E-mobilność w transporcie publicznym: optymalizacja i otwarte interfejsy jako klucze do sukcesu

Przejście z pojazdów spalinowych na elektryczne w transporcie publicznym nabiera tempa. Transformacja ta wykazała też rolę zintegrowanych systemów informatycznych, które łączą zarządzanie zajezdnią z system ładowania. Szczególnie istotne jest właściwe przydzielenie pojazdów do zadań przewozowych w kontekście ich ładowania i stworzenie standardowych interfejsów pomiędzy systemami.

Sektor transportu publicznego przyjął pionierską rolę w przejściu na napędy alternatywne. Dyrektywa UE w sprawie promowania ekologicznie czystych i energooszczędnych pojazdów transportu drogowego i wymóg posiadania odpowiedniej ilości taboru zeroemisyjnego stanowi silny impuls do wymiany posiadanej floty. Firmy znajdują się, zatem pod rosnącą presją, aby opracować praktyczną i przyszłościową strategię elektryfikacji swoich pojazdów.

Wyzwanie: Niewiele firm i dostawców ma ogólne zrozumienie wymagań dotyczących transportu publicznego i zarządzania infrastrukturą elektryczną. Jednak właśnie to będzie kluczowe dla szybkiego stworzenia niezbędnych struktur i ich efektywnego wykorzystania w dłuższej perspektywie, przy jednoczesnym zachowaniu niezależności od technologii poszczególnych producentów. Na przykład, istotne będzie stworzenie standardów komunikacji między różnymi systemami i optymalizacja procesów związanych z obsługą pojazdów i zarządzania ładowaniem.

Pełne uwzględnienie potrzeb operacyjnych i zapotrzebowania na energię

Jak możemy zapewnić dostępność autobusów zgodnie z potrzebami i ich odpowiedni poziom naładowania tak, aby cały proces był opłacalny ekonomiczne?

Zasięg baterii to nie wszystkie czynniki, jakie należy brać pod uwagę. Na przykład na zasięg każdego pojazdu wpływ ma wiek akumulatora, temperatura zewnętrzna lub indywidualny styl jazdy kierowcy autobusu. Dodatkowo sama infrastruktura ładowania, obciążenie sieci jak również ograniczenia w dostawie energii elektrycznej mają znaczący wpływ na ładowanie pojazdów. Ponadto aspekty takie jak:

• ładowanie uwzględniające warunki sieci,
• oszczędzanie baterii lub
• ładowanie w sprzyjających warunkach

mogą stać się istotnym czynnikiem ekonomicznym.

Faktem jest, że zarządzanie pojazdami zasilanymi energią elektryczną wymaga znacznie bardziej przemyślanego podejścia niż zarządzanie standardową flotą tak, jak odbywało się to w przeszłości.

Duża liczba potrzeb operacyjnych, zapotrzebowania na energię oraz ich współzależność musi być wzięta pod uwagę i optymalnie zrównoważona. Obecnie można to zrobić wyłącznie za pomocą systemów informatycznych.

Zautomatyzowana optymalizacja skomplikowanych zależności

W tym zakresie firmy korzystają ze zintegrowanych systemów zarządzania zajezdnią i ładowania pojazdów, zaprojektowanych specjalnie dla bezemisyjnego transportu publicznego. Dzięki połączeniu modułu zarządzania zajezdnią PSIeDMS ze zintegrowanym systemem zarządzania ładowaniem PSIsmartcharging, system PSIebus łączy wstępne planowanie operacyjne i dane dotyczące systemów ładowania.

Pojazdy i dane operacyjne są łączone z danymi prognozy pogody, a także informacjami o punktach zasilania, transformatorach i punktach ładowania.

Stanowi to podstawę do oszczędzania zasobów w oparciu o strategie ładowania. Jednocześnie, w przypadku ryzyka przeciążenia sieci lub ograniczeń w dostawie energii, zasilanie jest automatycznie redystrybuowane, stabilizując stan sieci przy jednoczesnym zapewnieniu niezawodnego działania.

System wykorzystuje zintegrowaną optymalizację w celu określenia strategii ładowania dla każdego pojazdu. Źródło: PSI Transcom

Aby określić strategię ładowania dla każdego pojazdu, system wykorzystuje zintegrowane oprogramowanie optymalizacyjne PSI Qualicision oparte na sztucznej inteligencji. Umożliwia to szybkie zrównoważenie wszystkich istotnych kryteriów i ich złożonych, czasem nawet sprzecznych, zależności. W ten sposób firmy mogą indywidualnie ustalać priorytety, wagę oraz elastycznie dopasowywać i wyświetlać wszystkie parametry.

Możliwy jest na przykład następujący scenariusz: Minimalny stan naładowania akumulatora dla następnego zaplanowanego zadania przewozowego jest uwzględniany w planowaniu, jako wymóg do spełnienia, tj. ograniczenie. Równolegle kryteria jakościowe, takie jak przyjazna dla akumulatora zmniejszona maksymalna moc ładowania lub zmniejszony docelowy stan naładowania akumulatora, są traktowane priorytetowo względem siebie, ważone i uwzględniane w procesie planowania ładowania. Wynikające z tego spowolnienie starzenia się baterii jest zdecydowanie istotnym czynnikiem ekonomicznym.

W przypadku zbliżającego się przeciążenia lub ograniczeń w dostawie energii, moc jest automatycznie redystrybuowana w celu stabilizacji statusu sieci. Źródło: PSI Transcom

Znormalizowane procesy komunikacji między zarządzaniem zajezdnią i ładowaniem

W przyszłości połączone systemy, takie jak system zarządzania zajezdnią (DMS) lub system zarządzania ruchem pojazdów (ITCS), będą musiały być ściśle powiązane z systemami zarządzania ładowaniem, a te z kolei bezpośrednio z ładowarkami. W rezultacie interfejsy muszą zostać przekształcone w standardy. Tylko tak zdefiniowane i ustandaryzowane procesy będą w stanie zapewnić bezpieczeństwo inwestycji i umożliwić firmom transportowym swobodny wybór dostawców.

Niedawno opublikowany interfejs VDV 463 wywodzi się z projektu Hamburg Hochbahn. Standard ten opisuje dwustronną wymianę informacji między zajezdnią a systemem zarządzania ładowaniem oraz definiuje format danych i protokół transmisji. Obejmuje to na przykład, które parametry operacyjne są przesyłane z DMS do systemu zarządzania ładowaniem za pośrednictwem żądania ładowania oraz w jaki sposób, gdzie i na jakim poziomie priorytetu, a także, w jaki sposób system zarządzania ładowaniem odsyła szczegółowe plany.

Specyfikacja interfejsów między systemem zarządzania ładowaniem a stacjami ładowania

Otwarty i certyfikowany interfejs OCPP 1.6 (Open Charge Point Protocol) już istnieje dla połączenia między system zarządzania ładowaniem a ładowarkami. Opisuje on, z jednej strony, w jaki sposób komunikaty między tymi dwoma komponentami są wykorzystywane do monitorowania i kontroli ładowania, a z drugiej strony opisuje on, oczekiwane zachowanie infrastruktury ładowania i autobusów oraz jak te dane są ze sobą powiązane.

Problem: W jaki sposób te komunikaty są wykorzystywane pozostaje otwarty. Na przykład protokół nie określa wystarczająco szczegółowo, jakie plany ładowania mają zostać użyte przez System zarządzania ładowaniem lub jakie dane z stacji ładowania muszą być przekazane do systemu, aby umożliwić centralne zarządzanie procesem ładowania. To samo dotyczy opisu wykorzystania profili ładowania w przypadku awarii komunikacji lub usterek zasilania.

Konieczna jest jasna definicja korzystania z inteligentnych profili do niezawodnego ładowania i dyspozycji autobusów elektrycznych w zajezdniach.

W związku z tym inne lub niepełne wdrożenie inteligentnych planów ładowania powoduje wysokie koszty podczas podłączania ładowarek do systemu zarządzania ładowaniem. Dlatego PSI określiło komunikaty OCPP 1.6 w dokumencie PSIready. Obejmuje to przede wszystkim uwzględnienie ograniczeń w dostawach energii, a także precyzyjną definicję działań w sytuacjach awaryjnych, których brakuje w większości opisów interfejsów.

Długoterminowy sukces dzięki kompleksowemu systemowi i standardom

Przejście na elektromobilność ma znaczący wpływ na procesy operacyjne w firmach przewozowych. Ważne jest, aby połączyć procesy zajezdni z procesami zarządzania ładowaniem i optymalnie zrównoważyć złożone współzależności.

Wysiłki branży, takie jak wprowadzenie normy VDV 463 powinno nastąpić również w kontekście interakcji pomiędzy systemem zarządzania ładowania a samymi ładowarkami. Jest to niezbędne, aby umożliwić bezpieczną i wydajną pracę oraz niezależność od producentów autobusów i ładowarek w perspektywie długoterminowej.

Zobacz również:

Wyzwania związane z ładowaniem autobusów elektrycznych

Pięć kroków do wdrożenia systemu DMS