Document Text (Pages 31-40) Back to Document

Energiatõhususe hindamise ja energiasalvestite arvutuse metoodika linna elektertranspordile.

by Hõimoja, Hardi, PhD


Page 31

1.5 Veeremi arengutase ja kasutatavad energiasäästumeetodid
Elektertranspordi veoajamite arenguloos võib eristada nelja peamist arenguetappi
ehk põlvkonda [SEK05], mis on näidatud joon 1.22.

Joonis 1.22. Veoajamite arenguetapid [SEK05]
1. Esimese põlvkonna veoajamites kasutati kiiruse ja veojõu reguleerimiseks

jadaergutusega alalisvoolumootorite ehk peavoolumootorite reostaatjuhtimist
relee-kontaktoraparatuuri abil.
2. Teise põlvkonna veoajamid võeti kasutusele pärast türistoride leiutamist, mil

ajamite kiirust ja momenti hakati juhtima toitepinge impulssregulaatorite abil.
Voolu reguleerimiseks rakendati pidevatoimelisi regulaatoreid ja
tagasisideahelaid, mis põhinesid transistor-transistor-loogikal (TTL).
3. Kolmandat põlvkonda iseloomustab täielikult tüüritavate türistoride (GTO) ja

mikroprotsessortehnika laialdane evitamine. Tarkvaraline juhtimine avardas
oluliselt juhtimisvõimalusi; muutus võimalikuks rekuperatiivpidurdus ja
ergutusvoo eraldatud juhtimine.
4. Neljanda ehk nüüdispõlvkonna eelduseks oli IGBT transistoride, numbriliste

signaaliprotsessorite (DSP) ja programmeeritavate maatriksstruktuuride
(FPGA) kasutuselevõtt. Alalisvooluajamid asendatakse töökindlamate
vahelduvvooluajamitega, mis põhinevad enamasti lühisrootoriga
asünkroonmootoritel, harvem kasutatakse kontaktivabu püsimagnetergutusega
sünkroonmootoreid. Veoajami toitemuundur baseerub vektorjuhtimisega
pingevaheldi topoloogial.

31


Page 32

Iga veoajami põlvkonna vahetus on tähendanud ühtlasi ka energiatõhususe
kasvu. Loobumine reostaatjuhtimisest tõi kaasa reguleerimiskadude olulise
vähenemise, 4-kvadrandiline talitlus lubas kasutada sõiduki
rekuperateratiivpidurdusel vabanevat energiat teiste samas toitepiirkonnas asuvate
sõidukite tarbeks, tagastada selle toitevõrku või salvestada energiasalvestites.
Töökindlamate ja suurema kasuteguriga asünkroon- ja sünkroon-veomootorite
kasutuselevõtt on veoajamite energiatõhususe viimaseks kasvuetapiks.
1.5.1 Tallinna elekterveeremi üldiseloomustus

Tallinna ja selle lähiümbrust teenindavat elektertransporti iseloomustab
kuulumine kindlatesse põlvkondadesse (tabel 1.6). Trammide KT4
komplekteerimine impulss-veomuunduritega on kaasa toonud energiasäästu 48 %
võrra võrreldes varem kasutatud reostaatjuhtimisega [TTÜ08]. Edasine sääst on
võimalik vaid rekuperatiivenergia ärakasutamisega.
Tabel 1.6. Tallinna elektertranspordi veeremi jaotumine põlvkonniti
Sõiduk Tootja Põlvkond Ehitusaastad
Tramm KT4 ČKD 1. 1981-1991
Tramm KT4 (moderniseeritud) ČKD 3. 1981-1991
Trollid 14Tr, 15Tr Škoda 2. 1983-1989
Trollid T12, T18 Solaris 4. 2002-...
Elektrirong ER2 RVR 1. 1976-1981

