VERS: odzyskiwanie energii i wsparcie rozruchu w autobusach miejskich

System VERS jest zaawansowanym systemem odzyskiwania energii (Vehicle Energy Recuperation System) zaprojektowanym dla autobusów miejskich. Produkt łączy w sobie nowoczesną technologię superkondensatorów i energoelektroniki dla większej efektywności zarządzania flotami autobusów miejskich.

Obecnie jest zastosowany w ponad 250 sztukach autobusów marki Solaris i Autosan, jeżdżących w 15 miastach w Polsce i Niemczech.
Urządzenie przeznaczone jest dla wszystkich autobusów wyposażonych w napędy spalinowe, jedynym wymaganiem jest transmisja CAN (obecnie rynkowy standard). Technologia objęta jest wstępną ochroną patentową.

Mechanizm działania polega na zamianie energii kinetycznej rozpędzonego pojazdu na energię elektryczną za pomocą alternatorów znajdujących się na pokładzie autobusu. Energia ta jest następnie magazynowana w module superkondensatorów i oddawana do sieci elektrycznej pojazdu, aby zasilić urządzenia pokładowe – oświetlenie, klimatyzację, system Informacji pasażerskiej, WiFi, biletomaty i inne urządzenia elektryczne

Dla operatora zastosowanie Systemu oznacza oszczędności paliwa w wysokości ok. 1,7 l /100 km, stanowiące ok. 5% całkowitego zużycia energii, a także analogiczny spadek emisji CO2 i NOx.

Działanie systemu określają 4 funkcje:
1. Rekuperacja energii mechanicznej
2. Wsparcie rozruchu
3. Ochrona akumulatora
4. System Smart City – dedykowany System pomiarowy monitorujący pracę VERS oraz pojazdu, udostępniający miesięczne Raporty Zużycia Energii za pomocą WiFi.

Zastosowana technologia to krok w kierunku inteligentnego miasta, możliwa do dalszej integracji z miejską infrastrukturą tzw. Smart City.

Zastosowanie Systemu VERS prowadzi bezpośrednio do rozwiązania trzech problemów nowoczesnych autobusów:

Problem 1 – Odzyskiwanie energii mechanicznej
Autobusy z silnikami spalinowymi w większości nie są wyposażone w układy odzyskiwania energii hamowania. Energia ta, ze względu na charakter pracy autobusu miejskiego, jest bezpowrotnie tracona. Nie ma możliwości jej odzysku poprzez pokładowe akumulatory, ponieważ nie są one w stanie przetworzyć dużej ilości energii elektrycznej bez szybkiej degeneracji i zniszczenia.

Jedynym rozwiązaniem jest zastosowanie technologii superkondensatorów oraz nowoczesnych podzespołów energoelektronicznych umożliwiających przetwarzanie prądu o wysokim natężeniu (350 A) wraz z płynną regulacją jego przepływu. Takie rozwiązania techniczne zostały zastosowane i funkcjonują w ramach ponad 250 autobusów wyposażonych w ten system.

System VERS zmniejsza ekologiczne skutki komunikacji masowej i obniża zużycie paliwa na pokładzie pojazdu. Jak wykazały badania podczas testów SORT2, system powoduje zmniejszenie zużycia paliwa średnio o ok. 1,7 l/100 km jazdy autobusu. Zakładając średnią trasę dzienną jednego autobusu miejskiego ok. 250 km (warunki drogowe dla miasta Lublin) oraz łączną liczbę autobusów miejskich w Polsce 10 000, ilość pokonanych dziennie kilometrów przez wszystkie autobusy wyniesie 2,5 mln km.

Spalając 1 litr oleju napędowego, silnik spalinowy emituje do atmosfery-2,64 kg CO2. W przypadku zastosowania systemu VERS w każdym autobusie miejskim w Polsce, dzienne zmniejszenie emisji dwutlenku węgla można szacować na 112 ton.

Technologia VERS – w ocenie zespołu technicznego, jak również rzeczoznawczy oraz rzecznika patentowego jest wynalazkiem na skalę światową. System ma możliwość modyfikacji pojemności superkondensatorów, dzięki czemu w przyszłości może znaleźć zastosowanie w szeroko rozumianej motoryzacji.

Problem 2 – Rozruch w niskich temperaturach
System VERS działa również jako Moduł Startowy pojazdu, wspierając akumulator w trakcie każdego rozruchu. Zastosowane superkondensatory działają w temperaturach -40 °C do 65 °C i są w stanie wspierać rozruch prądem o natężeniu do 350 A, dzięki czemu umożliwiają rozruch praktycznie w każdych warunkach. Jak wykazały badania fabryczne oraz testy eksploatacyjne, system jest rozwiązaniem problemu rozruchu w niskich temperaturach i przy rozładowanych akumulatorach.

Problem 3 – Ochrona akumulatora
Kolejną standardową funkcją jest ochrona akumulatora. System ogranicza intensywność pierwszego ładowania akumulatora w trakcie rozruchu, przejmując większość produkowanej przez alternatory energii. Tym samym, zmniejsza uszkodzenia termiczne i elektromagnetyczne akumulatora, wydłużając jego czas działania. Użycie superkondensatorów jako buforów ładowania wykazało nawet dwukrotne wydłużenie życia akumulatora (Journal of Power Sources, 2012).

System swoją pracą wspiera zasilanie urządzeń pokładowych, odciążając akumulatory. Oprócz tego działa jako bufor energetyczny w trakcie rozruchu intensywnego ładowania porozruchowego – wtedy, gdy podczas dużego rozładowania akumulatora, po postoju, istnieje największe ryzyko jego uszkodzenia.

Uzyskane wyniki testowe i eksploatacyjne stawiają producenta w pozycji technologicznego lidera w zakresie efektywności przetwarzania prądu i zarządzania energią na pokładzie pojazdu.

Technologia jest na etapie TRL9 – produkt został wdrożony do eksploatacji w przemyśle. System został zastosowany w pojazdach marki Solaris – najnowszej generacji pojazdów Solaris Urbino IV oraz Autosan – Autosan Sancity LF. Dla celów badawczych zastosowany został również w pojazdach MAN Lion’s City oraz Mercedes Conecto.