Aku Saarelainen Teknistä etumatkaa

Erilaisten autojen energiankulutuksesta

  • Niksmannin Cruiserissa ei ole pellin alla suoraa kutosta, vaan rajusti akkukennoja
    Niksmannin Cruiserissa ei ole pellin alla suoraa kutosta, vaan rajusti akkukennoja
  • Jenkkihakkeri Jason Hughesin erilaisista Tesloista puukottamia tunnuslukuja. Nissan Leafissa vastaavat luvut muuten 40/38 kWh.
    Jenkkihakkeri Jason Hughesin erilaisista Tesloista puukottamia tunnuslukuja. Nissan Leafissa vastaavat luvut muuten 40/38 kWh.

Sähköisen ajon ja polttomoottorilla tapahtuvan ajon energiankulutusten arviointi ajoneuvon toimintamatkaan liittyen on kohtuullisen yksinkertaista, paitsi että ei oikeastaan. Molempien ajotapahtumien keskimääräinen energiankulutus saadaan kyllä pelkistettyä arvoon, jonka yksikkö on Wh/km, mutta tuon lukeman muodostuminen itsessään on hieman monimutkaisempaa. Eikä energian varastointi ajoneuvossa sekään täysin suoraviivaista ole.

 

Ajoneuvon energiankulutus tasaisessa liikkeessä

Tasaisella nopeudella ajettaessa energiaa kuluu käytännössä sekä liikettä vastustavien voimien voittamiseen että erilaisten liikkeeseen liittymättömien ajoneuvon järjestelmien käyttöön. Näitä järjestelmiä ovat muun muassa ilmastointi/sisätilan lämmitys, ohjaus- ja jarrutehostimet, valaistus, äänentoisto, ajotietokone sekä ajoneuvon turvallisuusjärjestelmät. Sähköautossa kaikkia näitä järjestelmiä käytetään ajoneuvon ajoakusta, polttomoottoriautossa joko sähköllä, jonka polttomoottoriin liitetty generaattori kehittää, tai sitten suoraan polttomoottorilta voimaa ottamalla.

Ajoneuvon liikettä vastustaa pääasiallisesti ilmanvastus. Ilmanvastuksen suuruus riippuu käytetystä nopeudesta, ajoneuvon muotoilusta ja ajoneuvon poikkipinta-alasta (otsapinta-alasta). Suuri ja nopea laatikkomainen auto kuluttaa liikkeessä ollessaan enemmän energiaa kuin pieni ja virtaviivainen hitaasti ajaessaan. Ajoneuvon painolla ei ole varsinaisesti vaikutusta tasaisen liikkeen aikaiseen (tasaisella alustalla ajettuun) energiankulutukseen, mutta tietenkin todellisissa ajotilanteissa painava auto myös kuluttaa enemmän. Valmistajien ilmoittamissa sekä riippumattomasti mitatuissa kulutuslukemissa tämä on huomioitu. Muita liikettä vastustavia voimia ovat erilaiset kitkat, kuten renkaan ja tien pinnan välinen kitka sekä auton voimansiirrossa esiintyvät kitkavoimat. Yleistäen monimutkaisempi voimansiirto lisää kitkaa.

Moottorin hyötysuhteella kuvataan moottorin kykyä muuttaa kemiallinen (tai sähköinen) energia liike-energiaksi. Muu osa energiasta muuttuu lämmöksi tai ääneksi, eli siis kuluu erilaisiin häviöihin. Modernin henkilöauton bensiinimoottorin hyötysuhde voi olla noin 40 %, dieselillä hieman enemmän, noin 44 %. Sähkömoottorille tyypillinen hyötysuhde on noin 80-90 %. Sähköisessä ajossa siis yksi akkupaketin sisältämä kilowattitunti saadaan hyödynnettyä pääosin ajoneuvon liikkeeksi, mutta polttomoottorikäyttöisessä yksi polttoainetankista löytyvä kilowattitunti edistää ajoneuvon liikettä kaikki häviöt huomioituna vain noin 20-30% koko arvostaan.