Nagu ilmneb, on omanikud pööranud enim tähelepanu uute trollide soetamisele,
lähiaastatel on TTTK-l plaanis asendada kõik olemasolevad 14Tr ja 15Tr tüüpi
sõidukid uute, 4. põlvkonna esindajatega [TTK07]. TTTK ja TTÜ koostööna
jätkub 1. põlvkonna trammide moderniseerimine 3. põlvkonna omadeks, uute
kergrööbassõidukite soetamist pole TTTK juhtkonna poolt lähiaastatel ette nähtud.
Elektriraudtee kuulutas 2009. aastal välja riigihanke uue, kokku 18 4. põlvkonna
elektrirongi soetamiseks, millel kvalifitseerusid pakkujatena Stadler Bussnang,
CAF ning Alstom Transport [ELE09]. Hetkel kasutuselolevate elektersõidukite
tehnilised põhinäitajad on toodud tabelis 1.7.
Tabel 1.7. Kasutuselolevate elektersõidukite tehnilised põhiandmed
Sõiduk Veoajami Konstruktsiooniline Tühimass Täismass
võimsus [kW] kiirus [km/h] [kg] [kg]
KT4 160 65 20300 31600 1,56
14Tr 100 65 10000 18000 1,80
15Tr 200 65 16000 26000 1,65
T12 165 65 10800 19000 1,76
T18 165 65 16000 28000 1,75
ER2 16001
24002
130 1860001
2810002
196001
2960002
Täis/tühimassi
suhe

1,05

1

Neljavagunilise koosseisu korral

2

Kuuevagunilise koosseisu korral

32


Page 33

Tabeli 1.7 viimasest veerust ilmneb, et trollid mahutavad võrreldes oma
tühimassiga tunduvalt rohkem reisijaid kui rööbassõidukid, eriti kehtib see rongide
puhul. Veeremi arvuline areng on toodud joon 1.23, mis iseloomustab
amortisatsioonist tingitud mahakandmisi aastatel 2001-2005.

140
120
100

126 127 129 129
121 116 113
104

Trammid Trollid Elektrirongivagunid

89

125 123 121 120

95 95 88
80
60
40

69 65 63 55
47 47 52 50

20
0
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008
Joonis 1.23. Elekterveeremi arvuline areng Tallinnas [STA09]

1.5.2 Energiatõhususe parandamine pardapealsete salvestitega
Sõiduki pardapealne energiasalvesti põhiülesandeks on toetada dünaamilisi
protsesse nagu kiirendus ja rekuperatiivpidurdus. Pardapealse salvesti peamine
eelis statsionaarse ees seisneb asjaolus, et energiavahetus toimub põhiliselt sõiduki
sees, st väljaspool kontaktliini. Sellega on võimalik vältida kadusid kontaktliinis,
mis kaasneksid tsentraliseeritud energiasalvestusega veoalajaamades. Kirjanduses
[GIZ08] [STE07] toodud väidete põhjal on kuni 40 % sõiduki energiavajadusest
kiirendusel võimalik katta salvestatud energiaga.

Lisaks dünaamiliste režiimide katmisele annab pardapealsete salvestite
kasutamine eeliseid terve infrastruktuuri ulatuses:
1. Võrreldes salvestiteta sõidukitega, võib toitepunktide ja alajaamade arvu liinil

vähendada. Pingelangude vähendamisel 50 % võrra võib toitepunktide
vahekaugust suurendada kaks korda.
2. Kontaktliinide ja alalisvoolukaablite ristlõige võib olla väiksem, kuna

alajaamast sõidukini ülekantav tipuvõimsus väheneb.
3. Liinile võib lasta võimsama veoajamiga, kuid pardapealse energiasalvestiga

sõidukeid ilma infrastruktuuri ümber korraldamata.
4. Salvestatud pidurdusenergia taaskasutamisel väheneb energia tarbimine

kontaktvõrgust. Kuna pidurduse käigus vabanev energia sõltub sõiduki massist

33


Page 34

ja kiiruse ruudust, annab pidurdusenergia salvestamine suurt efekti eelkõige

rööbassõidukite korral (tabel 1.7).
5. Sõiduki liikumine on osaliselt võimalik ka kontaktliinivabadel lõikudel, kus

veoenergia võetakse salvestist.

Kasutatavatest pardasalvestitest annab ülevaate tabel 1.8. Juba 1950. aastatel
tootis firma Oerlikon nn gürobusse, mille pardal oli vesinikukeskkonda paigutatud
1,5 m läbimõõduga ja 1500 kg massiga hooratas. Sõiduki liikumise ajal töötas ajam
generaatoritalitluses; laadimiseks ühendati vooluvõttur 4–6 km vahedega peatustes
paiknevate kontaktpindadega. Taolised ”juhtmevabad“ trollid olid käigus
1960ndate aastate alguseni, mil viimane Oerlikoni buss puudulike
rentaablusnäitajate tõttu käigust maha võeti [BUR98].
Tabel 1.8 Pardapealsed energiasalvestid [BOM08] [REI01] [SIE09] [TUT07]
Tootja Bombardier Magnet- Siemens Alstom
Motor
Sõidukite liik kergrööbas- trollid kergrööbas- kergrööbassõidukidsõidukidsõidukid
Mahutavus WESU,eff 1,5 kWh 2,0 kWh 1,5 kWh 27 kWh
Suurim hetkvõimsus Pmax 300 kW 150 kW 300 kW 200 kW
Tehnoloogia üli- hooratas üli- NiMH aku
kondensaator kondensaator
Tüübitähis Mitrac Energy MDS K3 Sibac ES
Saver

Järgmise turukõlbliku lahenduse töötas 1988. aastal välja ettevõte Magnet
Motor GmbH hübriidbussi lisajõuallikana. Süsteemi keskne lüli on nn
magnetodünaamiline salvesti (MDS). Nimetatud lahenduses pidurdatakse bussi
enamasti elektriliselt, kusjuures tagastatud energia võtab vastu MDS, protsess ise
on suure kasuteguriga. Baselis on alates 1992. aastast olnud käigus kokku 12 MDSiga
täiendatud Neoplani trolli, mille summaarne tööaeg ületab tänaseks 200 000
tunni piiri [REI01]. Juhikabiini all paiknevad salvestid (joon 1.24) vajavad
regulaarset hooldust iga 5000 töötunni järel. Baseli liikluskäitisest saadud andmete
alusel on trolliliiklus selles linnas alates 2008. aasta teisest poolest lõpetatud.

Sõiduki energiasalvesti aitab vältida ka kontaktliinide kulumist kaarlahenduste
tagajärjel, mida põhjustab kas mustumisest või jäätumisest tingitud halb kontakt
vooluvõtja ja liini vahel [FLA05]. Liikumisel sõiduk vibreerib, mistõttu vooluvõtja
peab liinini ulatumiseks pidevalt oma kõrgust muutma, ka kontaktjuhe ise liigub
tänu tuule kiiruse ja suuna muutumisele ning vooluvõtja survele. Tänu vooluvõtja
ja kontaktliini vahelise kontakti kadumisele tekib veomootorite induktiivsustes
ülepinge, mis ületab õhu läbilöögitugevuse. Tagajärjeks on kaarlahendus, mis
aurustab osaliselt juhtme pinda ja põhjustab selle intensiivset kulumist, millega
kaasnevad ka tugevad elektromagnethäired. Kaarlahenduse vältimiseks tuleb
vooluvõtja pinge hoida minimaalsel väärtusel normaalse kontakti taastumiseni.

