Naše téma: Dráty – nafta - baterie

» Návrat

Pridané: 24.7.2017 8:00
Autor: Luděk Šimek, nick: » maxipes

Naše téma: Dráty – nafta - baterie V naprosté většině krajských měst, ba i v některých okresních, u nás jezdí trolejbusy. Praha je zrušila v r. 1972, k obnovení nedošlo a patrně ani nedojde. V posledních letech se však leckde zkouší i jiné způsoby pohonu či kombinací dvou druhů. Rád bych se v dnešním Našem tématu zabýval alternativami pohonů městské hromadné dopravy na gumových kolech.

Rozvoj a preferování trolejbusové dopravy šlo v druhé polovině 20. století ve vlnách. Po druhé světové válce přišel jejich velký vzestup a rozjela se výstavba jejich tratí ve velkoměstech světových i československých. Pak přišla Zlatá šedesátá, nafta všude za hubičku, stoupla obliba autobusů, protože nejsou vázané na dráty, a benzín či nafta se staly symbolem svobody jak křídla toho orla s bílou hlavou... I Praha se rozhodla, že se nebude poutat dráty, které nedovolují trolejbusům objíždět věčně rozkopané a přestavované ulice. Ukončila jejich provoz v roce 1972 s příslibem, že snad jednou, až už podzemní řády i povrch všech ulic v centru i na předměstí bude hotový a nebudou se muset objíždět věčné správky a přestavby, se trolejbusové linky obnoví. Prioritou a páteří pro Prahu se tehdy stalo metro.

Nechybělo mnoho a ten příslib mohl být dodržen. Mezitím totiž cena nafty na světových trzích zase stoupala a krom toho se začala projevovat záporná stránka té naftové svobody: Světové metropole se topily ve smogu i hluku spalovacích motorů, magistráty se opět začaly zajímat o čistý a nehlučný elektrický pohon, k těm metropolím patří i Praha, ikdyž má pouhý půldruhý milion, je však sevřena ve vltavské kotlině. A tak se v osmdesátých letech na rýsovací prkna opět dostaly trolejové dvoudrátové linky, které měly vést ven na předměstí. Už byly na spadnutí, už bylo téměř hotové, že v prvních rocích 90. let se začne v Praze stavět... Přišel však Velký Třesk. Vše se přepólovalo a otočilo o 180°, trolejbus se stal reliktem totality jak růžový tank. K obnovení trolejbusů v Praze nedošlo a patrně už nedojde, trend je teď trochu jiný – o tom za chvíli.

Trolejbusy ale v ostatních větších městech obou naších vlastí jezdí a jistě ještě dlouho jezdit budou – vždyť proč rušit stávající trolej, když trolejbusy pod ní dobře slouží, jsou spolehlivější a nenáročnější na údržbu, protože jsou mechanicky jednodušší než autobus. Do rozšiřování a prodlužování jejich linek se však městům nechce, ona je to nákladná záležitost – sloupy, složitá síť ocelových lan a měděných trolejí, měnírny...

Kromě toho technický pokrok se nezastavil, přišly nové alternativy, konečně se dostává na trh a do běžné praxe to, co nám inženýři, vyučující na střední škole, slibovali už v sedmdesátých letech: Baterie s vysokou váhovou účinností. A naše republika objevila svoji velkou výhodu – bohatá ložiska lithia v Krušných horách. Toho lithia, které je stěžejní surovinou dnešních baterií a já jsem možná naivní, ale doufám, že tentokrát  zisk z této suroviny nedáme ani neprodáme za pakatel.

Vezměme ale popořadě ty možnosti jak zvýšit rádius trolejbusů, jejich nezávislost na troleji, případně čím je zcela nahradit.

1.trolej - dieselagregát: V Hradci Králové v letech 1994 – 2001 měl trolejbus Škoda 14 Tr za sebou připřažený dvoukolový přívěs, v něm motor-generátor. Když dojel na dřívější konečnou, kde trolejové dráty končí, nahodil dieselmotor ve vleku, ten poháněl dynamo a to dodávalo potřebný proud elektromotoru ve vozidle.


