Elektrisk vei for tungtransporten

[Federico Zenith]

Quote

Når det gjelder virkningsgrad, kjører et hydrogenkjøretøy bare en tredjedel så langt som et elektrisk kjøretøy på den samme strømmengden. Dette begrenses ikke av teknologi, men av termodynamikk. 

Dette sitatet viser at forfatter ikke har peiling på termodynamikk. Virkningsgraden i elektrolysører og brenselceller skyldes i all hovedsak at man bruker en ikke-uendelig mengde katalysator og elektrolytt. Det er kjent for alle som har åpnet side 1 i en brenselcellebok at Carnot-begrensningen ikke gjelder for elektrokjemiske prosesser (da det er jo en begrensning for termiske prosesser).

Er det så vanskelig å ringe en forsker (eller bare en student på andre år i ingeniørfag) før man tabber seg ut i TU?

[Federico Zenith]

Det er gode grunner til å tvile på at slik infrastruktur vil lønne seg, spesielt i et land med lange veier og spredt befolkning som Norge.

Det er kjent at kontaktledningsanlegg ("KL") koster ca. 15 millioner NOK/km (se f.eks. budsjettene som ble satt til elektrifisering av Trønder- og Meråkerbanen, 3 milliarder for ca. 200 km). Det er ingen grunn til å tro at veielektrifisering kan bli noe billigere:

1. På bane har du full kontroll på antall tog i trafikk, og du kan unngå at de trekker for mye strøm ved å regulere trafikken. På vei er trafikk utenfor kontroll, og er som kjent veldig variabel. Da må forsyningsanlegg overdimensjoneres kraftig, og det blir jo dyrt da det ikke er bare energi som koster, effekttariffer er jo dyrt (300 NOK/kW per år for Statnett). Innmatingsanlegg er også kostbart (typisk en tredjedel av KL-kostnader i jernbanen).
2. Det brukes gjerne langt mer energi for å forflytte en last på vei enn på jernbane (det er jo den store fordelen med jernbane). Da trenger man enda større kapasitet.
3. Induktiv lading er ikke spesielt effektiv, og blir verre med kjøretøy med høy klarering. Enda mer energi.
4. Hva med veivedlikehold? Skal man rive og bygge om hele anlegget når vi skal reparere asfalten, eller bare legge et nytt lag asfalt på toppen, som vil redusere virkningsgraden til den induktive overførselen? Med pantograf i asfalten vil det være begrenset hva slags reparasjon man kan gjøre utenom å rive og bygge nytt. Dette er tenkt til tungtransport, derfor vil veiene slites relativt fort.
5. Energimengdene vil være betydelig (nok en gang, ment til tungtransport), og i en helt annen klasse enn å la en elbil lade fra stikkontakten utenfor butikken. Hvordan har de tenkt å få betalt for strømmen?
6. Hvem vil investere i å installere induksjonslading på sine kjøretøy før det er et tilstrekkelig stort nettverk rundt i landet? Dette er samme problem som hydrogen har - ingen kjøretøy før infrastruktur er utbygd; men infrastrukturen her er langt større og dyrere. Med KL-prisen som man benytter i jernbanen kunne man bygge en hydrogenstasjon omtrent hver km!

I det store og hele fører denne diskusjonen ingen steder før vi ser et forpliktende tilbud fra en troverdig industriaktør for utbygging av slike veier med tydelig pris i NOK/km, og gjerne data om hvor effektiv induksjonsoverførselen er.

Det jeg ser er at pantograf i vei ble brukt for trikken i f.eks. Orleans i Frankrike, men kun i sentrum der Alstom installerte det de kaller "Aestethic Power Supply" for å unngå at kablene ødela bybildet. Så snart man kommer seg ut av sentrum er det straks KL som gjelder, formodentlig fordi det er (langt) billigere.

[qualbeen]

Hvis vi på død og liv skal lade i fart, må det da være bedre med tradisjonell pantograf på taket? 

I Bergen benyttes dette fortsatt. Og de nyeste bussene har både batteri og pantograf. Dermed kan de kjøre noen kilometer for egen maskin, og lade i fart på resten av ruta. 

