Hybridityökoneet. Haasteet, Keinot, Tehokkuus

Samankaltaiset tiedostot
Highlights: ECV:n kehittämisalustat ja valmiudet. - Työkonealusta

Kevytrakennetekniikka ja hybridisointi alentavat polttoaineen kulutusta. Tommi Mutanen Kabus Oy

METSÄKONEET 770D HARVESTERIT 770D

Energian talteenotto liikkuvassa raskaassa työkoneessa Heinikainen Olli

Mekatroniikan peruskurssi Luento 1 /

HW roudansulatusta uudella tasolla

Henkilöauton energiankäyttö ja hybridiauton energiatehokkuus

RASTU - Ajoneuvojen energiankulutus ja päästöt kaupunkiliikenteessä. Rastu päätösseminaari Innopoli 1, Otaniemi 4.11.

HW 1800 (350) - voimapesä pikkuveljeksi HW 3600:lle

Nopea, hiljainen ja erittäin taloudellinen ilmanpoisto

KOE 3, A-OSIO Agroteknologia Agroteknologian pääsykokeessa saa olla mukana kaavakokoelma

HydroHeater. HW HydroHeater. UUTUUS! Pyörillä kulkeva lämmin vesi. Tuotantokyky: C. Jopa 6000 litraa lämmintä vettä tunnissa

Varaavan tulisijan liittäminen rakennuksen energiajärjestelmään

Arab Company for Petroleum and Natural Gas Services (AROGAS) Johtaja, insinööri Hussein Mohammed Hussein

Vaihteen valinta moottori - taajuusmuuttaja

ketteryyttä ja tehoa harvennukseen PONSSE fox

Työkoneiden päästöt kuriin digitaalihydrauliikalla. Dos. Matti Linjama Hydrauliikan ja automatiikan laitos (IHA)

Liikkuvien koneiden sähköistys, tarvittava tutkimus ja sen toteutus

Tuotekehityskustannusten hallintaa laadukkaalla suunnittelulla Teemu Launis

FORD RANGER _Ranger_2015.5_COVER_V2.indd /08/ :39:54

Lämpöä tuulivoimasta ja auringosta. Kodin vihreä energia Oy

LHLink - Kääntyvä etunostolaite Manuaaliohjaus

Maatilojen energiatehokkuus. Oulu Mikko Posio

VOIMAA. VARAKSI ASTI.

Auroran CAT-varavoimakoneet paljon vartijoina Nesteellä Sähkönsyötön katketessa varavoimakoneilla ajetaan prosessit turvallisesti alas

Tehtävä 1. TEL-1360 Sähkömoottorikäytöt Laskuharjoitus 4/2011

Aktiiviset piirikomponentit. DEE Piirianalyysi Risto Mikkonen

Uudenlainen R-sarja AVANT R20 AVANT R35 AVANT R28 S AUX S AUX AUX

Jäähdytysjärjestelmän tehtävä on poistaa lämpöä jäähdytyskohteista.



LINJA-AUTON AJO-OPASTIMEN KEHITYSTYÖ


Jukka Ahokas ja Hannu Mikkola Helsingin yliopisto Maataloustieteiden laitos - Agroteknologia

Sähköautojen ja plug-in hybridien vaikutukset sähköverkkoihin. Antti Mutanen TTY / Sähköenergiatekniikka

Kaukoluettavine mittareineen Talouslaskelmat kustannuksineen ja tuottoineen on osattava laskea tarkasti

Juha Anttila Vilppulasta

Jännite, virran voimakkuus ja teho

FR28 KUORMATRAKTORI. Ylivoimaa harvennukseen

Hiab 211W Kapasiteetti 21 tm

taloudellista tehokkuutta PONSSE BEAver

1270E- / 1470E-Harvesterit

Mitä ovat yhteistyörobotit. Yhteistyörobotit ovat uusia työkavereita, robotteja jotka on tehty työskentelemään yhdessä ihmisten kanssa.

Energia-alan keskeisiä termejä. 1. Energiatase (energy balance)

POLTTOAINEEN LAADUN VAIKUTUS POLTTOAINEEN KULUTUKSEEN RASKAASSA DIESELMOOTTORISSA

KALUSTO Tilanne

Kopioi cd-levyt kiintolevylle, niin fyysiset levyt joutavat eläkkeelle.