Přívěsný agregát poháněl 14Tr tam, kde není trolej
© Dominik Havel

V současnosti už v hradeckých ulicích jezdí druhá generace vozidel s mnohem výhodnějším uspořádáním - Škoda 30Tr DG, která agregát netahá ve vleku, má jej přímo na své palubě ve vysoké skříni v zadní části prostoru.


Škoda 30 Tr DG má dieselagregát ve skříni © Dominik Havel

To je ovšem jen využití značně klasické techniky dieselelektrického pohonu. Má, pravda, výhodu oproti autobusu, že exhaluje jen na předměstí.

Baterie nám však nabízejí možnost zbavit se zcela hluku a zplodin, a přitom jich nevozit s sebou zbytečně velkou váhu, ale využít i stávající trolej:

2. trolej – baterie: Tato kombinaci je záležitostí několika posledních let. Vůbec první parciální trolejbus či parciální elektrobus byl vyvinut ve spolupráci firem Solaris a Cegelec pro braniborské Eberswalde v roce 2011. Škoda následně dodala podobná vozidla např. do švédské Landskrony či Budapešti a Segedínu. V loňském roce přišly parciální trolejbusy i k nám do Česka, když Škoda vyrobila trolejbus 26Tr opět s karoserií Solaris pro Zlín. Dále se s bateriovými trolejbusy můžeme setkat v Českých Budějovicích. Podobné konstrukce představili i další čeští výrobci - SOR a Ekova. Při jízdě v centru pohání motor elektřina z troleje, a ta zároveň dobíjí baterie, po opuštění zatrolejované linky jede vozidlo na baterie.


Parciální elektrobus Solaris Trollino 18 v Eberswalde © Dominik Havel

3. pouze na baterie: Právě tuto možnost nyní zkoušejí i v Praze, jak jsem vás už informoval, a to vozidlem SOR EBN 11.

S baterií o kapacitě 172 kWh má dojezd 265-300 km (při dobíjení pomocí dvoupólového pantografu na konečné Želivského).

Pozadu však nezůstal ani již zmiňovaný Hradec Králové, patrně chce vyzkoušet všechny možnosti. Jeho Škoda Perun má kapacitu baterie 222 kWh, motor 160 kW, dojezd 150 km, pojme až 82 cestujících, z toho 27 sedících.


Škoda Perun je na baterky a má karoserii Solaris
© Dominik Havel

Akumulaci elektrické energie však neumožňují jen akumulátory, ale i ultrakapacitory, což jsou velkokapacitní kondenzátory. A energii lze vyrábět pomocí vodíkových palivových článků. V Neratovicích se zkoušel světově unikátní

4. trihybridní pohon: vodíkové palivové články -  baterie – ultrakapacitor čili TriHyBus. Musíme si ovšem uvědomit, že z hlediska energetického je vodík pouze akumulátorem elektrické energie s nepříliš vysokou účinností – je třeba jej nejprve vyrobit pomocí elektrolýzy.


TriHyBus jezdí mezi Neratovicemi a Mělníkem na vodík; zdroj: Aktuálně.cz

Pro který způsob se teď rozhodnout?

Při volbě nejvhodnějšího systému je třeba si připomenout starou poučku a vzápětí ji zase popřít: Kde je hustá doprava, tam se vyplatí drahá pevná část dopravní cesty a hodně levných vozidel. Kde je frekvence nízká, tam je lepší mít dražší vozidlo a nízké či spíše žádné pořizovací náklady dráhy. Čili – někdy před půl stoletím platilo, že -

- kde je málo cestujících, tam nasadíme autobusy. Výdaje na pevná zařízení představují jen cedule zastávek a jízdní řády,

- kde je frekvence větší, pořídíme trolejbusy. Ten je o něco jednodušší a než autobus, musíme však postavit trolejové vedení a měnírny,

- ještě dražší, tedy vhodnou pro nejhustší návaly cestujících, je tramvajová trať. Pro ni musíme kromě troleje postavit i koleje. Vozidlo bylo však jen domeček na čtyřech kolech s elektromotorem a kontrolerem,

- nesrovnatelně nejdražší je metro. Tím se však naše pojednání nezabývá.

