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Sistemi ibridi di accumulo e ricarica rapida per applicazioni automotive/TPL

Le tipologie di ricarica di un autobus elettrico. Criticità per i sistemi di accumulo. Criticità per i sistemi di ricarica. Benefici dell'accumulo misto (Batterie piu SC)

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mcTER Energy Storage giugno 2019 Energy Storage per l'efficienza energetica: tecnologie, normativa, soluzioni

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Gli atti dei convegni e più di 10.000 contenuti su www.verticale.net Energy Storage Termotecnica Industriale Pompe di Calore Fernando Ortenzi Sistemi ibridi di accumulo e ricarica rapida
per applicazioni automotive/TPL
mcTER- Energy Storage Milano, 27/06/2019 Le tipologie di ricarica di un autobus elettrico § Arch. B: ' Ricarica lenta al deposito (max 3h/giorno) e biberonage al capolinea con pantografo (max 8''/sosta) ' Accumulo ridotto agli ioni di litio, standardizzato in funzione del a dimensione del veicolo (70 kWh per bus 12 m) § Arch. C: ' Ricarica lenta al deposito (max 1h/giorno), veloce al capolinea (max 4''/sosta) e ultrarapida alle fermate (20'' per bus articolati, 15'' per tutti gli
altri) ' Accumulo principale molto ridotto a supercaps, accumulo di riserva e per gli ausiliari agli ioni di litio, entrambi standardizzati in funzione del a
dimensione del veicolo § Arch. A: ' Ricarica lenta al deposito (max 6/8 h/giorno)
' Accumulo agli ioni di litio 1. dimensionato sul consumo energetico del a linea nella giornata più onerosa 2. standardizzato a 350 kWh 2 Criticità per i sistemi di accumulo ' Costo (200-400'/kWh') ' Peso (100-250 Wh/kg') ' Tempi di ricarica lunghi (8 oreà 40 minuti) ' Vita utile, che si accorcia con la ricarica rapida 3 Criticità per i sistemi di ricarica Alle alte potenze di ricarica/tanti autobus contemporaneamente in
carica:
1. Problematiche per la disponibilità di potenze elevate e per tempi brevi 2. Necessità di un accumulo a terra per livellare la richiesta di potenza alla rete 3. Diverse possibili architetture di accumulo in funzione della tipologia di ricarica 4. Ricarica flash: potenze molto alte per pochi secondi à Supercondensatori' 4 Benefici dell''accumulo a terra (ricarica al capolinea) Un accumulo nel a stazione può ridurre anche del ''80% la richiesta di potenza al a rete elettrica 5 LFP, NMC, LTO
En. Spec. 90à180' Wh/kg
Corrente massima: 3C-10C Maxwel 3400 F, 3 V
En. Spec. 8.57 Wh/kg
Corrente massima: 2800 Aà ~2000C Caratteristiche degli SC
Possono erogare potenze di picco elevatissime
Insieme al e batterieà Minore stress e una maggiore vita utile del e batterie Potenzialità dei Supercondensatori (SC) 6 Benefici dell''accumulo misto (Batterie piu SC) Sperimentazione su un carrello elevatore 7 Cap aci ty /C NO M Initial values After 1st cycle After 2nd cycle After 3rd cycle After 4th cycle Alcune Realizzazioni di ricarica alla fermata Capabus (Aowei Technology Development
Company & Sinautec, Shanghai) TOSA ABB, (Ginevra) La linea da elettrificare Caratteristiche della linea Characteristic Lunghezza della linea 10 km Numero fermate 30 Distanza fra le fermate 0.33 km Consumo energetico 0.8 kWh/km Consumo ausiliari 0.04 kWh/km Numero stazioni di ricarica 10 Average Distanza fra le stazioni di ricarica 1 km Massima Potenza di ricarica 200 kW La ricarica alla fermata con pantografo 11 PANTOGRAFO SCHUNK 1000V / 1000 A MAX La stazione di ricarica 12 Prototipo di stazione di ricarica alla fermata Ricarica Flash: Sistema in scala reale ' Non c''è un convertitore
' La ricarica avviene per travaso
' Tre step di ricarica
' Una induttanza limita i picchi RL1 RL3 RL5 L1 RL7 RL11 D1 AC-DC 1 AC-DC 2 AC-DC 3 AC-DC 4 230V/50Hz input 230V/50Hz input 230V/50Hz input 230V/50Hz input AC-DC Control Unit I1 Vb Vc SC1 SC2 SC3 SC4 SC5 SC6 Main control board 13 Architettura a bordo del mezzo Il sistema di accumulo di bordo Batterie il sistema di accumulo misto
sostituisce quel o
tradizionale al ''interno del
suo cassone LOGICA DI CONTROLLO 15 Supercondensatori Possibili soluzioni innovative (RSE PAR 2018) Accumulo con volani Supercondensatori Batterie LTO Configurazioni studiate per l''accumulo a terra 16 Caratteristiche di una linea elettrica di riferimento Dati tecnici generali di input Consumo specifico kWh/km 1,65 Lunghezza linea km 16 Frequenza oraria bus/h 3 Ore di servizio al giorno h 16 Tempo disponibile ricarica del bus al capolinea minuti 8 Tempo disponibile ricarica accumulo di terra al capolinea minuti 4 Tempo disponibile ricarica del bus a fermate secondi 20 Tempo disponibile ricarica accumulo di terra alle fermate minuti 3 Giorni di servizio all''anno n. 330 17 Caratteristiche tecnologiche della linea 18 Rendimento ricarica da rete % 90 Rendimento accumulo terra volani e SC % 83 Rendimento accumulo terra LTO % 72 Potenza max ricarica a capolinea kW 50 Potenza massima di ricarica a fermate kW 600 Rate massimo ricarica LTO C 10 Rate massimo ricarica LFP C 5 Rate massimo ricarica SC C indefinito Rate massimo ricarica volani C 50 n. cicli in v.u. Volani n. 50.000 n. cicli in v.u. LTO (effetto Crate) n. 3.500 n. cicli in v.u. LTO (effetto sovradimensionamento alla fermata) n. 5.000 n. cicli in v.u. SC n. 1.000.000 Costo della tecnologia 19 Dati economici generali di input Costo accumulo bordo LTO '/kWh 650 Costo accumulo a terra LTO '/kWh 980 Costo accumulo SC '/kWh 15.000 Costo accumulo a terra FW '/kW 340 Tasso di sconto % 5 Periodo osservazione anni 12 Confronto economico 20 - 50.000 100.000 150.000 200.000 250.000 Volani < 10k rpm LTO (effetto Crate) LTO (sovradimensionato) Supercondensatori Totale Capolinea Totale Fermata TOTALE COMPLESSIVO Produzione combinata Energia elettrica/termica Sistema con Cogeneratore/Trigeneratore al capolinea ' Alimentato a biocombustibili
' Ricarica l''energia elettrica per la trazione
' Ricarica l''energia termica per gli ausiliari (fino al 40% del ''energia totale) Vantaggi:
' Nessuna richiesta di potenza al a rete (eventualmente sovraproduzione di energia elettrica o termica) ' Riduzione in proporzione del sistema di accumulo a bordo
' Rispetto al Webasto (bruciatore a gasolio) non c''è produzione di CO2 e di emissioni durante la marcia 21 GRAZIE! fernando.ortenzi@enea.it


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