Sv: Dekkproblematikk

[SNA]

Hei

Jeg jobber med et skoleprosjekt der jeg ser på mer fremtidig lading. Jeg lurer litt på om noen her vet hvilken frekvens batteriet kan ta opp strøm på?

Jeg ser på hvordan tog får strøm til togsettene i dag via berøringspunkt, og tenker det kan være noe i dette når man ser på fremtidig lading av elbiler. Jeg trenger bare tekniske data på hvordan batteriene fungerer i en el-bil i dag. Har sett på induksjon for fremtiden, men tror dette er noe som ikke fungerer i fart på veldig lenge. Alle svar blir satt pris på:)

[Elmo]

Frekvensen inn på batteriene er 0, de er DC. Så det er vel egentlig laderen du spør om.
Laderene i bilene er jo 50Hz siden de går på vanlig "husholdningsstrøm".

[SNA]

Takk for svar!

Noen som vet om det hadde vært mulig å benytte seg av det samme prinsippet som togene gjør? Altså en spore fra bilen som har kontkt med en elektrisk flate i veien?

Ideer er vel tatt i mot. Prosjektet dreier seg om en fremtidig (25 år) ladestruktur for elbiler og er inne i konseptfasen nå.

[Elmo]

Folk har vel tenkt tanken før.  Ref Slik kan elbilen bli trådløs

[SNA]

Tanken er ikke nødvendigvis å få bilen til å lade trådløs, men å kunne "koble" seg på en spole eller lignende. Slik som togene gjør i dag.

Er det noen her som vet rent teoretisk hvor fort en kan lade opp et batteri? Hvorfor har vi "kun" 55kW ladere med CHAdeMO og ikke mer?

Det jeg egentlig er ute etter er rent teoretisk hvor fort det kan være mulig å fylle opp et batteri med den samme teknologien som blir brukt til togoverføring i dag.

MVH

SNA

[Knut Øygard]

Batteriet må lades med likestrøm. Men det kan lages av vekselstrøm via en likeretter. I teorien kan man lage en likeretter som tar inn en hvilken som helst spenning og en hvilken som helst frekvens. Men alle likerettere har visse områder de takler. Hvis du ser på mobilladeren din(som er en likeretter) kan det for eksempel stå Input: 100-240 V, 50-60Hz. Det er de spenninger og frekvenser laderen kan ta inn. I stikkontaktene i Norge er frekvensen som du sikkert vet 50 Hz. I En del andre land 60 Hz. Frekvensen på kjøreledningen på jernbanen er 16,67 Hz.

Noen elbiler har innebygd likeretter men disse har begrenset kapasitet. Hvis du skal lade en elbil raskt bør du mate den med likestrøm direkte. For eksempel har Tesla model S innebygd likeretter på 10 eller 20 kW men hvis du lader den med likestrøm direkte kan den ta imot 90 kW.

Ser du for deg Strømførende skinner i bakken? Husk at du da må finne en løsning så de som går på veien ikke får strøm i seg. Det går an å tenke seg kjøreledning slik som trikker og trolleybusser har...

[Rio]

Husk også at trammen har én leder over, og strømmen returnerer via skinnene i bakken. Ettersom elbiler ikke går på skinner, så holder det ikke med én kjøreledning.

Trolleybusser har to kjøreledninger, men det er så komplisert å kjøre med at du kan like godt glemme det først som sist.

I Danmark har de et system med batteribyttestasjoner, men det er alt for komplisert.

Man kan overføre ved induktans. Det vil si at man har en spole i bakken, og en spole i bilen, og man parkerer en stund og lader.

[Rio]

Vedr. ladehastighet:

Energioverføringshastigheten måles i kW. Husk at batterier er kjemiske (ikke "elektroniske"), og ladehastighet, energikapasitet (kWh) osv. avgjøres av kjemiske "regler".

[SNA]

Så det dere egentlig sier er at en bil kan teoretisk sett ta imot 90kW og kanskje også mer så lenge det er direkte likestrøm som går inn. Er dette pga likeretteren blir for stor ombord i bilen hvis vi jobber med så mye som 90kW fra vekselstrøm til likestrøm?

Hovednettet i dag er på vekselstrøm med en frekvens på 16,67Hz? Strømmen som går inn i togene er likestrøm på kW. Hvor mye V er det på? Hva er det som går ned i skinnene? blir disse brukt som jording så ikke alle ombord på toget skal bli elektrisifisert, eller er det kun så reststrømmen kan bli sendt tilbake til nettet? Er det ikke mulig å ha to pararelle kabler i veien? en som gir og en som tar strøm?

Hovedspørsmålet er dog fortsatt, hvor mye strøm er det mulig for et batteri å ta imot? Hadde det vært teoretisk mulig å lade opp et batteri på 2 min? Hva skal til for dette av utstyr osv?

