Energy savings by application of supercapacitor storage in trolleybus supplying station – analysis of experimental results

• Autorzy: Bartłomiejczyk M. , Jarzębowicz L.

Identyfikatory

DOI

10.4467/2353737XCT.16.026.5288

Warianty tytułu

PL

Ograniczenie zużycia energii w trakcji trolejbusowej przy pomocy instalacji stacjonarnych zasobników superkondensatorowych – wyniki badań eksperymentalnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

In 2011–2013, stationary supercapacitor storage developed by the Electrotechnical Institute in Warsaw was put into trial operation in the trolleybus substation “Północna” (North) located in Gdynia. The article presents the results recorded during supercapacitor storage operation and discusses the impact of the storage on energy consumption savings. Guidelines for selecting a location for stationary supercapacitor storage were carried out based on exploitation experience.

PL

W latach 2011–2013 na podstacji trolejbusowej Północna w Gdyni testowany był stacjonarny zasobnik superkondensatorowy Instytutu Elektrotechniki w Warszawie. W artykule przedstawiono wyniki jego badań. Główny nacisk położono na analizę wpływu warunków ruchowych na efektywność oszczędności zużycia energii za pomocą zasobnika. Wyniki przedstawione w artykule są oparte o dane pomiarowe i mogą stanowić pomoc do określenia miejsc dla instalacji stacjonarnych zasobników superkondensatorowych.

Słowa kluczowe

EN

supercapacitor storage; trolleybus; vehicle supply system; regenerative braking; energy consumption savings

PL

superkondensator; trolejbus; układ zasilania pojazdu; hamowanie odzyskane; oszczędzanie energii

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Krakowskiej im. Tadeusza Kościuszki
• Czasopismo: Czasopismo Techniczne. Elektrotechnika
• Rocznik: 2016
• Tom: Y. 113, iss. 1-E
• Strony: 17--32
• Opis fizyczny: Bibliogr. 41 poz., il., wykr.

Twórcy

autor

Bartłomiejczyk M.

• Faculty of Electrical and Control Engineering, Gdańsk University of Technology

autor

Jarzębowicz L.

• Faculty of Electrical and Control Engineering, Gdańsk University of Technology

Bibliografia

• [1] Foiadelli F., Roscia M., Zaninelli D., Optimization of storage devices for regenerative braking energy in subway systems, IEEE Power Engineering Society General Meeting, 2006.
• [2] Falvoa M.C., Lamedica R., Bartoni R., Maranzano G., Energy management in metro-transit systems: An innovative proposal toward an integrated and sustainable urban mobility system including plug-in electric vehicles, “Electric Power Systems Research”, Vol. 81, 2011, pp. 2127–2138.
• [3] Scarpellini S., Valero A., Llera E., Aranda A., Multicriteria analysis for the assessment of energy innovations in the transport sector, “Energy”, Vol. 57, 2013, pp. 160–168.
• [4] Iannuzzi D., Ciccarelli F., Lauria D., Stationary ultracapacitors storage device for improving energy saving and voltage profile of light transportation networks, “Transportation Research Part C”, Vol. 21, 2012, pp. 321–337.
• [5] Mastragostino M., Soavi F., Strategies for high-performance supercapacitors for HEV, “Journal of Power Sources”, Vol. 174, 2007, pp. 89–93.
• [6] Thounthonga P., Raël S., Davat B., Energy management of fuel cell/battery/supercapacitor hybrid power source for vehicle applications, “Journal of Power Sources”, Vol. 193, pp. 376–385 (2009)
• [7] Faggioli E., Rena P., Danel V., Andrieu X., Mallant R., Kahlen H., Supercapacitors for the energy management of electric vehicles, “Journal of Power Sources”, Vol. 84, 1999, pp. 261–269.
• [8] García P., Torreglosa J.P., Fernández L.M., Jurado F., Control strategies for high-power electric vehicles powered by hydrogen fuel cell, battery and supercapacitor, “Expert Systems with Applications”, Vol. 40, 2013, pp. 4791–4804.
• [9] Lei W., Zhigang L., Gang Z., Lijun D., A novel traction power supply system for urban rail transportation, IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference September 3–5, Harbin, China 2008, pp. 1–5.
• [10] Di Y., Lo K.L., Xiaodong W., Xiaobao W., MRTS traction power supply system simulation using Matlab/Simulink, IEEE 55th Vehicular Technology Conference, VTC, Vol. 1, Spring 2002, pp. 308–312.
• [11] Hung-Yuan K., Chen T.H., Simulation of daily load curves at traction substationsalong an electric railway, IEEE Conference Energy Management and Power Delivery, Vol. 2, 1998, pp. 708–713.
• [12] Hui-Jen Ch., Chao-Shun Ch., Chia-Hung L., Jun-Yu Ch., Chin-Yin H., Optimal Expansion Planning of Traction Substations foran Electrified Mass Rapid Transit System, IEEE Conference Power System Technology, 2006, pp. 1–7.
• [13] Szeląg A., Zagadnienia analizy i projektowania systemu trakcji elektrycznej prądu stałego zastosowaniem technik modelowania i symulacji, Politechnika Warszawska, Warszawa 2002.
• [14] Bartłomiejczyk M., Giętkowski Z., Сравнивательныйанализтоковнагрузкивтролле йбуснойтяге. Современныйнаучныйвестник, Belgorod 2008.
• [15] Łazarz B., Madej H., Wilk A., Figlus T., Wojnar G., Diagnozowanie złożonych przypadków uszkodzeń przekładni zębatych, Wydawnictwo Instytutu Technologii Eksploatacji Państwowego Instytutu Badawczego, Katowice–Radom 2006.
• [16] Ringdorfer M., Horn M., Development of a wheel slip actuator controller for electric vehicles using energy recuperation and hydraulic brake control, Control Applications (CCA), IEEE International Conference, 28–30 Sept. 2011, pp. 313–318.
• [17] Zhongming Ye, Pong M.H., Lo W.C., Yuen K.H., Harmonic evaluation of traction system by Monte Carlo simulation, Power Electronics Specialists Conference, PESC 99, 30th Annual IEEE, Vol. 1, 1999, pp. 424–429.
• [18] Goia C., Popa L., Popescu C., Popescu M.O., Supercapacitors used as an energy source to drive the short urban electric vehicles, Advanced Topics in Electrical Engineering (ATEE), 2011 7th International Symposium, 12–14 May 2011, pp. 1–6.
• [19] Hammar A., Venet P., Lallemand R., Coquery G., Rojat G., Study of Accelerated Aging of Supercapacitors for Transport Applications, Industrial Electronics, IEEE Transactions, Vol. 57, No. 12, 2010, pp. 3972–3979.
• [20] Lhomme W., Delarue P., Barrade P., Bouscayrol A., Rufer A., Design and Control of a supercapacitor storage system for traction applications, Industry Applications Conference, Fourtieth IAS Annual Meeting, Conference Record of the 2005, Vol. 3, 2–6 Oct. 2005, pp. 2013–2020.
• [21] Uemura W., About Q-values of Monte Carlo method, SICE Annual Conference, 20–22 Aug. 2008, pp. 2035–2038.
• [22] Drążek Z., Symulacyjna metoda analizy systemów zasilania elektrycznej trakcji miejskiej prądu stałego, rozprawa doktorska, Politechnika Warszawska, Warszawa 1998.
• [23] Gołaszewski T., Obliczenia obciążeń układu zasilania sieci tramwajowej przy wykorzystaniu metody Monte Carlo, praca dyplomowa, Politechnika Warszawska, Warszawa 2000.
• [24] Bartłomiejczyk M., Výpočetnapájenítrolejbusovýchsystémůmetodou, Monte Carlo, XLII, Sešit Katedry Elektrotechniky, VŠB Ostrava, Ostrava 2010.
• [25] Bartłomiejczyk M., Analýzaefektivnostirekuperacetrolejbusovédopravymetodou, Monte Carlo, XLIII, SešitKatedryElektrotechniky, VŠB Ostrava, Ostrava 2010.
• [26] Ho T.K., Probabilistic load flow in AC electrified railways, IEE Proc – Electr. Power Appl, Vol. 152, No. 4, July 2005.
• [27] Kroczak M., Symulacja zelektryfikowanej linii kolejowej o złożonej strukturze zasilającej, rozprawa doktorska, Politechnika Warszawska, Warszawa 2008.
• [28] Wilk A., Madej H., Figlus T., Analysis of the possibility to reduce vibroactivity of the gearbox housing, “Maintenance and reliability”, No. 2, 2011.
• [29] Korenčiak D., Gutten M., Opportunities for integration of modern systems into control processes in intelligent buildings, “Przegląd Elektrotechniczny”, Vol. 88, No. 2, 2012.
• [30] Šebök M., Gutten M., Kučera M., Diagnostics of electric equipments by means of thermovision, “Przegląd Elektrotechniczny”, Vol. 87, No. 10, 2011.
• [31] Zieliński R., Metody Monte Carlo, WNT, Warszawa 1970.
• [32] Judek S., Skibicki J., Wyznaczanie parametrów elektrycznych trakcyjnego układu zasilania dla złożonych warunków ruchu przy wykorzystaniu programu pspice, “Przegląd Elektrotechniczny”, No. 12, 2009, pp. 270–273.
• [33] Thounthong P., Raël S., Davat B., Energy management of fuel cell/battery/supercapacitor hybrid power Skurce for vehicle applications, Expert Systems with Applications, “Journal of Power Sources”, Vol. 193, 2009.
• [34] Kühne R., Electric buses - An energy efficient urban transportation means, “Energy”, Vol. 35, 2010, pp. 4510–4513.
• [35] Kliucininkas L., Matulevicius J., Comparative Analysis of Bus and Trolleybus Related GHGs Emissions and Costs in Lithuania, 5th International Vilnius Conference EURO Mini Conference, 30 September – 3 October, Vilnius 2009, pp. 187–191.
• [36] Gunselmann W., Technologies for Increased Energy Efficiency in Railway Systems, Conference EPE, Dresden 2005, pp. 1–10.
• [37] Barrero R., Mierlo J.V., Tackoen X., Energy savings in public transport, IEEE Vehicular Technology Magazine, September 2008, pp. 26–36.
• [38] Donno M., Ferrari A., Scarpelli A., Perlo P., Bocca A., Mechatronic System for Energy Efficiency in Bus Transport, IEEE Conference Publications, 2012, pp. 342–343.
• [39] Destraz B., Barrade P., Rufer A., Klohr M., Study and simulation of the energy balance of an urban transportation network, European Conf. Power Electronics and Applications, Aalborg 2007.
• [40] Barrero R., Tackoen X., Mierlo J.V., Improving energy efficiency in public transport: stationary supercapacitor based energy storage systems for a metro Network, IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference (VPPC), 3–5 September, Harbin, China 2008.
• [41] Figlus T., Wilk A., Gawron A., Wpływ uczestników ruchu drogowego na stan bezpieczeństwa ruchu na obszarze miasta, “Transport Problems Journal”, 2014, pp. 181–194.