Jenže tyto klasické poučky dnes již neplatí, protože ani klasické ekonomické zákonitosti trhu, nabídky a poptávky, dnes neplatí, tramvaje už nejsou chaloupky na kolečkách, svojí cenou předčí vozidla na gumových kolech, a suverénně nejlevnější jsou autobusy, protože se vyrábějí v mnohanásobně vyšších sériích. Elektrobusy pak zatím nemohou cenově konkurovat vůbec, protože jejich baterie jsou drahou novinkou s nízkou životností. Musíme jim tedy při jejich volbě přičíst vysoký bonus za to, že nás neotravují jedovatým čoudem a hlukem. 

 

Pokuste se teď odpovědět na otázky:

1) Který z uvedených systémů byste volili, kam, na jaké linky, v jak velkém městě?

2) Uvedl jsem příklady jen z několika měst. Máte další zkušenosti s takovýmito pohony v MHD z jiných měst?

Úvodní foto: SOR EBN 11 se dobíjí na Terminálu hromadné dopravy v Hradci Králové © Dominik Havel

Luděk Šimek





Súvisiace odkazy

Diskusia

Pozn.: Názory diskutujúcich sa nemusia zhodovať s názormi VLAKY.NET.

Ak chceš pridať diskusný príspevok, musíš byť prihlásený.

» Pridaj diskusný príspevok s obrázkom

Príspevky: 93     Stránky: / 5     Výpis:    
» Aleš_Liesk. Napíš poštu cez VLAKY.NET Mail
Príspevky: 1 279 29.8.2017 14:17
Zobraz odkaz na diskusný príspevok
RE: Naše téma: Dráty – nafta - baterie

Jojo, simulátory. Nasimulují kde-co, občas i v rozporu s těmi pohrdanými vzorci .
Já teda nejdřív věřím vzorcům a až potom simulátoru.

Kond sice nabíjet mohu, ale to, abych ho nabíjel konstantním proudem, a tedy rychle a s minimálními ztrátami, už otřebuju co, Jasánek? Na to potřebuju MĚNIČ!

aniž by ... musel být chlazen,
Á, zase píšete o něčem, o čem nemáte ani šajn.
Kontrola teploty supercapů na TEM35 byla velice důležitá.

» azetdak Napíš poštu cez VLAKY.NET Mail
Príspevky: 3 761 17.8.2017 18:50
Zobraz odkaz na diskusný príspevok
RE: Naše téma: Dráty – nafta - baterie

Alešku, šedá je teorie, zelený je strom života. A v době, kdy jsou na netu běžně dostupné simulátory všeho možného, je dolování vzorců z paměti jen ztráta času. Ale to není primární záležitost. Co je podstatné, je to, že kapacitor mohu nabíjet mnohem vyšším proudem a tudíž e kratší dobu, než akumulátor, aniž by jeho náplň degradovala a musel být chlazen, to je, oč tu běží, jak se to bude konkrétně dělat, je zatím stále hudba budoucnosti, protože kapacitory s pracovním napětí do 1 kV zatím nikdo neumí.

» Aleš_Liesk. Napíš poštu cez VLAKY.NET Mail
Príspevky: 1 279 10.8.2017 10:21
Zobraz odkaz na diskusný príspevok
RE: Naše téma: Dráty – nafta - baterie

Jenže ty stále počítáš s tím, že ten srážecí odpor bude připojen trvale.
Vidím, že máte problém s chápání napsaného textu.
Tak ještě jednou - nějaký odpor tam je vždy (buď jako fyzický odporník nebo jako odpor přívodních drátů) a hlavně - to, že se na odporech ztratí půlka energie nezávisí na velikosti toho odporu. Nebo v těch vzorcích někde vidíte velikost nabíjecího odporu? Že by teda ta zmařená energie na závisela na velikosti R?

A k té době připojení - počítejme počáteční rozdíl napětí 600 V (v reálu podstatně víc, viz dále), odporník se vykrátí při rozdílu 50 V (dle uvažovaných hodnot, jsou-li dráty tlustší a jejich odpor teda menší, tak se vykracuje při ještě menší rozdílu, při 0,05 ohmu se odporník vykracuje až při rozdílu 25 voltů.
Čili mezi 600 a 575 V tam odporník je a mezi 25 a 0 tam odporník není.
Podle mýho to je "připojen skoro pořád".

