Sērija: Kārtošana & materiāli • 7 daļa
Megavani un spararati — kravas automašīnas kā ripojoši akumulatori
Mūsu pasaulē kravas automašīnas nededzina — tās darbojas kā buferi. Katrs „megavans" ir 200 t kravas robots ar vairākām megavatstundām uz klāja esošajā baterijā un spararatu, kas "apēd" jaudas lēcienus brokastīm. Tie padara kravu elektroenerģijas sistēmas daļu, nevis izņēmumu.
Šodienas misija
Projektēt kravas automašīnu vispirms kā enerģijas ierīci, un tikai pēc tam — kā transportlīdzekli.
Publicēt iepriekš aprēķinātos maršrutus, akumulatoru izmērus un lādētāju jaudu (bez JS).
Pierādīt, ka varam rakt un būvēt ļoti ātri ar klusiem elektroniem.
Kāpēc kravas automašīnas ir kā baterijas (un kāpēc tas paātrina laukumu)
Mēs pārvietojam augsni impulsos: uzlādē, uzkāp, apgāz, nolaidies. Baterijas nepatīk impulsi; inerces riteņi — mīl tos. Tāpēc katrs kravas auto veic divus darbus: pārvieto masu un buferē jaudu. Rezultāts — 24/7 kustība, mierīgāks mikrotīkls, mazāk pīķa aprīkojuma un karjers, kas skan kā bibliotēka ar sporta zāli.
- Uz kuģa uzkrāšana pārvērš katru apstāšanos par iespēju izlīdzināt tīklu.
- Inerces riteņi absorbē lēcienus (starti, apgāšanās pacelšana), aizsargā baterijas un lādētājus.
- Reģenerācija nolaižoties atgriež kāpšanas enerģiju — elektroni „brauc ar liftu“ lejup.
Platformas specifikācijas (masveida ražošana, pielāgojama pēc vajadzības)
Megavans — bāze
- Krava: 200 t
- Tukšā masa: ~190 t (ar paketi)
- Ļoti liels ātrums (objektā): 36 km/h (10 m/s)
- Kāpšana: 5–10% kalns 10 m/s (palīgjoslas — pēc izvēles)
- Pārnesums: 4 riteņos integrēti motori, vektoru vadība
Enerģijas moduļi
- Pamata pakete: 3–5 MWh (LFP klase); paketes svars ~21–36 t
- Pīķa jauda (baterija): 2–4 MW (C režīms kontrolēts)
- Rotora modulis: 30–50 kWh, 2–5 MW impulss, ~1–2 t
- Reģenerācija: ~70% nobraukuma potenciāla tiek uztverts
Ko patiesībā dara rotors
Tas buferē jaudu, nevis nobraukto attālumu. Domājiet par to kā par elektronu amortizatoru. Sākot no stāvvietas, rotors dod 2–5 MW dažām sekundēm, baterijas mierīgi elpo pie 0,5–1,0 C. Izvēršanas laikā 200 t kravas? Rotors uzsūc reģenerācijas pikus un pēc tam “noplūst” uz paketi.
Enerģijas plūsmas & paketes (skaitļi, ko var “paņemt rokās”)
Enerģija vienam reisam (neto)
| Maršruts | Enerģija / reiss | Piezīmes |
|---|---|---|
| Īss & maigs • 1 km @ 3% kalns | ~37 kWh | Reģenerācija sedz lielāko daļu nobraukuma |
| Bāzes gadījums • 2 km @ 5% kalns | ~107 kWh | Pēc tā dimensionēsim stāvvietas |
| Garāks • 3 km @ 5% kāpums | ~161 kWh | Lielākas stāvvietas vai trolejbusa ceļš |
| Stiprāks • 2 km @ 8% kāpums | ~156 kWh | Šeit spararats spīd |
Pieņemts: 200 t krava, 190 t tukšs, 10 m/s ātrums, 90% piedziņas efektivitāte, 70% reģenerācija.
Paketes izvēle pēc maiņas
3 reisi/stundā Plānots 80% izlāde (DoD) ilgmūžībai.
| Maršruts | 10 stundu maiņa | 12 stundu maiņa | Piezīme |
|---|---|---|---|
| Īss un maigs | ~1.4 MWh | ~1.7 MWh | 2 MWh pakete — ērti |
| Bāzes gadījums | ~4.0 MWh | ~4.8 MWh | 4–5 MWh pakete |
| Ilgi/stiprāki | ~6.0–6.3 MWh | ~7.2–7.5 MWh | Izmantojiet trolejbusus vai vairāk uzlādes laika |
4 MWh pakete ar ~0.32 MW vidējo jaudu (bāze) aptuveni 12,5 stundas. Stacijas sedz pārējo; spararati izlīdzina pīķus.
Iepriekš aprēķināti maršruti
Viens kravas auto jauda un stacijas reitings (bāze: 3 reisi/stundā)
Uzlāde tikai apstāšanās laikā ~15 min/stundā (25% darba cikls). Lādētāja+paketes efektivitāte ~90%.
| Maršruts | kWh/stundā | Staciju jauda pieslēgšanās brīdī | Ieteikums |
|---|---|---|---|
| Īss un maigs | ~111 | ~0.5 MW | Pa vienai stacijai katram punktam |
| Bāzes gadījums | ~321 | ~1.5 MW | Divas stacijas pie izkraušanas |
| 3 km @ 5% | ~483 | ~2.2 MW | Stacija + trolejbusu ceļš |
| 2 km @ 8% | ~468 | ~2.1 MW | Stacija + uzsvars uz spararatu |
Stacijas jauda ≈ (kWh/stundā) / (0,25 × 0,90). Plānošanā izvairāmies no masveida pieslēgšanās.
