Effects and opportunities of supplying electric vehicles by public charging stations MEE Diplomaterv pályázat II. helyezett - 2012 Vereczki György BME Villamos Energetika Tanszék Konzulensek: Prikler László – BME Prof. Pavol Bauer – TU Delft Budapest, 2012.09.05.
Problémakör elhelyezése • E-mobilitás már ma készen áll a városi
közlekedési igények kielégítésére • európai utazások 80%-a kisebb 25km • budapesti átlag 24 km
(IEA)
(ELMŰ)
• Hosszabb távú hatótávolság azonban
jelentős mértékben korlátozott
Megoldási alternatíva keresése
2
Témavázlat 1) Alapfogalmak és kiinduló adatok a) Közösségi töltőállomás b) Lehetséges technológiák c) Vizsgálat során használt elektromos autók száma 2) Töltőállomás méretezés főbb pontjai 3) Mit jelent a közösségi töltőállomások
megjelenése szolgáltatói szemmel
3
Közösségi töltőállomás fogalma és száma • Autópályák melletti „benzinkútszerű”
elektromos töltőállomás • Cél: autók hatótávolságának növelése • Nagy teljesítmény (50kW) • Hollandia lefedése 100db ilyen
állomással (The New Motion) • Előre meghatározott sugarú
Forrás: The New Motion
elhelyezkedés (~50km) 4
Felhasznált technológia DC Gyorstöltés
Akkumulátor csere
• 50 kW DC output gyorstöltő
• Egész akkumulátor cseréje
• Kiszolgálási idő:
• Töltés időben eltolható
• 80km – 11 perc
• Max. 50kW teljesítmény
• 170km – 26 perc
• Fix kiszolgálási idő: 5 perc
(Better Place)
(ABB)
Egy számítás során csak egy technológia!
5
Vizsgálathoz használt kiinduló adatok 2025-re prognosztizált elektromos autók száma Hollandiában
1 000 000
Közösségi töltőállomások száma
100
Szükséges kiszolgáló egységek száma Egyenletes eloszlást feltételezve
Egyes töltőállomásra jutó autók száma
10 000/töltőállomás
Teljesítményigény Koncentrált akkumulátor kapacitás
6
Töltőállomás méretezés főbb pontjai – sorbanállási algoritmus lényege •
• •
Méretezés a tömegkiszolgálásban már bevált módszerrel Méretezés a beérkezési maximumra Optimalizálás 10 perces maximális várakozásra
7
Szcenáriók és esetek 19 Különböző jármű hatótávolság szcenárió 80 - 170 km
DC gyorstöltés Absolut Worst Case •
•
Töltés a csúcsterhelés idején Akkumulátor maximális feltöltése
DC gyorstöltés Average Peak Case •
•
Töltés a csúcsterhelés idején A hátralévő tervezett úthossztól függően nem feltétlenül a maximális energia töltése
Akkumulátor cserés tech. •
•
•
Töltés a csúcsterhelés idején Nem szabályozott, nagy teljesítményű töltés Akkumulátor maximális feltöltése
19x3=57 eset (case) vizsgálata
8
Egy adott töltőállomás kiszolgáló egységeinek optimális száma 160km-es hatótávolság esetén 27 db 13 db párhuzamosan üzemelő 5 db töltő
• Absolut Worst Case: Lehető legnagyobb töltési igény • Average Peak Case: Várható, általános töltési igény 9
Mit jelent ez szolgáltatói szemmel? I. •
Koncentrált teljesítményigény megjelenést
35MJ / liter ∗ 50liter = 5.83MJ / s ≈ 5.83MW 5 min∗ 60
160km-es hatótávolság esetén 27 db töltő – 1467 kW 13 db töltő – 707 kW 5 db töltő – 272 kW
10
Mit jelent ez szolgáltatói szemmel? II. • Akkumulátor cserés technológia esetén koncentrált tárolókapacitást (akkumulátor)
(Better Place)
Részvétel a hálózati szabályozásban: •Éjszaki völgykisimítás •"Többlet" megújuló energia eltárolása •Frekvenciaszabályozás segítése (V2G)
Koncentrált tárolókapacitás
Tárolókapacitás töltőállomásonként több MWh nagyságrendben 11
Kitekintés •
Az említett technológiák és módszer felhasználásával legyőzhető a jelenleg még korlátozott hatótávolság
•
A jövőben még gyorsabb töltőtechnológiák és nagyobb kapacitású akkumulátorok megjelenése várható
• Ajánlott irodalom: Harikumaran J., Vereczki Gy., Farkas Cs., Bauer P.: Comparison of Quick Charge Technologies for Electric Vehicle Introduction in Netherlands 38th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society (IECON 2012). Montreal, Canada, 2012.10.25-28 12
Köszönöm a figyelmet!
„Papa! What is gasoline…?” The New Motion
Kapcsolat:
[email protected] 13