Proč se bránit měniči, když mi umožní:
- snížit ztráty při nabíjení, protože nikde nemusím mařit rozdíl mezi nabitým a vybitým kondem
- vycucnout stacionární (zdrojový) kond pod úroveň napětí vozidlového kondu (v opačném případě musí bý zdrojový kond nabitý na podstatně vyšší hodnotu, než je cílových 600 V - s tím pak souvisí i vyšší rozdíl mezi nabitým stacionárním a prázdným vozidlovým kondem a tedy i hodnota nabíjecího odporníku , a pokud s napětím stac. kondu překročím hladinu 1000 V, tak se mi nabalí všechna opatření pro hladinu nad 1000 V - proč asi je jmenovité napětí trakčního obvodu brejlovce 960V , dtto laminátky? (tam je to 750V))
- umožní mi rychlejší nabíjení, neboť můžu nabíjet trvale maximálním proudem (proud mi exponenciálně neklesá)

Prostě než něco plácnu, tak se nejdřív zamyslím. A pokud nechápu fyzikální vzorce, tak to napíšu přímo.

» azetdak Napíš poštu cez VLAKY.NET Mail
Príspevky: 3 761 9.8.2017 12:38
Zobraz odkaz na diskusný príspevok
RE: Naše téma: Dráty – nafta - baterie

zkuste se podívat na www.autonavzduch.cz Momentálně je sice ticho po pěšině, ale proslýchá se cosi o zahájení výroby v Indii (tata).

» azetdak Napíš poštu cez VLAKY.NET Mail
Príspevky: 3 761 9.8.2017 12:36
Zobraz odkaz na diskusný príspevok
RE: Naše téma: Dráty – nafta - baterie

Max:
Zkoušeli to ve Švýcarsku, trolejbus měl tři tyče, uvnitř byl třífázový motor, upravený tak, že mimo zastávku fungoval jako alternátor. Na zastávce se roztočil setrvačník a ten pak mezi zastávkami poháněl aternátor a získaná elektřina poháněla trakční motory. Mělo to dvě nevýhody: Obrovskou váhu a gyroskopický efekt, který velice znesnadňoval řízení vozidla.

» azetdak Napíš poštu cez VLAKY.NET Mail
Príspevky: 3 761 9.8.2017 12:32
Zobraz odkaz na diskusný príspevok
RE: Naše téma: Dráty – nafta - baterie

Jenže ty stále počítáš s tím, že ten srážecí odpor bude připojen trvale.

» Aleš_Liesk. Napíš poštu cez VLAKY.NET Mail
Príspevky: 1 279 7.8.2017 15:00
Zobraz odkaz na diskusný príspevok
RE: Naše téma: Dráty – nafta - baterie

V okmžiku, kdy napětí na nabíjeném kondu vyskočí blízko k úrovni napětí vybíjeného kondu, stane se ten odpor zbytečným,
Co je to blízko? Viz můj minulý příspěvek, je-li odpor vodičů 0,1 ohm, tak ono "blízko" je 50 V.

takže o zmaření poloviny energie nepůjde
Tak jsem uhodl!
Zmaření poloviny energie je VŽDY, pokud kond dobíjím ze zdroje konst. napětí (ale zde se bavíme o tom, zdali napětí zdroje může být libovolně malé na začátku nabíjení a velké na konci, anebo je na začátku už velké - což je právě případ nabíjení jednoho kondu z druhého).
Když připojím plný kond k prázdnému, tak se na odporech zmaří energie vždy. Bez ohledu na to, je-li ten odpor "vyjádřený" ve formě fyzického odporníku, nebo "nevyjádřený" - tvořený jen odporem vodičů. Když prostě připojím prázdný kond k plnýmu, tak se ten rozdíl napětí NĚKDE musí objevit. Teoreticky se dva ideální kondy s nulovým odporem přívodů spojit k sobě nedají. V praxi tam ten odpor je vždy, byť malý."Vyjádřený" odporník jen definuje velikost počátečního proudu, nic jiného. Ztráty jsou stejné, ať je ten odporník jakkoliv veliký.

Ještě důkaz?

