バス車庫が 240 ～ 720kW の DC フレキシブル充電パイルを使用してピーク充電コストを 28% 削減した方法

顧客の背景

ライン ルール地方の市営交通事業者は、42 台のバッテリー電気バスを管理し、毎月約 120,000 キロメートルの定期運行を行っています。この車両は、2019 年に建設された単一の車両基地に拠点を置いており、夜間および機会充電をサポートするために 30 台の 120 kW の固定 DC 充電器が設置されています。

運行会社の主な義務は、午前と午後のピーク時間を含め、1 日あたり少なくとも 16 時間バスを道路に運行し続けることです。つまり、サービス ブロック間の充電ウィンドウは 45 分という短さでした。既存の固定充電器のレイアウトは、これらの運用上の制約に対して厳格すぎることが判明しました。

課題: 固定電力、固定料金、およびアイドル状態の充電器

各固定 120 kW 充電器は 1 つのバスに割り当てられました。朝と夕方の運行を終えてバスが波のように戻ってきたとき、多くの充電器はアイドル状態にあり、稼働中のバスには列ができていました。充電状態が 40% のバスでも 120 kW の充電器で 1.5 時間必要で、45 分の乗り継ぎには長すぎます。

車庫の送電網接続は同時負荷が 600 kW に制限されていたため、より多くの電力をヤードに供給するには、新しい変圧器と長い許可手続きが必要となり、推定コストは 18 万ドルかかりました。それまでの間、オペレーターは 2 つの回避策を試しました。

• 電力の競合を避けるためにバスのスケジュールを手動で設定することで、出発時間が遅れ、定時運行が低下しました。
• ピーク需要時の出力を制限するように既存の充電器をプログラムしましたが、それは充電時間を延長するだけで、次のブロックに向けてバスが不足したままになります。

その直接的な結果は、行列の発生、出発の遅れ、毎月 24,000 ドルに達するデマンド料金など、運営上の摩擦が増大することでした。チームは、一連の固定出力ではなく、必要な場所にリアルタイムで電力割り当てを調整できる充電アーキテクチャを必要としていました。

240 ～ 720kW DC フレキシブル充電パイルを使用する理由

オペレーターは、Soutya 240～720 kW DC フレキシブル充電パイルに決定する前に、2 つの代替案を評価しました。

最初の代替案は、2 番目の変圧器を追加し、さらに多くの固定 120 kW 充電器を導入することでした。このアプローチでは待ち行列は解消されますが、日中は多くの充電器がアイドル状態のままとなり、送電網のアップグレードだけで年間エネルギー予算全体を消費することになります。

2 番目の代替案は、一度に 1 つのバスを接続できる機械式スイッチ マトリクスを備えた集中型高出力充電器でした。これにより電力共有の問題は解決されましたが、新たなボトルネックが生じました。スイッチ システムが 1 回停止すると、車両基地全体が停止してしまうというものでした。

Soutya の柔軟な充電パイルは、次の 3 つの理由で際立っています。

• 動的な電力割り当て:1 台の 600 kW ユニットで出力を 6 ～ 8 つの充電ポイントに分割し、各バスにその時点で必要な電力のみを供給できます。割り当ては手動介入なしでリアルタイムで更新されます。
• モジュール式の拡張性:杭は交換可能な電源モジュールから構築されます。フリートが拡大した場合、オペレータはユニット全体を交換することなくモジュールを追加できます。
• グリッドのアップグレードは必要ありません。この杭は構成可能な最大総負荷を強制できるため、既存の 600 kW の系統接続内に収まり、18 万ドルの変圧器プロジェクトを回避できます。

実装: 段階的な導入と動的負荷管理

このプロジェクトは、契約締結から本格稼働まで 6 週間かけて完了しました。実装には 4 つのステップがありました。

1. 現場調査とレイアウトマッピング。チームはバスの駐車位置、ケーブルルート、既存の配電盤の容量をマッピングして、山ごとの充電コンセントの最適な数を決定しました。
2. 4 本の 600 kW 杭の設置、それぞれ 8 つのコネクタで構成され、合計 32 の充電ポイントになります。ケーブルの長さと損失を最小限に抑えるために、杭は駐車列の間に配置されました。
3. デポ管理システムとの統合。杭の電力割り当ては車両スケジュール データベースにリンクされており、出発時刻が早いバスが優先的に電力を受け取ることができました。
4. スタッフの研修。充電オペレーターは、電力割り当てグラフの読み方と、まれに接続エラーが発生した場合の対処法について訓練を受けています。

