstruován podle požadavků konkrétní trasy tak, aby byla jeho ekonomická efektivnost optimalizována. Takovýto projekt lze financovat kombinací částky 50,000,000 Kč ve formě operačního leasingu autobusů a půjčky prodejce až do 20 % nákladů na infrastrukturu, které činí 45,000.000 Kč na období 12 let. Finanční podporu lze získat z několika podpůrných programů, a může dosáhnout až 60 % z celkových nákladů na projekt. Vezmeme-li v úvahu dotační podporu pro projekty čistého ovzduší a energetickou efektivnost, může celkový vlastní podíl placený zákazníkem činit pouhých 25,000.000 Kč přitom, když je zbytek financován operačním leasingem a úvěrem dodavatele. Každý zákazník je jedinečný a tudíž budou náklady a dostupné financování optimalizovány tak, aby potřebám zákazníka vyhověly. Jak znázorňuje obrázek 3, porovnání nákladů na autobus za dvanáctiletý životní cyklus pro stlačený zemní plyn (CNG), motorovou naftu a WAVE Elektrobus je přesvědčivé. Za životní cyklus jsou náklady autobusu na energii v systému WAVE Elektrobus pětkrát nižší, než autobusu s naftovým pohonem. Celkové náklady životního cyklu autobusu WPT jsou nižší, než u uvedených alternativ a systém WPT také poskytuje značné úspory energie. Energetická účinnost je klíčovou politikou EU, která zajišťuje hospodárné využívání zdrojů a zvyšuje energetickou nezávislost. Ve shodě s českou energetickou politikou zvyšování kapacity jaderných zdrojů pro výrobu elektřiny je systém WAVE Elektrobus s touto strategií slučitelný v tom, že zavádí přechod dopravy na elektrický pohon. Úspory subvencovaného programu WAVE Elektrobus jsou v porovnání s jinými variantami dopravy velmi značné. Mimochodem, současné ekologické problémy a nedávné publikace vydané OECD naznačují, že Česká republika má jednu z nejvyšších úrovní znečistění v EU. Systém WAVE ELEKTROBUS neprodukuje žádné výfukové plyny a tudíž v porovnání se
25,000,000 Kč 20,000,000 Kč 15,000,000 Kč 10,000,000 Kč 5,000,000 Kč 0 Kč CNG
INFRASTRUKTURA
NAFTA
VOZIDLO
WAVE ELEKTROBUS
SERVIS
WAVE ELEKTROBUS S DOTACÍ ENERGIE
OBRÁZEK 3
systémy, jež spalují motorovou naftu nebo CNG, může drasticky snížit celkové emise znečisťujících látek. To je také v souladu s ekologickými směrnicemi EU. Pokud dojde na úroveň občana, každý z nás se již „zasekl“ v dopravě za autobusem poháněným naftou, který vypouštěl na ostatní vozy oblaka kouře z výfuku a dělal nadměrný hluk. Budeme-li mít v městské dopravě WAVE WPT, může nás těšit tichá, spolehlivá, hospodárná a čistá hromadná doprava.
JAKÝ Z TOHO MŮŽETE MÍT PROSPĚCH? Advanced Energy Solutions s.r.o. (AES), výhradní hlavní dodavatel systémů WAVE WPT ve Východní Evropě, zajišťuje řešení WAVE na klíč, což zahrnuje: instalaci a realizaci systému WAVE WPT s prvky (deskami) pro přenos energie (tj. v nabíjecím systému v zemi a sběrač přijímače na autobusu), vyhodnocení stanoviště a analýzu užitku a nákladů, strukturu financování, inženýrské zpracování, montáž a zkoušení, uvedení do provozu, školení, servis a údržbu, plus naléhavé opravy ve lhůtě 24 hodin. AES je prodejce, který je neutrální ve vztahu k vozidlům a může tedy montovat nabíjecí systém WAVE na vozidla určená zákazníkem. AES poskytuje finanční podporu. K dispozici je několik možností financování, jako je kombinace dotace, vlastních prostředků, dodavatelského úvěru, nebo operačního leasingu vozidel. Může být zahrnuta i rotace vozového parku, která umožní likvidaci současného parku vozidel. Abyste mohli začít získávat výhody tohoto řešení, sdělte nám laskavě následující informace na e-mailovou adresu
[email protected]: • Název a kontaktní místo vaší organizace • Popis organizace ve dvou větách • Délku trasy v kilometrech • Počet kol, které ujede jeden autobus denně. • Počet autobusů, jezdících na trase • Množství odpočinkového času na jedno kolo (to je doba pro nabíjení ve stanici) • Počet kilometrů, které ujede jeden autobus na trase ročně. Jakmile tyto informace obdržíme, náš team vypracuje během 72 hodin nabídku přizpůsobenou pro vaši organizaci. Spojíme se s vámi, abychom zpracovali takové věci, jako jsou problémy specifické pro stanoviště, finanční podpora a harmonogram realizace.
DVANCED ENERGY SOLUTIONS
Praha 1, Vodickova 791/41 +420 224 152 031
[email protected]
