Laurikko - EFFICARUSE (pdf) - TransEco
Laurikko - EFFICARUSE (pdf) - TransEco
Laurikko - EFFICARUSE (pdf) - TransEco
You also want an ePaper? Increase the reach of your titles
YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.
HENKILÖAUTOLIIKENTEEN<br />
ENERGIATEHOKKUUDEN PARANTAMINEN<br />
KÄYTTÄJÄLÄHTÖISIN TOIMIN<br />
“<strong>EFFICARUSE</strong>”<br />
Juhani <strong>Laurikko</strong>, VTT<br />
18.11.2010
22.11.2010 2<br />
PÄÄSTÖMÄÄRÄN PERUSTEKIJÄT<br />
•Yhdyskuntarakenne, joukkoliikenteen<br />
tarjonta etc.<br />
•Ajokustannukset<br />
Henkilöautojen ominaisuudet<br />
(=ominaispäästöt)<br />
+<br />
• Auton “perustekniikka” eli auton<br />
valinta<br />
• Ajotapa & muu käyttöön liittyvä<br />
Ajosuoritteet
Henkilöautojen CO 2 päästöt Suomessa<br />
22.11.2010 3
22.11.2010 4<br />
TOIMENPITEIDEN KOHDISTUVUUS<br />
• Ajoneuvoliikenteen aiheuttamien kasvihuonekaasupäästöjen<br />
vähentämiseen tähtäävät toimet<br />
voidaan jakaa periaatteellisella tasolla kahteen<br />
pääryhmään:<br />
• autokannan ominaisuuksien kehittämiseen<br />
(autokannan uudistuessa), tai<br />
• olemassa olevan autokannan käyttämiseen<br />
mahdollisimman energiatehokkaasti
22.11.2010 5<br />
LIIKENTEEN<br />
ENERGIATEHOKKUUDEN PARANTAMINEN<br />
käyttö<br />
hankinnat<br />
Polttoaineen kulutus / CO päästö<br />
2<br />
ajamisen tehostamisella luotua<br />
vähennyspotentiaalia<br />
olemassa oleva<br />
autokanta<br />
nykyhetki<br />
tuleva<br />
autokanta<br />
autokantaa muuttavaa<br />
kehityspotentiaalia<br />
uusissa autoissa
22.11.2010 6<br />
ALATEHTÄVÄKOKONAISUUDET<br />
• Energiataloudellinen ajaminen ja auton käyttö<br />
• Ecodriving ® & ajajan apuneuvot; ohjeistus<br />
• Henkilöautojen propulsiotekniikat<br />
• ominaisuuksien ”backtoback” vertailu Suomen<br />
olosuhteissa<br />
• Sähkö ja hybridiajoneuvojen suorituskyky &<br />
energiatalous<br />
• erityisesti kylmissä käyttöolosuhteissa
Energiataloudellinen ajaminen<br />
ja auton käyttö
22.11.2010 8<br />
ENERGIATEHOKAS AJAMINEN<br />
PERUSTEET<br />
• A) Energian TARPEEN minimointi<br />
• vältetään turhia & voimakkaita kiihdytyksiä<br />
• ajetaan mahdollisimman pienellä nopeudella<br />
• vältetään pysähdyksiä liikennetilanteen ennakoinnilla<br />
• vähennetään ajovastuksia (turha kuorma pois, korotetut<br />
rengaspaineet jne.)<br />
• B) Energian tehokas TUOTTAMINEN<br />
• käytetään aktiivisesti vaiheistoa ja kaasupoljinta siten,<br />
että moottori tuottaa tehoa hyvällä hyötysuhteella
22.11.2010 9<br />
ENERGIATEHOKKUUDEN OSATEKIJÄT<br />
Vääntömomentti (Nm)<br />
suuri vaihde,<br />
pieni kulutus<br />
250<br />
270<br />
300<br />
400 g/kWh<br />
vakio ajonopeus (km/h)<br />
500 g/kWh<br />
600<br />
pieni vaihde,<br />
suuri kulutus<br />
Moottorien<br />
ominaisuudet<br />
päästö = f (moottori,auto,tie)<br />
1000<br />
2000 3000 4000 5000 6000<br />
Käyntinopeus (rpm)<br />
Auton ominaisuudet<br />
Tiestön<br />
ominaisuudet
22.11.2010 10<br />
VAIHTEEN VALINNAN MERKITYS<br />
Vääntömomentti (Nm)<br />
suuri vaihde,<br />
pieni kulutus<br />
250<br />
270<br />
300<br />
400 g/kWh<br />
vakio ajonopeus (km/h)<br />
500 g/kWh<br />
600<br />
pieni vaihde,<br />
suuri kulutus<br />
1000<br />
2000 3000 4000 5000 6000<br />
Käyntinopeus (rpm)
22.11.2010 11<br />
ENERGIATEHOKAS AJAMINEN OSATEHTÄVÄT<br />
• Energiatehokkaan ajamisen ohjeistus uusimmille autoille<br />
• Kuljettajan apuvälineet taloudelliseen ajoon<br />
