Liikkuvien koneiden sähköistys, tarvittava tutkimus ja sen toteutus

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Download "Liikkuvien koneiden sähköistys, tarvittava tutkimus ja sen toteutus"

Pirkko Salonen
8 vuotta sitten
Katselukertoja:

2 Liikkuvien koneiden sähköistys, tarvittava tutkimus ja sen toteutus ECV FIMA TT syysseminaari Tiistai klo 9-16, Dipoli, Espoo Juha Pyrhönen

3 TALOUS ja ÖLJY Historiallisesti ei ole ollut olemassa talouskasvua ilman kasvavaa fossiilisten polttoaineiden käyttöä. Talouskasvusta on siten aina seurannut myös kohoava öljyn hinta!! Peräti 95 % teollisesta tuotannosta on riippuvaista öljystä (Peak Oil - Sicherheitspolitische Implikationen knapper Ressourcen." Zentrum für Transformation des Bundeswehr, Strausberg 2010, sivu 7)

4 TALOUS ja ÖLJY Suomen nykyisellä öljynkulutuksella +10 USD/barreli maksaa lähes miljardin lisää Voisimmeko luoda talouskasvua niin, että energiankulutus ei kasva, vai elämmekö jo eurooppalaisen loppulaman aikaa, jossa talous ei enää voikaan kasvaa, vaikka mitä tehtäisiin? Riippuen työsyklistä hybridisaatio voi pudottaa öljynkulutuksen jopa neljännekseen Voivatko siis sähkö- ja hybridikäytöt muuttaa tilannetta niin, että talouskasvun ja öljynkulutuksen kasvun kohtalonyhteys purkautuisi ja pääsisimme uudelle kasvuuralle?

5 Vääntö, Nm ÖLJYN KÄYTTÖ Toistaiseksi olemme käyttäneet niukkenevia luonnonvarojamme huikentelevan tuhlailevasti VW ALH 1.9 TDI, 66 kw Polttoaineenkulutus g/kwh vakioteho vakionopeuskäyttö, 0 - P n Pyörimisnopeus, 1/min 66 kw 59 kw 51 kw 44 kw 37 kw 29 kw 22 kw 15 kw 7 kw VW pikkudieselin ominaiskulutus: 197 g/kwh vastaa n. 40 % hyötysuhdetta Perinteisessä vakionopeutta soveltavassa työkonesovelluksessa dieselin hyötysuhde vaihtelee nollan ja 37 %:n välillä (keltainen palkki)

6 MOTIIVI koneen sähköistämiselle ja hybridisaatiolle? Uusi energiatehokkuus Pienet päästöt Aiempaa parempi hallittavuus Koneen entistä parempi tuottavuus Loppukäyttäjän parempi taloudellinen tulos ilman, että tarvitsee tinkiä mistään! Miten nämä saavutetaan?

7 MOTIIVI koneen sähköistämiselle ja hybridisaatiolle? Uusi energiatehokkuus ja pienet päästöt Hybridissä voimme käyttää dieseliä vain sen parhaassa toimintapisteessä noin 40 % hyötysuhteella Ehkä saamme joskus myös käyttöömme muita menetelmiä energian kantamiseksi PMSM hyötysuhdekartta Akutkin kehittyvät, mutta työkoneisiin ei näköpiirissä juuri LiTi-akkuja parempia akkuja (100 Wh/kg, 6 C) (diesel 12 kwh/kg, ei tehorajaa)

8 Hybridisaation eteneminen yksityisautoilussa Kaikilla merkittävillä valmistajilla on nyt hybriditarjontaa Joka neljäs Ford on hybridi vuonna 2020 (Alan Mullally, Ford) Henkilöautojen myynnistä lamavuonna 2013 yllättäen kaksi prosenttia hybridejä Suomessa Hybridien osuus voi viidessä vuodessa olla kolmannes Hondan myynnistä (Jyrki Mäkinen) Enää asiakkaat eivät ole huolissaan uudesta teknologiasta (Heikki Freund, Toyota) Hybridi käy kaupaksi, koska kuluttajan ei tarvitse luopua mistään Saadaanko tästä mallia myös työkonepuolelle?

9 Hybridisaation kehitys maailmalla Messuesiintymisten mukaan (esim. BAUMA 2013) sähköiset hybridit ovat tulossa voimakkaasti markkinoille: kaikilla on hybridi ainakin tarra! Toisaalta toimitaan pienten askelten politiikalla Erilaisin hybridileimoin saadaan vanha tuote näyttämään uudelta Ennusteiden mukaan vuonna 2018 myytävistä työkoneista vasta 3 % olisi kunnollisia hybridejä Sen sijaan 30 %:ssa koneista on otettu käyttöön jonkinlaista hybridisaatiota (vähintään start-stop)

10 TUTKIMUS JA KEHITYS SUOMESSA? Koneita valmistavalta teollisuudelta odottaisi nykyistä reippaampia toimia, mutta Vieläkin puuttuu tietoa ja uskallusta sähkö pelottaa, syystä ja syyttä Tuotekehitys ja prototyypit ovat kalliita Suomalaisten vahvuus voisi olla riittävän voimakas virtuaaliteknisen osaamisen käyttöönotto tuotekehityksessä Simulaattoreita on aiemmin sovellettu koulutukseen Ne pitää tuoda vahvasti tuotekehitykseen HIL-simulaattoreiden avulla voidaan aukkoja komponenttituntemuksessa paikata

11 HIL:n ominaisuuksia Reaaliaikainen työkoneen mekaanisen, hydraulisen, sähkömagneettisen ja tehoelektronisen järjestelmän kuvaava simulointijärjestelmä, jota ajetaan todenmukaisessa ohjaamossa hyvällä perstuntumalla T D E D P load Tehonjako n Dieselmootori Sähkökone Invertteri Energiavarasto T e E ev n

12 Suomalaisilla on myös ideoita Miten ne saadaan käyttöön? IEHEC on integroitu sähköhydraulinen konvertteri, joka auttaa korvaamaan letkut sähköjohdoilla ja ottamaan energian talteen (LUT) InHuGOR on integroitu sähkökone ja kaksiportainen vaihde, joka sopii työkoneen napamoottorikäyttöön (Teknologiateollisuus, Saimia, LUT Visedo, SISU Axles)

13 Mikro ORC? Mikro-ORC-laitos on polttomoottoreiden energiataloutta vielä hybridiäkin pitemmälle parantava laitos Parhaassa pisteessäänkin toimiessaan dieselin lämpöhäviöt ovat 60 %. 30 % kuumina pakokaasuina, joista on uorc-laitoksella noin viidennes (5 6 % alkuperäisestä polttoainetehosta) muunnettavissa sähköksi (13 %:n polttoainesäästö)

14 CAMBUS Drive train Sarja ja rinnakkaishybridikäyttö tai suoraveto. Ajoon tarvittava keskiteho kaupunkiliikenteessä 18 kw VW AXG 2.5 l Generaattori 50 kw 3000 rpm Moottori 150 kw 1800 rpm, max 4500 rpm SISU perä 8.87/1 Valmis keväällä 2014 (LUT SAIMIA SAMPO)

15 Energy Technology Electrical Engineering Environment Technology

16 ETEENPÄIN sano mummot lumessa!

Samankaltaiset tiedostot

Loppulama mitä se on? Tere Vadén Professori (ma.), taidekasvatus (sic!)

Loppulama mitä se on? Tere Vadén Professori (ma.), taidekasvatus (sic!) Loppulama Kapitalismiin kuuluvat sykliset taantuma, lamat, luovat tuhot ja niin edelleen Prof. Randers: when GDP growth stops Tulkinta: