Projekt CACTUS - Politechnika Śląska Wydział Transportu
advertisement
Projekt „CACTUS”: Modele i metody oceny i optymalizacji ładowania autobusów elektrycznych Zespół proj ektowy: Prof. dr hab. i nż. Bogusł aw Łazar z Prof. dr hab. i nż. Sylwester Markusi k dr hab. i nż. Stani sł aw K rawi ec dr i nż. Gr zegor z Karoń dr i nż. G r zegor z Si erpi ński dr i nż. Ryszard Janec ki mgr i nż. K r zysztof K rawi ec CACTUS –KONSORCJUM PROJEKTU Instytucje naukowe Przedsiębiorstwa Komunikacji Miejskiej Wydział Transportu Politechniki Śląskiej Przedsiębiorstwo Komunikacji Miejskiej Sp. z o.o. w Sosnowcu (PKM) Institut für Automation und Kommunikation e.V. Magdeburg Magdeburger Verkehrsbetriebe GmbH (MVB) Fraunhofer Institut for Materialflow and Logistics, Dortmund Personenverkehrsgesellschaft Altmarkkreis Salzwedel mbH (PVGS) Harzer Verkehrsbetriebe GmbH (HVB) POTRZEBA WYMIANY TABORU AUTOBUSOWEGO PROJEKT "CACTUS": MODELE I METODY OCENY I OPTYMALIZACJI ŁADOWANIA AUTOBUSÓW ELEKTRYCZNYCH 3 AUTOBUSY ELEKTRYCZNE Autobus elektryczny (ang. Battery Electric Bus) - autobus zasilany z baterii akumulatorowych zlokalizowanych w pojeździe Specyfika autobusów elektrycznych Zalety: • Wysoka sprawność napędu elektrycznego • Brak emisji szkodliwych substancji w miejscu użytkowania pojazdu • Niewielka emisja hałasu • Niższe koszty operacyjne (energia elektryczna jest tańsza od oleju napędowego) Zasilanie autobusów elektrycznych Wady: • Wyższy koszt zakupu • Konieczność montażu dodatkowej infrastruktury (np. punkty ładowania lub wymiany baterii akumulatorowych) Ładowanie baterii akumulatorowych Ładowanie plug-in (z gniazdka) Ładowanie pantografem na wybranym przystanku Wymiana baterii akumulatorowych Ładowanie indukcyjne PROJEKT "CACTUS": MODELE I METODY OCENY I OPTYMALIZACJI ŁADOWANIA AUTOBUSÓW ELEKTRYCZNYCH 4 CELE PROJEKTU CACTUS Sprawdzenie czy przy zadanym rozkładzie jazdy wystąpiłyby zatrzymania autobusów elektrycznych spowodowane wyczerpaniem się baterii. Poszukiwanie optymalnej lokalizacji punktów ładowania baterii. Poszukiwanie optymalnej strategii ładowania baterii. PROJEKT "CACTUS": MODELE I METODY OCENY I OPTYMALIZACJI ŁADOWANIA AUTOBUSÓW ELEKTRYCZNYCH 5 ZAŁOŻENIA Niedostępność technologii, która umożliwi realizowanie przez autobusy elektryczne całodziennych zadań przewozowych bez konieczności doładowania lub wymiany baterii Nie istnieje uniwersalna technologia doładowywania baterii, która jest odpowiednia dla wszystkich przedsiębiorstw komunikacji miejskiej Koszty inwestycyjne dla przedsiębiorstwa w infrastrukturę doładowującą lub wymieniającą baterie będą znaczące Utrzymanie zadanego rozkładu jazdy PROJEKT "CACTUS": MODELE I METODY OCENY I OPTYMALIZACJI ŁADOWANIA AUTOBUSÓW ELEKTRYCZNYCH STRUKTURA MODELU PROJEKT "CACTUS": MODELE I METODY OCENY I OPTYMALIZACJI ŁADOWANIA AUTOBUSÓW ELEKTRYCZNYCH UŻYTKOWNICY PRZEWOŹNICY UŻYTKOWNICY PRODUCENCI TABORU