電気バス

電気バスは電気で動力を与えられるバスです。

電気バスは、船上に電気を蓄えることができ、外部から連続的に給電することもできます。 電気を蓄えるバスは主にバッテリ電気バスであり、電気モータが車載バッテリからエネルギーを得るが、フライホイールエネルギー貯蔵を使用するジャイロバスのような他の記憶モードの例が存在する。 第2のケースでは、電力は外部電源との接触によって供給される。 たとえば、トロリーバスのような架線や、オンライン電気自動車に見られる地面の非接触導体など。 この記事では、主に電気を蓄えているバスを扱っています。

2017年現在、電気バスの99%が中国に配備されており、道路には385,000台以上のバスがあり、これは中国の総バス輸送量の17%です。

歴史
電気自動車は19世紀以来、周りにあります。 19世紀初め、ハンガリー、オランダ、米国の研究者は、バッテリ駆動車のアイデアを模索し始めました。 これまで、電気自動車によって駆動される馬のないキャリッジで、以前は進歩があった。 しかし、人々はより簡単かつ迅速に逃げたいと思っていたので、車は馬車に乗った方がより速く、より合理的な代替車となった。

1835年、アメリカのトーマス・ダヴェンポートは、小さな機関車である実用的な電気自動車を初めて建造したと言われています。 彼はバッテリー駆動の電気モーターを開発しました。これは、トラックの短い区間で小型車を運転するのに使用されました。

最初の成功した電気自動車は1890年に米国で作られました。アイオワ州デモインのウィリアム・モリソンは、最大6人の乗客が乗ることができ、時速6〜12マイルに達することができる電気自動車を建設しました。 1890モリソンエレクトリックの仕様には、フロントシートの下に取り付けられた24個の蓄電池セルが含まれていました。 車両は100マイルの範囲で走行することができ、再充電する必要があります。

この最初の発明により、電気自動車への関心が高まり、自動車メーカーは世界中で独自のバージョンを構築し始めました。 急激な急激な関心のために、電気自動車は1900年にピーク時代に達し、道路上のすべての車両の大半を占めた。

現時点では、電気自動車が優先車両でした。 ガソリン車は、ギアチェンジからハンドクランクでエンジンを始動するまで、そして強力で不快な排気ガスのような他の短所を運転するために多くの努力が必要でした。

しかし、電気自動車の勢いを失わせたガソリン車の改良が行われました。 手のクランクはすぐに電気スターターに置き換えられ、ガソリン車はより手頃な価格になりました。 ガソリン車はすぐに電動車の人気を克服しました。

1935年までに、電気自動車は事実上消えました。 ガス価格が急騰し、電気自動車が市場に戻ったのは、1970年代になってからです。 ガソリン車は、性能と信頼性が向上したため、依然として普及しています。

1990年代には、環境に対する社会の関心が高まるにつれて、電気自動車が普及しました。 21世紀の初めに、電気自動車の技術は、最初に主に製造された電気自動車であるトヨタ・プリウスの発売により、これまで以上に有望視されました。 今日、より多くのアメリカ人がより効率的で環境にやさしい自動車を求めているため、電気自動車の台頭が進み、進歩を続けています。

欠点
他の電気自動車と同様に、気候制御と非常に寒い天気は電気バスの性能を弱めるでしょう。 さらに、地形は、架空線から電力を引き出すトロリーバスに比べ、蓄積されたエネルギーを運ぶ電気自動車の採用に挑戦する可能性があります。 条件が有利な場合であっても、(特に需要のピーク時に)地域の実用料金が高くなると、独自の課金システムが採用に障壁となる。

バッテリー電気バス
今日最も普及しているタイプの電気バスの1つは、バッテリー電気バスである。 バッテリ電気バスは、バッテリの中で車両に搭載された電気を蓄えています。 今日、そのようなバスは1回の料金で200kmを超える距離を持つことができます。 これらのバスは、限定された範囲の特殊性のために通常市バスとして使用されます。

都市の運転は主に加速と制動です。 このため、バッテリー電気バスは、ブレーキング状況ではほとんどの運動エネルギーをバッテリーに再充電できるため、ディーゼルバスより優れています。 これにより、バスのブレーキ摩耗が低減され、電気オーバーディーゼルの使用は都市の大気質を改善することができます。

