两种公交系统对比:电池动力公交车进入主流

加利福尼亚州和华盛顿州的两个公交系统利用刺激资金,率先采用一种更清洁、更环保、成本更低的交通方式


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更好的锂离子电池使得插电式乘用车的使用量激增。现在,得益于相对便宜的电力和电动传动系统的简单性,电动汽车在对成本极其敏感的公共交通领域具有更大的应用潜力——这仍然是一个刚刚开始扎根的概念。

特别是,两个主要由2009年美国复苏与再投资法案(ARRA)(更广为人知的是刺激计划)的拨款资助的项目,正在探索大型和小型公共交通系统在更便宜、大容量锂离子电池的新兴时代中,如何思考运营公交车的总成本及其对环境的影响的新方法。

不同的需求,相同的目标
山麓交通公司位于洛杉矶以东地区,横跨帕萨迪纳到波莫纳,是一家大型公交运营商,每年在900平方公里的区域内为约1400万名乘客提供服务。另一端的LINK交通公司位于华盛顿州的农村地区韦纳奇,每年运送的乘客仅为100万——但与山麓交通紧凑的覆盖范围不同,其较低的客运量分布在约10倍大的区域内。

这两家公共交通运营商对其公交车提出了显著不同的要求,但都将电池动力视为降低成本、提高运营效率和减少环境影响的一种长期愿景。在2009年资助但直到2010年才开始启动的多年电动公交车项目中(LINK的情况是仍然没有完全到位),运营商正在使用不同的设备和电池技术,以验证他们的预测是否在现实世界中实现。这些项目主要由ARRA拨款资助,其中LINK获得了290万美元(全部用于购买电动公交车和相关充电设备),而山麓获得了2130万美元(其中只有一部分用于公交车和相关设备)。

锂离子电池的能量密度仍然不够高,无法在足够小的电池组中容纳超过四到八升汽油的能量,以便安装在公交车上。尽管如此,电动传动系统固有的效率使得燃油经济性显著提高。一辆典型的12米长柴油动力公交车可能每升汽油行驶一到两公里,而山麓正在运营的电动公交车平均相当于8.5公里/升。简单计算一下就会发现,8.5公里/升加上7.5升的能量存储不足以支持公交车一天可能需要行驶的数百公里。为了解决这个问题,山麓和LINK都在公交线路中间增加了超快速充电站

山麓交通运营着三辆由南卡罗来纳州格林维尔的Proterra公司制造的12米长、35座公交车。每辆车都依赖于提供72千瓦时电力的电池,并在27公里长的环线上运行,处理5%的年度客流量。在波莫纳交通中心专门建造的快速充电站,公交车可以在正常停靠时间内10分钟内充满电,这意味着它们在两次充满电之间永远不需要行驶超过27公里——大约是其额定电池容量的一半。LINK的系统类似,尽管它使用五辆Ebus制造的7米长、22座的无轨电车,配备28千瓦时的电池,在两条独立的8公里长环线上行驶,可以在韦纳奇市中心交通中心的快速充电站中大约七分钟内充满电。

LINK最初计划在2010年底启动并运行其电动无轨电车,但电池冷却系统和快速充电站制造方面的问题导致全面运营推迟到今年晚些时候——尽管无轨电车目前每天运行约两个小时,无需快速充电。“我们的无轨电车没有现成的,”LINK交通的特别项目协调员格雷格·佩佐尔特说。“作为第一辆同类电动无轨电车,我们与Ebus所做的一切都需要开发,有时还需要重新开发。即使有延迟,我们仍然对此感到兴奋,我们的最终目标是将韦纳奇和东韦纳奇的所有线路都电气化。”

成本节约实现
难怪LINK仍然对这项事业持乐观态度:佩佐尔特说,一辆类似的柴油动力无轨电车将花费约435,000美元,而加利福尼亚州唐尼的Ebus制造的每辆电动无轨电车的成本明显较低,为370,000美元。除此之外,同一路线上同一辆无轨电车的柴油燃料每月花费约1,200美元,而用于Ebus无轨电车的廉价且环保的水力发电电力每月花费约100美元——不到十分之一的成本。最大的问题围绕着电池寿命,但即使是按照最坏的估计,佩佐尔特也表示,LINK在电动公交车运营的整个生命周期的燃料和维护成本方面仍然明显领先。

山麓交通的运营和维护总监乔治·卡博夫斯基也同意佩佐尔特的观点。尽管南加州的电价没有像LINK那样节省那么多——柴油每公里约68美分,而电力每公里约31美分——卡博夫斯基表示,轶事证据表明,该公司在其他方面节省了很多。

“鉴于我们的电动公交车不在场站充电,它们每天实际上可以多运行三个小时,因为它们不必在加油线路上等待,”他说。“此外,一辆典型的柴油公交车每45天需要进行一次检查,需要花费1,100美元的物资和10个人工小时。我们的Proterra公交车需要三个小时,而且不使用任何过滤器、机油或火花塞——或任何类似的东西——并且预防性维护成本要低得多。”卡博夫斯基还将较低的终身制动相关成本归因于公交车中的再生制动系统,该系统利用其电动机的制动力来发电,从而减少了物理制动器的磨损。

更环保的交通
尽管两家运营商都专注于节省资金和提高运营效率作为其电动公交车计划的驱动目标,但他们也乐于宣传其项目的绿色环保方面。除了尾气零排放外,两种类型的公交车都使用世界上最清洁的电力。在韦纳奇,超过96%的电力来自160公里内的七座大坝,并且由于该地区成熟的公用事业传统,其住宅电价为每千瓦时2.2美分,也是全国最便宜的电力之一。加利福尼亚州已经有超过20%的电力来自太阳能、风能和水力发电,并设定了到2020年可再生能源消费量达到33%的全州目标。但山麓通过购买100%的可再生能源信用,进一步为所有电动公交车提供电力。

两家交通运营商都计划扩大其电动公交车服务,并已从交通投资温室气体和能源减排(TIGGER)计划(刺激计划的一个分支)获得额外的拨款。凭借TIGGER提供的额外250万美元,LINK计划购买另外五辆Ebus无轨电车和三个额外的快速充电站。凭借另外1000万美元,山麓计划购买9到11辆额外的Proterra公交车,从而实现整个公交线路的全面电气化。

尽管到目前为止,山麓和LINK的大部分项目都由联邦拨款资助——并且用这笔钱对冲了作为先驱者所固有的风险——但两者都表示,公交车和相关设备现在在前期成本方面与购买新的柴油甚至压缩天然气动力公交车相比都非常有优势。

Ebus无轨电车的成本已经低于同类柴油动力无轨电车,即使是较大的12米长的Proterra公交车也具有合理的价格标签。“我们最初购买的Proterra公交车每辆花费约120万美元,但下一批的每辆车可能花费80万美元,”卡博夫斯基说。“与压缩天然气公交车大约65万美元的价格相比,它正在变得越来越接近。随着销量的增加,它可能很快就会完全持平。”

早期的结果是,其他公共交通运营商也对这项新兴技术产生了兴趣。根据佩佐尔特的说法,韦纳奇西部更大的邻居西雅图正在从LINK的经验中学习,并计划在未来几年投资这项技术。在加利福尼亚州,Proterra刚刚与圣华金地区交通区签署了一项协议,再购买两辆电池动力公交车。鉴于先驱者的经验尚未揭示任何缺点,难怪人们的兴趣正在迅速上升。

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