Dersom noe skulle slites i stykker, eller av andre grunner måtte byttes ut, er det langt enklere å fikse ledning hengende i luft, enn å grave opp kilometervis med asfalt ... 

[Simen1]

qualbeen skrev (32 minutter siden):

Hvis vi på død og liv skal lade i fart, må det da være bedre med tradisjonell pantograf på taket? 

Eventuelt bare ha pantograf over hver bussholdeplass sånn at man får klattladet litt ved hvert stopp. Da slipper man de stygge edderkoppnettene over gatene.

[oophus]

Sitat

Når det gjelder virkningsgrad, kjører et hydrogenkjøretøy bare en tredjedel så langt som et elektrisk kjøretøy på den samme strømmengden. Dette begrenses ikke av teknologi, men av termodynamikk. Kanskje vi vil få det til en gang, men vi har per i dag ikke overflod av fornybar energi, og den energien vi har, må brukes godt.

Det som er vanskelig med fluktuerende fornybar kraft er ikke totalmengden av den, men forskyningssikkerheten av den. 

Hydrogen som gjør hvert RE prosjekt større for å bli mer effektiv per volum land som utnyttes gjør at vi kan løse problemet med den enkleste løsningen. Hydrogen kommer med lagring omtrent gratis som en bieffekt av å lagre energi i molekyler, og det er billigere å frakte fluktuerende energi gjennom rør enn kabler over lengre avstander. Rørene er en stor lagringsenhet i seg selv. Og det er derfor land i midten av Europa i større grad skal importere fornybar kraft gjennom gass og investere i RE der det er rom for det på utsiden. 

Slutten på visa blir å lade andeler lastebiler med hydrogen uansett. Forskjellen blir bare å bruke hydrogen ved gasskraftverk/brenselcellekraftverk for å lade kjøretøy når de skrues på, eller det å bruke hydrogen i kjøretøyene. 

[Snowleopard]

Simen1 skrev (14 timer siden):

Det er imponerende bra! Riktignok med et gap 15 cm, som jo er en ganske vanlig bakkeklaring på en bil. Da gis det riktignok ikke noe rom for overdekning / slitasjelag over spolene. Det står ikke noe om frekvens i artikkelen, men regner med det er snakk om forhøyet frekvens som igjen gir en del tap før og etter selve overføringsgapet. Varmetapet på 3,6 kW er ikke til å kimse av i stasjonære anvendelser, men burde gå greit på veier. 120 kW med 97% gjelder nok også bare stasjonær bruk med presist plassert mottakerspole under bilen. I fart blir nok tallet noe annet.

Skal man lade f.eks 30 minutter i 100 km/t så trenger man 50 km vei med integrerte spoler. Pga kabel-lengder og spenningstap vil jeg anta at man må forsyne dette fra trafo hver 2-500 meter. Da blir spørsmålet hva det koster og hvor mange biler man kan lade stamtidig. Jeg stiller meg altså spørrende til artikkelens påstand om lav tiltakskostnad og hvordan det begrunnes. Særlig om og når det antas at veinettet blir så godt utbygd med dette systemet at man kan redusere batterikapasiteten i bilene. For det er vel ingen som tenker at folk vil velge lavere batterikapasitet i bilene før systemet dekker store deler av landet. Norge har bortimot 100 000 km offentlig vei. Veikvaliteten er nokså varierende med spor, humper og huller mange og lange sammenhengende strekninger. Utsatt for telehiv, brøyting osv.

Jeg tror ikke induksjonslading i vei er veldig stort poeng foe den jevne bilist, men vil selvsagt kunne hjelpe litt, om man legger inn støtte for dette. Dette er i mine øyne mer egnet for langtransport og steder der det er mye kupert terreng. Som sagt, lite tro på at motorveier får dette på flatmark med det første. Da er det nok heller en fremtidsscenarie et godt stykke frem i tid.

Men i privatbiler vil det ha mer for seg ved mere stasjonær lading. Vil tenke at det etterhvert blir støtte for induksjonslading ved kjøpesenter, sentrale parkeringsanlegg og gateparkering i boligområder med mye blokk og rekkehus, og lite tilgang til egen parkeringsplass, slik vi ser i endel områder. Hvem vil tukle med kabler om det kommer et tilbud om trådløs lading, uten at det blir veldig mye dyrere eller mer tungvindt. Skal se at i fremtiden vil vi ikke ha kablet lading annet en tilgan inne på verksted eller mobilservice.

