Zarządzanie energią w trakcji elektrycznej prądu stałego

2016-10-10 - Transport szynowy jest dzis postrzegany jako jeden z najbardziej wydajnych środków transportu lądowego, który jest zarazem przyjazny środowisku naturalnemu. Szacuje się, że energochłonność transportu szynowego jest 9.5 razy mniejsza niż transportu drogowego. Jednym z czynników wpływających na dużą wydajność energetyczną jest niskie tarcie pomiędzy kołem a szyną, dzięki czemu mało energii rozpraszane jest na pokonywanie oporów toczenia. Mimo to, że transport szynowy jest wydajny, dążenie do poprawy sprawności energetycznej stanowi ciągłe wyzwanie dla wszystkich przedsiębiorstw z branży rynku kolejowego jak również operatorów transportu miejskiego.
Istnieje wiele sposobów na poprawienie sprawności energetycznej transportu kolejowego poczynając od ograniczenia masy pojazdów poprzez aerodynamiczny kształt, optymalizację rozkładów jazdy, jak również zastosowanie nowoczesnych technologii na pojazdach i w infrastrukturze przytorowej. Stosowanie nowych technologii pozwala w odpowiedni sposób zarządzać energią i jej przepływem w trakcji elektrycznej, co przekłada się na ograniczenie zużycia energii elektrycznej, a w rezultacie daje duże oszczędności. Jedną z technologii, która ukierunkowana jest na ograniczenie zużycia energii elektrycznej jest technologia odzysku energii z hamujących pojazdów za pomocą magazynów energii lub falowników instalowanych na podstacjach trakcyjnych. Szacuje się, że zastosowanie powyższych technologii pozwala zaoszczędzić od 10-30% energii.

Firma ABB, wychodząc naprzeciw wymaganiom klientów, wprowadziła na rynek serię przekształtników ENVILINETM. Główne korzyści, które zapewnia rodzina produktów ENVILINE to zwiększenie efektywności energetycznej, zmniejszenie kosztów energii elektrycznej, poprawa jakości energii elektrycznej, oraz zwiększenie niezawodności.
Jednym z produktów umożliwiających odzysk energii z hamującego pojazdu jest system ENVLINE ERS. Jest to falownik oparty o moduły IGBT, który umożliwia zwrot nadwyżki energii hamującego pojazdu poprzez jej zwrot do sieci zasilającej AC, co bezpośrednio przekłada się na obniżenie całkowitego zużycia energii. System ten pozwala nie tylko odzyskać energię z hamujących pojazdów, ale w tym samym czasie może przynieść dodatkowe korzyści. Korzyści płynące z zastosowania tego urządzenia to poprawa jakości energii sieci zasilającej AC poprzez opcjonalną filtrację wyższych harmonicznych, jak i możliwość kompensacji mocy biernej. System ERS może również zaoferować wsparcie istniejących prostowników dzięki dwukierunkowemu działaniu. Niski koszt inwestycji, niewielkie wymiary, łatwy montaż oraz minimalne wymagania w zakresie obsługi urządzenia gwarantują szybki zwrot inwestycji. Zalety ENVILINE ERS zostały docenione przez przyznanie temu rozwiązaniu pierwszej nagrody w kategorii „Elektryfikacja” w konkursie na targach kolejowych Railtex 2013 w Londynie. ERS zdobył prestiżowy tytuł IET Innovation Vehicle Technologies Award, przyznawany przez Institution of Engineering and Technology. Został również wyróżniony nagrodą im. prof. Jana Podoskiego podczas największych i najbardziej prestiżowych targów transportu szynowego w Polsce, TRAKO 2015. Jury konkursu, organizowanego przez Izbę Gospodarczą Komunikacji Miejskiej, doceniło nowoczesne rozwiązanie dla trakcji elektrycznej w komunikacji miejskiej i innowacyjność systemu.
Drugi z systemów należący do rodziny produktów ENVILINE to układ magazynowania energii ESS. Urządzenie to pozwala na magazynowanie nadmiaru energii pochodzącego z hamującego pojazdu, a następnie oddanie zgromadzonej energii do sieci trakcyjnej DC w momencie, kiedy jest ona potrzebna (np. podczas ruszania pojazdu). W zależności od potrzeb system ESS może być wyposażony w superkondensatory służące do krótkotrwałego magazynowania energii, gdzie potrzebna jest duża gęstość mocy lub baterie pozwalające na osiągnięcie większych gęstości energii. Bardzo ważną zaletą tego systemu jest brak konieczności podłączania go do sieci zasilającej AC. Poza podstawową funkcją systemu ESS, jaką jest odzyskiwanie energii hamowania, ciekawym zastosowaniem może być użycie tego urządzenia jako rezerwowego źródła energii umożliwiającego, w przypadku awarii zasilania AC, dotarcie pojazdów trakcyjnych do najbliższego przystanku. Co warto wspomnieć, system odzyskiwania energii ENVLINE ESS został zainstalowany w Pensylwanii. System ten wyposażony jest w baterie litowo-jonowo, które mogą zgromadzić do 400 kWh energii. Poza podstawową funkcją jaką pełni ten system, czyli odzyskiwanie energii z hamujących pojazdów, układ ten pozwala na odsprzedaż energii do lokalnego dostawcy jakim jest Virdity Energy. ENVILINE ESS jest również zainstalowany na jednej z podstacji nowo wybudowanej II linii metra w Warszawie. Jest to 40-megadżulowy (40MJ) system magazynowania energii oparty na dwuwarstwowych super-kondensatorach. ABB jest odpowiedzialna również za system zarządzania siecią, który zostanie zintegrowany z istniejącym systemem, nadzorującym obecnie I linię metra.
Niezaprzeczalną zaletą obu systemów odzyskiwania energii jest fakt, że można je zaimplementować nie tylko w nowo powstałych projektach, ale także zainstalować na istniejących podstacjach trakcyjnych w ramach modernizacji. Jako uzupełnienie oferty przekształtników wspierających efektywne zarządzanie przepływem energii w systemach trakcyjnych DC ABB posiada również układ rozpraszania energii ENVILINE ARU. W tradycyjnych układach energia hamującego pojazdu rozpraszana jest w rezystorach hamowania umieszczonych na pojeździe. Powoduje to zwiększenie ciężaru pojazdu i wydzielanie ciepła w miejscu, w którym pojazd hamuje. ENVILINE ARU instalowany na podstacji trakcyjnej, przejmuje funkcje rezystorów hamowania instalowanych na pojeździe. Jego zastosowanie umożliwia odbiór nadwyżki energii hamujących pojazdów i rozproszenie w jednym miejscu, w rezystorach zainstalowanych w pobliżu podstacji. Dzięki temu możemy zredukować ciężar pojazdów oraz na przykład w aplikacjach typu metro, osiągnąć dodatkowe korzyści dzięki mniejszym nakładom na energię potrzebną do wentylacji tuneli.

Szukaj



SKONTAKTUJ SIĘ Z NAMI