Lees onderstaand artikel:
Een elektrische bus, die in korte tijd door snelladen de accu’s weer vol krijgt is inmiddels niet heel bijzonder, maar het gebruik van een pantograaf voor de overdracht van de elektriciteit bij een snellaadsysteem is dat wél. Onderzoekers van het Duitse instituut Fraunhofer IVI hebben voor een proefproject met een 12 m lange bus twee verschillende oplaadstations ontwikkeld. Een van deze stations heeft een maximale oplaadcapaciteit van 600 kW en werkt met energiepulsen.
De energieoverdracht gaat bij dat laadstation met maximaal 750 V en 1.000 A gelijkstroom, via vier contactpunten. Het laden duurt zo hooguit 30 s.
Naar: Technisch weekblad, Rijker Knoppers, donderdag 11 juni 2015
Door de snellaadsystemen is het mogelijk de accu’s in de bus bij elke halte kort op te laden. Hierdoor zijn er kleinere accu’s nodig. De bus zal hierdoor minder energie verbruiken.
a) Leg uit waarom de bus minder energie verbruikt als er gebruik gemaakt wordt van kleinere accu’s.
Tijdens het laden wordt de energie in pulsen toegevoerd. Tijdens een puls vindt er energieoverdracht plaats, tussen de pulsen door is dit niet het geval.
b) Bereken hoeveel procent van de oplaadtijd er minimaal daadwerkelijk energieoverdracht plaats vindt.
c) Bereken de maximale hoeveelheid energie die in de accu’s opgeslagen kan worden.
Na een periode van enkele maanden proefrijden, rijdt de bus sinds begin dit jaar mee in de reguliere dienstregeling in Dresden. De route heeft een lengte van 20 km en bevat diverse heuvels. Het gemiddelde elektriciteitsverbruik is 1,19 kWh per kilometer.
d) Bereken hoeveel oplaadpunten er minstens op de route moeten zitten om de route volledig op elektrische energie te kunnen volbrengen.
Door de kleinere accu’s zal de bus minder zwaar zijn. Bij dezelfde snelheid heeft de bus dan dus minder kinetische energie. Hierdoor zal er voor een hele ronde in totaal minder energie nodig zijn.
Uitwerking vraag (b)
Het maximale vermogen is:
$P=UI=750\cdot 1000 = 7,5\cdot 10^5~\mathrm{W}$
Het vermogen is echter “slechts” 600 kW. De pulsen moeten dus minimaal 600,750 * 100% van de tijd bestrijken.
Uitwerking vraag (c)
In 30 s tijd levert het snellaadstation dan:
$E=Pt=600\cdot 10^3 \cdot 30 = 1,8\cdot 10^7~\mathrm{J}$
Uitwerking vraag (d)
De totale energie die nodig is voor 1 ronde met de bus is: 20 * 1,19 = 23,8 kWh, oftewel 8,568 * 107 J. Dit komt overeen met 8,568 * 107 / 1,8 * 107 = 4,76 volle accu’s. Er zijn dus minsten 5 oplaadpunten nodig.