Og private vil ønske å installere dette også hjemme, når de ser det blir denne måten å lade uten. Men det kan hende det er både 10 og 20 år frem i tid, selv om ting skjer kjapt innimellom.

[Snowleopard]

Kalle K skrev (14 timer siden):

Det er riktig, det kan gjøres med relativt lave tap. Forutsetningen for å få det til er at begge spolene er plassert perfekt i forhold til hverandre(test gjerne hva som skjer med en kjele på induksjonsovn dersom den ikke er rett over eller i feil høyde). Dersom de sier de klarer 97% i lab forsøk tror jeg på dem, dersom de sier de klarer det med et kjøretøy i trafikk tror jeg ikke på dem.

Det jeg sliter med å forstå er hvorfor, hva er poenget med å induksjonslade lastebiler? Det vil aldri bli slik at induksjon finnes over alt, noe som betyr at bilene må utstyres med ac og dc  lading uansett.

Det eneste gevinsten induksjon da gir er at du sparer noen sekunder på å slippe å plugge inn kabelen, forutsatt at du treffer noenlunde  riktig på første forsøk. Prisen for dette er at bilene blir dyrere og mer komplisert. En ladeboks koblet rett inn i eksisterende strømnett er også ganske uslåelig på enkelhet og fleksibilitet når det kommer til etablering og vedlikehold.

Synes du fikk et ganske godt eksempel på hvor dette vil kunne ha en god bruk, nemlig i bratte og lange/seige oppoverbakker. Om en lastebil bruker 3 kWh per mil på flatmark, men kanskje 8-10 kWh per mil i en oppoverbakke, og den får tilført "mellomlegget" på vei oppover samtidig som den får nyte gevinsten ved regenerering nedover igjen, så har dette ganske god totaleffekt. Da slipper de å se at rekkevidden blir betydelig kortere på strekninger som er kuperte.

Tallverdiene her representerer ikke noe faktisk forbruk, men er bare tilfeldig plukket. Tror f.eks. at forbruk i en lang og bratt oppoverbakke er endel høyere. Men så viser jo og linken jeg la inn tidligere, at de snakker om å klare 400 kW effekt, så det er ikke helt urealistisk at "mellomlegget" blir dekket og vel så det opp en slik bakke som vil være aktuell her, som f.eks. opp tunnel-løpene i Oslofjord-tunnelen eller opp Sollihøgda, for å ta etpak kjappe eksempler på steder der dette kan ha noe for seg.

[Kalle K]

Snowleopard skrev (7 timer siden):

Synes du fikk et ganske godt eksempel på hvor dette vil kunne ha en god bruk, nemlig i bratte og lange/seige oppoverbakker. Om en lastebil bruker 3 kWh per mil på flatmark, men kanskje 8-10 kWh per mil i en oppoverbakke,

........

Tallverdiene her representerer ikke noe faktisk forbruk, men er bare tilfeldig plukket.

Jeg ser at de var tilfeldig valg og kun ment for å vise et poeng. Allikevel blir faktisk forbruk litt viktig for å vurdere om dette er noe det bør brukes subsidier på. Tre kWh per mil er mye nærmere det en Audi e-Tron bruker på motorveg enn det et vogntog bruker, hadde du sakt 3 kWh per km ville det kanskje vært litt høyt men mye nærmere virkeligheten.

Snowleopard skrev (7 timer siden):

...........og den får tilført "mellomlegget" på vei oppover samtidig som den får nyte gevinsten ved regenerering nedover igjen, så har dette ganske god totaleffekt. Da slipper de å se at rekkevidden blir betydelig kortere på strekninger som er kuperte.

..........Men så viser jo og linken jeg la inn tidligere, at de snakker om å klare 400 kW effekt, så det er ikke helt urealistisk at "mellomlegget" blir dekket og vel så det opp en slik bakke som vil være aktuell her, som f.eks. opp tunnel-løpene i Oslofjord-tunnelen eller opp Sollihøgda, for å ta etpak kjappe eksempler på steder der dette kan ha noe for seg.

