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Prossima fermata: autobus ultracondensatori
Le agenzie di trasporto municipale hanno cercato di ridurre l'impronta di carbonio delle loro flotte di autobus utilizzando una gamma di opzioni nel corso degli anni, dai biocarburanti e dall'idrogeno alle batterie e al diesel ibrido-elettrico. Ora un'azienda cinese e il suo partner statunitense affermano che gli ultracondensatori potrebbero offrire il modo più ecologico ed economico per alimentare gli autobus urbani.
Caricabatterie veloce: Un autobus che funziona interamente con ultracondensatori si ricarica a una fermata dell'autobus a Shanghai. Gli autobus possono viaggiare solo da tre a cinque miglia tra una carica e l'altra, ma gli ultracondensatori consentono una ricarica rapida alle fermate degli autobus designate.
C'è solo un problema: i migliori ultracondensatori possono immagazzinare solo circa il 5% dell'energia contenuta nelle batterie agli ioni di litio, limitandoli a un paio di miglia per carica. Questo li rende inefficaci come mezzo di accumulo di energia per le autovetture. Ma ciò che gli ultracondensatori mancano nel raggio d'azione lo compensano nella loro capacità di caricarsi e scaricarsi rapidamente. Quindi, nei veicoli che devono fermarsi frequentemente e prevedibilmente come parte del normale funzionamento, lo stoccaggio di energia basato esclusivamente su ultracondensatori inizia ad avere senso.
Tecnologie automobilistiche Sinautec , con sede ad Arlington, in Virginia, e il suo partner cinese, Shanghai Aowei Technology Development Company, hanno trascorso gli ultimi tre anni a dimostrare l'approccio con 17 autobus municipali da 41 posti alla periferia di Shanghai. Il 21 ottobre le due società offriranno a dimostrazione di un giorno all'American University di Washington, DC, dove un minibus da 11 posti alimentato da ultracondensatori trascorrerà la giornata facendo la spola tra le persone nel campus.
Il trucco è trasformare alcune fermate degli autobus lungo il percorso in stazioni di ricarica, afferma Dan Ye, direttore esecutivo di Sinautec. A differenza di un filobus convenzionale che deve continuamente toccare una linea elettrica aerea, gli autobus ultracondensatori di Sinautec prendono grandi sorsi di elettricità ogni due o tre miglia nelle stazioni di ricarica designate, che fungono anche da fermate degli autobus. Quando in queste stazioni, un collettore sulla parte superiore dell'autobus si alza di qualche metro e tocca una linea di ricarica aerea. In un paio di minuti, i banchi di ultracondensatori immagazzinati sotto i sedili dell'autobus sono completamente carichi.
È un concetto brillante, afferma l'esperto di ultracondensatori Joel schindall , professore di ingegneria elettrica e informatica al MIT. Non è adatto per le auto solo elettriche, ma è pratico fermare un autobus ogni pochi isolati.
Gli autobus possono anche catturare energia dalla frenata e l'azienda afferma che le stazioni di ricarica possono essere dotate di pannelli solari (sebbene ciò sia principalmente per favorire la percezione che i veicoli abbiano un'impronta di carbonio inferiore). Ye afferma che gli autobus consumano il 40% in meno di elettricità rispetto a un filobus elettrico, principalmente perché sono più leggeri e hanno i vantaggi della frenata rigenerativa. Sono anche competitivi con gli autobus convenzionali in base al risparmio di carburante durante i 12 anni di vita del veicolo, in base ai prezzi attuali del petrolio e dell'elettricità. Sinautec stima che uno dei suoi autobus abbia un decimo del costo energetico di un autobus diesel e possa ottenere un risparmio di carburante nel corso della vita di $ 200.000.
Il bus a ultracondensatore è anche più economico dei bus a batteria agli ioni di litio, afferma Ye. Abbiamo usato l'autobus delle Olimpiadi (agli ioni di litio) come modello e abbiamo trovato il nostro circa il 40% meno costoso con un livello di affidabilità di gran lunga superiore. Ye aggiunge che i benefici ambientali sono convincenti. Anche se utilizzi la centrale a carbone più sporca del pianeta, genera un terzo dell'anidride carbonica del diesel quando viene utilizzata per caricare un ultracondensatore.
Gli autobus del pilota di Shanghai sono realizzati da Sunwin Bus, una società cinese in joint venture con Volvo in Svezia, e utilizza ultracondensatori prodotti da Shanghai Aowei. Foton America Bus, con sede a Germantown, TN, produrrà gli autobus ultracondensatori che verranno venduti negli Stati Uniti. Gli ultracondensatori sono fatti di carbone attivo e hanno una densità di energia di sei wattora per chilogrammo. (Per fare un confronto, una batteria agli ioni di litio ad alte prestazioni può raggiungere 200 wattora per chilogrammo.) Clifford Clare, amministratore delegato di Foton America, afferma che altri 60 autobus verranno consegnati all'inizio del prossimo anno con ultracondensatori che forniscono 10 wattora per chilogrammo.
Quelli di Shanghai in questo momento sono in viaggio da tre anni senza incidenti, senza alcun fallimento, il che nel settore degli autobus è fenomenale, afferma Clare, che aggiunge che la sua azienda è in trattative con New York, Chicago e alcune città in Florida per provare gli autobus. Finirà per essere una terza generazione del prodotto, che darà 20 miglia [di autonomia per carica] o meglio.
Sinautec sta anche discutendo con Schindall del MIT sullo sviluppo di ultracondensatori di maggiore densità di energia utilizzando strutture di nanotubi di carbonio allineate verticalmente che danno ai dispositivi una superficie maggiore per contenere una carica.
Finora siamo in grado di ottenere il doppio della densità di energia di un ultracondensatore esistente, ma non è abbastanza, afferma Schindall. Stiamo cercando di ottenere circa cinque volte. Schindall afferma che ciò creerebbe un ultracondensatore con un quarto della densità di energia di una batteria agli ioni di litio.
In questo momento gli autobus [Foton] possono andare solo a fermate alterne, un raggio di circa 5 o 10 isolati, e questo va bene per alcuni percorsi, ma qui nell'area di Boston sarebbe troppo lontano [tra i punti di ricarica], aggiunge Schindall . Se potessero raddoppiarlo, o addirittura quadruplicarlo, aumenterebbero di un ordine di grandezza il numero di rotte per le quali potrebbe essere una soluzione tecnica.
Ci sono alcune altre limitazioni importanti. Gli autobus da 41 passeggeri, basati sulla tecnologia attuale, perdono il 35% della loro autonomia quando l'aria condizionata è accesa (da circa 5 miglia a circa 3 miglia) e hanno una debole accelerazione. Ma anche in queste condizioni, potrebbero ancora rivelarsi pratici per gli autobus municipali, universitari, aeroportuali e turistici.
Vogliamo sostituire gran parte della flotta diesel negli Stati Uniti, afferma Ye. Abbiamo bisogno di stazioni di ricarica in vari punti della rete, ma con l'aumentare della densità energetica, il numero di stazioni diminuirà.