• Normikulutusten oikeellisuus; kulutus ”todellisessa” ajossa<br />
• Käyttöolosuhteiden (=kylmäkäyttö) vaikutukset ja niiden<br />
lievittäminen<br />
• Huolto, ylläpito, rengasvalinnat, varustelu<br />
• Mallilaskelmat ja simulaatiot
22.11.2010 12<br />
ENERGIATEHOKAS AJAMINEN<br />
HYÖDYT & TUOTOT<br />
• Polttoaineen kulutuksen ja hiilidioksidipäästöjen<br />
vähenemä henkilöautoliikenteessä<br />
• Liiketoimintamahdollisuuksien paraneminen<br />
taloudellisen ajon koulutuksessa<br />
• Uudenlaisten tuotteiden (laite, ohjelmisto)<br />
syntyminen apulaitemarkkinoille
HENKILÖAUTOJEN<br />
PROPULSIOTEKNIIKAT<br />
Ominaisuuksien vertailu käytännön olosuhteissa
22.11.2010 14<br />
LÄHTÖKOHTA JA TAVOITE<br />
• Hankkia keskenään vertailukelpoiset perustiedot<br />
henkilöautojen voimalaite ja käyttövoimavaihtoehdoista,<br />
jotka ovat markkinoilla tai tulevat markkinoille<br />
seuraavien 5 vuoden kuluessa<br />
• Nämä vaihtoehdot ovat ne ”rakennuspalikat”, joista autokantamme<br />
koostetaan seuraavan 20 vuoden aikana, eli<br />
2020 autokannan ominaisuudet, mahdollisuudet CO 2<br />
vähenemiin, uusiutuvan energian käyttöön jne., syntyvät<br />
näistä osatekijöistä<br />
• antaa pohjaa myös eri polttoaineketjujen tarkasteluille,<br />
ja vertailutason eri tekniikoiden kehityshankkeille
22.11.2010 15<br />
NÄKÖKULMAT<br />
• Näkökulmat, joista tiedonhankintaa ja siihen perustuvaa<br />
arviointia tehdään:<br />
• Energian/polttoaineen tarve ja kulutus<br />
• Pakokaasupäästöt<br />
• etenkin NO&NO 2<br />
ja PM, mutta myös muut<br />
säännellyt & eisäännellyt, mikäli mahdollista<br />
• Käytettävyys & energiatehokkuus<br />
• etenkin kylmissä olosuhteissa<br />
• Mahdolliset riskit pitkäaikaisessa käytössä<br />
• esim. mutkikas pakokaasujen jälkikäsittely saattaa<br />
vikaantua; sähköauton akun lyhyt käyttöikä jne.
22.11.2010 16<br />
TULOKSET & HYÖDYT<br />
•Luo tarvittavaa perustietoa eri moottori/voimalaite<br />
& polttoaine/energia –yhdistelmien OBJEKTIIVISEN<br />
”welltowheel” –vertailun eri näkökulmista<br />
•Tukee syvemmälle rinnakkaisia osatehtäviä<br />
antamalla niille benchmarkingtyyppistä<br />
vertailupohjaa<br />
•Välttämätön mahdollisten autonvalintaan liittyvien<br />
ohjaustoimien kohdentamiseksi oikein
SÄHKÖ JA HYBRIDIAJONEUVOJEN<br />
SUORITUSKYKY & ENERGIATALOUS<br />
Erityisesti kylmissä käyttöolosuhteissa
22.11.2010 18<br />
LÄHTÖKOHTA JA TAVOITE<br />
• Sähkön osuus auton käyttövoimana on kasvussa, ja sähkökäyttöisten<br />
autojen teknologia elää voimakasta kehitysvaihetta<br />
• Sähkön myynti liikennekäyttöön on alkamassa<br />
• Suomessa relevanttia osaamista mm. akuista,<br />
latausjärjestelmistä, sähkökäytöistä jne, joille voi murroksessa<br />
löytyä voimakasta ”markkinaimua”, jos reagoidaan nopeasti<br />
• Tarvitaan vertailukelpoista perustietoa sähköautojen ja sähköhybridiautojen<br />
suorituskyvystä suomalaisissa olosuhteissa<br />
ratkaisuista, jotka ovat markkinoilla tai tulevat markkinoille<br />
seuraavien 23 vuoden kuluessa
22.11.2010 19<br />
NÄKÖKULMAT<br />
• Tutkittua ensi käden tietoa sähköautojen ja plugin <br />
hybridien suorituskyvystä<br />
• Sähkön ja/tai polttoaineen kulutus ja sen jakauma<br />
• Käytettävyys & energiatehokkuus<br />
• Eri lämpötiloissa, etenkin kylmissä olosuhteissa<br />
• Verrokkeina ”PROPULSIO”osiossa ajettavat ”tavanomaiset”<br />
ratkaisut<br />
• bensiini<br />
• diesel<br />
• metaani<br />
• E85etanolipolttoaine FFVautoissa
22.11.2010 20<br />
TULOKSET & HYÖDYT<br />
• Luo tarvittavaa perustietoa sähköautoista erilaisiin<br />
moottori/voimalaite & polttoaine/energia yhdistelmien<br />
OBJEKTIIVISEEN ”welltowheel” –vertailuun<br />
• Auttaa alan tuotekehitystä määrittämällä energian<br />
kulutuksen eri käyttötilanteissa ja –olosuhteissa<br />
• tuoteparannukset (akut, ohjausjärjestelmät jne.)<br />
• erilaiset strategiat sähkön ja moottorin käytöille &<br />
lämmityksille<br />
• Auttaa auton käyttäjiä määrittämällä suorituskyvyn &<br />
energian kulutuksen todellisissa käyttötilanteissa ja ajoolosuhteissa<br />
• autojen käytön edellytykset ja potentiaali<br />
• lataustarpeen määrittelyt
22.11.2010 21<br />
Sähköauton energiatase ja kokonaishyötysuhde
22.11.2010 22<br />
Sähköauton energiatase ja kokonaishyötysuhde
Sähköauton järjestelmäkavio<br />
22.11.2010 23
22.11.2010 24
Total Efficiency for Various DutyCycles<br />
22.11.2010 25
22.11.2010 26
22.11.2010 27<br />
HEV & PHEV PERFORMANCE IN NORDIC<br />
DRIVING CONDITIONS –A FIELD TEST<br />
TEST VEHICLE CONFIGURATIONS AND<br />
EXPERIMENTAL PROCEDURES
22.11.2010 28<br />
Test Vehicle A<br />
MY 2009 Toyota Prius – Factoryoriginal HEV
22.11.2010 29<br />
Test Vehicle B<br />
MY 2009 Toyota Prius HEV retrofitted as PHEV
22.11.2010 30
22.11.2010 31
22.11.2010 32<br />
NORDIC DRIVING CONDITIONS<br />
ARE CHALLENGING,<br />
FUEL ECONOMY INCLUDED!<br />
• Coldstarts at low temperatures increase fuel consumption<br />
• Keeping passenger compartment warm or cool also requires energy<br />
• EU has no official or legal procedure to assess cold ambient effects
22.11.2010 33<br />
Ambient temperature swing during field test<br />
below 0°C 100 days 35%<br />
below 10° 30 days 10%<br />
below 20°C 23 days
FUEL ECONOMY IN NORMAL DRIVING<br />
22.11.2010 34
LONGDISTANCE COMMUTERS<br />
22.11.2010 35
SHORTDISTANCE COMMUTERS<br />
22.11.2010 36
22.11.2010 37<br />
CONCLUSIONS 1<br />
• The use of an addon battery with plugin capability for<br />
grid electricity uptake was proven to be highly<br />
successful<br />
• On average, some 25 % reduction in fuel use, and at<br />
best, 40 to 50 % reduction achieved<br />
• Both urban type of driving and longdistance extra urban<br />
commuting were analysed<br />
• Urban driving offered somewhat larger potentials in fuel<br />
savings, because of lower speeds and adequate capacity<br />
of the battery
22.11.2010 38<br />
CONCLUSIONS 2<br />
• However, the adverse effect of cold ambient<br />
temperature was also demonstrated<br />
• Main parameter is engine running time, needed for<br />
heating of the interior space<br />
• Therefore, the reduction potential in shortdistance<br />
commuting suffers in wintertime, but use of block<br />
heater can compensate to some extent<br />
• The field test continues to complete a 36 month period with<br />
better instrumentation on board allowing more accurate<br />
recording of key parameters during driving & charging
22.11.2010 39<br />
Fuel Economy and Energy Consumption<br />
of Hybrid and Plugin Hybrid Cars in<br />
Nordic Climate Conditions<br />
Session: A32, June 2, 2010<br />
Juhani <strong>Laurikko</strong>, AriPekka Pellikka, VTT<br />
FieldTesting of Hybrid and PlugIn Hybrid Cars<br />
in Nordic Climate Conditions<br />
Session: 5E November 9, 2010<br />
Juhani <strong>Laurikko</strong>, VTT
22.11.2010 40<br />
• Kiitos<br />
mielenkiinnostanne!
Change language