E-Bus-Stromabnehmer für schnelleres Laden

E-Bus-Stromabnehmer für schnelleres Laden

Manche Unternehmen betrachten Elektrobusse als teure Anlagen und versuchen, Ausfallzeiten so gering wie möglich zu halten. Dies erfordert kürzere Ladezeiten, was wiederum höhere Ladeleistungen notwendig macht. Berichten zufolge stoßen herkömmliche Ladesysteme an ihre Grenzen, da ihre Leistungsübertragung durch Kabelspezifikationen und Gewicht begrenzt ist.

Die Ladeleistung von Gleichstrom-Schnellladegeräten für das opportunistische Laden liegt typischerweise zwischen 150 kW und 600 kW. Stromabnehmerhersteller produzieren derzeit Modelle mit geringerer Leistung, reduzierten Kosten und einfacherer Bauweise, die sich für das Schnellladen eignen. Diese Stromabnehmer mit niedrigerer Leistung haben einen Leistungsbereich von ca. 150 kW, während Gleichstrom-Ladegeräte in der Regel eine maximale Leistung von 125 kW aufweisen. Moderne Stromabnehmer sind oft vollautomatisiert und benötigen während des Ladevorgangs nur minimale manuelle Eingriffe.

In Industrieländern gewinnen Pantografenladegeräte an Ladestationen zunehmend an Beliebtheit. Mit demselben Ladegerät können mehr Elektrobusse in Depots geladen werden, wodurch die Verfügbarkeit der Busse verbessert wird. Zudem wird berichtet, dass der benötigte Platz in Depots vergleichbar mit dem von Gleichstrom-Steckdosenladesystemen ist.Stromabnehmer in Entwicklungsländern.

Die Ladetechnologie mit Gleichstrom-Pantographen ist jedoch deutlich teurer als Gleichstrom-Steckdosenladegeräte (unabhängig davon, ob sie in Garagen oder an temporären Ladestationen eingesetzt werden). In Entwicklungsländern wirkt sich dieser hohe Kostenaufwand besonders stark aus, da selbst temporäre Ladestationen an Bushaltestellen und Terminals in der Regel mit Steckdosen arbeiten. Eine Studie aus dem Jahr [Jahr] zeigt dies.

Obwohl Stromabnehmer in Industrieländern weit verbreitet sind, haben sie sich in Entwicklungsländern noch nicht durchgesetzt. Dies deutet darauf hin, dass die Elektrobusbranche in diesen Ländern noch in den Kinderschuhen steckt.

Hauptmerkmale von Stromabnehmern
Stromabnehmer werden in städtischen Bussystemen aus mehreren Gründen bevorzugt:
• Sie ermöglichen eine schnelle, automatische Verbindung zum Ladesystem.
• Sie unterstützen eine hohe Leistungsübertragung, typischerweise bis zu 600 A, was Ladekapazitäten von rund 450 kW ermöglicht.

Die kurzen Verbindungszeiten und die hohe Leistung machen sie unverzichtbar für das Laden während Zwischenstopps oder Wartezeiten, sie werden aber auch häufig in Depots eingesetzt.

Arten von Stromabnehmern
Es gibt zwei Haupttypen von Stromabnehmern: den Stromabnehmer nach oben und den Stromabnehmer nach unten (auch bekannt als umgekehrter Stromabnehmer, ursprünglich unter dem Namen OppCharge bekannt).

• Stromabnehmer hoch:Der bewegliche Arm wird auf dem Busdach montiert und fährt nach oben in Richtung einer Motorhaube aus, um dort Anschluss zu finden.
• Stromabnehmer unten:Auf dem Dach des Busses befinden sich flache Verbindungsschienen, und der Ladestromabnehmer ist nach unten zum Bus hin verlängert.