Ajoneuvon kyky varastoida energiaa

Sähköauton akkupaketin toimintaa ja kehitysnäkymiä on tarkasteltu edellisissä kirjoituksissa. Vähemmälle huomiolle on jäänyt erityisesti litiumioniakussa esiintyvä nimellisen ja käytettävissä olevan kapasiteetin ero. Ero perustuu akkukemiaan, tarkemmin sanottuna siihen, että litiumioniakun niin sanottu syväpurkaaminen joko vaurioittaa vakavasti tai rikkoo akkukennon. Näin ollen akkupaketin ohjauselektroniikka ei salli koko energiamäärän purkamista akusta, vaan pysäyttää purkamisen, kun akkupaketissa on jäljellä 1-5 kWh. Ilmiö esiintyy myös hybrideissä. Mikäli valmistaja ei ilmoita erikseen sähköiselle ajolle energiankulutusta, vaan ainoastaan toimintamatkan ja akkupaketin kapasiteetin, tulee energiankulutus laskea käytettävissä olevan kapasiteetin perusteella. Tätäkään harvoin ilmoitetaan, mutta oheiseen taulukkoon on koottu joitain tiedossa olevia esimerkkejä.

Polttomoottorikäyttöisen ajoneuvon energiavarastojen koon arviointi on helpompaa. VTT:n mittausten mukaan 95E10-bensiinin energiasisältö on 8,61 kWh/l, joten esimerkiksi 50 litran tankilla varustettu auto kykenee varastoimaan noin 430 kWh kemiallista energiaa. Dieselin energiasisältö on hieman korkeampi, 9,96 kWh/l, joten 50 litraa dieseliä sisältää näin ollen noin 500 kWh.

Ajoneuvojen energiankulutuksia

Olemassa olevien ajoneuvon energiankulutus ei ole kovinkaan kiinnostavaa, mutta se luo pohjan spekuloida, mitä jonkin tietyn automallin tulevaisuudessa nähtävä sähköinen versio mahdollisesti kuluttaisi. Pick up -miehiä yleensä ja ehkä ennen kaikkea työnantajaani kiinnostaa ainakin Toyota Hiluxin mahdollisen sähköisen/pistokehybridiversion kulutustiedot. Toyota on väläytellyt hybridi-Hiluxia saapuvaksi 2023, joten tehdäänpä seuraavaksi mutkan kautta ennustus 4 vuoden päähän tulevaisuuteen.

Bensiinikäyttöinen Mitsubishi Outlander kuluttaa 100 kilometrillä 7,7 litraa polttoainetta, eli noin 66 kWh. Pistokehybridi-Outlanderin sähköisen ajon kulutukseksi valmistaja ilmoittaa aivan pehmeitä, mutta todellinen kulutus lienee akkupaketin arvioidun käytettävän kapasiteetin ja ilmoitetun toimintamatkan perusteella laskettuna noin 19,4 kWh/100km. Sähköisen ajon kulutus on siis jotakuinkin kolmasosa polttomoottoriajosta. Jotakuinkin samankokoisen, mutta painavamman Tesla X:n kulutukseksi ilmoitetaan 22,9 kWh/100km, mikä on linjassa aiemman lukeman kanssa.

Outlander ja Tesla X ovat kuitenkin vielä suhteellisen matalia citymaastureita, siinä missä korkea maavara lisää myös Hiluxin kokonaiskorkeutta ja näin ollen ilmanvastusta. Saksalaisen Extrem Fahrzeuge -autopajan täyssähköiseksi muuttama Toyota Land Cruiser LJ79 saavuttaa arvioidulla käytettävällä kapasiteetilla 43kWh ja ilmoitetulla 150 km toimintamatkalla energiankulutuksen 28,6 kWh/100km. Koska sähkö-cruiseri ei ole alun perin rakennettu sähköautoksi, lienee voimansiirrossa myös joitain tarpeettomia ratkaisuja ja komponentteja, jotka lisäävät ajoneuvon energiankulutusta. Hybridiksi rakennetun Hiluxin energiankulutus sijoittunee joka tapauksessa Electric Cruiserin ja Outlander PHEV:n välimaastoon. Oma arvioni on noin 24-25 kWh/100km.