[jkirkebo]

Hovednettet i dag er på vekselstrøm med en frekvens på 16,67Hz? Strømmen som går inn i togene er likestrøm på kW. Hvor mye V er det på? Hva er det som går ned i skinnene? blir disse brukt som jording så ikke alle ombord på toget skal bli elektrisifisert, eller er det kun så reststrømmen kan bli sendt tilbake til nettet? Er det ikke mulig å ha to pararelle kabler i veien? en som gir og en som tar strøm?

Hovednettet i Norge er på 50Hz. Jernbanenettet er på 16 2/3HZ og 16kV. Strømmen som togene får fra kjøreledningen er altså 16kV vekselstrøm mens T-bane og trikk bruker 750V likestrøm.

Skinnene er jord/retur. De har altså 0V potensiale og er ikke farlige å berøre. Men strøm (målt i Ampere) kan ikke "forsvinne" så alt tar veien tilbake via skinnene, det er en lukket krets. Siden toget står på skinnene har også hele vognkassen 0V potensiale. De farlige delene (strømavtager og andre høyspentdeler) er isolert fra vognkassen og strømmen mates inn i togets transformator.

Jeg har en god link til deg:

http://www.jernbaneverket.no/PageFiles/13736/slikfungererjernbanen_2011.pdf

Når det gjelder to parallelle kabler i veien så må den ene nødvendigvis ha et visst spenningspotensiale mot jord, f.eks 400V. Den blir derfor livsfarlig å berøre og slikt må derfor sikres. Strømskinna langs T-banesporene har 750V potensiale. Ta ikke på en slik. Å klatre på taket av et tog og komme borti kjøreledningen på 16kV er ennå mye verre, da blir du umiddelbart gjennomgrillet. Her er en demonstrasjon (varsel for følsomme seere):

http://www.break.com/usercontent/2009/5/electrocuted-on-train-736180

[SNA]

Takk for mange fine svar!

Jeg har tittet på den linken du ga meg, men har generelt en del spørsmål i forhold til konverteringen fra hvordan dette nettet fungerer mot hvordan et potensielt fungerende nett til bilen ville kunne fungere: Alle svar er hjertelig velkommen:



Som et utgangspunkt har jeg tatt litt for meg hvordan togene får strøm i dag på et prinsippielt nivå. Altså en kontaktflate mellom en kjøreledning og en installasjon i bilen.
Det er flere ting jeg egentlig lurer på om du kan kjelpe meg litt med.

- Hvor mye strøm er det teoretisk mulig for en bil å motta? Altså hvor fort er det teoretisk mulig å lade opp et batteri, og hvor ligger eventuelt begrensningene?

- Er det egentlig en spesiell grunn til at det er en begrensning til 55kW på CHAdeMO?

- Er det likestrøm eller vekselstrøm som er best egnet til å få ladet opp et batteri raskest (regner med likestrøm, men må dobbeltsjekke;) Er det slik at hovednettet er vekselstrøm? Er det vekselstrøm helt til stikkontakten med frekvens på 50Hz?  Hvor blir denne frekvensen endret?

- Hvorfor må batteriet ha likestrøm?

- Hva er forskjellen mellom når en el-bil får strøm via en lader og et tog via nettet? Slik jeg forstår det så får toget strøm inn via kjøreledning og ut via skinnene, er dette pga toget ikke har et batteri som strømmen går til, men heller direkte fra nettet inn i motoren og derfor må kvitte seg med strøm som er til overs, mens bilen bruker genereringsstrømmen (fra bremse) til å lade batteriet?

- Hvis en el-bil skulle kunne bli koblet opp direkte mot et nett på motorveien, ville det da vært mest hensiktsmessig å sende denne strømmen direkte til motoren for å skape bevegelsesenergi, eller til å lade opp batteriet?

- Som et annet konsept i prosessen tenker jeg på induksjonslading, men jeg har vel forstått at det kan være vanskelig å få til dette mens bilen kjører? Noe kunnskap på området?

- Det er viktig for meg å ha alle disse elementene på plass for å kunne lage et mest mulig fremtidsrettet prosjekt med litt hold i og troverdighet. Hvis det er noen refleksjoner du selv gjør deg, del den gjerne med meg.

[jkirkebo]

- Hvor mye strøm er det teoretisk mulig for en bil å motta? Altså hvor fort er det teoretisk mulig å lade opp et batteri, og hvor ligger eventuelt begrensningene?

Begrenses av batteriet. De typene som brukes i dag har gjerne en begrensning på ladestrømmen på 1C til 2C. C er batteriets kapasitet. Et 24kWh batteri som lades med 2C får altså 48kW inn. Enkelte batterier kan lades med opptil 10C men de har da lavere energikapasitet og egner seg derfor ikke i elbiler.

