Prochain arrêt : les bus à ultracondensateurs

Les agences municipales de transport en commun ont essayé de réduire l'empreinte carbone de leurs flottes d'autobus en utilisant une gamme d'options au fil des ans, des biocarburants et de l'hydrogène aux batteries et au diesel hybride-électrique. Aujourd'hui, une entreprise chinoise et son partenaire américain affirment que les ultracondensateurs pourraient offrir le moyen le plus écologique et le plus économique d'alimenter les bus des centres-villes.

Chargeur rapide : Un bus entièrement alimenté par des ultracondensateurs se recharge à un arrêt de bus à Shanghai. Les bus ne peuvent parcourir que trois à cinq miles entre les charges, mais les ultracondensateurs permettent une recharge rapide aux arrêts de bus désignés.

Il n'y a qu'un seul problème : les meilleurs ultracondensateurs ne peuvent stocker qu'environ 5 % de l'énergie que contiennent les batteries lithium-ion, les limitant à quelques kilomètres par charge. Cela les rend inefficaces comme moyen de stockage d'énergie pour les véhicules de tourisme. Mais ce que les ultracondensateurs manquent de portée, ils le compensent par leur capacité à se charger et à se décharger rapidement. Ainsi, dans les véhicules qui doivent s'arrêter fréquemment et de manière prévisible dans le cadre d'un fonctionnement normal, le stockage d'énergie basé exclusivement sur des ultracondensateurs prend tout son sens.

Technologies automobiles Sinautec , basée à Arlington, en Virginie, et son partenaire chinois, Shanghai Aowei Technology Development Company, ont passé les trois dernières années à démontrer l'approche avec 17 bus municipaux de 41 places à la périphérie de Shanghai. Le 21 octobre, les deux sociétés offriront un démonstration d'une journée à l'American University de Washington, DC, où un minibus de 11 places fonctionnant sur des ultracondensateurs passera la journée à faire la navette entre les campus.

L'astuce consiste à transformer certains arrêts de bus le long de l'itinéraire en stations de recharge, explique Dan Ye, directeur exécutif de Sinautec. Contrairement à un trolleybus conventionnel qui doit continuellement toucher une ligne électrique aérienne, les bus à ultracondensateur de Sinautec prennent de grandes gorgées d'électricité tous les deux ou trois milles aux stations de recharge désignées, qui servent également d'arrêts de bus. À ces stations, un collecteur au sommet du bus s'élève de quelques mètres et touche une ligne de recharge aérienne. En quelques minutes, les batteries d'ultracondensateurs stockées sous les sièges du bus sont complètement chargées.

C'est un concept brillant, selon un expert en ultracondensateurs Joël Schindall , professeur de génie électrique et d'informatique au MIT. Ce n'est pas bien adapté aux voitures électriques, mais il est pratique d'arrêter un bus tous les quelques pâtés de maisons.

Les bus peuvent également capter l'énergie du freinage, et l'entreprise affirme que les stations de recharge peuvent être équipées de panneaux solaires (bien que cela vise principalement à renforcer la perception que les véhicules ont une empreinte carbone plus faible). Ye dit que les bus consomment 40 % moins d'électricité qu'un trolleybus électrique, principalement parce qu'ils sont plus légers et qu'ils ont les avantages du freinage régénératif. Ils sont également compétitifs par rapport aux bus conventionnels sur la base des économies de carburant sur la durée de vie de 12 ans du véhicule, sur la base des prix actuels du pétrole et de l'électricité. Sinautec estime que l'un de ses bus coûte un dixième du coût énergétique d'un bus diesel et peut réaliser des économies de carburant à vie de 200 000 $.

Le bus à ultracondensateur est également moins cher que les bus à batterie lithium-ion, explique Ye. Nous avons utilisé le bus des Jeux olympiques (lithium-ion) comme modèle et avons trouvé le nôtre environ 40 % moins cher avec une cote de fiabilité bien supérieure. Ye ajoute que les avantages environnementaux sont convaincants. Même si vous utilisez la centrale au charbon la plus sale de la planète, elle génère un tiers du dioxyde de carbone du diesel lorsqu'elle est utilisée pour charger un ultracondensateur.

Les bus du pilote de Shanghai sont fabriqués par Sunwin Bus, une coentreprise chinoise avec Volvo de Suède, et utilisent des ultracondensateurs fabriqués par Shanghai Aowei. Foton America Bus, basé à Germantown, TN, fabriquera les bus à ultracondensateurs qui seront vendus aux États-Unis. Les ultracondensateurs sont constitués de charbon actif et ont une densité énergétique de six wattheures par kilogramme. (À titre de comparaison, une batterie lithium-ion haute performance peut atteindre 200 watts-heures par kilogramme.) Clifford Clare, directeur général de Foton America, a déclaré que 60 autres bus seraient livrés au début de l'année prochaine avec des ultracondensateurs fournissant 10 watts-heures par kilogramme.

Ceux de Shanghai en ce moment sont sur la route depuis trois ans sans incident, sans aucun échec, ce qui dans l'industrie des bus est phénoménal, dit Clare, qui ajoute que son entreprise est en pourparlers avec New York, Chicago et certaines villes. en Floride pour tester les bus. Il s'agira finalement d'une troisième génération du produit, qui offrira 20 miles [d'autonomie par charge] ou mieux.

Sinautec est également en pourparlers avec Schindall du MIT sur le développement d'ultracondensateurs de densité d'énergie plus élevée en utilisant des structures de nanotubes de carbone alignées verticalement qui donnent aux dispositifs plus de surface pour contenir une charge.

Jusqu'à présent, nous sommes en mesure d'obtenir deux fois la densité d'énergie d'un ultracondensateur existant, mais cela ne suffit pas, déclare Schindall. Nous essayons d'obtenir environ cinq fois. Schindall dit que cela créerait un ultracondensateur avec un quart de la densité énergétique d'une batterie lithium-ion.

À l'heure actuelle, les bus [Foton] ne peuvent passer qu'à un arrêt sur deux, une distance d'environ 5 ou 10 pâtés de maisons, et c'est bien pour certains itinéraires, mais ici dans la région de Boston, ce serait trop loin [entre les points de recharge], ajoute Schindall. . S'ils pouvaient doubler, voire quadrupler, cela augmenterait d'un ordre de grandeur le nombre de routes pour lesquelles cela pourrait être une solution technique.

Il existe d'autres limitations importantes. Les bus de 41 passagers, basés sur la technologie actuelle, perdent 35 % de leur autonomie lorsque la climatisation est activée (d'environ 5 miles à environ 3 miles) et ont une faible accélération. Mais même dans ces conditions, ils pourraient encore s'avérer pratiques pour les bus municipaux, de campus, d'aéroport et touristiques.

Nous voulons remplacer une grande partie de la flotte diesel aux États-Unis, explique Ye. Nous avons besoin de bornes de recharge à différents points du réseau, mais à mesure que la densité énergétique augmente, le nombre de bornes diminue.

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