Kermisattractie zuiniger door supercondensatoren

Control Techniques baseerde de besturing voor een nieuwe kermisattractie van KMG op supercaps waardoor het aansluitvermogen betaalbaar werd voor exploitanten.

17 januari 2014

KMG uit Neede is marktleider als het gaat om het bedenken, ontwikkelen en bouwen van grote kermisattracties. Attracties moeten steeds spectaculairder. De nieuwste ontwikkeling is de XLR8, een draaimolen waarbij zestien passagiers met grote snelheid 4g aan kracht kunnen ervaren. Voor kermisexploitanten zijn het staangeld en de energieaansluiting dominante kosten. Om de enorme massatraagheid van de draaimolen te accelereren, had de attractie in eerste instantie een groot aansluitvermogen. Een probleem dus. De attractie voldeed wel aan de hoge eisen van de kermisbezoeker, maar de hoge kosten voor de energieaansluiting gooiden roet in het eten. Samen met de vaste leverancier voor de elektrische aandrijftechniek, Control Techniques, ging het bedrijf op zoek naar een oplossing.

Control Techniques heeft al veel ervaring met het kostenefficiënt maken van elektrische aandrijvingen. Zo voorzag het bedrijf de eerste elektrische volledig op accu’s werkende overslagmachine van zowel oplaadapparatuur als elektrische aandrijving. Ook voerde het grijperkranen uit met vliegwielen om de vrijgekomen energie van de neergaande beweging te benutten voor de hijsbeweging. Het gepatenteerde Risga-systeem biedt de mogelijkheid om veel brandstof te besparen op rubber tire gantry-kranen.

Voor de draaimolen heeft Control Techniques gekozen voor elektrochemische dubbellaags condensatoren, ook wel supercondensatoren (supercaps) of ultracondensatoren genoemd. Ze vullen het gat tussen een accu en een condensator: ze zijn sneller, vaker en betrouwbaarder te laden en te ontladen dan conventionele accu’s en hebben veel meer capaciteit dan gewone condensatoren.

Het is geen nieuwe technologie. Al in 1957 vroeg GE het eerste patent aan voor het opslaan van elektrische energie in een dubbellaags opslagmedium. Begin jaren zeventig volgde de commerciële introductie van de supercaps. De eerste versies werden vooral gebruikt voor geheugenopslag in consumentenelektronica. Sindsdien zijn ze bezig aan een opmars.

De ontwikkeling heeft intussen niet stilgestaan: de energie- en vermogensdichtheid van supercaps zijn enorm toegenomen. Hierdoor zijn ze niet alleen meer geschikt als accu voor geheugenopslag. Ook zijn toepassingen te vinden in bijvoorbeeld elektrische voertuigen waarbij de supercaps de piekvermogens leveren en de remenergie weer kunnen opslaan. De eigenschap van snel ontladen en opladen is ook voor de XLR8 interessant.

Buffer

KMG’s draaimolen is uitgerust met motoren die draaien op een aansluitspanning van 400 V. De gelijkspanning van de condensatoren moet hoger zijn dan 565 V om 400 V wisselspanning voor de motoren te verzorgen. De beheersing van de energiestroom in de cyclus van de attractie is een moeilijk proces. Zo is bij de acceleratie van de draaimolen veel energie nodig. Die haalt Control Techniques uit de supercaps. Tijdens het afremmen moet juist zo veel mogelijk energie weer terugvloeien naar de supercaps. En op het moment dat de attractie stilstaat, wordt energie uit het net gebufferd in de supercaps.

Twee Unidrive SP-frequentieregelaars leiden het laden en ontladen van de supercondensatoren in goede banen.

Een frequentieregelaar, de Unidrive SP, zorgt ervoor dat de gelijkspanning uit de supercaps wordt gebruikt voor het aansturen van de motoren. Zo’n zelfde Unidrive SP neemt het laden van de supercaps voor zijn rekening. De software die is ondergebracht in de Unidrive SP, in de optiemodule SM-Applications, controleert de hele laadcyclus. De programmatuur behelst de regeling, besturing en bewaking voor het laden van de supercaps.

Het totaal van componenten en software dat wordt gebruikt in de kermisattractie van KMG maakt de installatie een succes. Het samenspel van de elektrische componenten, de mechanische constructie en de werkcyclus van de attractie staat of valt met een goede hardware- en software-engineering.  De periode is aangebroken dat engineeren van oplossingen in automatisering belangrijker wordt dan de elektronica zelf. Door gebruik te maken van relatief nieuwe opslagmedia als de supercaps gaat Control Techniques op een slimme manier efficiënt met energie om.

De supercaps vormen een buffer aan energie die ervoor zorgt dat het aansluitvermogen van de attractie met 85 procent is verlaagd. Missie geslaagd. De spectaculaire attractie heeft een normaal aansluitvermogen waardoor de energiekosten niet langer uit de bocht vliegen.

Joeri ten Napel is sales-engineer bij Control Techniques in Sliedrecht. Bastiaan Streefkerk is er verantwoordelijk voor marketing en sales.

Redactie Alexander Pil