Ottimizzazione del sistema di condizionamento in K-BUS

External thesis project carried out at SEQUOIA AUTOMATION S.R.L. within the K-BUS project, with the goal of contributing to the development of an Heating, Ventilating and Air Conditioning (HVAC) system with limited power load on the battery. Energy storage systems based on supercapacitors currently have limited autonomy, which in turn calls for envisioning strategies for reducing the power load of secondary systems. It is estimated that 20\% of power consumption on electric buses is due to HVAC devices; for this reason, this system is sometimes discarded on electro-chemical powered buses by manufacturers. The aim of this thesis is to study a solution for having HVAC without overloading the supercapacitors in the travel time between two K-BUS charging stations. The study focuses on calculating the thermal load of a bus as a function of the desired internal temperature and of the climatic features characteristic of the location of use. The thermal load is absorbed by heat pumps whose efficiency also depends on the temperature of the incoming air. In the second part of the thesis several types of thermal storage systems are analysed; these systems are used with the double aim of reducing the load on heat pumps and increasing the Coefficient of Performance, with the ultimate goal of minimising the energy demand from the supercapacitors.

Tesi esterna presso SEQUOIA AUTOMATION S.R.L. nell'ambito del progetto K-BUS, finalizzata alla progettazione di un impianto di condizionamento il cui consumo non vada a gravare sulla batteria del mezzo. I sistemi di batterie a supercapacitori hanno attualmente un'autonomia limitata e si rende perciò necessario ridurre al minimo il carico sulla batteria dei sistemi secondari. Si stima che fino al 20% del consumo di autobus elettrici sia dovuto alla climatizzazione, per cui molte case produttrici di bus che montano batterie elettrochimiche rimuovono tale servizio. L'obiettivo della tesi è quindi quello di studiare una soluzione per avere climatizzazione senza sovraccaricare i supercapacitori nel tratto tra due stazioni di ricarica dei K-BUS. Lo studio si incentra sul calcolo del carico termico di un autobus in funzione della temperatura interna desiderata e delle caratteristiche climatiche del luogo di utilizzo. Tale carico viene assorbito da pompe di calore la cui efficienza dipende anche dalla temperatura dell'aria in ingresso. La seconda parte della tesi prevede l'analisi di diversi tipi di storage termico da usare per diminuire il carico delle pompe di calore e contemporaneamente aumentarne il COP, nel tentativo di minimizzare la richiesta energetiche ai supercapacitori.