Skal det i det hele tatt være noe poeng i å bruke subsidier på dette så må det ha potensiale til å synes i utslippstatistikken. For å få til det må det dimensjoneres for å klare en hel rekke med vogntog etter hverandre ikke bare en sjelden testbil fra Sintef eller Asko.  Dersom vi ser for oss at dette skal drifte en nevneverdig andel av tungtransporten, ser det også ut til at utstyret må stå tett og kostnadene til f.eks trafoer og kraftelektronikk vil eksplodere, samtidig som det er vanskelig å se for seg at det ikke fortsatt har klare kapasitetsbegrensninger.

Jeg har ingen problemer med å se at det finnes attraktive sider ved dette, dersom pengene var private er det såpass spennende teknisk at jeg kunne være fristet til å jobbe med det. Problemet er totalbildet og djevelen ligger i detaljene. Summen av kostnader tekniske utfordringer og begrensninger får dette til å minne mer om en gass variant til  elbiler jeg ikke tør nevne med navn av frykt for å tiltrekke trollene🙂

Grunnen til at jeg deltar i tråden er at jeg ser for meg at dette har potensiale til de samme skadelige effektene som den unevnelige gassen. Satsingen på det vi allerede har teknologi til som vi vet virker, ladere alle steder de stopper allikevel, utsettes og mangler finansiering fordi vi venter på at dette skal komme istedet. Det vil ikke komme og om det skulle komme en gang vil det ikke kunne erstatte behovet for det vi trenger nå.

 

[Snowleopard]

Kalle K skrev (2 minutter siden):

Jeg ser at de var tilfeldig valg og kun ment for å vise et poeng. Allikevel blir faktisk forbruk litt viktig for å vurdere om dette er noe det bør brukes subsidier på. Tre kWh per mil er mye nærmere det en Audi e-Tron bruker på motorveg enn det et vogntog bruker, hadde du sakt 3 kWh per km ville det kanskje vært litt høyt men mye nærmere virkeligheten.

Skal være enig i at jeg kunne tatt langt mere i på tallene, men poenget var mer å illustrere forskjellen i energiforbruket etter veiens topologi. Den hjelpen opp de bratteste og seigeste bakkene, vil sammen med regenerering på vei nedover kunne føre til at vi slipper så stort rekkeviddetap i praksis.

De fleste vogntog er dessuten sperret fra å gå mer enn 100 km/t, mens på motorvei ligger en personbil gjerne i 120-130 alt etter fartsgrensen og sjåførens villighet til å strekke dette.

Kalle K skrev (2 minutter siden):

Skal det i det hele tatt være noe poeng i å bruke subsidier på dette så må det ha potensiale til å synes i utslippstatistikken. For å få til det må det dimensjoneres for å klare en hel rekke med vogntog etter hverandre ikke bare en sjelden testbil fra Sintef eller Asko.  Dersom vi ser for oss at dette skal drifte en nevneverdig andel av tungtransporten, ser det også ut til at utstyret må stå tett og kostnadene til f.eks trafoer og kraftelektronikk vil eksplodere, samtidig som det er vanskelig å se for seg at det ikke fortsatt har klare kapasitetsbegrensninger.

Målet er jo vogntog som enten går autonomt eller i "tog", der flere førerløse biler følger en ledevogn som kan være delvis betjent/overvåket. Riktignok er dette langt frem i tid, men det er jo og derfor vi nå forsker på dette. Løsningen kommer ikke nødvendigvis på 1-2 år, mer i området 10-20 år.

Man ser jo og for seg at dette skal erstatte togutbygging siden toglinjer ikke kan brukes av annet enn tog, og det blir langt mindre fleksibelt enn vei. Og mye av energien skal vel dessuten komme fra solenergifangst fra selve veiene.

