Sygnał startu w Hanowerze: Ruszają stacjonarne magazyny energii elektrycznej ze zużytych akumulatorów eCitaro

Po raz pierwszy drugie życie zużytych akumulatorów do autobusów elektrycznych z w pełni elektrycznego autobusu miejskiego Mercedes-Benz eCitaro. Od projektu pilotażowego do skalowalnego rozwiązania seryjnego: integracja akumulatorów napędowych jako magazynów energii w podstacji prostownikowej GUW+ firmy Üstra Hannoversche Verkehrsbetriebe AG. Wspólne dostawy energii dla autobusów elektrycznych eCitaro i pojazdów szynowych. Poprawa równowagi ekologicznej i efektywności ekonomicznej eCitaro. Stacjonarne magazyny energii GUW+ mają możliwość odzysku energii, są sterowalne i skalowalne. Opracowanie i wdrożenie przez Daimler Buses i Mercedes-Benz Energy

Cykl życia akumulatora napędowego niekoniecznie kończy się po pracy w pojeździe. Dowodzi tego pilotażowy projekt GUW+ firmy Üstra Hannoversche Verkehrsbetriebe AG, w którym Daimler Buses jest zaangażowany jako partner. W ogłoszonym w 2021 roku projekcie systemy akumulatorowe autobusów miejskich Mercedes-Benz eCitaro otrzymają drugie życie jako stacjonarne magazyny energii. Innowacyjne rozwiązanie w zakresie magazynowania energii zostało opracowane i wdrożone przez Mercedes-Benz Energy GmbH. System magazynowania w podstacji prostownikowej Üstra, który został właśnie uruchomiony w Hanowerze, umożliwia jednoczesne zasilanie w energię autobusów elektrycznych eCitaro i lekkich pojazdów szynowych przedsiębiorstwa transportu publicznego.

Stacjonarne rozwiązanie do przechowywania w tym projekcie pilotażowym jest nie tylko regeneracyjne i można je kontrolować, ale można je również indywidualnie dostosować do innych obszarów zastosowań i odpowiednio skalować. Dalsze zalety: ciągłe wykorzystywanie akumulatorów w trybie „drugiego życia” jako stacjonarnych magazynów energii zmniejsza koszty cyklu życia eCitaro. Jednocześnie spożytkowanie przez Üstra istniejącej infrastruktury składającej się z budynków, przyłączy sieciowych i energoelektroniki ma pozytywny wpływ na koszty inwestycji i umożliwia dalsze ścieżki amortyzacji.

Stacjonarny magazyn energii elektrycznej ma łączną pojemność ponad 500 kWh. Składa się z 28 systemów akumulatorów drugiej żywotności pochodzących z eCitaro. Każdy autobus miejski eCitaro jest wyposażony w wydajne akumulatory NMC, które w ramach pilotażowego projektu GUW+ w Hanowerze po raz pierwszy otrzymują drugie życie w stacjonarnym systemie magazynowania energii po osiągnięciu limitu zasięgu specyficznego dla pojazdu.

Stacjonarny magazyn akumulatorów zapewnia drugie życie akumulatorom e-busów

W ramach zrozumienia zrównoważonego rozwoju Daimler Buses całościowo podchodzi do cyklu życia autobusów i ich systemów akumulatorowych. Jeżeli akumulator napędu elektrycznego NMC w całkowicie elektrycznym, lokalnie bezemisyjnym i cichym autobusie miejskim eCitaro osiągnie około 80 procent swojej pierwotnej pojemności po około pięciu do sześciu latach użytkowania, zwykle wymaga wymiany, aby zapewnić niezbędny zasięg autobusów miejskich. Jednakże w trybie stacjonarnym, gdzie straty pojemności odgrywają niewielką rolę, akumulatory mogą być nadal w pełni wykorzystywane przez okres do dziesięciu lat. W ten sposób dalsze wykorzystywanie akumulatorów w ramach drugiego życia jako stacjonarnych modułów magazynowania energii zwiększa ich korzyści ekonomiczne i wspiera równowagę środowiskową eCitaro.

Baterie wykorzystywane w pilotażowym projekcie stacjonarnych magazynów akumulatorów Üstra obecnie pochodzą z autobusów miejskich eCitaro, których Daimler Buses używał do jazd próbnych na dystansie tysięcy kilometrów. W przyszłości stacjonarny system magazynowania energii będzie można rozbudować o wymienione akumulatory z obecnie 49 autobusów eCitaro zasilanych w pełni elektrycznie i przegubowych.

Cykl lokalnego magazynowania i dystrybucji energii elektrycznej w Hanowerze

Podstacja prostownikowa w Hanowerze zasila systemy kolei lekkiej oraz autobusy elektryczne Üstra i jest podłączona do publicznej sieci energetycznej. Magazyn energii pełni funkcję bufora umożliwiającego efektywne wykorzystanie energii rekuperacyjnej generowanej podczas eksploatacji kolei miejskiej. Zmagazynowana energia umożliwia zrównoważenie szczytów obciążenia i kontynuację płynnej pracy w przypadku awarii sieci. Ponadto Üstra koncentruje się też na zaopatrywaniu publicznej infrastruktury ładowania i wprowadzaniu nadwyżek mocy do publicznej sieci energetycznej. W czasach, gdy w sieci publicznej wytwarza się zbyt dużo energii elektrycznej i stwierdza się zwiększone zapotrzebowanie, szczyty te powinny zostać bowiem pochłonięte, odciążona sieć elektroenergetyczna i możliwe do opanowania scenariusze blackoutów w dostawach energii. Üstra uruchomiła na swoim terenie specjalnie zaprojektowaną stację ładowania, pozwalającą na ładowanie własnych autobusów elektrycznych za pośrednictwem magazynu w podstacji prostownikowej.