UŻYTKOWNICY INFRASTRUKTURA – BUDUJĄCY ZARZĄDZAJĄCY - z modelu technicznego, - z danych wejściowych organizatora transportu, - z potrzeb producenta autobusów elektrycznych. I JAK DZIAŁA PROGRAM CACTUS? Poszukiwanie innego wariantu Dane wejściowe Model transportowy Submodel techniczny Sub-model ekonomiczny Sub-model ekologiczny Raport dot. wpływu ekonomicznego Nie OK? Raport dot. wpływu ekologicznego Tak Pliki w formacie .xml Realizacja PROJEKT "CACTUS": MODELE I METODY OCENY I OPTYMALIZACJI ŁADOWANIA AUTOBUSÓW ELEKTRYCZNYCH 9 DANE WEJŚCIOWE DO PROGRAMU Economy.xml Timetable.xml Network.xml Dane wejściowe Operation.xml Infrastructure.xml Ecology.xml PROJEKT "CACTUS": MODELE I METODY OCENY I OPTYMALIZACJI ŁADOWANIA AUTOBUSÓW ELEKTRYCZNYCH 10 DANE WEJŚCIOWE w formacie .xml SIEĆ PUBLICZNEGO TRANSPORTU ZBIOROWEGO PROJEKT "CACTUS": MODELE I METODY OCENY I OPTYMALIZACJI ŁADOWANIA AUTOBUSÓW ELEKTRYCZNYCH 11 DANE WEJŚCIOWE w formacie .xml ROZKŁAD JAZDY PROJEKT "CACTUS": MODELE I METODY OCENY I OPTYMALIZACJI ŁADOWANIA AUTOBUSÓW ELEKTRYCZNYCH 12 MODEL EKONOMICZNY • Liczba autobusów poszczególnych rodzajów • Plan operacyjny (obiegi) • Infrastruktura punktowa i liniowa • Strategie ładowania Wyniki symulacji techniczno-operacyjnej Submodel ekonomiczny • • • • • Koszty nabycia Koszty operacyjne Koszty infrastruktury Koszty zewnętrzne Przychody z likwidacji Raport dot. wpływu ekonomicznego PROJEKT "CACTUS": MODELE I METODY OCENY I OPTYMALIZACJI ŁADOWANIA AUTOBUSÓW ELEKTRYCZNYCH 13 ELEMENTY MODELU EKONOMICZNEGO Co uzyskujemy z tego modelu: Metoda oraz Interface PROJEKT "CACTUS": MODELE I METODY OCENY I OPTYMALIZACJI ŁADOWANIA AUTOBUSÓW ELEKTRYCZNYCH 14 Ekran otwarcia programu Ekran otwarcia dla programu CACTUS CACTUS PROJEKT "CACTUS": MODELE I METODY OCENY I OPTYMALIZACJI ŁADOWANIA AUTOBUSÓW ELEKTRYCZNYCH 15 MODUŁ EKONOMICZNY Rodzaj magazynowania energii Rodzaj autobusu Lata eksploatacji autobusu PROJEKT "CACTUS": MODELE I METODY OCENY I OPTYMALIZACJI ŁADOWANIA AUTOBUSÓW ELEKTRYCZNYCH 16 WARTOŚĆ BIEŻĄCA KOSZTÓW NABYCIA TABORU PROJEKT "CACTUS": MODELE I METODY OCENY I OPTYMALIZACJI ŁADOWANIA AUTOBUSÓW ELEKTRYCZNYCH 17 WARTOŚĆ BIEŻĄCA KOSZTÓW OPERACYJNYCH PROJEKT "CACTUS": MODELE I METODY OCENY I OPTYMALIZACJI ŁADOWANIA AUTOBUSÓW ELEKTRYCZNYCH 18 WARTOŚĆ BIEŻĄCA KOSZTÓW INFRASTRUKTURY PROJEKT "CACTUS": MODELE I METODY OCENY I OPTYMALIZACJI ŁADOWANIA AUTOBUSÓW ELEKTRYCZNYCH 19 WARTOŚĆ BIEŻĄCA KOSZTÓW ZEWNĘTRZNYCH PROJEKT "CACTUS": MODELE I METODY OCENY I OPTYMALIZACJI ŁADOWANIA AUTOBUSÓW ELEKTRYCZNYCH 20 WARTOŚĆ BIEŻĄCA Z PROCESU LIKWIDACJI PROJEKT "CACTUS": MODELE I METODY OCENY I OPTYMALIZACJI ŁADOWANIA AUTOBUSÓW ELEKTRYCZNYCH 21 CAŁKOWITE KOSZTY POSIADANIA FLOTY AUTOBUSÓW ELEKTRYCZNYCH Koszty nabycia Koszty operacyjne Przychody z likwidacji Koszty infrastruktury Koszty zewnętrzne Całkowite koszty posiadania floty autobusów elektrycznych PROJEKT "CACTUS": MODELE I METODY OCENY I OPTYMALIZACJI ŁADOWANIA AUTOBUSÓW ELEKTRYCZNYCH 22 ROCZNE KOSZTY CAŁKOWITE PROJEKT "CACTUS": MODELE I METODY OCENY I OPTYMALIZACJI ŁADOWANIA AUTOBUSÓW ELEKTRYCZNYCH 23 PRZYKŁADOWY RAPORT DOT. WPŁYWU EKONOMICZNEGO PROJEKT "CACTUS": MODELE I METODY OCENY I OPTYMALIZACJI ŁADOWANIA AUTOBUSÓW ELEKTRYCZNYCH 24 WYNIKI PRZYKŁADOWYCH OBLICZEŃ PROJEKT "CACTUS": MODELE I METODY OCENY I OPTYMALIZACJI ŁADOWANIA AUTOBUSÓW ELEKTRYCZNYCH 25 NAJWAŻNIEJSZE DANE WEJŚCIOWE Bateria akumulatorowa: Autobus: • Solaris Urbino Electric 12 m • Koszt zakupu: 1 700 000,- PLN • Długość życia autobusu i infrastruktury: 20 lat Infrastruktura: • Ładowarka zajezdniowa 32 kW: 50 000 PLN • Koszty eksploatacyjne: 1 500 PLN • Ładowarka terenowa 200 kW: 300 000 PLN • Koszty eksploatacyjne: 5 000 PLN • Pojemność baterii: 120 kWh • Długość życia baterii: 10 lat • Przebieg roczny: 63 000 km/rok Energia elektryczna • Zużycie energii: 1,5 kWh/km • Koszt energii: 0,557 PLN/kWh Prędkość średnia: 25 km/h Kredyt: • 5 rat / 5 lat PROJEKT "CACTUS": MODELE I METODY OCENY I OPTYMALIZACJI ŁADOWANIA AUTOBUSÓW ELEKTRYCZNYCH 26 STRUKTURA KOSZTÓW DLA OMAWIANEGO PRZYKŁADU Koszty zewnętrzne 18% Koszty infrastruktury 6% Koszty akwizycji 17% Koszty operacyjne 59% Rodzaj kosztów Koszty operacyjne Koszty akwizycji Koszty infrastruktury Koszty zewnętrzne Przychody z tytułu likwidacji Koszt całkowity Wartość netto [PLN] 2 339 689,04 zł 678 722,73 zł 229 295,82 zł 740 759,07 zł 0,00 zł 3 988 466,66 zł PROJEKT "CACTUS": MODELE I METODY OCENY I OPTYMALIZACJI ŁADOWANIA AUTOBUSÓW ELEKTRYCZNYCH 27 KOSZTY AKWIZYCJI Amortyzacja zakupu autobusu elektrycznego Raty kredytu zdyskontowane zł98 000,00 Koszty po upływie T=20 lat: zł96 000,00 zł94 000,00 KA = 678 722,73 PLN Wartość raty [PLN] zł92 000,00 zł90 000,00 zł88 000,00 zł86 000,00 (uwzględniono koszty związane z zakupem nowej zł84 000,00 zł82 000,00 baterii akumulatorowej po 10 latach eksploatacji) zł80 000,00 zł78 000,00 1 2 3 Okres spłat kredytu [lata] 4 5 PROJEKT "CACTUS": MODELE I METODY OCENY I OPTYMALIZACJI ŁADOWANIA AUTOBUSÓW ELEKTRYCZNYCH 28 KOSZTY OPERACYJNE Koszty operacyjne [PLN/rok] 161 000,00 zł 160 000,00 zł Koszty operacyjne upływie T=20 lat: Koszty operacyjne [PLM/rok] 159 000,00 zł 158 000,00 zł 157 000,00 zł KO = 2 339 689,04 PLN 156 000,00 zł 155 000,00 zł 154 000,00 zł 153 000,00 zł 152 000,00 zł 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Lata PROJEKT "CACTUS": MODELE I METODY OCENY I OPTYMALIZACJI ŁADOWANIA AUTOBUSÓW ELEKTRYCZNYCH 29 Dziękujemy za uwagę! Projekt „CACTUS”: Modele i metody oceny i optymalizacji ładowania autobusów elektrycznych Zespół proj ektowy: Prof. dr hab. i nż. Bogusł aw Łazar z Prof. dr hab. i nż. Sylwester Markusi k dr hab. i nż. Stani sł aw K rawi ec dr i nż. Gr zegor z Karoń dr i nż. G r zegor z Si erpi ński dr i nż. Ryszard Janec ki mgr i nż. K r zysztof K rawi ec
