آیا اتوبوس های برقی خبر خوبی برای تغییرات آب و هوایی هستند، یا می تواند خبر بهتری هم باشد؟

8 جولای 2022 -توسط Henk van Appeven، دانشگاه فناوری آیندهوون -اتوبوس برقی VDL که در آیندهوون استفاده می شود. اعتبار VDL

اتوبوس های بیشتری در هلند برقی می شوند. در حال حاضر حدود 80 درصد از اتوبوس های جدید با موتور الکتریکی کار می کنند. شاید بگویید خبر خوبی برای آب و هوا است. اما یک مشکل وجود دارد: از آنجا که اغلب اوقات پیش بینی میزان انرژی باقی مانده در باتری دشوار است، اغلب اتوبوس های بیشتری از آنچه لازم است برنامه ریزی می شود. شرکت های اتوبوسرانی نیز اغلب باید از ماه ها قبل برنامه ریزی کنند. دکترای محقق کامیل بکرز فکر می کرد که می توان این کار را کارآمدتر انجام داد. او مدل هایی ابداع کرد که می توانند دقیقاً میزان انرژی یک اتوبوس برقی را در یک مسیر خاص پیش بینی کنند.

مانند خودروهای سواری برقی، اتوبوس های برقی با یک یا چند موتور الکتریکی کار می کنند که انرژی را از یک باتری بزرگ در داخل وسیله نقلیه دریافت می کنند. میزان مسافتی که اتوبوس می تواند طی کند و برد رانندگی آن به دو عامل بستگی دارد: ظرفیت باتری و مصرف انرژی وسیله نقلیه.

از آنجایی که افزایش ظرفیت انرژی اتوبوس برقی آسان نیست (باتری ها بزرگ و سنگین هستند)، این اتوبوس ها برد حرکتی کمتری نسبت به اتوبوس های دیزلی معمولی دارند. Camiel Beckers، محقق گروه تحقیقاتی Dynamics and Control در بخش مهندسی مکانیک در TU/e ​​توضیح می‌دهد: «علاوه بر این، محدوده رانندگی بسته به وسیله نقلیه، جاده، ترافیک و آب و هوا بسیار متفاوت است.

این نه تنها برای یک راننده ناخوشایند است، زیرا او نمی داند اتوبوس هنوز چقدر می تواند کار کند، بلکه برای افرادی که برنامه ریزی می کنند نیز آزاردهنده است. آنها اغلب مجبورند اتوبوس های بیشتری از آنچه واقعاً نیاز است آماده کنند.این امر فقط برای اینکه در یک سمت امن باشم، که البته خیلی کارآمد نیست.”

این محقق جوان را برانگیخت تا ابزاری را توسعه دهد که مصرف انرژی اتوبوس های برقی را با جزئیات پیش بینی می کند. “ابزار من نه تنها اطلاعات مسیر، مانند حداکثر سرعت مجاز در مسیر، بلکه داده های آب و هوای فعلی و شیب جاده را نیز در نظر می گیرد.”

پیش‌بینی عمدتاً بر مدل‌های فیزیکی است که دینامیک وسیله نقلیه اتوبوس‌ها را شبیه‌سازی می‌کنند. به مقاومت چرخش چرخ ها، کشش آیرودینامیکی و تلفاتی که هنگام راندن چرخ ها رخ می دهد فکر کنید. بکرز می‌گوید: «سپس این مدل‌ها را با داده‌های واقعی درباره آب‌وهوا و اطلاعات مسیر، مانند مکان چراغ‌های راهنمایی تکمیل کردیم».

این محقق مدل خود را با اتوبوس های شهری برقی VDL که در شهر آیندهوون استفاده می شود، آزمایش کرد. این نشان می‌دهد که در پیچ‌ها انرژی زیادی ، تا 5 درصد بیشترمصرف می‌کند. این به این دلیل است که لاستیک‌ها بیشتر در گوشه‌ها لیز می‌خورند. همچنین متوجه شدیم که تعلیق اتوبوس‌ها هنگام رانندگی بر روی سطوح ناهموار جاده ها انرژی اضافی مصرف می‌کند. در جاده های ناهموار، این هزینه تا 13 درصد از میانگین مصرف انرژی در اتوبوس های شهری است.”

زیبایی کار بکرز این است که مدل های او مدام هوشمندتر می شوند. با استفاده از روش های به اصطلاح تخمین پارامترهای بازگشتی (یادگیری آنلاین)، مدل های من به طور خودکار با در دسترس قرار گرفتن داده های جدید بهتر می شوند.

در نهایت، بکرز توانست با حاشیه خطای 10 درصدی پیش بینی کند که یک اتوبوس خاص در یک مسیر خاص چقدر انرژی مصرف می کند. از این رو، در ترکیب با مدل‌های باتری موجود، می‌توانید محدوده رانندگی دقیق را نیز پیش‌بینی نمود.»

بکرز، که پس از دکترای خود در TNO کار خواهد کرد، امیدوار است که مدل های او به ویژه در برنامه ریزی پویا اتوبوس ها مفید باشد. در حال حاضر، اتوبوس‌ها از ماه‌ها قبل برنامه‌ریزی می‌شوند، که همیشه کارآمد نیست. در آینده، این کار می‌تواند خیلی دیرتر، یک هفته قبل یا حتی یک روز قبل انجام شود. البته این همه مزیت‌هایی دارد، مانند کارایی و انعطاف پذیری.”

محقق همچنین کاربردهایی را برای خودروهای سواری می بیند، تا زمانی که مسیر به طور منطقی قابل پیش بینی باشد. به مسافرانی فکر کنید که هر روز از یک مسیر به سمت محل کار خود می روند.