Bewegliche Teile und Gewichtsverteilung
• Stromabnehmer hoch: Der Bus selbst trägt den beweglichen Teil des Lademechanismus. Dies kann die Fahrzeughöhe und das Gesamtgewicht erhöhen, die zusätzliche Dachhöhe wird jedoch ohnehin häufig für Batterien oder Klimaanlagen genutzt.
• Stromabnehmer unten: Der bewegliche Teil ist Bestandteil der Ladestation und befindet sich auf einem Portal über dem Bus. Diese Konstruktion reduziert das Fahrzeuggewicht und die Fahrzeughöhe, was eine bessere Aerodynamik und potenziell geringere Belastung der Busstruktur zur Folge hat.

Systemzuverlässigkeit und -wartung
• Stromabnehmer hoch: Eine Störung betrifft nur den betroffenen Bus, der durch einen Ersatzstromabnehmer ausgetauscht werden kann. Die Reparaturen können anschließend in der beheizten, sicheren und gut ausgestatteten Werkstatt des Depots durchgeführt werden. Durch die geringere Anzahl an Stromabnehmerzyklen im Standbetrieb können die Wartungskosten potenziell gesenkt werden.
• Stromabnehmer defekt: Ein Ausfall der Ladestation kann den Betrieb aller Busse, die diese Station nutzen, unterbrechen und wahrscheinlich eine ganze Linie beeinträchtigen. Reparaturen müssen vor Ort, bei jeder Witterung, auf einer erhöhten Plattform durchgeführt werden.

Kosten und Infrastruktur
• Stromabnehmer nach oben: Im Allgemeinen ist die Oberleitungsinfrastruktur weniger komplex, was potenziell zu geringeren Investitions- und Wartungskosten führt. Die Busse verfügen über komplexere Mechanismen.
• Stromabnehmer unten: Erfordert robustere und teurere Portalkonstruktionen zur Unterstützung des schwereren Stromabnehmermechanismus. Die am Bus montierten Komponenten sind bei „Stromabnehmer unten“ günstiger und einfacher.

Kommunikation
• Stromabnehmer hoch:Es nutzt eine einfache, kabelgebundene Kommunikation, die mit bestehenden kabelgebundenen CSS-Gleichstromladesystemen identisch ist. Obwohl es nicht normkonform wäre, ist es elektrisch möglich, einen Adapter von CCS2 auf einen J3105-Stromabnehmer mit oberer Motorhaube herzustellen. Der Stromabnehmer-Stellmotor ist an den Bus angeschlossen und wird direkt vom Fahrer gesteuert. Da die Logik- und Kommunikationskomponenten auch für CCS2 verwendet werden, führen die hohen Produktionsmengen der Komponenten für andere Fahrzeugtypen zu niedrigen Kosten, leicht verfügbaren Teilen und einfachen Anpassungen durch Ladegerätehersteller.

Stromabnehmerladung: Präzisionsladung für die Oberleitung
Pantographen-Ladesysteme sind typisch für Elektrobusse und öffentliche Verkehrssysteme, die ein zuverlässiges und wiederholbares Laden erfordern. Sie nutzen einen oben am Bus befestigten Stromabnehmerarm (den Pantographen). Es gibt zwei Arten von Pantographen-Ladesystemen:

Dachmontierter Stromabnehmer:Diese Version wird auf dem Dach des Elektrobusses montiert und erstreckt sich nach oben, um mit einer festen Ladestation verbunden zu werden.
Umgekehrter Stromabnehmer: Er ist an der Ladestation installiert und senkt sich ab, um mit dem darunter stehenden Fahrzeug in Kontakt zu treten.
Stromabnehmersysteme eignen sich sowohl für die Zwischenladung als auch für die planmäßige Depotladung und bieten Flexibilität für unterschiedliche Strecken und betriebliche Anforderungen. Die Systeme nutzen leitungsgebundene Ladung für höhere Effizienz und kürzere Ladezeiten und können gleichzeitig eine hohe Leistung für schnellere Abfertigung bereitstellen.