Mutta siinäpä taas, nyt näyttäisi vielä aurinko pihalla paistavan, joten taidan suunnata Ski-Doolla keväthangille muuttamaan tankin sisältämiä kilowattitunteja lumen pöllyämiseksi ja kovaksi ääneksi!

 

Lähteitä:

 

https://www.vtt.fi/files/news/2011/E-10/VTT-R-04065-11_E10vsE5_final_wsign.pdf

https://www.vtt.fi/inf/pdf/technology/2016/T258.pdf

https://pushevs.com/2017/08/01/tesla-model-3-efficiency-impressive/

https://www.mitsubishi.fi/outlander-phev-my17/#!tekniikka/tech-spec/2-0-phev-4wd-5p

https://insideevs.com/hacker-discovers-usable-battery-capacity-model-s-x/

https://www.extremfahrzeuge.com/electriccruiser.html

 

Piditkö tästä kirjoituksesta? Näytä se!

1Suosittele

Yksi käyttäjä suosittelee tätä kirjoitusta. - Näytä suosittelija

NäytäPiilota kommentit (30 kommenttia)

Käyttäjän opehuone kuva
Esa Mäkinen

”Modernin henkilöauton bensiinimoottorin hyötysuhde voi olla noin 40 %, dieselillä hieman enemmän, noin 44 %. Sähkömoottorille tyypillinen hyötysuhde on noin 80-90 %.”

Australiassa jotkut teslailijat latasivat sähköauton dieselgeneraattorilla ja vertasivat sitten samaa ajettua road-tripiä diesel-Volvon kulutukseen: https://electrek.co/2018/02/16/tesla-model-s-charg...

Tietenkin dieselgeneraattori on tehokkaampi käyttövoiman tuottaja kuin auton dieselmoottori. Aggregaatti kun voidaan optimoida siihen yhteen työhönsä hyvinkin tarkasti.

Eli voisiko (pienellä huumorilla) kuvitella, että jos/kun PV ottaa käyttöön sähköautoja, niiden kannattaisi olla täyssähköisiä eikä hybridejä? Dieselgeneraattorihan on armeijoissa tuttu peli ja sellainen kulkee mukanakin, joko lavalla tai perässä vedettynä tai huollon kuorma-autossa.

Käyttäjän akusaarelainen kuva
Aku Saarelainen

Hyvä nosto!

Tämä on itse asiassa yksi gradussani esille nousseista jatkotutkimusaiheista. Meillähän menee nykyäänkin sodan ajan olosuhteita harjoitellessa polttoainehuolto niin, että maastoon ajetaan säiliöauto josta muut ajoneuvot tankataan. Jos ajoneuvokanta olisi sähköistä, voitasiin se säiliöauto korvata generaattorilla. Nythän päänvaivaa tuottaa se, että osa vehkeistä ottaa dieseliä ja osa bensaa, jos kaikki kulkisivat sähköllä niin tämä huoli poistuisi.

Joskus aiemmin totesin, että sähköiseen liikenteeseen siirryttäessä voitaisiin kasvanut energiantarve paikata dieselgeneraattoreilla, eikä se ollut vitsi. Toki siirtymävaiheen ratkaisu, mutta ennen kun saadaan lisää ydinvoimaa/uusiutuvia, ihan mahdollinen keino.

Taisin aiemmin todeta, että nykyvehkeiden (tai edes 2030-lukulaisten) toimintamatkat ei salli kaikkien ajoneuvojen korvaamista sähköllä. Ivalon perukoilla olisi aika surkeaa odotella panttivankitilanteessa sitä, että Sodankylästä virka-apuun lähetettyä panssarisisua ladataan Saariselällä...