Piisava mahutavusega energiasalvestid tagavad sõidukile teatava autonoomia, st
liikumisvõimaluse väljaspool kontaktliini. Kontaktliinivabade elektertranspordi
lõikude rajamine võib osutuda vajalikuks linnaarhitektuurilistest vajadustest

34


Page 35

lähtuvalt, kui muinsuskaitse jm nõuded ei luba keskkonna visuaalset reostamist
kontaktvõrguga või kui liinid seavad piirangu muude transpordivahendite
kõrgusele. Nt Citadis (tootja Alstom Transport) trammid Nizzas on varustatud
NiMH-akudega ajalooliste keskväljakute ületamiseks 450 m ulatuses, seejuures
sõiduki kiirendus on akupatarei tööea huvides piiratud [TUT07]. Väiksemas
mastaabis saab kontaktliinivaba liikumist rakendada liinide ristumisel ja
pöörangutel, kus sõiduk peaks muidu kiirust vähendama. Pardapealse salvesti
kasutamisel saaks mainitud infrastruktuuri lõigud läbida püsikiirusel, vältides
järgneva kiirendamisega kaasnevat täiendavat energiakulu. Depoo territooriumil
annab energiasalvesti suurema manööverdamisvõime.

Kontaktliinivabade lõikude rajamisel tuleb kõik antud marsruuti läbivad
sõidukid komplekteerida energiasalvestiga, mis võib osutuda kulukamaks
täiendava liini ehitamisest. Sõidukite energiasalvesteid tuleks laadida plaanipäraste
peatuste ajal, kuid kuna peatused on lühemad kui nendevaheline sõit, eeldab
suhteliselt suure energiahulga ülekandmine lühikeses ajavahemikus (20 s...30 s)
laadimisjaamalt suurt hetkvõimsust. Allikas [STE07] toodud näite põhjal on vajalik
võimsus 3 kWh energia ülekandmiseks 20 s vältel 600 kW. Võrguhaldaja
seisukohalt on taoline impulsskoormus reeglina ebasoovitav.

Joonis 1.24. Trollibussi pardapealne energiasalvesti

1.5.3 Energiasääst ökonoomse sõidustiili valikuga
Elektertranspordi energiatõhususe suurendamine on olulisel määral võimalik ka
mittetehniliste, st organisatoorsete abinõude rakendamisega. Kuna kogu
sõidukipargi ja/või infrastruktuuri moderniseerimine koos kõrgtehnoloogilise
aparatuuri kasutuselevõtuga (energiasalvestid, veomuundurid jms) tähendab
investoritele märkimisväärseid kulutusi vastuvõetamatu tasuvusajaga, siis

35


Page 36

organisatoorsed energiasäästu meetodid võivad anda soovitud majanduslikke
tulemusi märksa lühemas ajavahemikus.

Üldjoontes jagunevad ökonoomse sõidustiili meetodid alljärgnevalt [LIN04]:
1. Kiiruse piiramine. Maksimaalse kiiruse piiramisel liigub sõiduk madalamal

püsikiirusel, säästes kiirendamisele ja takistusjõudude ületamisele kuluva
energia arvel. Kuna viimane komponent sõltub kiiruse ruudust, on meetod
efektiivne eeskätt kiirliinidel. Allika [GUN05] andmetel on sõiduaja
pikendamisel 10 % võrra võimalik saavutada kuni 25 % energiasääst.
2. Kiirenduse piiramine. Sellisel viisil väheneb sõiduki dünaamiline takistusjõud

ja seega ka lõppkiiruse saavutamiseks vajalik võimsus. Kuna trammi- ja
trollipeatuste vahemaad on lühikesed, on meetod tõhus just linnatranspordis.
Kirjanduses [GEN85] väidetakse, et 65 % kogu elekterveol tarbitavast
energiast kulutatakse ära kiirenduste jooksul.
3. Vabajooks enne pidurdust. Veojõu vähendamisel nullini enne pidurdusfaasi

jõudmist kasutatakse allesjäänud kineetiline energia osaliselt liikumistakistuse
ületamiseks. Sõiduk jätkab liikumist ja pidurid rakenduvad hiljem.
4. Kõrgendike ületamine inertsi abil. Kui veojõud viia nullini enne kõrgendiku

tippu jõudmist, hakkab sõiduk langusel tänu raskusjõule taas kiirust koguma.
Liikumistakistus ületatakse sõiduki potentsiaalse energia abil.
5. Lisakiirendus raskusjõu abiga. Piisava languse korral saab sõiduk raskusjõu

mõjul lisakiirenduse, seejuures potentsiaalne energia muutub kineetiliseks.