Energie jednoho nabitého kondu:
W = 1/2 * C * U^2

spojím k sobě dva stejné kondy (připojím prázdný):
celková kapacita
C2 = 2 * C

náboj zůstává, tudíž napětí na obou kondech je poloviční:
U2 = U / 2

energie jednoho kondu při polovičním napětí:
W2 = 1/2 * C * (U/2)^2 = 1/2 * C * U^2 / 4, teda ČTVRTINA původní energie
při dvou kondech to je dvakrát jedna čtvrtina, tj. jedna polovina. Druhá polovina se ztratila v odporech obvodu (bez ohledu na jejich velikost).

Tedy: do prvotního kondu dodám energii W. Z ní se 1/4 přelije do druhého kondu, 1/4 zůstane v prvním kondu a 1/2 se zmaří v odporech.

Jiný důkaz?
energie kondu
W = 1/2 * C * U^2 = 1/2 * Q * U
náboj Q je integrál I(t)dt, což (protože se to pak "vykrátí" navzájem) klidně můžeme nahradit součinem I*t.
A tedy na kondu je energie:
W = 1/2 * Q * U = 1/2 * (I*t) * U = 1/2 * U*I*t
Na a proud I po dobu t při napětí U odebere ze zdroje energii U*I*t. Což je dvojnásobek toho, co se uloží v kondu, jinými slovy, do kondu se dostane polovina toho, co se odebere ze zdroje.

Jistě, měnič fungující jako zdroj konstantního proudu by byl teoreticky ideální, ale při požadované blbuvzdornosti a pracovních proudech vyjde mnohem dráž
Ale nebude. Před mnoha lety jsem viděl 500 A modul, byl velikosti dlaně (plus k tomu musí nějaký chladič). A dobíjení konst. proudem vyjde nakonec jako nejrychlejší, protože u "prostého" spojení ten proud pořád exponenciálně klesá, přičemž ani na začátku nesmí překročit dovolenou hodnotu. Pokud ho umím řídit, mohu jet např. na 90% Imax trvale, až do úplného nabití.

» maxipes Napíš poštu cez VLAKY.NET Mail
REPORTÉR
Príspevky: 5 680 7.8.2017 13:35
Zobraz odkaz na diskusný príspevok
RE: Naše téma: Dráty – nafta - baterie

kondenzátor dobíjet konstantním proudem???

» azetdak Napíš poštu cez VLAKY.NET Mail
Príspevky: 3 761 7.8.2017 11:40
Zobraz odkaz na diskusný príspevok
RE: Naše téma: Dráty – nafta - baterie

V okmžiku, kdy napětí na nabíjeném kondu vyskočí blízko k úrovni napětí vybíjeného kondu, stane se ten odpor zbytečným, takže o zmaření poloviny energie nepůjde; zapomínáš, že v tomto případě nejde o ,,dolévání" ale o ,,přelévání". Jistě, měnič fungující jako zdroj konstantního proudu by byl teoreticky ideální, ale při požadované blbuvzdornosti a pracovních proudech vyjde mnohem dráž, bude náročnější na obestavěný prostor a stejně se bude muset chladit, takže skutečná úspora energie zase až tak moc velká nebude. Každopádně jsou dvě možnosti: Buď použít kombinovaný způsob, čili 50% náboje ,,přelít z jiného kondu a zbytek došťouchat ze sítě, což bude vždy rychlejší, nebo dobíjet konstantním proudem výhradně ze sítě, ale počítat s tím, že to bude trvat déle a v obou případech bude hodné řešit dobití vozidla výměnou kapacitorů, což je, na rozdíl od baterií, kde nikdo nezaručí, že vyndavaná baterie bude ve stejném technickém stavu, jako nandavaná, reálné. Jediný problém je kalkulace ceny za výměnu, protože pokud budeš provozovat výměnnou stanici pro veřejnost, budeš muset při výměně od ceny plného kondenzátoru odečíst zbytkový náboj přebíraného prázdného. Já osobně bych do akumulátorového elektromobilu nešel, ale pokud by byla k dispozici kapacitorová verze s dostatečným dojezdem a za rozumný peníz, čili max. 90% ceny stejného vozidla na benzin/naftu, začal bych o tom přemýšlet.

» Aleš_Liesk. Napíš poštu cez VLAKY.NET Mail
Príspevky: 1 279 7.8.2017 9:34
Zobraz odkaz na diskusný príspevok
RE: Naše téma: Dráty – nafta - baterie

...ale "ukládá se" se do energie mg. pole tlumivky...

nasledujúce príspevky »