Parka enerģija (bāze)
20 kravas automašīnas • 200 t • 3 reisi/stundā • 2 km @ 5% slīpums.
| Metrika | Vērtība |
|---|---|
| Caurlaidspēja | 288 000 t/d. |
| Pārvadāšanas enerģija | ~155 MWh/d. |
| Vid. parka jauda | ~6.4 MW |
| Visa objekta vid. jauda (ar ekskavatoriem/sūkņiem) | ~12–18 MW |
Skaitļi sakrīt ar 1. daļu, lai stāsts būtu vienots.
Ko dod trolejbusa ceļš (palīdzība ar slīpumu)
Uzstādiet 2–3 MW augšējo kontaktu tīklu kalnā. Tas baro kāpumu tieši un vienlaikus papildina paketes.
| Gadījums | Tīrie kWh/reišs | Nepieciešamā laukuma jauda | Piezīme |
|---|---|---|---|
| Bāze (bez troleja) | ~107 | ~1.5 MW | Kā augstāk |
| Kalna trolejs 2 MW | ~20–40 | ~0.3–0.6 MW | Reģenerācija sedz lielāko daļu nobrauciena |
Tā kā kalna potenciāls ≈106 kWh/reišam pie 2 km/5%, šīs posma barošana novērš lielāko daļu tīro patēriņu.
Uzlāde un troleja izvēles iespējas (izvēlieties savu Lego)
Izkraušanas laukuma lādētāji
- 1.5–2.5 MW DC pantogrāfs katram postenim
- Pieslēgties izkraušanas laikā; 3–6 min impulsi
- Jaudīga AC galvenā līnija + objekta akumulators izlīdzina augšup
Kalna trolejbusu ceļš
- 2–3 MW augšējais kontaktu tīkls kalnā
- Baro kāpumu + papildina paketes
- Samazina paketes izmēru vai stāvvietu jaudu
Maināmas paketes (pēc izvēles)
- 5–8 minūšu maiņa izkraušanas stacijā
- Piemērots attāliem objektiem bez trolejbusa
- Nepieciešami rezerves paketes (~10–20%)
Kāpēc ne „vienkārši lielāki akumulatori“?
Virs ~5 MWh vienam kravas automašīnas paketē masa/tilpums sāk „zagļot“ lietderīgo slodzi un CAPEX. Labāk turēt paketes saprātīga izmēra un pievienot enerģiju kustībā (trolejbusu) vai augstas jaudas stāvvietas. Akumulatori ražo enerģiju; inerces riteņi — jaudu.
Parka orķestrēšana (kā uzturēt „baletu“ vienmērīgu)
„Relay“ smadzenes
- Plāno pieslēgšanās logus, lai vienlaikus pieslēgtos maz.
- Pakāpeniski palielina kāpumus, lai izlīdzinātu jaudas grafiku.
- No telemetrijas prognozē riepu un bremžu nodilumu — bez pārsteigumiem.
Mikrotīkla atmiņas
- Stāvvietas: 1 katriem 6–8 kravas automašīnām (bāze), 2 no 10 — rezerves.
- Objekta akumulators: 1–2 stundas vidējās parka slodzes kapacitāte.
- PV pārpalikums: 1,5–2,0× vidējā — lai kravas automašīnas uzlādētos dienā.
Drošība un kaimiņi (apzināti garlaicīgi)
Elektro drošība
- Savstarpēji aizslēgtas stāvvietas; nekādas „dzīvās“ saskares līdz pilnīgai pieslēgšanai.
- Uguns gadījumā elementi keramikas izolācijā; ventilācija uz āru, ne kabīnēs.
- Spararats bruņotā bungā; bojājumiem izturīgi gultņi; vakuuma sensori.
Cilvēki un miers
- Akustiskās plāksnes uz lādētājiem; parks <75 dBA pie žoga.
- Bez dīzeļa dūmiem, bez NOx. Putekļus slāpē dūmu filtri un pārklātas lentes.
- Apgaismojums tikai uz leju; vanagi joprojām riņķo virs topošā ezera (1. daļa).
Pieskarieties, lai atvērtu K&K
„Vai viens kravas auto var uzlādēt citu?“
Jā, lēni. V2V caur DC magistrāli drošām plūsmām balansēšanai. Visbiežāk ļaujam kravas automašīnām uzlādēt objektu — no stāvvietas uz bateriju — un objekts baro pārējos. Mazāk kabeļu ceļā, vairāk smaidu.
„Kas bojājas vispirms?“
Riepas — vienmēr riepas. Tomēr reģenerācija + vektoru vadība pārvērš bremžu nodilumu par komēdiju, un autonomija likvidē „heroismu“ bedrēs. Paketes cikliskā uzlāde ir maiga pateicoties spararatiem; apkalpošana atgādina garu, klusu grāmatu lasīšanu.
„Vai trolejbusa ceļš ir vērts pūļu?“
Ja jūsu kāpums ir garš vai straujš — noteikti jā. Tas samazina ~100 kWh/reisu pie 2 km/5% un ~2–5× samazina stāvvietu jaudu. Citādi tikai stāvvietas pilnībā pietiek kompaktiem karjeriem.
„Vai mēs varam strādāt 24/7 bez apstāšanās?“
Praktiski tā: pieslēgšanās tulkošanas laikā + retas mikroapstāšanās. Ar trolejbusu paketes ierodas tulkošanā vairāk uzlādētas nekā izbrauca. Balets nepalēninās.
Turpinājums: Transports un plūsmas — vietējie vai globālie (8. daļa). Vai mēs pārvadājam atomus vai galīgās formas? Uzzīmēsim pasaules artērijas.