Naarvan otteessa useita puita. Moipu 400E

OPAS JÄRKEVÄÄN VEDEN KÄYTTÖÖN

LAPPEENRANNAN TEKNILLINEN YLIOPISTO Teknillinen tiedekunta LUT Energia Sähkötekniikan koulutusohjelma

Tekniset tiedot Mallivuosi Caddy

VOLVO S60 & V60 DRIV. Lisäys käyttöohjekirjaan

Our mission is to bring the products, services and the up-to-date knowledge about solar energy to everyone and to boost the solar markets to a new

Maatalouskoneiden energiankulutus. Energian käyttö ja säästö maataloudessa Tapani Jokiniemi

Tekniset tiedot Mallivuosi Caddy

Käynnistä ja pysäytä hallitusti Solcon pehmeäkäynnistimillä

HCT käyttökokeilut puutavaran kuljetuksissa Pohjois- ja Itä-Suomessa Tulosseminaari

Varavoima maatiloilla

ketteryyttä ja tehoa harvennukseen PONSSE fox

LÄNNEN-MONITOIMIKONEEN TEKNOLOGISIA OMINAISUUKSIA

INTIAANIT JOTKA EIVÄT JÄTTÄNEET JALANJÄLKIÄÄN METSÄÄN

LÄNNEN RAIL SYSTEMS RATATÖIDEN MONITOIMIKONE 9A- TAI 9C-LUOKAN VETOJÄRJESTELMÄLLÄ.

1. Kuinka paljon Maan kiertoaika Auringon ympäri muuttuu vuodessa, jos massa kasvaa meteoroidien vaikutuksesta 10 5 kg vuorokaudessa.

OMCN:n toimintafilosofia

Konventionaalisessa lämpövoimaprosessissa muunnetaan polttoaineeseen sitoutunut kemiallinen energia lämpö/sähköenergiaksi höyryprosessin avulla

Esitys: Mercedes-Benz hyötyajoneuvot maakaasukäy t tö i s i n ä

Taloudellisen ajon koulutusta viljelijöille. Koulutuspaketti Hämeenlinna Fredrik Ek, Markku Lappi, Maarit Kari, ProAgria

Tekniset tiedot Mallivuosi Caravelle

Tekniset tiedot Mallivuosi Transporter

Pumppujen käynnistys- virran rajoittaminen

5. Sähkövirta, jännite

Sundial Aurinkolämpöpivät

LÄNNEN RAIL SYSTEMS. Lännen - Rataympäristön monitoimikone. Luo mahdollisuuksia

Autovero: autojen elinkaari, autojen määrä, vaikutus joukkoliikenteeseen

OIKEA PETO PUUNKORJUUSEEN

Koulujen energiankäyttö ja sen tehostamismahdollisuudet

Mikrotuotannon kytkeminen valtakunnanverkkoon

MercedesServiceCard hyötyajoneuvoille.

Tekniset tiedot Mallivuosi Amarok

Volvo FH ja I-Save POLTTOAINEEN SÄÄSTÄMINEN EI OLE KOSKAAN OLLUT NÄIN VAIVATONTA

Mitä on pätö-, näennäis-, lois-, keskimääräinen ja suora teho sekä tehokerroin? Alla hieman perustietoa koskien 3-vaihe tehomittauksia.

Manuaalivaihteisto. With start stop Iskutilavuus (cm3) Ruiskutustapa. Direct Common Rail

Tehokas ja ympäristöystävällinen Avant 760i 4 AVANT MAGAZINE

Mekaaninen energia. Energian säilymislaki Työ, teho, hyötysuhde Mekaaninen energia Sisäenergia Lämpö = siirtyvää energiaa. Suppea energian määritelmä:

Energia-ja Huoltotalo Järvi

3t-hanke Tunnista, tiedosta, tehosta energiatehokkuus osaksi asumista. Energianeuvontailta Pornaisissa Jarkko Hintsala

VORTEX MID LOADER JA MAX LOADER -PUOLIPERÄVAUNUT

Pyöräkuormaajasimulaattori

Luku 8 EXERGIA: TYÖPOTENTIAALIN MITTA

L1 L2 L3 L4 L5 Akseliväli (mm) L1 L2 L3 L4 L5 Akseliväli (mm)

WITRAKTOR & CATERPILLAR

1

ALFEA HYBRID DUO OIL ILMAVESILÄMPÖPUMPPU. Maahantuoja: Atlantic Suomi

tulevaisuuden teknologiaratkaisut machine kasvinviljelyssä efficient machines Assisting and adaptive agricultural

Oikosulkumoottorikäyttö

Energian säästö peltoviljelytöissä Jussi Esala. Askelia polttoaineen kulutustekijöiden ymmärtämiseen ja kulutuksen seuraamiseen

ET65 EZ65 EZ80 ET90 UUDISTIMME KAIVUKONEET EDECO. tools

LTY/SÄTE Säätötekniikan laboratorio Sa Säätötekniikan ja signaalinkäsittelyn työkurssi. Servokäyttö (0,9 op)

DriveLineWIN. Lähtötiedot

Transkriptio:

Hybridityökoneet Haasteet, Keinot, Tehokkuus

Tietoja esittäjästä TkT Jarkko Nokka Project Engineer, Mevea Oy jarkko.nokka@mevea.com +35850 3030972 Väitellyt 01/2018 Aiheena työkoneiden hybridisoinnin analysointi Digital Twin konseptiajattelun kautta Vuodesta 2013 Projekti-insinöörinä Mevea Oy:ssä, joka valmistaa työkonesimulaattoreita koulutusja tuotekehitystarpeisiin. Työnkuva tuotekehityksessä ja IO-järjestelmissä

Työkoneet yleisesti Suunniteltu melko spesifin työsuoritteen ympärille Yleensä eivät tiekäytössä Suurelta osin dieselkäyttöisiä Kulkevat pyörillä, kiskoilla, teloilla... jos kulkevat Materiaalinkäsittelijä, pyöräkuormaaja, nosturi, konttilukki, harvesteri... Erilaisuudessaan samanlaisia ainakin tehonkulutuksessa!

Dieselkäyttöisyys Dieselöljy sisältää paljon energiaa Jonkin verran yli 10 kwh / kg Helppo ja nopea tankata Vie vähän tilaa Dieselmoottori käyttää dieselöljyn sisältämää energiaa tyypillisesti huonosti Parhaimmillaan vain hiukan yli 40% dieselöljyn sisältämästä kemiallisesta energiasta pystytään muuntamaan mekaaniseksi Tämä alue on kuitenkin pieni ja todellinen hyötysuhde on lähempänä 20%...

Vääntömomentti [Nm] Hyötysuhde [%] Dieselkäyttöisyys Kulmanopeus [rad/s]

Dieselkäyttöisyys 13.3.2018 $65

Sarjahybridisointi 1. Dieselmoottori kytketään kuorman (ajovoimalinja, työhydrauliikan pumput) sijasta sähkögeneraattoriin 2. Ajovoimalinjaa ja työhydrauliikkaa ajetaan sähkömoottorikäytöillä 3. Generaattoripaketin ja moottorikäyttöjen välille lisätään sähköisen energian varasto (akku/superkondensaattori)

Sarjahybridisointi 1. Dieselmoottori kytketään kuorman (ajovoimalinja, työhydrauliikan pumput) sijasta sähkögeneraattoriin Kuorma ei vaikuta dieselmoottorin toimintaan Dieselmoottorin mitoitus ja toimintapisteen valinta vapautuu 2. Ajovoimalinjaa ja työhydrauliikkaa ajetaan sähkömoottorikäytöillä Korkea hyötysuhde isolla toiminta-alueella (parhaimmillaan yli 95%) Nopea vaste (Väännön vasteaika nollasta maksimiin pari millisekuntia) Maksimivääntö nollanopeudesta Energian talteenotto 3. Generaattoripaketin ja moottorikäyttöjen välille lisätään sähköisen energian varasto (akku/superkondensaattori) Tasaa dieselmoottorin (generaattorin kautta) kokeman kuorman vakiokuorma

Teho [kw] Sarjahybridisointi 200 150 Ajovoimalinja Generaattori Hydrauliikka 100 50 0-50 -100-150 -200 0 50 100 150 Aika [s]

Hybridityökoneita John Deere 644K Hybrid Logset 12H Hitachi ZH210LC-5 Komatsu HB205-1M0

Haasteet tuotekehitykselle Hybriditeknologian integrointi ja työkoneen suunnittelu (ja testaus!) vaatii paljon aikaa, rahaa ja energiaa Voimalinja täysin uudenlainen Sähkökomponentit Voimalinjan komponenttien mitoitus Hybridityökone käyttäytyy ja kuluttaa energiaa puhtaasti dieselkäyttöisestä koneesta poikkeavalla tavalla Jotta uusi konetyyppi saadaan markkinoille toimivana koneena, täytyy sitä testata ja havaitut virheet korjata ja testata ja... Iterointi!

