ایستگاه شارژ اتوبوس های الکتریکی: جان تازه‌ای در باتری‌های دست¬دوم

در اینجا یک ایستگاه شارژ اتوبوس الکترونیکی را معرفی می کنیم که انرژی آن از منابعی مانند انرژی ترمز اتوبوس تامین می شود، و توسط شرکت مهندسی Ingenieurbüro Fehringer در دورتموند برای شرکت تامین کننده انرژی، RheinEnergie AG، و اداره حمل و نقل کلن، Kölner Verkehrs-Betriebe (KVB AG) اجرا شده است. پایه کار باتری و سیستم مدیریت انرژی برای باتری‌های از کار افتاده ماشین‌هاست که به لطف فناوری اتوماسیون کاملاً متوازن و گسترده WAGO متصل شده‌اند.

از اواخر دسامبر 2020، منطقه Bocklemünd در کلن مجهز به ایستگاه های پیش ساخته شارژ اتوبوس الکترونیکی با ظرفیت شارژ تا 500 کیلو وات شد. راه اندازی نهایی پروژه در آوریل 2021 انجام شد. این نتیجه عملی یک پروژه تحقیقاتی بود که توسط وزارت حمل و نقل و زیرساخت دیجیتال فدرال آلمان (BMVI) و Projektträger Jülich (PTJ) تأمین مالی شد. از نظر ظاهری، ایستگاه شارژ اتوبوس الکترونیکی شبیه یک بلوک بتنی بزرگ است، اما فضای داخلی آن نتیجه دانش مهندسی و روحیه نوآورانه می باشد. هدف این است که شبکه‌های اتوبوس حمل‌ونقل عمومی محلی را برق‌رسانی کنیم و این کار را به‌طور پایدار انجام دهیم. ابتدا برق مورد نیاز از انرژی آزاد شده ترمز اتوبوس ها تولید می شود، این انرژی در صورت عدم استفاده، هدر می رود. دوم اینکه سیستم ذخیره انرژی در ایستگاه شارژ اتوبوس الکترونیکی از باتری های دست دوم ساخته شده است.

سیستم های مدیریت انرژی و باتری با فناوری اتوماسیون WAGO به عنوان مرکز داده:

• کنترلر‌های منطقی قابل برنامه‌نویسی ماژولار (PLC) با برنامه‌نویسی ساده و باز Linux
• تعداد زیادی از رابط های سازگارپذیر (adaptable) برای تصویرسازی، تجزیه و تحلیل و پردازش جریان داده ها.
• تصویرسازی غیرمتمرکز و کاربرپسند در کنترلر WAGO، به عنوان مثال در HTML5 یا Grafana

هر باتری منفرد تاریخچه و هویت خاص خود را دارد. این امر ترکیب آنها برای تشکیل یک سیستم ذخیره انرژی پایدار را دشوار می کند.

نیکولای فرینگر، مدیر عامل Ingenieurbüro Fehringer

از زباله های خطرناک تا ذخیره سازی موقت

باتری‌های دست دوم مورد استفاده، باتری خودروهای الکتریکی از کار افتاده شرکت Ford Werke GmbH هستند. اکنون هر باتری به تنهایی ضعیف تر از آن است که به عنوان یک باتری محرک برای خودروهای الکتریکی عمل کند. با این حال، در صورت ترکیب، این باتری ها هنوز به اندازه کافی قدرتمند هستند که برای ذخیره سازی موقت استفاده شوند. Nicolaj Fehringer، مدیر عامل Ingenieurbüro Fehringer می‌گوید: “ما جان تازه‌ای به این باتری‌ها می‌دهیم. در غیر این صورت، این باتری‌ها به زباله‌های خطرناک برای محیط‌زیست تبدیل می‌شوند، حتی اگر هنوز تا 80 درصد ظرفیت اولیه خود را داشته باشند.”

288 باتری دست دوم تبدیل به یک سیستم ذخیره انرژی می شوند

نکته اصلی این است که هر باتری منفرد “تاریخچه و هویت خاص خود” را دارد. این امر ترکیب باتری های دست دوم به صورت سری برای تشکیل یک سیستم ذخیره انرژی پایدار برای ایستگاه شارژ اتوبوس الکترونیکی را دشوار می کند. راه حل: «سیستم مدیریت باتری توسعه داده شده این باتری ها را به یک سطح ولتاژ مشترک می رساند. برای این منظور، ولتاژ هر باتری اندازه گیری و متعادل­سازی می شود. این ساده‌تر از آنچه هست به نظر می‌رسد در پشت این فناوری، یک سیستم مدیریت باتری جداگانه باید ساخته می‌شد و بویژه بر اساس مفهوم باتری‌های دست دوم طراحی می‌شد. سیستم مدیریت انرژی سطح بالاتر، که به تازگی برای این منظور توسعه یافته است، تعامل عملیاتی بین تمام اجزای فنی را کنترل می کند.