Kalle K skrev (2 minutter siden):

Jeg har ingen problemer med å se at det finnes attraktive sider ved dette, dersom pengene var private er det såpass spennende teknisk at jeg kunne være fristet til å jobbe med det. Problemet er totalbildet og djevelen ligger i detaljene. Summen av kostnader tekniske utfordringer og begrensninger får dette til å minne mer om en gass variant til  elbiler jeg ikke tør nevne med navn av frykt for å tiltrekke trollene🙂

Nå er jo "den unevnte" glad i å putte inn de mengdene batterier som trengs, og er og stor på ladeutbygging, og har nok en løsning foran seg som gjør at elektrisk kan komme inn og i stor grad erstatte endel av dagens tradisjonelle bruk, der man må forholde seg til kjøre/hviletid. Da passer det veldig godt å legge stoppene til der slike ladere finnes.

Men som antydet over her, man søker å løse transportbehovet også for disse som gjerne bytter sjåfører for å tilnærmet vil krysse kontinenter uten særlig pause. Da er det greit at myndigheter er med på løpet, siden de og er ansvarlig for utbygging av veitransportnettet, og det vil ha litt å si når man skal planlegge veier fremover. Kanskje kan det være at man bygger veier slik at når vi tror vi har en god løsning, så slipper vi å bygge hele veien på nytt, men det er allerede klargjort for en tenkt løsning som dette.

Og det er her jeg ser at det kan være viktig å få til slike løsninger frem til vi har en løsning med atomdrevne motorer eller superkapasitor-motorer som aldri må lades før de er modne for å skiftes ut pga elde. Det er dog en løsning som er enda lengre inn i tid.

Kostnadene er nok for store til å forvente at private skal dekke dette helt av egne lommer. Men om flere i samarbeid med myndighetene i flere land kan gå sammen, tror jeg vi raskere og bedre kommer frem til en felles løsning som alle produsentene kan enes om.

Kalle K skrev (2 minutter siden):

Grunnen til at jeg deltar i tråden er at jeg ser for meg at dette har potensiale til de samme skadelige effektene som den unevnelige gassen. Satsingen på det vi allerede har teknologi til som vi vet virker, ladere alle steder de stopper allikevel, utsettes og mangler finansiering fordi vi venter på at dette skal komme istedet. Det vil ikke komme og om det skulle komme en gang vil det ikke kunne erstatte behovet for det vi trenger nå.

Innspill er viktig, både for å se på om noe virkelig er umulig, eller bare krever en annen tilnærming, og for å se om vi kommer på en annen idé som er langt mer gjennomførbar og minst like effektiv eller helst enda mere.

Hvem kunne tenkt seg til at man kunne lade strøm trådløst for la oss si 50-100 år siden? Og hvem trodde dette ville være mulig i fart? Dette har de jo allerede funnet ut at er mulig nå. Spørsmålet er selvsagt om det vil være effektivt når som du antyder, flere vogntog kommer mer eller mindre på rekke og rad opp mot Dovrefjellet, og det krever at dette samtidig kan gi nok strøm til hver og en, uten at hele løsningen går varm og konker ut.

Men om man får dette til å funke for en og en bil, så kan det være aktuelt å se på dette med en rekke biler samtidig, selv om man uansett har dette i tankene fra start. Hvordan skal man sørge for å få strøm til ene lastebilen, uten å skape kortslutning når neste følger på rett bak.

[Federico Zenith]

21 hours ago, qualbeen said:

Hvis vi på død og liv skal lade i fart, må det da være bedre med tradisjonell pantograf på taket? 

Det er en del grunner som taler mot det. For det første, er det mye variasjon i størrelse på kjøretøy, så det er vanskelig å bruke samme kontaktledning for biler og lastebiler, spesielt på veier med høyere hastighet. Så vil du trenge mye tykkere, tyngre og dyrere kabler for å overføre strømmen (og nei, du kan ikke øke spenningen noe særlig, for det er folk som ferdes under kablene og sikkerheten må ivaretas).

Du må i tillegg ha to kabler og pantografer, da du ikke kan bruke bakken som motpol slik jernbanen gjør - det koster både mer penger, begrenser brukbar spenning, og krever at bilisten kan kjøre helt rett fram i banen med høy presisjon (kunne nok ordnes med selvkjørende biler).

Så kan du tenke deg hva som skjer i tilfelle veiulykker, som skjer langt yppigere enn togulykker, når du har en kabel som har kapasitet til å overføre flere megawatt med i bildet.