Slim netwerk leidt tot efficiëntere elektrische treinen

Anonim

Slim netwerk leidt tot efficiëntere elektrische treinen

Milieu

Brian Dodson

11 juli 2012

2 afbeeldingen

Een verhoogde elektrische trein in Holland (Foto: Shutterstock)

Elektrische forenzentreinen hebben, hoewel stil en snel, een flagrante inefficiëntie - wanneer ze op een station remmen, gaat de energie van de rijdende trein verloren, zelfs wanneer de motoren elektrisch worden omgekeerd. Het vastleggen van de elektrische energie die tijdens het remmen wordt gegenereerd, is eenvoudig, maar het wordt niet efficiënt herverdeeld via het elektriciteitsnet. Het resultaat, te veel systemen, is dat de remenergie eenvoudigweg wordt verspild. Nu is een energieopslagproject in Philadelphia erop gericht om die remenergie vast te leggen en efficiënt te gebruiken, waardoor een duidelijk zicht wordt geboden op het potentieel van het komende slimme netwerk.

In een conventionele elektrische trein wordt de elektrische energie die tijdens het stoppen wordt gegenereerd onmiddellijk in de derde rail (of de bovengrondse hoogspanningskabels) gevoerd. Het probleem is dat de derde rail een zeer beperkte capaciteit heeft voor het absorberen van een plotselinge stroom elektrische energie. Dientengevolge stijgt de spanning van de derde rail aanzienlijk. De derde railspanning wordt echter binnen nauwe limieten geregeld om systeeminstabiliteit te voorkomen. Als de spanning te hoog oploopt (zoals bij het stoppen bij een passagiersstop), moet de overtollige energie worden gedissipeerd. De derde rail wordt vervolgens verbonden met een weerstandsbelasting en de remenergie wordt omgezet in afvalwarmte.

In wezen heeft het elektriciteitsnet van het elektrische treinsysteem niet voldoende capaciteit om de remenergie op te nemen terwijl het binnen acceptabele spannings-, frequentie- en faserimieten blijft (dit zijn wisselstroomsystemen, dus een beetje gecompliceerder dan wanneer de systemen gelijkstroom waren) . De Southeastern Pennsylvania Transportation Authority (SEPTA) is begonnen aan een proefproject om remenergie beter te absorberen en opnieuw te gebruiken. Hun engineeringstudies toonden aan dat, hoewel praktische banken van ultracapaciteiten onvoldoende aanvullende capaciteit kunnen bieden, banken van lithium-ionbatterijen dit wel kunnen. De kracht wordt niet alleen efficiënt teruggewonnen, maar wordt teruggevoerd naar het regionale elektriciteitsnet in plaats van beperkt te blijven tot het derde spoorwegsysteem van de forenzentrein.

Het SEPTA-pilootproject legt de remenergie van treinen vast via een grootschalig batterijopslagsysteem. De remenergie wordt vervolgens ingevoerd in de regionale transportorganisatie, die het verkeer van groothandelselektriciteit in 13 oostelijke staten en het district Columbia coördineert, waar het wordt verkocht aan naburige elektriciteitsnetten op de markt voor frequentieregulatie.

De frequentieregulatiemarkt verkoopt stroom van een lokaal netwerk dat te veel stroom genereert naar een lokaal netwerk dat niet genoeg genereert. Dit wordt frequentieregulatie genoemd omdat een overbelaste generator vertraagt ​​en een te vol geladen generator sneller wordt, terwijl het hele netwerk van netten stroom moet leveren met dezelfde frequentie en fase om hete en dode plekken in de lokale netten te vermijden.

SAFT Batterijen Max20 container Li-ion batterij bank (foto: SAFT-batterijen)

Het SEPTA-project neemt een ander pad. Gevestigd in een onderstation dat vijf of zes stations op de verhoogde spoorlijn van SEPTA bedient, detecteert het wanneer de spoorspanning te hoog is (ongeveer 800 volt), en trekt het energie van de derde rail en slaat het op in een grootschalig lithium -ion ​​batterij (de MAX20 Intensium Max containerbatterij) van Saft-batterijen. De MAX20 kan energie opslaan en leveren met een vermogen van 1, 5 MW en heeft een opslagcapaciteit van ongeveer 500 kWh - ongeveer gelijk aan 280 Toyota Prius-batterijpakketten. Wanneer de spanning van de derde rail te laag wordt, duwt de batterij stroom in de derde rail. Dit negatieve feedbackmechanisme leidt tot een stabiel werkpunt voor het smart grid en efficiënt hergebruik van de remenergie.

De besturingssoftware zorgt voor een evenwicht tussen de gelijktijdige processen van regeneratieve capture, regulatorische prestaties en deelname aan de energiemarkt door te selecteren in welke markt te participeren op basis van marktprijzen, de ladingstoestand van de batterij en de beschikbaarheid van regeneratieve energie uit de treinen.

"We zijn verheugd om deel uit te maken van deze baanbrekende prestatie", aldus Audrey Zibelman, CEO en President van Viridity Energy, de ontwerper van de besturingssoftware. "In een wereld met een slim netwerk opent wederzijdse uitwisseling van digitale informatie nieuwe horizonten. Door de regeneratieve remkracht van de treinen te benutten en SEPTA in staat te stellen een virtuele stroomgenerator te worden die waardevolle en milieuvriendelijke service aan het elektriciteitsnet kan leveren, kunnen we de belofte van onderling verbonden systemen op het elektriciteitsnet en achter de meter beantwoorden, dynamisch reageren op betrouwbaarheid en economische signalen om het netwerk te versterken. "

Bron: Saft-batterijen

SAFT Batterijen Max20 container Li-ion batterij bank (foto: SAFT-batterijen)

Een verhoogde elektrische trein in Holland (Foto: Shutterstock)