Sõiduki liikumine kahe punkti vahel jagatakse tavaliselt kolmeks põhifaasiks:
kiirenduseks, liikumiseks konstantse kiirusega, vabajooksuks ja pidurduseks (joon
1.25). Ideaalsel juhul läbitakse trajektoor järjestuses peatus-kiirendus-püsikiirusvabajooks-pidurdus-peatus,
mida joon 1.25 ilmestab sirgjooneline suletud kontuur.

Joonis 1.25. Sõiduki võimalikud olekumuutused marsruuti läbides

Reaalses liikluses peab sõiduk kahe peatuse vahel mitmeid kordi kiirendama ja
pidurdama lähtuvalt sõidukivälistest teguritest. Reostaatjuhtimisega sõidukite
korral puudub konstantse kiiruse faas üldse, mistõttu liikumisel kordub tsükkel
kiirendus-vabajooks-kiirendus mitmeid kordi. Energiasäästliku sõidustiili
kasutamine sõltub lisaks välistele liiklustingimustele paljuski juhi vilumustest,
kuna kasutades impulssjuhtimisega trammil sarnaseid juhtimisvõtteid kui
reostaatjuhtimise korral, st püsikiiruse faasi kasutamata, muutub koormusgraafiku
kuju tipuliseks (joon 1.26).

36


Page 37

v
[km/h]
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0

5,68 5,69 5,71 5,74 5,78 5,84 5,90 5,97 6,03 6,07 6,12 6,15 6,19
v

6,21 6,23 6,26
P

6,29 6,31
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
-50
-100
P
[kW]

s [km]
Joonis 1.26. Trammi tegelik liikumistrajektoor kahe peatuse vahel

Matemaatilises mõttes tähendab ökonoomse sõidustiili meetod trajektoori
optimeerimist nii, et sõiduk püsiks sõiduplaanis minimaalse energiakulu juures.
Liikumistrajektoor arvutatakse reaalajas, kasutades kas iteratsioonimeetodeid
[CHE00] [GOL01], geneetilisi algoritme [CHA97], hägusloogikat [BOC07]
[SYE07] või kombineeritud lähenemist [BOC07].
1.5.4 Energiasääst liikluse reaalaja juhtimissüsteemide kasutamisega
Meetodi sisuks on reaalajas andmehõive veoalajaamadest ja sõidukitest ning
prioriteetide omistamine lähtuvalt sõiduplaanist ja lubatavast hetkvõimsusest, tihti
käsitletakse liikluse reaalaja juhtimissüsteeme koostoimes ökonoomse sõidustiiliga
[GUN05] [LIN04]. Taolise haldusliku meetodi kasutamisel [RAW08]:
1. Ei lubata mitme sõiduki üheaegset kiirendamist kontaktliini sektsioonil,

vähendades sellega veoalajaama ülekoormuse ja liigsete pingelangude
tõenäosust.
2. Saab koormuse üle kanda teisele, vähem koormatud veoalajaamale.
3. Võib juhtida fooride tsüklit nii, et sõiduk saab liikuda peatuste vahel optimaalse

trajektooriga.
4. Sõidukile antakse juhtimiskeskusest ette sõiduplaani ja energiasäästu arvestav

sobiv hetkkiirus.

Elektertranspordi haldamiseks reaalajas peavad kõik hõlmatud komponendid
olema sidusühenduses, mis eeldab piisava ribalaiusega andmesidevõrkude
kasutamist. Võrgud on füüsiliselt realiseeritud kas GPRS, EDGE, 3G, WLAN või
WiMAX tehnoloogiate baasil [ROS04].