重要な課題が 2 週目に表面化しました。車両基地の既存の電気室では、小さな再構成を行わなければ、新しい杭に必要な追加のサージ保護および計量機器を収容できませんでした。この問題は、コンパクトな副配電盤を設置し、バックアップ電気負荷を別のフェーズに移動することで解決されました。この小規模な土木作業にはスケジュールが 4 日追加されました。

定量化可能な結果: 所要時間の短縮、要求手数料の削減、キューの削減

Soutya フレキシブル充電パイルでの最初の 3 か月の稼働データは、全体的に測定可能な改善を示しました。

• バス 1 台あたりの充電時間は 38% 短縮されました。200 kWh のバッテリーの平均は 4.5 時間から 2.2 時間に短縮されました。これは、駐車場が半分空いている場合、1 台のバスに 240 kW を集中させることができるためです。
• ピークデマンド料金は 28% 削減され、月額24,000ドルから17,300ドル。杭の負荷制限アルゴリズムにより、20 台のバスが同時に充電している場合でも、車両基地の総消費電力が 600 kW のしきい値未満に維持されました。
• 充電使用率は 47% から 78% に上昇しました。電力は柔軟に配線されるため、午後 2 時に到着するバスは、午後 6 時に出発する予定のバスが順番を待っている間にフルパワーで充電できます。
• 18万ドルのグリッドアップグレードは回避された。4 本の杭と設置を含むプロジェクトの費用は約 96,000 ドルとなり、需要料金の節約だけを基準にすると回収期間は 1 年以上かかることになります。

より広範な影響はスケジュール順守に現れました。充電状態が 90% 未満で車両基地を出発するバスの数は週に 12 本から 2 本に減少し、車両の定時出発率は 92% から 98% に向上しました。

お客様の声

デポの運用マネージャーは、それを簡単に言います。

「フレキシブルパイルは充電を速くするものではありません。スケジュールをコントロールできるようになります。どのバスが最初に充電するかを決める必要がなくなりました。必要なところに電力が供給されるため、シフト計画全体の方法が変わりました。」

別の保守監督者は、「モジュラー設計により、既存の設備を取り壊さずに容量をアップグレードできることになります。古い固定ユニットでは不可能でした。」と付け加えました。

他のフリートおよび充電事業者への教訓

このプロジェクトから得られた 3 つの再現可能な教訓:

1. 杭の構成は、最大電力ではなく、実際のバスのスケジュールに合わせてください。デポでは 720 kW モデルを検討しましたが、32 個のコンセントを備えた 600 kW ユニットの方がバスのローテーションに適しており、コストも低くなります。返品時間のピークの重なりを理解することは、可能な限り最大のユニットを購入するよりも価値があります。
2. 初日から電力割り当てアルゴリズムを使用します。工場出荷時のデフォルトは一般的なシナリオ用に設定されています。デポのパフォーマンスが向上したのは、出発時刻とバッテリーの充電状態に合わせて割り当ての優先順位を構成した場合のみです。
3. モジュール式ユニットを選択して、フリートの拡大を計画します。オペレータがさらに 10 台のバスを追加すると、追加の電源モジュールを既存の杭に挿入できます。固定充電器の場合は、まったく新しい設置と別の系統接続が必要になります。

チームにとって最大の驚きは、充電動作の変化が業務全体にどのような影響を与えたかでした。固定電力モデルから需要主導型モデルへの移行により、コストが節約され、定時パフォーマンスが向上し、スタッフの日々のストレスの原因がなくなりました。

参考文献

DC フレキシブル充電パイルを評価するオペレータにとって、次の業界標準は安全性とパフォーマンスに関する有用なコンテキストを提供します。

• EN 50620:2017 – 電気自動車の充電用の電気ケーブル。ケーブルの柔軟性、耐候性、0.6/1 kV DC システムの電圧要件を定義します。
• IEC 62196 シリーズ – 電気自動車の導電充電用のプラグ、ソケットコンセント、および車両コネクタ。AC および DC インターフェース要件 (CCS および CHAdeMO を含む) の両方をカバーします。
• UL 1699B – 太陽光発電 (PV) DC アーク障害回路保護、高出力 DC 充電システムで使用される DC アーク障害検出方法のリファレンス。