Siemens eHighway – Συνέντευξη με τον Benjamin Wickert. Η εναλλακτική προσέγγιση της κίνησης βαρέων οχημάτων [video]

Ο τομέας των μεταφορών είναι ο τελευταίος όπου η εξάρτηση από τα ορυκτά καύσιμα δεν έχει μετριαστεί ουσιαστικά, κάτι που τον καθιστά ως την μεγαλύτερη πηγή εκπομπών ρύπων. Επομένως, οι λύσεις για τη βελτίωση της αποτελεσματικότητας και της απόδοσης των οδικών μεταφορών είναι απαραίτητες για την επίτευξη των κλιματικών στόχων που έχουν τεθεί. Το Siemens eHighway συνδυάζει την αποδοτική σε πόρους τεχνολογία των σιδηροδρόμων με την ευελιξία των οδικών μεταφορών.

Τι ακριβώς είναι το σύστημα eHighway; Δώστε μας μια σύντομη περιγραφή με τον σκοπό της ανάπτυξής του.

Ο τομέας των μεταφορών είναι ο τελευταίος όπου η εξάρτηση από τα ορυκτά καύσιμα δεν έχει μετριαστεί ουσιαστικά, κάτι που τον καθιστά ως την μεγαλύτερη πηγή εκπομπών ρύπων. Επομένως, οι λύσεις για τη βελτίωση της αποτελεσματικότητας και της απόδοσης των οδικών μεταφορών είναι απαραίτητες για την επίτευξη των κλιματικών στόχων που έχουν τεθεί. Το Siemens eHighway συνδυάζει την αποδοτική σε πόρους τεχνολογία των σιδηροδρόμων με την ευελιξία των οδικών μεταφορών. Τα υβριδικά φορτηγά που υιοθετούν το σύστημα eHighway τροφοδοτούνται με ηλεκτρισμό από τις εναέριες γραμμές τροφοδοσίας μέσω ενός ενεργού παντογράφου, ο οποίος μπορεί να συνδέεται/αποσυνδέεται με τις γραμμές τροφοδοσίας σε ταχύτητες έως και 90 χλμ/ώρα. Η άμεση μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας εξασφαλίζει εξαιρετική αποδοτικότητα: 80% έως 85% της ενέργειας μεταφέρεται στους τροχούς. Η απόδοση αυτή είναι διπλάσια των συμβατικών κινητήρων πετρελαίου. Το eHighway δίνει επίσης τη δυνατότητα ανάκτησης ενέργειας κατά το φρενάρισμα και να την αποθηκεύσει στο όχημα, να τροφοδοτήσει άλλα φορτηγά στο σύστημα ή ακόμη και να επιτρέψει στην ηλεκτρική ενέργεια να επιστρέψει στο δημόσιο ηλεκτρικό δίκτυο. Η εξοικονόμηση αυτής της ενέργειας μεταφράζεται σε ακόμη υψηλότερη αποδοτικότητα, χαμηλότερες εκπομπές ρύπων και μικρότερη κατανάλωση ενέργειας.

Σε ποιες πόλεις/χώρες έχουν γίνει δοκιμές του συστήματος eHighway;

Η πρώτη πίστα δοκιμών του συστήματος eHighway βρίσκεται σε λειτουργία από το 2010 σε μια ιδιωτική οδό έξω από το Βερολίνο και μέχρι τώρα τρία ερευνητικά και αναπτυξιακά προγράμματα χρηματοδοτούμενα εν μέρει από το Γερμανικό κράτος, έχουν εκτελεστεί κμε επιτυχία. Η απόδειξη ότι το σύστημα λειτουργεί επετεύχθη στην πίστα δοκιμών μήκους 2,1 χλμ. με ρεαλιστικές συνθήκες αυτοκινητοδρόμου, επιτρέποντας έτσι την περαιτέρω ανάπτυξη και δοκιμή: για παράδειγμα, δοκιμές ως ενσωμάτωση σε μια συνεργασία ανάπτυξης με τον κατασκευαστή φορτηγών Scania.

