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Robert PERIOT
Les performances de la fonction destockage dnergie en ferroviaire
TRANSPORT
Robert PERIOT25/03/2010
Les performances de la fonction destockage dnergie en ferroviaire
Les performances relles de la fonction stockage - 24/03/2010P 2
Agenda
1 Le stockage : pourquoi faire ?
2 Les solutions disponibles
3 Les performances
4 En conclusion
Le stockage : pourquoi faire ? Page 3
Page 20
Page 23
Page 38
Les performances relles de la fonction stockage - 24/03/2010P 3
Les performances relles de la fonction stockage 24/03/2010- P 4
Architectureclassique
nergie consomme en traction
nergie s/stationnergie autres vhicules
Amlioration du bilan nergtique
nergie consomme en traction nergie gnre en freinage
Restitution au rseauPertes au rhostat
Amlioration du bilan nergtique
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Utilisation dun stockagednergie embarqu.
nergie consomme en traction
Sous station
RcuprationStockage local
Amlioration du bilan nergtique
nergie consomme en traction nergie gnre en freinage
Restitution au rseau
Pertes au rhostatRecharge stockage
Amlioration du bilan nergtique
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Amlioration du bilannergtique
Avec stockage : Prheo = 0
Rcupration des nergies de freinage
Sans stockage : Prheo = 300 kW
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crtage du courant catnaire
Lissage des consommations
Sans stockage :I ligne max = 1000A
crtage du courant catnaire
Lissage des consommations
Avec stockage :I ligne max = 700A
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Lissage des consommations
Avec stockage
Filtrage de la tension ligne
Lissage des consommations
Sans stockage
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Une application : le dmonstrateur STEEM
7.9 km
17 stations
Citadis 402
Une application : le dmonstrateur STEEM
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Une application : le dmonstrateur STEEM
3 driving mode :Only by catenary. (TMS actual tram)By catenary with ESS support : ECO mode.Without catenary, only ESS :AUTONOMY mode.
HV scheme on STEEM Demonstrator750 V DC
DJC
COFFREONDULEUR 1
LF
PF
Fus.
LF
LFFus.
LF
LFFus.
LF
COFFREONDULEUR 2
COFFREONDULEUR 3
COFFRESATEE
Selfsdentr
e
Une application : le dmonstrateur STEEM
HV scheme on STEEM DemonstratorCOFFREONDULEUR 1
Rh1
M11M12
Rh2
Rsistancecrteur
COFFREONDULEUR 2
COFFREONDULEUR 3
M21M22
M31M32
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Suppression de la catnaire
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Tramway de Bordeaux
Place Pey-Berland: Citadis devant lacathedrale de Bordeaux - Photo La CUB
Bordeaux Citadis sur le Pont de PierreBordeaux Citadis sur le Pont de Pierre PhotoLa CUB
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Une application : le tramway de Nice :batteriesUne application : le tramway de Nice : Autonomie partielle avec
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Une application : le tramway de Varsovie :batteries
INSTYTUT ELEKTROTECHNIKIZak?ad Trakcji ElektrycznejUl. Mieczys?awa Po?aryskiego 2804-703 WARSZAWA
Une application : le tramway de Varsovie : Autonomie longue distance avec
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Hybridation dengins Diesel
Hybride parallle sur autorails lgers Hybride srie sur trains rgionaux
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Locomotive de manuvre hybride ou bimode
Traction inverter
Ni Cd battery
RectifierAuxiliariesinverter
Diesel engine Generator
G
24Vdc
24V battery charger
Locomotive de manuvre hybride ou bimode
Traction motors
Traction inverter
gearbox axles with gearboxes
Compressor
M2
M1
C
24Vdc Auxiliaries
24Vbattery
24V battery charger
m fan motors
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Application : Locomotive de manuvreApplication : Locomotive de manuvre
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Autonomie des locomotives de fret
Finir les missions sans catnaire
Autonomie des locomotives de fret
Pour viter :
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Un exemple : le cas du tramway
Un inter station typique
Un exemple : le cas du tramway
Une ligne typique
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Les technologies