Od 2021 roku w fazie realizacji znajduje się pilotażowy projekt pierwszej integracji zużytych akumulatorów e-busów z przedseryjnych eCitaro, który obecnie zakończył się pełną integracją systemu magazynowania akumulatorów i zapewnia regularną, bezawaryjną, bezpłatną prace, bezpiecznie i trwale. Oprócz intensywnych przebiegów testowych, faza prób i identyfikacji obejmowała integrację z całym środowiskiem technicznym i elektrycznymi systemami sterowania siecią elektroenergetyczną kolei lekkiej Üstra oraz sfinalizowanie koncepcji ochrony przeciwpożarowej.

Od projektu pilotażowego dotyczącego przechowywania akumulatorów po skalowalne rozwiązanie seryjne

Koncepcja pilotażowego projektu stacjonarnego magazynowania akumulatorów GUW+ służy przede wszystkim sprawdzeniu możliwości wykorzystania akumulatorów ze zwykłej floty autobusów eCitaro Üstry po osiągnięciu przez nie limitu pojemności. Od 2020 roku stopniowo wprowadzane są do użytku elektryczne autobusy miejskie Üstra – 49 eCitaro, których 490 akumulatorów od 2026 roku ma być stopniowo włączanych do rozwiązania przechowywania drugiego życia. Umożliwiłoby to spółce Üstra całkowite pokrycie swojego zapotrzebowania na energię za pomocą własnych akumulatorów w stacjonarnym trybie drugiego życia i zwiększenie rentowności.

Projekt ukierunkowany na wydłużenie żywotności akumulatorów do autobusów elektrycznych jest zasadniczo skalowalny pod względem wielkości i zakresu. Dzięki temu nadaje się jako podstawa do dalszego rozwoju koncepcji i przyszłego wdrożenia jako ekonomicznie wydajnego rozwiązania seryjnego, dającego akumulatorom eCitaro drugie życie.

Potencjał stacjonarnych magazynów energii dla przedsiębiorstw transportu publicznego

Stacjonarny system magazynowania energii w Üstra oraz w innych przedsiębiorstwach transportu publicznego, można dowolnie rozbudowywać i indywidualnie dopasowywać do ich potrzeb. Na przykład celem jest stworzenie rozwiązania kontenerowego, które nie opiera się na istniejących obiektach na terenie przedsiębiorstwa, a zamiast tego można je elastycznie zintegrować z różnymi warunkami środowiskowymi. Inną perspektywę stanowi włączenie zasilania innych pojazdów elektrycznych, takich jak pojazdy komunalne czy samochody pracowników, do infrastruktury ładowania; Jednak magazynowanie energii do wykorzystania we własnym warsztacie lub w pomieszczeniach administracyjnych własnej administracji firmy prowadzi także do znacznego wzrostu korzyści ekonomicznych wynikających z inwestycji operatora w drugą żywotność baterii poprzez wymianę i dalsze użytkowanie stacjonarne. Poza tym do ciekawych rozwiązań należy połączenie z systemami fotowoltaicznymi, montowanymi na dachach, halach produkcyjnych i parkingach na terenie firmy. Tymczasowe magazynowanie energii słonecznej w systemach akumulatorów drugiego życia eCitaro i lokalne wykorzystanie wytworzonej samodzielnie energii elektrycznej, na przykład w nocy do ładowania pojazdu, odpowiada życzeniom dużej liczby operatorów transportu publicznego i podmiotów usługowych, chcących zwiększyć rentowność swoich autobusów elektrycznych.

Flota jako element kalkulacji kosztów całkowitych.

Wreszcie projekt pilotażowy GUW+ dla Daimler Buses służy ocenie możliwości wykorzystania stacjonarnego systemu magazynowania energii jako magazynu części zamiennych: nowe akumulatory do eCitaro, które znajdują się na stanie Daimler Buses lub firm serwisowych i są przeznaczone do stosowania jako jednostki zastępcze w przypadku nagłych awarii akumulatorów w pojazdach, można zintegrować ze stacjonarnymi systemami magazynowania o małych obciążeniach do czasu zastosowania ich w autobusach elektrycznych. W ten sposób akumulatory da się utrzymać w dobrym stanie do czasu ich użycia w autobusie elektrycznym, co pozwala skutecznie zapobiegać przedwczesnemu starzeniu się.

Opracowanie i wdrożenie systemu magazynowania energii – projekt GUW+

Projekt GUW+ jest finansowany przez Federalne Ministerstwo Cyfryzacji i Transportu (BMDV) w ramach wytycznych dotyczących finansowania elektromobilności. Oprócz lidera konsorcjum Alstom Transport Deutschland GmbH z Salzgitter, w skład konsorcjum wchodzą firmy Elpro GmbH z Berlina oraz Motion Control i Power Electronics GmbH, Fraunhofer IVI w Dreźnie i TU Dresden. Daimler Buses wspiera projekt jako partner stowarzyszony.

Mercedes-Benz Energy GmbH, która specjalizuje się w zastosowaniach z obszarów „drugiego życia” i „magazynowania części zamiennych”, jest spółką zależną Mercedes-Benz AG i w imieniu Fraunhofera IVI odpowiada za opracowanie i wdrożenie systemu magazynowania energii w projekcie GUW+.

Daimler Buses dostarczył akumulatory oraz wspierał rozwój oprogramowania i komponentów sterujących. Nowo utworzona spółka Daimler Buses Solutions GmbH będzie wdrażać przyszłe aplikacje drugiego życia oparte na akumulatorach z eCitaro w ramach rozwiązań „pod klucz” w zakresie infrastruktury autobusów elektrycznych dla przedsiębiorstw transportu publicznego.

   Tekst: Jarosław Brach

   Zdjęcia: Producent