Τον Ιούνιο του 2016 ο πρώτος παγκόσμια eHighway άνοιξε σε δημόσια οδό στη Σουηδία. Για δύο χρόνια, ένα αλυσιδωτό σύστημα για φορτηγά δοκιμάζεται σε μια ευθεία δύο χιλιομέτρων στον αυτοκινητόδρομο E16 βόρεια της Στοκχόλμης. Οι δοκιμές πραγματοποιούνται με δύο υβριδικά πετρελαιοκίνητα οχήματα κατασκευασμένα από την Scania και προσαρμοσμένα, σε συνεργασία με τη Siemens, να λειτουργούν υπό το αλυσιδωτό σύστημα. Ως μέρος της επίδειξης, τα φορτηγά χρησιμοποιούνται από μια εταιρεία μεταφορών για πραγματικούς πελάτες. Το πρόγραμμα λειτουργεί παράλληλα με άλλα χρηματοδοτούμενα από την Σουηδική Διεύθυνση Μεταφορών και στοχεύει στην εκτίμηση εναλλακτικών για τα συστήματα Ηλεκτρικών Δρόμων πρίν αυτά παρουσιαστούν στο οδικό δίκτυο της Σουηδίας.

Άλλη μια επίδειξη σε δημόσια οδό του συστήματος eHighway στην νότια Καλιφόρνια περιλαμβάνει διάφορα φορτηγά, καθένα από τα οποία παρέχεται σε συνεργασία με την Mack, του Volvo Group. Τα υβριδικά φορτηγά είναι εξοπλισμένα με διάφορες εναλλακτικές τεχνολογίες καυσίμων, όπως για παράδειγμα ένα υβριδικό LNG και ένα πλήρως ηλεκτρικό φορτηγό. Σε ένα δρόμο μήκους ενός μιλίου με εναέριες επαφές και στις δύο κατευθύνσεις, θα γίνει συλλογή δεδομένων και εκτίμηση των οφελών της λειτουργίας του eHighway για την Νότια Καλιφόρνια, ειδικότερα για τις μεταφορές των εμπορευμάτων από τα λιμάνια του Λος Άντζελες και του Λονγκ Μπητς με τα τοπικά σιδηροδρομικά δίκτυα. Σε αυτή την περίπτωση το μεγαλύτερο κίνητρο είναι η ενδεχόμενη μείωση της μόλυνσης του αέρα.

Ποιες κατηγορίες εμπορικών οχημάτων αφορά το σύστημα eHighway;

Το σύστημα eHighway επικεντρώνεται στα βαρέα οχήματα με συνολικό βάρος 26 τόνων ή περισσότερο. Αυτά τα φορτηγά χρησιμοποιούνται σε διάφορες εφαρμογές για τις οποίες το σύστημα eHighway θα ήταν μια κατάλληλη και εφικτή λύση. Άμεσα και μεσοπρόθεσμα, το σύστημα θα επιδείξει τα πλεονεκτήματά του σε εφαρμογές με μεγάλο όγκο μεταφορών από φορτηγά. Το eHighway είναι μια ιδανική λύση για μεταφορές με μεγάλη συχνότητα σε μικρές και μεσαίες αποστάσεις όπως για παράδειγμα η σύνδεση των λιμανιών με τα κέντρα διανομής. Άλλη μια εφαρμογή περιλαμβάνει τις συνδέσεις μεταξύ ορυχείων και χώρους αποθήκευσης ή διακομιδής. Μακροπρόθεσμα με το σχεδιασμό της υποδομής και των πρωτοποριακών εξαρτημάτων των οχημάτων, το σύστημα eHighway μπορεί να συνεισφέρει σημαντικά στην αντιμετώπιση της δύσκολης πρόκλησης της οικονομικής απανθρακοποίησης των μεταφορών μεγάλων αποστάσεων.