都市内で運営する場合は、バスの無負荷時と軽量時を最小限に抑えることが重要です。 これは、バスの主な構成材料としてアルミニウムを使用することによって達成することができる。 複合パネルや他の軽量材料も使用できます。 Linkkebusによれば、完全にアルミニウム製のバス構造は、同等の大きさの現代鉄鋼製バス(重量9500kgの制動)よりも約3000kg軽い。 重量を減らすことで、ペイロードを大きくすることができ、ブレーキ、タイヤ、ジョイントなどの部品の摩耗を減らし、年間コストを節約できます。

ProterraのEcoRide BE35中継バスは、カリフォルニア州West Covinaを拠点とするFoothill Transit社のEcolinerと呼ばれ、世界で初めての頑丈な高速充電、バッテリー電気バスです。 ProterraのProDriveドライブシステムは、利用可能なエネルギーの90%を捕捉してTerraVoltエネルギー貯蔵システムに戻すUQMモーターと回生制動を使用し、これによりバスの総走行距離が31〜35%増加します。 1回の料金で30〜40マイル走行でき、典型的なディーゼルまたはCNGバスよりも最高600%燃費が向上し、CNGよりも44%少ない炭素を生産します。

充電
電気バスバッテリーの充電は、ディーゼルエンジンの燃料補給ほど簡単ではありません。 適切なバッテリの保守と保管を保証しながら、充電プロセスを最適に使用するためには、特別な注意、監視、およびスケジューリングが必要です。 いくつかの事業者は、余分なバスを購入することによって、これらの課題を管理している。 この方法で、充電は夜間にのみ行うことができます。 これは安全なソリューションですが、非常に高価でスケーラビリティに欠けます。 実際の解決策は、車両の日々のスケジュールが充電の必要性も考慮に入れ、全体的なスケジュールを可能な限り最適に保つことです。

今日、バス運営者が電気バスの課金スケジュールを管理するのに役立つさまざまなソフトウェア会社があります。 これらのソリューションは、予期せぬ停車や乗客の不便さを伴うことなく、バスが安全に動作し続けることを保証します。

充電器と電気バスとの間の通信のために、同じISO15118プロトコルが、乗用車の充電のために使用される。 唯一の違いは、充電電力、電圧、カプラにあります。

バス停でのパンタグラフとアンダーボディーコレクター
パンタグラフとアンダーボディーのコレクターはバス停留所に統合されており、電気バスの充電を早めることができ、バスでより小さいバッテリーを使用することができ、初期投資とその後のコストが削減されます。

自律(自走)電気バス
自律バスは、12人以上の乗客を輸送する電気駆動の自己駆動型車両である。 自律的なバスは、車内のドライバーなしで操作され、カメラ、センサー、リモコンを利用してトラフィックを適切に操縦します。

亜鉛空気電池
プリ商用バッテリー技術を用いて、40フィート(12.2m)の純粋な電気バスが開発されています。 エレクトリック・フューエル・コーポレーションは、ウルトラキャパシタと共に亜鉛空気電池を搭載した40フィート(12.2 m)の電気バスを開発し、実証しています。 亜鉛 – 空気エネルギー装置(しばしばバッテリーと記載される)は、バスにエネルギーを供給するプロセスにおいて、亜鉛を酸化亜鉛に変換する。 バスは充電されていません。 代わりに、酸化亜鉛カートリッジを新しい亜鉛のために交換する。 このバスは、テストで100マイル(160km)以上の範囲を示しており、ネバダ州ラスベガスで実証されています。 しかし、この技術は開発段階にあり、利用可能な燃料補給インフラストラクチャやバスステーションでの使用など、輸送艦隊の使用に先立っていくつかの大きな障害を克服する必要があります。

コンデンサバス
バスはエネルギーを蓄えるために蓄電池の代わりにコンデンサを使うことができます。 ウルトラキャパシタは、リチウムイオン電池が同じ重量で保持するエネルギーの約5%しか蓄えず、1充電あたり2マイルに制限されています。 しかし、ウルトラキャパシターは、従来のバッテリーよりもはるかに迅速に充放電することができます。 通常運転の一部として頻繁にそして予測可能に停止しなければならない車両では、ウルトラキャパシタのみに基づくエネルギー貯蔵が解決策になり得る。

