С 19 ноября городская мобильность во французском городе Брест была повышена благодаря двум канатным дорогам, которые перевозят до 60 человек, преодолевающих более 400 метров над рекой Пенфельд, при этом энергопотребление потенциально близко к нулю. За этим достижением, которое является первым в мире с точки зрения технологий, стоят компании Bartholet France и Seirel при поддержке Leroy-Somer.
Брестский метрополитен хочет переориентировать город на берега реки Пенфельд. Система канатных дорог направлена на укрепление торговых связей между обоими берегами реки. Протяженностью 420 метров он свяжет центр города с новым районом Капуцинов, который был построен на 16 гектарах бывших военных полигонов. Сооружение, спроектированное в соответствии с оригинальной и инновационной технологией, где две линии пересекаются друг с другом с помощью системы “эстакады”, является первым на международном уровне. Две канатные дороги пересекаются друг с другом вместо того, чтобы проходить друг мимо друга на одном уровне, как это делают традиционные канатные дороги, и затем они прибывают на одну и ту же платформу. В результате уменьшаются масштабы системы и станций, включая требуемый грунт, что также приводит к снижению общих затрат на гражданское строительство. Это особое преимущество в городской среде, где пространство ограничено. Этот инновационный подход позволил сохранить здание вокзала Капуцинов, которое охраняется как национальный исторический памятник. Таким образом, канатные дороги пересекают один-единственный стальной пилон, который органично вписывается в окружающую среду верфей и их кранов. Каждый вагон прикреплен к двум несущим тросам диаметром 50 мм, натянутым до 88 тонн. Эффекта противовеса, обычно наблюдаемого на горных сооружениях, удается избежать, поскольку канатные дороги движутся одновременно на большей части маршрута.
Иллюминатор обеспечивает пассажирам вертикальный обзор маршрута канатной дороги.
Низкое энергопотребление
Одна из задач, поставленных перед Brest Métropole, заключалась в внедрении решения с низким энергопотреблением. Таким образом, идея состояла в том, чтобы рекуперировать энергию торможения, но энергетические операторы еще не систематически использовали весь потенциал для повторного ввода тока в свою сеть. Законодательная база предусматривает это, например, для производства солнечной энергии, но, конечно, не делает этого, когда система потребляет и повторно подает ток в течение очень коротких циклов, как в случае с Брестом. Поэтому решение состояло в том, чтобы накапливать энергию в аккумуляторах повышенной емкости во время спуска по канатной дороге, чтобы затем повторно использовать эту энергию для последующего подъема.
Проект был награжден компанией Bartholet France за систему канатной дороги и Seirel, экспертом в области электрооборудования и автоматизации безопасности, за транспортировку по кабелю. “Мы связались с несколькими поставщиками, и только Leroy-Somer имела опыт работы с такого рода приложениями, а также смогла предоставить все электромеханические компоненты”, — объясняет Томас Савин, руководитель проекта Seirel Automatismes.
Электродвигатель IMfinity LC от Leroy-Somer, приводящий в действие тяговые тросы
Сердце системы, то есть привод тяговых тросов, приводится в действие двумя асинхронными двигателями Leroy-Somer IMfinity LC 315 последнего поколения (300 кВт, 1500 об/мин, 460 В) с жидкостным охлаждением, собранными по принципу «ведущий-ведомый» на одном валу. Эта установка обеспечивает дополнительную возможность двойного резервирования, поскольку для продолжения работы в пониженном режиме (низкая скорость) достаточно только одного из двух двигателей. Двигатели управляются двумя инверторами Leroy-Somer Powerdrive MD2S, которые, в свою очередь, питаются от синхронных выпрямителей Powerdrive MD2R, подключенных к электрической сети. Преобразователь постоянного тока, также из линейки Leroy-Somer, позволяет управлять работой суперконденсаторов M65V385F, разработанных Blue Solutions (Bolloré Group). Суперконденсаторы были специально разработаны для удовлетворения потребностей промышленного применения, требующего высокой номинальной мощности. Удовлетворяя самым строгим функциональным требованиям, они заряжаются и разряжаются всего за несколько секунд и обеспечивают срок службы в несколько сотен тысяч циклов.