Υπάρχει κάποιο ειδικό δίκτυο για την εφαρμογή του συστήματος eHighway; Ποιός έχει την υπευθυνότητα για αυτό;

Η συνεχής παροχή ισχύος εξασφαλίζεται από τους υποσταθμούς κατά μήκος του eHighway. Αυτοί οι υποσταθμοί είναι συνδεδεμένοι στο δημόσιο ηλεκτρικό δίκτυο των 10kV. Προκατασκευασμένοι σε μια συσκευασία θα μπορούσαν να είναι επίσης εξοπλισμένοι με έναν μετατροπέα για ανάκτηση στο δίκτυο καθώς κατά το φρενάρισμα τα ηλεκτρικά συστήματα των υβριδικών φορτηγών, λειτουργούν ως γεννήτριες, επιτρέποντας την υπό άλλες συνθήκες χαμένη ενέργεια του φρεναρίσματος να αποθηκεύεται στο όχημα ή να μεταφέρεται πίσω στο ηλεκτρικό δίκτυο για να χρησιμοποιηθεί από άλλα φορτηγά στον eHighway.

Η υποδομή του συστήματος eHighway είναι μια αποδεδειγμένη λύση από τους ηλεκτρικούς σιδηροδρόμους και έτσι ισχύουν τα ίδια πρότυπα και υπευθυνότητες.

Ποιες είναι οι απαιτήσεις για τα οχήματα έτσι ώστε να μπορούν να μετατραπούν και να υιοθετήσουν το σύστημα eHighway;

Το υβριδικό σύστημα κίνησης των φορτηγών eHighway επιτρέπει την πλήρη ηλεκτρική λειτουργία εντός της υποδομής. Εξασφαλίζει επίσης την ευελιξία μέσω της εναλλαγής μεταξύ ηλεκτρικής και υβριδικής λειτουργίας κατά την προσπέραση, γεφυρώνοντας έτσι τα μέρη της οδού που δεν είναι ηλεκτροποιημένα, και καλύπτει τα πρώτα και τελευταία χιλιόμετρα κάθε διαδρομής. Το σύστημα eHighway είναι συμβατό με και συμπληρώνει άλλες συμβατικές τεχνολογίες καυσίμων και είναι ανοικτό στην υιοθέτηση πλήθους υβριδικών διαμορφώσεων όπως παράλληλα ή σειριακά συστήματα και συνδυασμούς με αποθήκευση ενέργειας επί του οχήματος.

Η βασική καινοτομία του συστήματος eHighway είναι ο ενεργός παντογράφος. Μπορεί να συνδέσει και αποσυνδέσει το όχημα με τις εναέριες γραμμές σε όλες τις ταχύτητες. Ο παντογράφος μεταφέρει την ενέργεια απευθείας από τις εναέριες γραμμές επαφής στο ηλεκτρικό μοτέρ του φορτηγού eHighway. Ειδικά σχεδιασμένη τεχνολογία αισθητήρων επιτρέπει στον κινούμενο παντογράφο να ρυθμίζει αυτόματα τη θέση του κάτω από την γραμμή επαφής για να αντισταθμίζει τις κινήσεις του φορτηγού στην λωρίδα κυκλοφορίας. Ο μηχανισμός ελαχιστοποιεί επίσης την φθορά στον παντογράφο για να διασφαλίσει μεγαλύτερη διάρκεια ζωής.

Ποια είναι η τάση λειτουργίας του συστήματος eHighway; Υπάρχει κάποια ειδική ανάγκη/μελέτη για το επιπλέον φορτίο από πλευράς παραγωγής ενέργειας, όταν μερικές χιλιάδες εμπορικών οχημάτων θα κυκλοφορούν στους eHighways δρόμους;

Για την κατανομή ισχύος στα υβριδικά φορτηγά, ένα ειδικά σχεδιασμένο σύστημα διπολικών γραμμών επαφής εξασφαλίζει ασφαλή παροχή ενέργειας ακόμη και σε ταχύτητες που φτάνουν τα 90 χλμ/ώρα. Η τάση χωρίς φορτίο είναι περίπου μεταξύ 650 V και 700 V DC.