Tallinna ühistranspordis kasutatav prioriteedisüsteem [PET05] suunitleti
eesmärgiga tagada sõiduplaanist kinnipidamine. Lahendus põhineb fooride
kaugjuhtimisel sõiduki kabiinist viisil, et nende tsükkel oleks teatud ulatuses

37


Page 38

muudetav sõiduki kiiremaks läbilaskmiseks. Riia linna liiklustingimustele
modelleeritud geneetilistel algoritmidel rajanev liikluse haldussüsteem tõi kaasa
energia arvutusliku kokkuhoiu tiheda liiklusega lõigul 41 % võrra [GOR08].
1.6 Elektertranspordisüsteemi energiasäästuvõimaluste kokkuvõte
Nagu eelmistes alapunktides kirjeldatud, võib energiasäästu saavutada erinevatel
elektertranspordisüsteemi tasanditel: veoalajaamades, kontaktliinides ja sõidukitel.

Organisatoorsed energiasäästu meetodid eeldavad liikluse reaalaja
juhtimissüsteemi kasutuselevõtmist ja mingil määral ka sõidukijuhtide ümberõpet
ebaühtlase sõidustiiliga kaasneva täiendava energiakulu minimeerimiseks.

Riistvaralised säästumeetodid nõuavad olemasoleva energiajaotussüsteemi
ümberkorraldamist kas
1) kahesuunalise energiavahetuse võimaldamisega veoalajaamades,
2) veoalajaamade paralleeltööga koormuste ühtlustamiseks ning pingelangude

vähendamiseks või
3) energiasalvestite kasutamisega pidurdusenergia salvestamiseks ja

koormustippude silumiseks.

Kõik liigset energiakulu põhjustavad asjaolud tuleb elimineerida võimalikult
lähedal nende tekkekohale, st detsentraliseeritult, et energiavoogude ülekandekulud
oleksid minimaalsed. Tehnika taseme analüüsist lähtuvalt on elektertranspordi
energiahalduse parendamise optimaalseimaks meetodiks energiasalvestus, mis
lubab teatud ulatuses eraldada energia tootmise tarbimisest. Salvesti
tehnoloogiliselt parim asukoht on sõiduki pardal, optimeerides energiavood tarbija
vahetus läheduses. Liini otspunkti ühendatud salvestusalajaamad aitavad
kompenseerida kontaktjuhtme takistusest tingitud pingelangudest tulenevaid
kadusid ja salvestada pidurdusenergiat. Salvesti paigutamisel veoalajaama on
võimalik vähendada keskpingevõrgust tarbitavat maksimumvõimsust ja salvestada
pidurdusenergiat. Elektertranspordisüsteemi energiahalduse üldistatud
parendamisvõimalused on kokkuvõtlikult näidatud tabelis 1.9.
Tabel 1.9 Energiahalduse põhilised eesmärgid ja lahendused elektertranspordis
Lahendusviis

Eesmärk Organisatoorsed meetmed

Sektsioonide paralleeltoide

Kahesuunaline veoalajaam

Salvesti
veoalajaamas

Salvestusalajaam

Energiasääst + + + + ++
Pinge stabiliseerimine + + + + ++
Autonoomne talitlus - - - - ++
Kaarlahenduste vältimine - - - - ++
Pardapealne salvesti

38


Page 39

2 Energiasalvestite liigitus ja analüüs

2.1 Liigitus ja põhiparameetrid
Salvestite kasutamise põhiidee on energia tootmise lahutamine tarbimisest,
tagamaks igal ajahetkel tarbijate energiavarustuse minimaalsete tootmis- ja
ülekandekuludega. Elektertranspordi kontaktvõrgus, mida toidetakse
keskpingevõrgust läbi alaldusalajaamade, on kõikuvaks komponendiks enamasti
tarbimine. Sõiduki kontaktliinivabal liikumisel muutub energiatarbimine
jaotusvõrgust nulliks ja kõikuv energiavajadus kaetakse täielikult salvestatud
energia arvel, sisuliselt on tegemist tootmise ja tarbimise omavahelise ajalise
nihutamisega. Rekuperatiivpidurdusel muutub veoajami võimsus negatiivseks,
vabanenud energia salvestamine ja taaskasutamine selle hajutamise asemel
vähendab kontaktliinist tarbitavat energiat.

