Sähköisen jakeluauton energiatehokkuus vakuuttaa

Sähköisen jakeluauton energiatehokkuus vakuuttaa

Tampereella on kahden vuoden ajan testattu Pohjoismaiden ensimmäistä kokonaan sähkökäyttöistä raskasta jakeluautoa. Sähköautoksi muunnetun DAF-kuorma-auton keskimääräinen energiankulutus on jäänyt reiluun kolmannekseen vastaavaan dieselversioon verrattuna eikä liikkuminen tuota päästöjä kaupunkikeskussa.

16 tonnin Sähkö-DAF on ollut Niinivirta European Cargo Oy:n arkisessa jakelukäytössä 72 000 kilometrin verran. Vuoden 2017 lopussa päättyneessä kahden vuoden projektissa selvitettiin sähkökäyttöisen kuljetuskaluston taloudellisuutta ja käytettävyyttä Suomen olosuhteissa.

”Reilutkaan pakkaset evät ole aiheuttaneet vaivaa akustolle ja moottorille. Kulutus toki kasvaa talvella, kun vierintävastuskin kasvaa”, projektipäällikkö Jukka Pellinen Tampereen ammattikorkeakoulusta (TAMK) kertoo.

Raskaan kaluston sähköautokonversio on sinänsä helppo: akuille on luonteva paikka dieseltankkien tilalla rungon sivuilla eivätkä ne verota rahtitilaa. Painavia akkuja kompensoi dieselmoottorin ja vaihteiston jääminen pois, joten eroa kantavuudessa jää lopulta dieselversioon verrattuna tonnin verran. Kaupunkialueen jakeluliikenteessä tällä ei ole merkitystä.

Hollantilaisen EMOSS:n tekemässä konversiossa autoon jätettiin perinteinen voimansiirto eli sähkömoottori pyörittää kardaaniakselin kautta vetopyörästöä ja takapyöriä. Nykyisissä sähköbusseissa ja myös esimerkiksi Mercedes Benzin tulevassa sähkökuorma-autossa taas käytetään suoraan vetäviä pyöriä pyörittäviä napamoottoreita.  

”Yksin kappalein tehtyä konversioautoa ei voi verrata sarjavalmisteiseen sähköautoon, mutta ongelmat on pystytty hoitamaan helposti. Ne eivät ole liittyneet sähköteknologiaan, vaan pieniin lastentauteihin kuten puhki kuluneeseen kaapeliin tai kosteutta saaneeseen ja jäätyneeseen anturiin”, Jukka Pellinen kertoo.

Jarrutusenergia talteen

Toteutunut energiankulutus on ollut kesäaikaan 0,75 kWh/km, talvella noin kymmenyksen enemmän. Niinivirralla vastaavan dieselillä varustetun, Euro5-normin mukaisen kuorma-auton energiankulutus on 2,2 kWh kilometriä kohti. Dieselmoottorissa siis kaksi kolmasosaa polttoaineen energiasta muuttuu hukkalämmöksi. Sähkökuorma-auton hyötysuhdetta parantaa myös regenerointi: jarrutuksessa liike-energiaa tallennetaan takaisin akkuihin.

”Sähköautossa kuljettajien väliset erot korostuvat, mahdollisimman tasainen ajo tuottaa parhaan tuloksen. Äkkiseltään töihin tempaistu kuski saa kesälläkin kulumaan kilowattitunnin kilometrillä, jos hän ei osaa hyödyntää regenerointia”, Pellinen kertoo.

EMOSS:n regenerointi on henkilöautoihin ja sähköbusseihin verrattuna kömpelömpi, sillä jarrupoljin ei osaa hyödyntää sähkömoottoria eikä regeneroinnin tehoa voi säätää ajon aikana. Jakelukäytössä sähkömoottorin jarrutus ja energian talteenotto on säädetty paljon kiihdytyksiä ja jarrutuksia sisältävään kaupunkikäyttöön sopivaksi, maantiellä nykyinen kaupunkiasetus jarruttaisi liian voimakkaasti. Jatkossa autoon onkin tulossa kolmiasentoinen, ajon aikana säädettävä regenerointi.  

Peruslataus öisin, täydennys tauon aikana

Latauksessa on haettu parasta tapaa, jolla akkujen elinkaari saataisiin maksimoitua muuttamatta auton käyttötapaa. 63 A latausvirralla autoa voidaan ladata 44 kW teholla, mutta nyt on päädytty 22 kW lataukseen yön aikana. Lataustehoa pienennettiin, sillä autolla ajetaan vakioreitti iltaisin ja aamuisin, jolloin päiväsaikaan pystytään antamaan terminaalissa lisälataus täydellä teholla.

”Pisin päiväreitti on 250 kilometrin paikkeilla, mutta keskimäärin autolla on ajettu 160 kilometriä päivässä. Siihen menee keskimäärin 10–11 tuntia ja ajosäde riittää mainiosti tuollaiseen käyttöön yhdessä vuorossa”, Pellinen kertoo.

Parhaillaan tutkitaan VTT:n kanssa ratkaisuja, jotka mahdollistaisivat pikalatauksen bussien latauspisteissä. Kaikkia siihen tarvittavia komponentteja ei tosin ole vielä markkinoilla eikä busseissa käytettävä virroitin eli pantografi sovi jakeluautoon. Pikalatauksessa latausteho olisi 300 kW, jolloin akku saataisiin 20 minuutin kahvitauon aikana liki täyteen.

Ajamisesta myönteistä palautetta

Kuljettajilta sähköautosta on tullut pelkästään positiivista palautetta.

”Auto on helppo ja tosi miellyttävä aja. Sähkömoottorin voimakkaan väännön vuoksi kuljettajalle tulee fiilis, että vehje menee mutkattomasti”, Pellinen sanoo.

Ajatusmaailman muutosta sähköllä liikkuminen sen sijaan edellyttää, sillä huoltoasemalle ei voi noin vain pyörähtää täyttämään tankkia. Mukana aina kulkevalle laturille kelpaisi tavallinen kolmivaihevirta, mutta järjestelmä edellyttää sähköverkon kautta (PLC, Powerline Communications) saatavaa tietoa latausvirrasta, jotta latureiden tehoa pystyttäisiin säätämään.

”Raskaan kaluston sähköistäminen on niin alussa, että standardeja ei vielä ole eikä julkisia latauspisteitä tai tavallista kolmevaihevirtaa pystytä toistaiseksi hyödyntämään. Nämä mahdollisuudet saadaan kuitenkin tulevaisuudessa käyttöön suhteellisen pienillä muutoksilla”, Pellinen arvioi.

Auton äänettömyys puolestaan vaatii kuljettajilta huomiota, sillä älylaitteitaan käyttävät jalankulkijat eivät aina huomaa lähelle lipuvaa kuorma-autoa. VTT:n kanssa onkin pohdittu voitaisiinko hahmontunnistusta hyödyntää turvallisuuden parantamisessa.

Kohti älykästä kaupunkilogistiikkaa

eTruck-projekti ei rajoittunut pelkästään sähköauton toimivuuden tutkimiseen, vaan samalla on tutkittu myös älykkään kaupunkilogistiikan tuomia mahdollisuuksia. Auton iot-laitteet siirtävät tietoa sekä autoon että autosta, joten tätä kautta voi syntyä uudenlaista palveluliiketoimintaa.

”Autossa voi olla älyä joka kertoo mitä on kyydissä ja mitä kyytiin vielä mahtuu. Sitä kautta saadaan myös asiakkaalle reaaliaikaista tietoa auton sijainnista ja rahdin saapumisajasta.”

Energiatehokkuuden parantamista taas palvelee auton ja kaupungin liikennejärjestelmän välinen kommunikaatio.

”Energiaa säästyy, jos kuljettaja tietää millaista vauhtia on ajettava jotta seuraavissa liikennevaloissa pysyisi vihreän aallon mukana.”

Ensimmäiset kokeilut keskustelusta liikennevalojen kanssa on jo tehty. Tampereella hälytysajoneuvolla on prioriteetti älykkäissä liikennevaloissa ja myöhässä olevat bussit voivat saada pidemmän vihreän aallon.

Auton käyttöönoton jälkeen sen sydämeksi paljastui suomalaisen Epecin valmistama keskusyksikkö, joka hoitaa keskeisten komponenttien välisen kommunikoinnin. Jukka Pellinen näkee, että Suomesta löytyy tuotteita ja ohjelmointitaitoa, joka olisi hyödynnettävissä raskaan liikenteen sähköistämisessä.

”Suomessa on paljon osaamista, jonka avulla voitaisiin kehittää hyvinkin nopeasti kärkituotteita maailmalle. eTruck-projektista taas voi syntyä sekä yhteistyötä auton valmistajan kanssa että aihioita kotimaiseen yhteistyöhön”, Pellinen sanoo.

eTruck – sähköisen kuljetuskapasiteetin ja älyliikenteen innovaatioalusta

  • Käyttäjä: Niinivirta European Cargo Oy

  • Yhteistyökumppanit: TEKES, TAMK, TEM, Siemens Financial Services

  • Auto: DAF LF 220 FA

  • Sähkömoottori: 235 kW

  • Akut: 160 kWh

  • Sähköautomuunnos: EMOSS, Hollanti 

  • Kokonaispaino 16 tonnia, kuorma 7–8 tonnia