Για τα οχήματα των επιχειρήσεων κοινής ωφέλειας, τα ευέλικτα κατανεμημένα φορτία είναι απαραίτητα για την παροχή ενέργειας βασισμένη κυρίως σε διακυμαινόμενες ανανεώσιμες πηγές ενέργειας. Τα συστήματα φορτηγών που είναι συνδεδεμένα στο δίκτυο eHighway επιτρέπουν μια περισσότερο αποδοτική χρήση της ενέργειας σε σύγκριση με τα ηλεκτρικά οχήματα μπαταρίας που έχουν αιχμές στα προφίλ φορτίου τους. Το σύστημα eHighway διαθέτει ένα ομαλό προφίλ φορτίου και υποστηρίζει ένα σύστημα παροχής ενέργειας αποδοτικό σε επίπεδο κόστος και ενέργειας. Χάρις στην υψηλή απόδοση στους τροχούς η οποία είναι περίπου 80%, ένα φορτηγό eHighway βάρους 40 τόνων έχει κατανάλωση ενέργειας περίπου 1.6 kWh/χλμ. Οι απαιτήσεις σε ενέργεια για τα φορτηγά όταν κινούνται με ταχύτητες 90 χλμ/ώρα είναι περίπου 150 kW και κατά την επιτάχυνση ή σε ανηφόρες απαιτούνται 300 kW. Αυτά τα στοιχεία οδηγούν σε μέτρια επιπλέον φορτία όταν μερικές χιλιάδες εμπορικών οχημάτων χρησιμοποιούν το eHighway. Σύμφωνα με μελέτες για την Γερμανία και τη Σουηδία, η επιπρόσθετη απαίτηση σε ενέργεια είναι λιγότερη από 5% των πραγματικών απαιτήσεων σε ηλεκτρική ενέργεια εάν το σύστημα eHighway αναπτυχθεί λογικά και διαδοθεί στις χώρες.

Ποια είναι τα πλεονεκτήματα του συστήματος eHighway;

Το σύστημα Siemens eHighway εξηλεκτρικεύει τις οδικές εμπορευματικές μεταφορές και συμβάλλει σε έναν τομέα μεταφορών ανεξάρτητο από τα ορυκτά καύσιμα. Ένα από τα κύρια πλεονεκτήματα είναι η υψηλή αποδοτικότητα επιπέδου >80%, που καθιστά το eHighway διπλάσια αποδοτικότερο από τους συμβατικούς κινητήρες εσωτερικής καύσης και έτσι μειώνει εκτός από τις εκπομπές καυσαερίων τα λειτουργικά κόστη των χρηστών. Αυτό θα μπορούσε να αποφέρει περίπου 20,000 € ετήσια εξοικονόμηση σε καύσιμα εάν ένα φορτηγό 40 τόνων στη Γερμανία κινηθεί για 100,000 χλμ. στον eHighway. Ένα ακόμη κύριο πλεονέκτημα του συστήματος είναι η ταχεία ενσωμάτωση στις υπάρχουσες υποδομές. Το Γερμανικό Ινστιτούτο Ερευνών Αυτοκινητοδρόμων εκτίμησε τα συστήματα με αποτέλεσμα ότι δεν υπάρχουν τεχνικά εμπόδια για την εγκατάστασή τους στους Γερμανικούς αυτοκινητοδρόμους. Επιπλέον, το eHighway είναι επίσης μια ασφαλής, αξιόπιστη και ανοικτή τεχνολογία. Τα χαρακτηριστικά ασφαλείας και αξιοπιστίας των ηλεκτρικών σιδηροδρόμων έχουν αναπτυχθεί και βελτιωθεί σε βάθος πολλών δεκαετιών, κάτι που κάνει το σύστημα eHighway μια ώριμη και αποδεδειγμένη λύση.

Ποιό είναι κατά την άποψή σας το ενδεχόμενο το σύστημα eHighway να επιτύχει μηδενικές εκπομπές ρύπων;

Η ηλεκτροκίνηση προσφέρει πληθώρα πλεονεκτημάτων, συμπεριλαμβανομένων της βελτιωμένης ποιότητας του αέρα, την διαφοροποίηση των καυσίμων σε ανανεώσιμες πηγές για την μείωση της εξάρτησης από τα ορυκτά καύσιμα, και αυξημένη αποδοτικότητα της ενέργειας, που μειώνουν τα λειτουργικά κόστη. Δεδομένου ότι διάφορες χώρες ήδη έχουν μικρό αποτύπωμα διοξειδίου για τον ηλεκτρισμό, και η παγκόσμια τάση είναι προς την απανθρακοποίηση της παραγωγής ενέργειας ως μέρος των μέτρων για την αντιμετώπιση των κλιματικών αλλαγών, είναι αυτονόητη η εξερεύνηση λύσεων που κάνουν χρήση του ηλεκτρισμού για τις εμπορικές μεταφορές με μηδενικές εκπομπές ρύπων.