中国は大型のオンボード電気二重層コンデンサに蓄えられた電力を使って連続的な架空線なしで走るCapabusと呼ばれる新しいタイプの電気バスを試しています。いわゆる電気式傘)であり、末端に完全に充電される。

2005年初めに上海で試作されたプロトタイプがいくつかありました.2006年に2つの商用バス路線に電気二重層コンデンサバスが使用され始めました。 それらの1つは上海のルート11です。 2009年、バージニア州アーリントンに本社を置くSinautec Automobile Technologiesと、中国のパートナーである上海Aowei Technology Development Companyは、主要な技術的問題なしに、上海地域にサービスを提供する17の41席のUltracap Busでテストを行っています。 来年初めには、1キロ当たり10ワット時間を供給するウルトラキャパシターで、さらに60台のバスが納入される予定です。

バスは非常に予測可能なルートがあり、定期的に3マイル(4.8km)ごとに停車する必要があり、迅速な充電が可能です。 そのトリックは、ルート沿いにあるいくつかの停留所を充電ステーションに変えることです。 これらのステーションでは、バスの上部にあるコレクターが数フィート上昇し、架線の充電ラインに接触します。 数分以内に、バスの座席の下に保管されたウルトラキャパシタバンクは完全に充電されます。 バスはブレーキングからエネルギーを取り込むこともでき、充電ステーションにはソーラーパネルを装備することができます。 製品の第3世代は、1充電あたり20マイル(32km)以上の距離を提供します。 このようなバスは、2014年5月にブルガリアのソフィアで9ヶ月間の試験のために納入されました。 2つの料金で23 kmをカバーしています。

Sinautecは、バスの1つがディーゼルバスのエネルギーコストの10分の1を占め、200,000ドルの一生の燃料節約を達成できると推定しています。 また、バスは電気トロリーバスに比べて電気消費量が40%少なく、主に軽量で回生制動効果があるためです。 ウルトラキャパシタは活性炭製で、エネルギー密度はキロワット時に6ワット時間です(比較のため、高性能リチウムイオンバッテリはキロワット時に200ワット時間を達成できます)が、ウルトラキャパシタバスはリチウムイオンバッテリバスは約40%安価で、信頼性がはるかに優れています。

また、ウルトラキャップを使用するプラグインハイブリッドバージョンもあります。

今後の展開
Sinautecは、電荷を保持するための表面積をより多くする垂直配向カーボンナノチューブ構造を用いて、より高いエネルギー密度のウルトラキャパシタを開発することについてMITのSchindallと議論している。 これまでのところ、彼らは既存のウルトラキャパシタのエネルギー密度を2倍にすることができましたが、約5倍にしようとしています。 これは、リチウムイオン電池のエネルギー密度の4分の1を有するウルトラキャパシタを生成する。

今後の開発では、オーバーヘッド配線を避けるために、路上で誘導充電を使用する方法があります。 各バス停留所の下のパッドと途中の各停車ランプが使用されます。

スクールバス
2014年には、カリフォルニア州のサンホアキン渓谷のキングスキャニオン統一学区に、最初の生産モデルの全電気スクールバスが配達されました。 Class-Aスクールバスは、カリフォルニア州フォスターシティのMotiv Power Systemsによって開発された電動パワートレイン制御システムを使用してTrans Tech Busによって建設されました。 バスは、地区が発注した4つのうちの1つでした。 SST-eバスの第1ラウンド(彼らが呼び出されたとき)は、カリフォルニア大気資源局によって管理されているAB 118大気改善プログラムによって部分的に資金提供されています。

トランステック/モチーフ車は、すべてのKCUSDとカリフォルニア高速道路の巡視点検と認定に合格しています。 いくつかのディーゼルハイブリッドが使用されていますが、これはどの州の学生輸送用にも認可された最初の近代的なスクールバスです。

2015年以来、カナダの製造業者であるLion Bus社は複合体で作られたボディを備えたフルサイズのスクールバスeLionを提供しています。 これは、2016年の初めから量産出荷されている通常の生産版で、2017年まで約50台が販売されています。