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Technologies que lon peut associer11
0 l
men
ts
110
lm
ents
110
lm
ents
+
396 kg
Technologies que lon peut associer
24 x
900
0 F
+ 750 V
416 kg
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Les performances relles de la fonction stockage - 24/03/2010P 24
Un diagramme trs connu
Volants
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Exemple destimation de la dure de vie
100
1000
10000
100000
1000000
10 20 30 40 50 60
Nom
bre
de c
ycle
s
Dure de vie en fonction de la profondeur de dcharge
Batteries : capacit nominale et capacit utilePour une application sans catnaire il faut compter 120 000 cycles / an
Exemple destimation de la dure de vie
Nombre de cycles :
27 cycles / jour
360 jours / an
5 ans = 48 600 cycles
Profondeur de dchargeacceptable dans ce cas :
20 %
60 70 80 90 100Profondeur de dcharge (%)
Dure de vie en fonction de la profondeur de dcharge
30C
50C
Pour une application sans catnaire il faut compter 120 000 cycles / an
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La batterie et ses auxiliaires
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La batterie et ses auxiliaires
Coffre Batterie
Coffre Chargeur
CoffreAppareillages
La batterie et ses auxiliaires
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Le volant et ses auxiliaires
Chassis
Appareillagecontinu
Arorfrigrant
Module desurveillance
Pompe
nergie : 4.0 kWh
Puissance moyenne : 200 kW
Puissance crte : 325 kW
Masse : 1300 kg
Hauteur : 510 mm
Vitesse max : 22000 rpm
Le volant et ses auxiliaires
Pilotage
Appareillagealternatif
Onduleur
Inductance
Moteur/gnrateurModule de
surveillance
2300 mm
1400 mm510 mm
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C = 208 FU = 360 VW utile = 2,81 KWhP soc 0 = 625 KWP soc 1 = 1250 KW
M = 1540 KgV = 1,6 m3
Temps recharge = 10,8 s
Une application typique
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Le super condensateur et ses auxiliairesLe super condensateur et ses auxiliaires
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Un peu de mcanique
M =1350kg
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Le bilan de masse pour les 3 principales technologiesLe bilan de masse pour les 3 principales technologies
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Poids de lnergie
Batteries SupercapsSupercaps Volants
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Poids de la puissance
Batteries SupercapsSupercaps Volants
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Cot de lnergie
Batteries SupercapsSupercaps Volants
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Cot de la puissance
Batteries SupercapsSupercaps Volants
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Un bilan qui montre que les performances dpendentprincipalement de lapplicationUn bilan qui montre que les performances dpendentprincipalement de lapplication
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Conclusion
Chaque technologie de stockage intervient dans le bilan de masse et de cotpar le biais de proprits ou de servitudes rarement mises en avant :? Pour les batteries
Surdimensionnement en nergie et en puissance pour la tenue en cyclageLimitation de la puissance pour la dure de vie
Ncessit de matrise la temprature Aspects scurit , feu/fume
? Pour les super capacits Ncessit dlectronique de puissance associe
? Pour les volants Confinement pour cause de scurit Ncessit de suspension Ncessit dlectronique de puissance associe
? Pour tous Ncessit dune installation mcanique pour la tenue en environnement
ferroviaire Tout ceci fait que les performances intrinsques des diffrentes technologies
sont largement dpendantes de lapplication
Chaque technologie de stockage intervient dans le bilan de masse et de cotpar le biais de proprits ou de servitudes rarement mises en avant :
Surdimensionnement en nergie et en puissance pour la tenue en cyclageLimitation de la puissance pour la dure de vieNcessit de matrise la temprature
Ncessit dlectronique de puissance associe
Confinement pour cause de scurit
Ncessit dlectronique de puissance associe
Ncessit dune installation mcanique pour la tenue en environnement
Tout ceci fait que les performances intrinsques des diffrentes technologiessont largement dpendantes de lapplication
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