Το κυριότερο εμπόδιο για τη χρήση μπαταριών στις εμπορικές μεταφορές ήταν το μέγεθος και το βάρος που απαιτείται για την αποθήκευση της ηλεκτρικής ενέργειας στο όχημα. Σε αντίθεση με την εφαρμογή σε λειτουργικές πτυχές των επιβατικών αυτοκινήτων, όπως οι χρόνοι κύκλου, τα μεταφερόμενα φορτία και οι αποστάσεις κίνησης, αποτελούν σημαντικά εμπόδια όταν πρόκειται για χρήση σε βαρέα οχήματα και εφαρμογές μεταφορών μεγάλων αποστάσεων. Επιπλέον, υπάρχει η πρόκληση της φόρτισης αυτών των μπαταριών σε μια αποδεκτή χρονική περίοδο, χωρίς να προκαλείται βλάβη στην μπαταρία ή να διακόπτεται το δίκτυο. Ένας άλλος τρόπος αξιοποίησης του ανανεώσιμου ηλεκτρισμού στις εμπορικές μεταφορές είναι η δημιουργία υδρογόνου μέσω της ηλεκτρόλυσης είτε για χρήση σε κυψέλες καυσίμου είτε σαν βάση για υγρά ή αέρια καύσιμα. Όμως, οποιαδήποτε μετατροπή ενέργειας σχετίζεται με αξιοσημείωτες απώλειες και συνεπώς αρνητικές επιπτώσεις στην αποδοτικότητα στους τροχούς. Αυτό με τη σειρά του αυξάνει σημαντικά τις απαιτήσεις τροφοδοσίας σε ανανεώσιμη ενέργεια και έτσι των απαιτούμενων επενδύσεων.

Αυτά τα προβλήματα μπορούν να επιλυθούν με την απευθείας και επαγωγική παροχή ηλεκτρικής ισχύος στο όχημα όταν αυτό κινείται. Οι απώλειες περιορίζονται στη συμβατική διανομή του ηλεκτρισμού και στα ηλεκτρονικά του οχήματος και η εξαιρετική αποδοτικότητα του ηλεκτρικού οχήματος μπορεί να αξιοποιηθεί στο έπακρο. Αυτό το πλεονέκτημα στην απόδοση του συστήματος μεταφράζεται σε σημαντικά πλεονεκτήματα για τα λειτουργικά κόστη.

Ποιος είναι ο ρόλος σας στην ανάπτυξη και την εφαρμογή του συστήματος eHighway;

Ο ρόλος μου στην ομάδα του συστήματος Siemens eHighway είναι Επικεφαλής της Επιχειρηματικής Ανάπτυξης. Μεταξύ πολλών άλλων, είμαι για παράδειγμα υπεύθυνος για τον εντοπισμό ή την υποβολή προτάσεων για πιθανές επιχειρηματικές συναλλαγές, επικοινωνώντας με τους πιθανούς συνεργάτες, καθώς και για την ανακάλυψη και διερεύνηση ευκαιριών, τον εντοπισμό δυνητικών επιχειρηματικών συμφωνιών αναλύοντας τις στρατηγικές της αγοράς, τις απαιτήσεις διαπραγμάτευσης, τις δυνατότητες και τα οικονομικά. Η ανάπτυξη μιας στρατηγικής ανάπτυξης η οποία επικεντρώνεται τόσο στο οικονομικό όφελος όσο και στην ικανοποίηση του πελάτη, είναι επίσης μια από τις ευθύνες μου, καθώς επίσης και η προώθηση του συστήματος eHighway σε όλο τον κόσμο ως ομιλητής σε συνέδρια ή συμμετέχοντας σε συζητήσεις.

Δείτε τα Video…

Η τεχνολογία:

Η εφαρμογή: