Nästa stopp: Ultracapacitor Buses

Kommunala transportbyråer har försökt minska koldioxidavtrycket för sina bussflottor med hjälp av en rad alternativ under åren, från biobränslen och vätgas till batterier och hybridelektrisk diesel. Nu säger ett kinesiskt företag och dess amerikanska partner att ultrakondensatorer kan erbjuda det grönaste och mest ekonomiska sättet att driva innerstadsbussar.

Snabbladdare: En buss som går helt på ultrakondensatorer laddas upp vid en busshållplats i Shanghai. Bussarna kan bara åka tre till fem mil mellan laddningarna, men ultrakondensatorerna möjliggör snabb laddning vid utsedda busshållplatser.

Det finns bara en hake: de bästa ultrakondensatorerna kan bara lagra cirka 5 procent av energin som litiumjonbatterier håller, vilket begränsar dem till ett par mil per laddning. Detta gör dem ineffektiva som energilagringsmedium för personbilar. Men vad ultrakondensatorer saknar i räckvidd utgör de i sin förmåga att snabbt ladda och ladda ur. Så i fordon som måste stanna ofta och förutsägbart som en del av normal drift, börjar energilagring baserad uteslutande på ultrakondensatorer bli meningsfull.

Sinautec Automobile Technologies , baserat i Arlington, VA, och dess kinesiska partner, Shanghai Aowei Technology Development Company, har tillbringat de senaste tre åren med att demonstrera tillvägagångssättet med 17 41-sits kommunala bussar i utkanten av Shanghai. Den 21 oktober kommer de två företagen att erbjuda en en dags demonstration vid American University i Washington, DC, där en 11-sits minibuss som körs på ultrakondensatorer kommer att tillbringa dagen med att skjutsa människor runt campus.

Tricket är att förvandla några busshållplatser längs rutten till laddstationer, säger Dan Ye, verkställande direktör för Sinautec. Till skillnad från en konventionell trolleybuss som ständigt måste röra en luftledning, tar Sinautecs ultrakondensatorbussar stora klunkar elektricitet varannan eller tredje mil vid utsedda laddningsstationer, som fungerar som busshållplatser. När du är på dessa stationer, reser sig en samlare på toppen av bussen några meter och rör vid en laddningsledning. Inom ett par minuter är de ultrakondensatorbanker som förvaras under bussens säten fulladdade.

Det är ett lysande koncept, säger ultrakondensatorexperten Joel schindall , professor i elektroteknik och datavetenskap vid MIT. Det är inte väl lämpat för enbart elbilar, men det är praktiskt att stanna en buss med några stadskvarter.

Bussarna kan också fånga energi från inbromsning och företaget säger att laddstationer kan utrustas med solpaneler (även om detta främst är för att främja uppfattningen att fordonen har ett lägre koldioxidavtryck). Ye säger att bussarna använder 40 procent mindre el jämfört med en elektrisk trådbuss, främst för att de är lättare och har de regenerativa bromsfördelarna. De är också konkurrenskraftiga med konventionella bussar baserade på bränslebesparingar under fordonets 12-åriga livslängd, baserat på nuvarande olje- och elpriser. Sinautec uppskattar att en av dess bussar har en tiondel av energikostnaden för en dieselbuss och kan uppnå bränslebesparingar på 200 000 USD under hela livet.

Ultrakondensatorbussen är också billigare än litiumjonbatteribussar, säger Ye. Vi använde OS-bussen (litiumjon) som modell och fann vår cirka 40 procent billigare med en mycket överlägsen tillförlitlighetsklassning. Ye tillägger att miljöfördelarna är övertygande. Även om du använder den smutsigaste kolanläggningen på planeten, genererar den en tredjedel av koldioxiden i diesel när den används för att ladda en ultrakondensator.

Bussar i Shanghai-piloten tillverkas av Sunwin Bus, ett kinesiskt joint venture-företag med Volvo of Sweden, och använder ultrakondensatorer tillverkade av Shanghai Aowei. Foton America Bus, baserat i Germantown, TN, kommer att tillverka de ultrakondensatorbussar som kommer att säljas i USA. Ultrakondensatorerna är gjorda av aktivt kol och har en energitäthet på sex wattimmar per kilogram. (Som jämförelse kan ett högpresterande litiumjonbatteri uppnå 200 wattimmar per kilogram.) Clifford Clare, vd för Foton America, säger att ytterligare 60 bussar kommer att levereras tidigt nästa år med ultrakondensatorer som levererar 10 wattimmar per kilogram.

De i Shanghai just nu har varit på väg i tre år utan incidenter, utan några som helst misslyckanden, vilket i bussbranschen är fenomenalt, säger Clare, som tillägger att hans företag för samtal med New York City, Chicago och några städer. i Florida om att testa bussarna. Det kommer att bli en tredje generation av produkten, vilket kommer att ge 20 miles [räckvidd per laddning] eller bättre.

Sinautec för också diskussioner med MIT:s Schindall om att utveckla ultrakondensatorer med högre energitäthet med hjälp av vertikalt inriktade kolnanorörsstrukturer som ger enheterna mer yta för att hålla en laddning.

Hittills har vi kunnat få dubbelt så mycket energitäthet som en befintlig ultrakondensator, men det räcker inte, säger Schindall. Vi försöker komma omkring fem gånger. Schindall säger att detta skulle skapa en ultrakondensator med en fjärdedel av energitätheten hos ett litiumjonbatteri.

Just nu kan [Foton]-bussarna bara gå varannan hållplats, en räckvidd på cirka 5 eller 10 stadskvarter, och det är okej för vissa rutter, men här i Boston-området skulle det vara för långt [mellan laddningsplatserna], tillägger Schindall . Om de kunde fördubbla det, eller till och med fyrdubbla det, skulle det öka antalet rutter för vilka det skulle kunna vara en teknisk lösning med en storleksordning.

Det finns några andra viktiga begränsningar. Bussarna med 41 passagerare, baserade på nuvarande teknik, tappar 35 procent av sin räckvidd när luftkonditioneringen slås på (från cirka 5 mil till cirka 3 mil), och har svag acceleration. Men även under dessa förhållanden kan de fortfarande visa sig vara praktiska för kommunala bussar, campus, flygplatser och turistbussar.

Vi vill ersätta en stor del av dieselflottan i USA, säger Ye. Vi behöver visserligen ha laddstationer på olika punkter i nätet, men när energitätheten ökar kommer antalet stationer att minska.

Dölj