Tunnelbanetåg för att generera kraft till nätet

De Southeastern Pennsylvania Transportation Authority (SEPTA), som driver transitsystemet i Philadelphia, testar en smart elnätsteknik som kan minska sina elräkningar med upp till 40 procent och generera miljontals dollar om året.

Stänger av: Ett nytt projekt kommer att utnyttja energi från tunnelbanetåg som detta på Philadelphias Market-Frankford Line.

Ett massivt batteri installerat vid en av myndighetens transformatorstationer kommer att lagra elektricitet som genereras av bromssystemen på tågen (eftersom tågen saktar ner de hjul som driver generatorerna). Batteriet kommer att hjälpa tågen att accelerera, minska strömförbrukningen och kommer också att ge extra kraft som kan säljas tillbaka till det regionala elnätet. Pilotprojektet, som involverar en av 38 transformatorstationer i transitsystemet, förväntas inbringa 500 000 dollar per år. Denna siffra skulle multipliceras om batterierna installeras på andra transformatorstationer.

Projektet visar hur kontantbelagda kollektivtrafikföretag som driver stora tunnelbanor och elektriska järnvägssystem kan hitta en ny inkomstkälla genom att utnyttja det smarta nätet. Den lyfter också fram ett sätt att det smarta nätet kan spara energi, undvika strömavbrott och införliva mer förnybar energi.

Flera energiföretag experimenterar redan med att använda stora batterier för att hjälpa till att jämna ut fluktuationer i elförsörjningen, hålla nätet i drift med rätt frekvens och förhindra strömavbrott. I det nya pilotprojektet kommer denna typ av batteriteknik att paras ihop med programvara från ett Philadelphia-baserat smart grid-företag som heter Viriditetsenergi .

Mjukvaran kommer att bestämma hur den ström som lagras i batteriet ska allokeras, genom att använda den för att driva tåg och jämna ut toppar i SEPTA:s kraftdistributionsnätverk. SEPTA kan också sälja överskottskraften till olika elmarknader, beroende på ett antal faktorer, inklusive vad som är mest lönsamt.

Pilotprojektet, som Viridity förväntar sig att slutföra till nästa sommar, kommer att använda sig av de regenerativa bromsförmågan hos Philadelphias tunnelbanetåg. Dessa system omvandlar kinetisk energi till elektricitet när tåget saktar ner. I det befintliga systemet, utan batteriet, kan den strömmen skickas tillbaka till SEPTA:s kraftdistributionssystem och användas för att hjälpa ett annat tåg att accelerera – men bara om det råkar accelerera samtidigt som strömmen genereras, säger Laurie Actman, direktör av regeringsrelationer och affärsutveckling på Viridity. Annars försvinner den kraften.

Att mata in energi till elnätet kan visa sig vara mer värdefullt än att använda den för att driva tåg. Nätoperatörerna måste balansera utbud och efterfrågan. Det gör de nu genom att skicka signaler till kraftverk som har gått med på att arbeta med mindre än full kapacitet, så att stationerna snabbt kan öka eller minska effektuttaget, ibland bara för några sekunder åt gången. Men det tar tid för kraftverken att rampa upp och ner strömmen, vilket kan göra det svårt för nätoperatörerna att hänga med i efterfrågan. Ett batteri kan ge stötar av kraft nästan omedelbart, säger Kevin Morelock, chef för IT och projekt på Viridity.

Att tillhandahålla korta strömbrytare som svar på signaler från nätoperatörer är en tjänst som kallas frekvensreglering. I tider då elpriserna är höga, som under varma dagar när efterfrågan är hög, kan det vara mer lukrativt att sluta erbjuda frekvensreglering och att istället sälja tillbaka kraften till nätet.

Pilotprojektet, som finansieras av ett anslag på $900 000 från Pennsylvania Energy Development Authority , står inför två primära tekniska utmaningar. Den första är att välja ett batteri som snabbt kan absorbera och ladda ur elektricitet, potentiellt i hundratusentals cykler, säger Morelock. Viridity utvärderar just nu olika batteriteknologier, som blysyra (som är billigt, men inte långvarigt) och litiumjon (som utvecklas av företag som t.ex. AltairNano och A123-system ).

Den andra utmaningen är att utveckla mjukvara som snabbt kan analysera data från SEPTA:s system och från olika elmarknader och bestämma hur den lagrade energin bäst ska användas. Viridity har redan utvecklat liknande mjukvara för att hantera byggnader, dra ström från solpaneler eller moderera effektbehovet från luftkonditioneringssystem och andra belastningar för att hjälpa till att stabilisera nätet.

Mark Duvall , chef för elektrisk transport och energilagring vid Electric Power Research Institute i Palo Alto, CA, säger att projektet har satt upp ett aggressivt mål för energibesparingar. Men mycket kommer att bero på hur mycket regenerativ bromskapacitet som kan utnyttjas, säger han, och att vara lönsam kommer att bero på kostnaden för batterierna, även om dessa kostnader bör minska snabbt under kommande år. Det är bra att de tittar på detta. Det de lär sig kan hjälpa andra transitbyråer, säger han.

Dölj