برنامه نویسی ساده و باز Linux عامل تعیین کننده ای در استفاده از فناوری WAGO برای ارتباطات و کنترل بود.

نیکولای فرینگر، مدیر عامل Ingenieurbüro Fehringer

برنامه نویسی ساده و باز Linux

متعادل­سازی منابع انرژی یک بخش کلیدی است. الگوریتم هایی که این مورد نیاز دارد توسط یک تیم هشت نفره از Ingenieurbüro Fehringer طی یک سال و نیم کار توسعه پرزحمت روی PLC های قابل برنامه نویسی با Linux از WAGO طراحی شده است. Nicolaj Fehringer می‌گوید: “این برنامه‌نویسی ساده و باز Linux دقیقاً همان چیزی است که مقیاس را به نفع استفاده از فناوری WAGO برای ارتباطات و کنترل تغییر داد. این برای اتصال سیستم پایگاه داده مبتنی بر لینوکس به سیستم ذخیره انرژی اهمیت داشت.

WAGO PFC200: کنترلر انعطاف پذیر برای وظایف پیچیده اتوماسیون

کنترلر منطقی قابل برنامه نویسی PFC200 WAGO به گونه ای طراحی شده است که “باز و آسان” باشد. می توان از آن نه تنها برای پیاده سازی الگوریتم ها و رابط های پیچیده در برنامه نویسی کلاسیک IEC 61131، بلکه برای کار با زبان های برنامه نویسی باز مانند C++، Python، یا NodeRed یا پیاده سازی ساده توابع از طریقDocker®  استفاده کرد. WAGO PFC200 برای هدایت جریان داده های انرژی سیستم ذخیره انرژی ایستگاه شارژ اتوبوس الکترونیکی استفاده می شود. ما می‌توانیم از آن برای تطبیق تعداد زیادی از اینترفیس‌ها و تصویرسازی، تجزیه و تحلیل و پردازش جریان داده‌های حاصل استفاده کنیم. این کار یک هاب ایجاد می کند که سیستم های پیچیده را با یک پلت فرم سخت افزاری صنعتی مرتبط می کند که بیش از بیست سال است که در عمل ثابت شده است. بخش نهایی کل سیستم، تصویرسازی غیرمتمرکز و کاربرپسند این فرآیندها، به عنوان مثال در HTML5 یا Grafana، بر روی کنترلر PFC است. داده‌های جمع‌آوری‌ و پردازش‌شده به این روش دقیقاً همان چیزی است که ما برای بهینه‌سازی بیشتر شارژ اتوبوس‌ها از طریق شبکه ۱۰ کیلوولت یا باتری و سیستم مدیریت انرژی نیاز داریم.

پروژه Lighthouse برای پایداری بیشتر

در این سیستم پیچیده، الکتریسیته باید دو بار تبدیل شود: از جریان مستقیم (DC) انرژی ترمز به جریان متناوب (AC) واحدهای ذخیره باتری، و سپس به دوباره جریان مستقیم (DC) در نقطه شارژ تا اتوبوس های الکتریکی بتوانند از آن برای شارژ مجدد استفاده کنند. نیکولای فرینگر با قاطعیت می گوید: «با این وجود، راندمان حرکت الکتریکی بیشتر از خودروهای بنزینی است. علاوه بر این، استفاده از انرژی ترمز، منبع انرژی که پیشتر تلف می شد را مهار می کند و به باتری های از کار افتاده خودروهای الکتریکی عمر دوباره می بخشد. بنابراین، با باتری و سیستم مدیریت انرژی نوآورانه، این ایستگاه شارژ اتوبوس الکترونیکی، به عنوان “پروژه  Lighthouse”، جنبه های منفی اتومبیل های الکتریکی را کاهش می دهد و تعادل انرژی را به سمت پایداری بیشتر بهبود می بخشد. جف ویتینگ از RheinEnergie AG، مشتری اصلی این سیستم، موافق این گفته است: ما هیجان زده هستیم. این ایستگاه چندوجهی شارژ اتوبوس الکتریکی، گواهی یک روحیه نوآوری قدرتمند است. این مفهوم در آلمان منحصر به فرد است و تحقیقات، نوآوری، دانش فنی و نوع دقیق پایداری که صنایع انرژی برای دستیابی به آن تحت فشار زیادی قرار دارد را بدست می دهد.

کنترلرها و ماژولهای WAGO PLC  را در ایران میتوانید از فروشگاه و سایت اینترنتی asan-sanat.com درخواست و تهیه فرمائید.

منبع: مقالات سایت WAGO.com
ترجمه و ویرایش: آسان صنعت