Kohti Robusteja Sähköbussilaivastoja: Uncertainty Quantification of Electric Bus Energy Consumption

Tutkimustuotos: Doctoral ThesisCollection of Articles

Abstrakti

Sähköajoneuvot ovat lupaava vaihtoehto perinteisten polttomoottoriajoneuvojen syrjäyttäjiksi.Sähköajoneuvojen käyttöönotto ei ainoastaan vähennä paikallisia kasvihuone- ja melusaasteita,vaan ne ovat myös energiatehokkaampia kuin polttomoottoriajoneuvot. Kalliit litiumioniakutkorottavat sähköajoneuvojen hintaa merkittävästi. Korkeita investointikuluja voidaankuitenkin kompensoida ajoneuvon korkealla käyttöasteella, kuten julkisessa liikenteessä. Sähköbussit ovatkin tehokas tapa vähentää yhteiskunnan hiilijanjälkeä, sillä niiden käyttöasteon korkeampi ja matkustajakapasiteetti on suurempi kuin henkilöautojen. Sähköbussien tutkimuskohteina ovat olleet kinematiikka, lataus, lämmitys ja viilennys, ajotyyli, reitti, hyötykuorma, akusto sekä energiankulutuksen ennustaminen. Epävarmuuksien vaikutusta sähköbussin energiankulutukseen ei ole kuitenkaan vielä tutkittu. Tässä työssä kyseistä aihetta tarkastellaan simulointien ja mittauksien avulla. Työssä tutkittiin kuuden bussin energiankulutusta päivittäisessä käytössä, jotka operoivat Espoossa ja Helsingissä. Koemittatietoja käytettiin energiankulutuksen vaihtelevuuden syiden tunnistamiseen ja määrittämiseen. Epälineaarisia ja lineaarisia malleja sovitettiin koemittatietoihin. Mallien validoinnilla osoitettiin numeeristen ja sijaismallien kuvaavan koemittatietoja asianmukaisesti. Näitä malleja hyödynnettiin energiankulutuksen herkkyysanalyysissä. Ulkolämpötilan ja vierintävastuksen vaihteluiden tunnistettiin olevan merkittävimmät ympäristöllisetvaikuttajat, jotka aiheuttivat neljäsosan energiankulutuksen vaihtelusta. Samansuuruinen vaikutus oli pysähdysten ja aggressiivisen ajotyylin vaihteluilla, jotka olivat merkittävimmät reittisidonnaiset tekijät. Pysähdyksiä ja aggressiivista ajotyyliä käytettiin kuvaamaan liikennettä ja matkustajien vaihtelua. Muilla tekijöillä, kuten toleranssivaihtelulla ja akun resistanssin vaihtelulla, oli vähäinen vaikutus energiankulutukseen. Lisäksi huomattiin, että energiankulutus oli keskimäärin 15 % suurempaa ajettaessa Helsingissä kuin Espoossa. Tuloksien yleistäminen on rajallista, koska muuttujien vaihtelevuus riippuu maantieteellisestäsijainnista sekä bussityypistä. Erimerkiksi runsas lämmitystarve on vahvasti yhteydessäpohjoismaiden kylmiin kausiin. Sähköbussien lämmitykseen on myös käytettävä huomattavastienemmän energiaa, koska sähköinen voimalinja tuottaa vähemmän hukkalämpöä kuin diesel moottori. Ulkolämpötilan vaihtelevuuden vaikutusta voidaan kuitenkin vähentää parantamalla bussin lämpöeristystä ja käyttämällä vaihtoehtoisia oviratkaisuita sekä lämpöpumppua diesel-lämmittimen sijaan. Vaikka tulokset ovatkin sidottu työssä tutkittuihin olosuhteisiin, esitettyä epävarmuuksien kartoittamismenetelmää voidaan käyttää myös muiden insinöörijärjestelmien analysointiin.
Julkaisun otsikon käännösKohti Robusteja Sähköbussilaivastoja
AlkuperäiskieliEnglanti
PätevyysTohtorintutkinto
Myöntävä instituutio
  • Aalto-yliopisto
Valvoja/neuvonantaja
  • Tammi, Kari, Vastuuprofessori
Kustantaja
Painoksen ISBN978-952-60-8816-7
Sähköinen ISBN978-952-60-8817-4
TilaJulkaistu - 2019
OKM-julkaisutyyppiG5 Tohtorinväitöskirja (artikkeli)

Tutkimusalat

  • sähköbussi
  • energiankulutus
  • epävarmuuskvantifiointi
  • herkkyysanalyysi

Sormenjälki Sukella tutkimusaiheisiin 'Kohti Robusteja Sähköbussilaivastoja: Uncertainty Quantification of Electric Bus Energy Consumption'. Ne muodostavat yhdessä ainutlaatuisen sormenjäljen.

Siteeraa tätä