Enam kasutatavad salvestusvõimalused on näidatud joon 2.1, millest
elektertranspordile sobiv alamhulk on toonitatud taustavärviga. Elektertranspordi
energiasalvestite arendustöö on suunatud eeskätt optimaalse erienergia ja
erivõimsuse kooskõla saavutamisele, kusjuures on võimalik kasutada ka mitme
salvestustehnoloogia sümbioosi [AYA03] [BEN06] [RUF99].

Joonis 2.1. Energiasalvestustehnoloogiate üldliigitus

Olemit ehk entiteeti (hooratas, aku- või kondensaatorpatarei), kuhu energia
salvestatakse, nimetatakse salveks (SM). Elektertranspordi rakendustel eeldatakse,
et salv laetakse elektrienergia abil ja sellest tarbitakse samuti elektrienergiat.
Energia muundamiseks ühest liigist teise läheb vaja liideseid, kusuures salve koos
muundamiseks ja energiavoogude juhtimiseks vajalike liidestega nimetatakse
salvestiks (ESU). Teatud juhtumitel võib salve ja toiteliini vaheline liides puududa,
nt elektrienergia salvestamisel kondensaatorites ja akupatareides.

39


Page 40

Igat salvestusvõimalust iseloomustavad teatud põhiparameetrid (tabel 2.1), mis
võimaldavad neid omavahel võrrelda ja hinnata nende sobivust konkreetse
ülesande täitmiseks. Salvesti parameetrid on lisaks salve füüsikalistele piirangutele
määratud ka teenindava liidese ehk muunduri näitajatega, seepärast antakse
kirjanduses reeglina salvesti kui terviku parameetrid [IAN08] [LHO05].
Tabel 2.1. Energiasalvestite põhiparameetrid [WIT00]
Parameeter Mõõtühik Selgitus
Erienergia W·h/kg
J/kg
W·h/cm³
J/cm³

Kasutatava energia suhe salve või salvesti massi
(massienergia) või ruumalasse (mahuenergia).

Mahutavus ehk W·h Salvestis summaarselt salvestunud või reaalselt
salvestusvõime J kasutatav energiahulk.
Erivõimsus W/kg Kasutatava võimsuse suhe massi või ruumalasse.
W/cm³
Eluiga h Eluiga ajaühikutes või tsüklites, mis võib olla tsüklite
arvust sõltumatu.
Võimsuse gradient W/s Võimsuse muutumise kiirus ehk võimsuse muutus
W/min ajaühikus.
Kaovõimsus W Ajaühiku laadimis-tühjenemiskadude ja abiahelate
energiatarvete summa (isetühjenemine).
Pöördusaeg s Aeg, mis jääb energiavahetuse käivitumise ja salvesti
min tühjenemise vahele 50 %-ni mahutavusest.
Tsüklite arv Salvesti eluea kestel asetleidvate laadimistühjenemistsüklite
suurim arv.

2.1.1 Salvesti energiabilanss
Uurides salvesti energiavahetust, on oluliseks mõisteks energiabilanss, mis näitab
selle olekut (laadumine, tühjenemine, energiajääk) konkreetsel ajahetkel. Salvesti
energiavood on kujutatud joon 2.2.

Win(t)
SM

WESU(t)
Wout(t)

Wloss(t)

Joonis 2.2. Salvesti energiabilanss

Kui energiavoog on positiivne dWESU / dt > 0, salvesti laadub, negatiivse
energiavoo korral, kui, dWESU / dt < 0, salvesti tühjeneb ja tasakaaluseisundi puhul,
kui dWESU / dt = 0, püsib energiajääk muutumatuna. Füüsiliselt on salvesti
laadumine ja tühjenemine alati ajaliselt nihutatud, st protsessid ei saa toimuda
üheaegselt. Analüütiliselt avaldub energiabilanss kujul [BOD06]

40

© 2009 OpenThesis.org. All Rights Reserved.