Приводы с регулируемой скоростью Powerdrive MD2, используемые в трех режимах работы: рекуперативный AFE, инверторный двигатель и инвертор постоянного тока с управлением накоплением энергии
”Это достижение было бы невозможно без опыта Leroy-Somer в проектировании”, — говорит Гийом Бургойнт, менеджер по маркетинговым приложениям Leroy-Somer. “Используя огромный ассортимент двигателей и приводов с регулируемой частотой вращения, основанных на различных технологиях, мы можем предлагать нашим клиентам индивидуальные решения в области приводов и систем автоматизации. Таким образом, соединение двигателя IMfinity LC, отличающегося бесшумной мощностью, с инвертором Powerdrive MD2 с настраиваемой мощностью показалось нам очевидным решением, учитывая технические характеристики и ограничения применения”.
Краткий чертеж источника питания
“Мы благодарны компании Leroy-Somer за то, что она поделилась своими знаниями и помогла нам на этапе разработки проекта благодаря своему подходу и опыту, основанному на решениях. Более того, наличие всего одной точки контакта, ответственной за все движущиеся компоненты, было для нас идеальной гарантией в таком новаторском проекте, как этот. Мы специально искали одного поставщика для двигателей и органов управления ими. Мы традиционно использовали преобразователи другой марки, но настройка Powerdrive MD2 от Leroy-Somer оказалась детской забавой”, — добавляет Томас Савин.
В случае отключения сети аварийный режим с использованием электрогенератора с низковольтным генератором переменного тока LSA 44.3, также изготовленного компанией Leroy-Somer, позволяет вернуть канатные дороги на станции. Безопасность была продумана до мельчайших деталей, чтобы обеспечить защиту от любых непредвиденных обстоятельств.
“Это первый случай, когда система канатной дороги включает в себя решение для рекуперации энергии с помощью аккумуляторов. Это достижение является прямым отражением нашей компании, которая способна позиционировать себя в более сложных инженерных проектах и, несомненно, станет источником вдохновения для других проектов по всему миру”, — объясняет Николя Шапюи, управляющий директор Bartholet France.
Бесшумный и компактный
«Еще одной проблемой в проекте было то, что место, доступное для установки двигателей, находилось в непосредственной близости от пассажиров. Новаторский промышленный дизайн проекта означал, что двигатели находятся всего в нескольких сантиметрах за стеклянным корпусом, видимые пользователям. Поэтому оборудование должно было быть бесшумным и компактным с точки зрения эргономики площадки и комфорта пассажиров. Компания Leroy-Somer в очередной раз выделилась на фоне конкурентов и в этой области благодаря своим решениям для двигателей IMfinity LC”, — добавляет Николя Шапюи.
Благодаря жидкостному охлаждению асинхронные двигатели IMfinity LC на 25% компактнее, чем двигатели с воздушным охлаждением эквивалентной мощности. Их уровень звука также снижен на 10-20 дБ, что обеспечивает оптимальную акустическую защиту. Это преимущество объясняется эффективностью контура охлаждения, который полностью окружает систему двигателя. Его надежный дизайн и превосходная энергоэффективность IE3 делают его одним из самых совершенных двигателей в линейке IMfinity. “Серия LC мощностью от 150 кВт до 1,5 МВт идеально подходит для всех случаев, когда двигатель находится рядом с операторами или пользователями приложения. Это удовлетворяет все более насущную потребность в акустическом комфорте, связанном с рабочим оборудованием, для команд в мастерских или для пользователей, расположенных поблизости”, — объясняет Гийом Бургойнт.
Значительные преимущества
Маршрут для этой системы канатной дороги особенно подходит для системы рекуперации энергии, поскольку она реализуется сначала во время подъема, а затем во время спуска, причем точки отправления и прибытия находятся на одинаковой высоте. Энергия расходуется для того, чтобы добраться до высшей точки линии. Как только эта точка пройдена, фаза спуска становится источником энергии торможения, которая может быть повторно введена в систему для повторного обеспечения подъема, что приводит к очень значительному снижению затрат энергии.
“Это достижение потенциально может быть использовано в качестве примера для других промышленных применений, например, для подъема грузов”, — объясняет Томас Савин. “Теоретическая экономия энергии составляет более 90%, но главное препятствие на сегодняшний день связано с суперконденсаторами. Здесь мы рассчитали их таким образом, чтобы они могли накапливать примерно половину необходимой энергии, и это само по себе представляет собой инвестиции в размере 200 000 евро. Эта стоимость, вероятно, быстро снизится в ближайшем будущем”