ハイブリッドバス
1990年代後半に、電気技術は徐々に自律型車両に組み入れられました。 従来のディーゼルバスより清潔でトロリーバスよりも独立した車両が開発されました。これはハイブリッドバスの登場です。 これらの車両は、電気と熱の2つのエンジンを組み合わせて、燃料の最適な使用を可能にします(10〜30%の節約)。 しかし、電気牽引と運動エネルギー回収技術(あるいは充電式ハイブリッド車と呼ばれる蓄電池のエネルギーの貯蔵のためにも)を使用していますが、エネルギー源が電気のみである電気バスとは異なり、燃料のおかげで動作します。

自律電気バス
今日、自律型電気バスが開発中であり、いくつかの製造業者(Power Vehicle Innovation、Renault Trucks、…)は、事業者が制約なしに都市交通サービスを提供するのに十分な自律性を提供することができます。 インフラ。 2000年以降、RégieAutonome des Transports Parisiens(RATP)が運営するバスであるMontmartrobusなど、数年間使用されているものもあります。スーパーキャパシター(ジュネーブのTosaライン)を使用したバスは、 oftrolleybus、約100万ユーロ/ Km。

技術
電気バスは、サーマルバスと同じ原理で作動する、すなわち、バッテリによって駆動される電気モータで動作する牽引チェーンのおかげで作動する(エネルギー貯蔵は、燃料の代わりにアキュムレータバッテリを使用することによって電気に適合される熱輸送手段のタンク)。 電気モーターで得られる電力は、都市使用のために十分な速度を可能にする(70km / h以上)。

バッテリー
エネルギー貯蔵の観点からは、本質的に研究(特により高い比重を有するリチウムイオン電池)で進化した電池技術である。 現在、この技術は、従来の輸送車両の環境への影響に加えて、現代的なモデルの持続可能な使用と電気バスの開発を可能にします。 彼らは燃料タンクよりも多くのスペースを占めていますが、電池は今日知られていないほど妥当な場所にあります。この自律性は、減速時または制動時の運動エネルギー回収システムによって特に改善され、20% 。 ディーゼル技術と比較して、電気自動車のエネルギー効率は全体の約90%であり、ガソリン車のエネルギー効率は40%です。

利点

生態学的優位性
使用中、電気バスは温室効果ガスを放出しない。 発電は、その製造プロセスに従って、温室効果ガス(二酸化炭素など)を排出することができます。電気バスのカーボンフットプリントはゼロではありませんが、汚染レベルは非常に低くなります。

環境優位性
電気バスはヒート・バスに比べて騒音が非常に少なく、公共交通機関の騒音公害を減らして都市環境の生活の質を向上させることが一般化されているのではないか。

都市景観への適応
生態学的および環境的な利点を組み合わせることで、電気バスは邪魔にならず清潔になります(温室効果ガスの排出がないことは、歩行者が頻繁に頻繁に出入りする地域でヒートバスと同様に問題になりません)。 これらの特性は、都内での使用のためにしばしば保持されています。住宅地域の市中心部や歩行者が頻繁に使用する狭い通りに使用される多くの小型電気バスです。

経済的側面
電気エネルギーは燃料よりも安く、小さな電気バスを充電するのに2ユーロです。 しかし、電気バスのコストは、バスの種類によって大きく異なります:トロリーバス、コンデンサー付きバス、ジャイロバス、ハイブリッド。しかし、いくつかの研究では、バッテリー電気バスのコストを投資コストと5~10 12トロリーバスよりも高い。

短所

自律
自律性はサーマルビークルのそれほど重要ではありません。 しかし、電気自動車のバッテリーのより低い自律性は、個々の電気自動車13の使用に技術的な限界があるように見えるが、バス旅行のための電気自動車の適用はより合理的である。 事前経路長、開始点、終了点、および設置計算は、それに応じて容易に行うことができます。 さらに、この分野で行われた研究は、第1に電池の寿命を改善すること、および第2に、スーパーキャパシタのおかげで電池の再充電を速くすることである。

インフラ
電気自動車の充電ポイントは現在ガソリンスタンドほど普及していませんが、これらのインフラストラクチャーはますます重くなる傾向があります

コスト
電気バスは、(TIPPのおかげで)燃料の全体的な価格が低く、エネルギー効率が最高であるため、エネルギー消費量の節約が可能ですが、購入する投資を表します(サーマルバス型ディーゼルよりも高価です)。 したがって、比較のために、トロリーバスを運行する費用のうち、トラムの費用は、少なくともディーゼルバスの半分以下であるトラムよりも低い。