Käyttäjän opehuone kuva
Esa Mäkinen

Sähköllä toimivien erikoisajoneuvojen suhteen kannattaisikin toimia niin, että ne lastataan lavetille ja vedetään rekan kyydissä pelipaikalle - ja tietysti ladataan matkalla. Perillä ne sitten lasketaan tekemään sitä, mihin ne on tehty. Harva tuollainen laite kai on oikeasti yhtä hyvä maantieajossa ja maastossa?

Onko nykyäänkään oikeasti mitään järkeä ajaa se panssarisisu tuollaista matkaa, siis Sodankylä - Ivalon perukka? Joskus voi toki olla pakko. (Ja itseasiassa kiinnostavampaa onkin miettiä sitä, millä ja missä tilanteissa rautamöhkäleet voisi fiksusti korvata.)

Käyttäjän akusaarelainen kuva
Aku Saarelainen Vastaus kommenttiin #3

Panssarivaunujen kanssa juuri noin tehdäänkin, niissä kun on kulutus litra ja kilometri ja tienkin rikkovat. Pyörävehkeet taas ovat pyörävehkeitä juuri siksi, että niillä saadaan joukko (ja mahdollinen ase) heilautettua nopeasti pikitietä pitkin paikasta toiseen. Jos kyse on nopeasti kehittyvästä tilanteesta (kuten virka-avussa), niin se rekkaan lastaaminen ja myöhemmin purkaminen veisi turhaan aikaa, etenkään kun lavettikuljetteisena marssinopeus ei ole juuri kummempi.

Nyt aletaan lipsua liikenne-energiateknologiasta operatiiviseen toimintaan ja sitä myöten ei-julkisiin asioihin. Eli kaikkeen en voi vastata tyhjentävästi. Mutta mutta...

Jos on joku juoppo hirvikiväärin kanssa vastassa, niin voidaanhan sinne mennä ilman panssarikuorta. Tästä on mielestäni tehty joku elokuvakin 70-luvulla. Tätä nykyä poliisilla toki on niitä omiakin panssarivehkeitä, mikä vähentää meidän tarvetta lainailla sotakoneita sinisille veljille.

Esimerkki oli vähän onneton, mutta yhtä paljon se kahden tunnin latausviive harmittaa siellä Ivalossa tai pohjoisempana, mikäli odotellaan vaikka meidän pommimiehiä raivaamaan sodanaikusta lentopommia kylän keskustassa olevalta rakennustyömaalta.

Käyttäjän JukkaRoinila kuva
Jukka Roinila Vastaus kommenttiin #3

Ihanko meinaat, että näin sodan aikanakin toimitaaan?

Käyttäjän akusaarelainen kuva
Aku Saarelainen Vastaus kommenttiin #7

En nyt saa aivan kiinni, että mitä toimintaa tarkoitit, mutta jos puhut raskaan kaluston lavettikuljetuksesta, niin minkä ihmeen takia ei tehtäisi niin? Jos puhutaan siis ei taisteluissa kiinni olevan kaluston siirtämisestä.

Käyttäjän markkulehto kuva
Markku Lehto

Kiitos mielenkiintoisesta blogi-kirjoituksesta. Siitä ja keskustelusta heräsi muutamia puolustusvoimia koskevia kysymyksiä:

Kuinkahan pataljoonan / prikaatin ajoneuvokaluston sähkönjakelu organisoitaisiin ? Hidastaisiko ajoneuvojen akkujen latausajat liikettä ?

Voisiko prikaatin ajoneuvojen sähkönjakelu olla uusiutuvien / ydinvoiman varassa ?

Käyttäjän akusaarelainen kuva
Aku Saarelainen Vastaus kommenttiin #13

Kiitos kiitos!

Kysymykset ovat hyviä, ja niitä varmasti pohditaan tälläkin hetkellä niiden pöytien ääressä, joissa kuuluukin. Puolustusvoimien organisaationa pitää sisäsyntyisesti varautua tulevaan, ja erityisesti strategian kehittäminen tapahtuu kymmenien vuosien aikajänteellä. Energianjakeluverkossa tapahtuvat muutokset ovat niitä joihin pitää pystyä varautumaan. Entä jos tulevaisuudessa kaikki siviililiikenne onkin sähköistä ja kukaan ei enää toimita meille dieseliä?