- Er det egentlig en spesiell grunn til at det er en begrensning til 55kW på CHAdeMO?

CHAdeMO er spesifisert opp til 100kW men ingen av dagens elbiler kan ta imot såpass. Derfor plasserer man ut ladere med lavere makseffekt, dette gjør at laderne blir billigere samt at kabler blir tynnere osv.

- Er det likestrøm eller vekselstrøm som er best egnet til å få ladet opp et batteri raskest (regner med likestrøm, men må dobbeltsjekke;) Er det slik at hovednettet er vekselstrøm? Er det vekselstrøm helt til stikkontakten med frekvens på 50Hz?  Hvor blir denne frekvensen endret?

Batterier må lades med likestrøm. Fores bilen med vekselstrøm brukes bilens innebygde lader til å gjøre om dette til likestrøm. Fores bilen med likestrøm går den utenom den inebygde laderen og direkte til batteriet.

Hovednettet er vekselstrøm, frekvensen er alltid 50Hz (helt til stikkontakten) og endres ikke. Grunnen til at man bruker vekselstrøm er at man da enkelt kan endre spenning ved hjelp av en transformator. Med likestrøm trenger man dyr elektronikk for å endre spenning.

- Hvorfor må batteriet ha likestrøm?

Fordi batterier lagrer og leverer likestrøm.

- Hva er forskjellen mellom når en el-bil får strøm via en lader og et tog via nettet? Slik jeg forstår det så får toget strøm inn via kjøreledning og ut via skinnene, er dette pga toget ikke har et batteri som strømmen går til, men heller direkte fra nettet inn i motoren og derfor må kvitte seg med strøm som er til overs, mens bilen bruker genereringsstrømmen (fra bremse) til å lade batteriet?

Du må ALLTID ha en lukket krets for at strømmen skal kunne gjøre arbeid. Toget får strøm inn via kjøreledningen og ut via skinnene. En elbil som lader har tilgang på to ledere i ladekabelen, akkurat som du har to hull i stikkontaktene. Likeså har batteriene to poler, + og -.

Strøm er ikke "til overs", elektronene må bevege seg i en lukket krets. Brytes kretsen (f.eks via en lysbryter på veggen) så gjøres heller intet arbeid (lyset slukker).

Dermed kan ikke en elbil klare seg med strømavtaker for én kjøreledning på taket, det eksisterer da ingen sluttet krets siden bilen ikke ruller på stålhjul på skinner. Du må evt. ha en jordingsskinne i veien som bilen også har kontakt med på et eller annet vis. Dette blir svært komplisert vinterstid, ved forbikjøringer osv.

- Hvis en el-bil skulle kunne bli koblet opp direkte mot et nett på motorveien, ville det da vært mest hensiktsmessig å sende denne strømmen direkte til motoren for å skape bevegelsesenergi, eller til å lade opp batteriet?

Begge deler vil jeg tro siden alle veier neppe vil ha strømtilgang. Da vil man ha fulladet batteri når man svinger av veien med strømtilgang.

- Som et annet konsept i prosessen tenker jeg på induksjonslading, men jeg har vel forstått at det kan være vanskelig å få til dette mens bilen kjører? Noe kunnskap på området?

Det er nok faktisk det enkleste konseptet å få til når bilen kjører, og det eneste som nok vurderes som potensielt realiserbart for personbiler på gummihjul.

[flux]

Noen lenker:

http://www.ted.com/talks/eric_giler_demos_wireless_electricity.html

http://www.greencarreports.com/news/1076704_inductive-charging-its-charged-a-few-italian-buses-for-10-years-now
http://www.technologicvehicles.com/en/green-transportation-news/1768/video-the-return-of-the-pantograph-for-greene
http://www.mobility.siemens.com/mobility/global/en/interurban-mobility/road-solutions/electric-powered-hgv-traffic-ehighway/pages/electric-powered-hgv-traffic-ehighway.aspx

http://hotroad.eu/index.html

[SNA]

Tusen takk for all informasjonen så langt! Dette har virkelig fått meg på sporet av en rekke konseptuelle løsninger. Kommer sikkert til å "plage" dere litt mer her om litt. Igjen, tusen takk

[SNA]

Noen som vet i detalj hvordan strømavtakerene virker? Både teknisk og funksjonelt. Har lest det som står på http://www.jernbaneverket.no/PageFiles/13736/slikfungererjernbanen_2011.pdf , men lurer på om noe kan noe enda mer detaljert. Hvor er problemene/farene ved et slikt system, samt hvilke materialer som kanskje er best å bruke i produktene osv.