Virtuaaliprototypointi Nykyisellä simulointiteknologialla työkoneesta ja työprosessista voidaan rakentaa digitaalinen kaksoiskappale Iterointi siirtyy virtuaaliseksi Tarkka digitaalinen kopio työkoneesta tuottaa tarkan kuormitusvasteen Kuljettaja ajaa virtuaalista konetta kuin oikeaa Suoritus reaaliaikaista Visualisointi / Liikealusta Ohjainlaitteet ja koneenohjausjärjestelmä samat kuin oikeassa koneessa

Valheiden verkko Virtuaalinen kaksoiskappale valehtelee olevansa oikea Kuljettajalle (immersio) Näytöt Ohjainlaitteet Liikealusta Koneenohjausjärjestelmälle (SIL) Muille siihen kytketyille simulaatioille (Co-simulation) Esimerkiksi hybridivoimalinjan simulaatiomalli Todellisille komponenteille (HIL) Esimerkiksi prototyyppisähkömoottori

Väitöstutkimus pitkästi http://urn.fi/urn:isbn:978-952-335-193-6

Väitöstutkimus pähkinänkuoressa Virtuaaliprototypoinnin käyttö osana hybridityökoneiden tuotekehitystä Menetelmän tarkkuuden tarkastelu Reaaliaikaisuus Hybridisoinnilla saavutetut edut Polttoaineenkulutus samalla työsuoritteella Virtuaaliprototypoinnin edellyttämät muutokset tuotekehityksessä Tulosten toistettavuus Kolme työkonecasea ~30tn LHD (Sandvik LH410) ~18tn LHD (Sandvik LH204) Pyöräkuormaaja

Keskeiset tulokset - Tarkkuus Mallinnuksen tarkkuutta tarkasteltiin kaivoslastarimallien osalta Kaivoslastari 1:n työsuorite ja polttoaineenkulutus varmistettiin oikean suuruisiksi tutkimusprojektin kirjeenvaihdossa sekä ammattilaiskuljettajan ajamien työsuoritteiden yhteydessä Kaivoslastari 2:n oikealla koneella ajettu työsuorite toistettiin virtuaalisella koneella Liikenopeudet samat Työskentelyaika ja työmäärä samat Hydrostaattisen voimalinjan suureiden tarkastelu Kulutetuissa energioissa korkeintaan 10% ero Polttoaineenkulutuksessa 5% tarkkuus

Polttoaineenkulutus [ l/h ] Tehty työ [ t ] Keskeiset tulokset - Hybridisointi Esitetty konetyyppi soveltuu hybridisoitavaksi erittäin hyvin Kaikki kolme kone-esimerkkiä tuottivat ~50% vähennyksen koneen polttoaineenkulutukseen samalla työmäärällä

Yhteenveto Väitöstutkimuksessa käytetty menetelmä soveltuu hybridityökoneiden tutkimukseen ja mitoittamiseen hyvin. Tuotekehitys toimii: Halvemmalla Nopeammin Tarkemmin Hybridisoinnilla saadaan aikaiseksi koneita, jotka ovat: Energiatehokkaampia Vähäpäästöisempiä Vähintään yhtä suorityskykyisiä

Yhteenveto Mitä 50% pienempi polttoaineenkulutus käytännössä tarkoittaa? 20 litraa tunnissa kulutus pienenee 10 litraan... 8 tunnin vuoron aikana säästyy 80 litraa Oletetaan vaatimattomasti kaksi vuoroa päivässä... 160 litraa vuorokaudessa 800 litraa viikossa (5 pv) - neljä tynnyriä...

Kiitoksia mielenkiinnosta!

Contact Mevea Support +358 45 122 0233 support@mevea.com Mevea Ltd Laserkatu 6 FI-53850 Lappeenranta FINLAND www.mevea.com Mevea Sales sales@mevea.com