Tämä tosin menee aavistuksen ohi aiheestani, ja valitettavasti liittyy operatiiviseen suunnitteluun, eli ei myöskään kuulu julkiseen internet-keskusteluun.

Käyttäjän markkulehto kuva
Markku Lehto Vastaus kommenttiin #19

"Entä jos tulevaisuudessa kaikki siviililiikenne onkin sähköistä ja kukaan ei enää toimita meille dieseliä?"

Joo siinähän riittää siviilipuolellakin haastetta kun ratkaistaan se kuinka tukkirekoille ja motoille sekä muille metsäkoneille saadaan metsään sähköenergiaa. Jos lähetään siitä, että Suomi elää jatkossakin puusta.

Tokihan Suomen osalta voidaan pohtia sitä, että kun metsä on täynnä biopolttoaineen raaka-ainetta, niin kuinka siitä voitaisiin jalostaa paikan päällä biopolttoainetta, jolla sitten käytettäisiin metsään siirrettäviä diesel-generaattoreita. Tai sitten ihan siirrettäviä pien-ydinvoimalaitoksia. Venäläisethän ( Neuvostoliitto ) käyttivät näitä RTG-generaattoreita mm. Suomenlahdella ydinenergiaa majakoiden sähkölähteenä.
ks. Wikipedia, Ydinmajakka, https://fi.wikipedia.org/wiki/Ydinmajakka

Eli, kysymys on siitä, miten korvataan se energia, joka nyt toimitetaan metsään työkoneille siirrettävillä polttoainesäiliöillä ja toisaalta se energia, joka kulkee tukkirekkojen mukana niiden polttoainesäiliöissä.

Sotilaallisella puolella tulee mieleen minkähänlaista sähkölogistista strategiaa ulkomaanoperaatioita pyörittävät suurvallat aikovat soveltaa Afganistanin, Irakin , Syyrian yms. operaatioissa kun sotilasajoneuvot kulkisivat sähköllä ? Puhumattakaan esimerkiksi Afrikan maissa toteutettavissa rauhaanpakottamis-/ turvaamisoperaatioissa. Melkoisia haasteita lienee odotettavissa logistisille organisaatioille, kalustojen kehittäjille kuin myös muutoksen rahoittajille.

Muistan jostain jenkkien logistiikkaa käsittelevästä kirjoituksesta lukeneeni, että Afganistanissa tukikohtaan toimitetun polttoainegallonan hinta oli jotakin 400 USD paikkeilla. Paljonkohan vastaava sähköenergian hinta ( USD/kWh) mahtaisi olla tukikohtaan toimitettuna tai siellä tuotettuna ?

ks. esim. Polico Ohio, Sabrina Eaton on Monday, May 23rd, 2011 at 6:00 a.m. , "Rep. Marcy Kaptur says gasoline for troops in Afghanistan costs $400 a gallon"

https://www.politifact.com/ohio/statements/2011/ma...

No onhan uusiutuvien käyttöä mm. tukikohdan energiahuollossa jo tutkittu ja testattu:

ks.
Energy Security Forum, Quarterly Journal Vol. 3 (6),November 2012, ISSN 2335-2302
POWER FORWARD OPERATING BASE (POWERFOB) – THE UK APPROACH TO DELIVERING
OPERATIONAL ENERGY EFFICIENCY, by Paul Johnson and dr. Zoe Banfield, p. 8

https://enseccoe.org/data/public/uploads/2017/02/e...

Em. esimerkissähän kyse oli tukikohdan toimintojen pyörittämisestä, ei niinkään vielä aloneuvojen liikuttamisesta uusiutuvilla enrgialähteillä. Olisiko näistä uusiutuvan energian käytön miltary-sovellutuksista hyötyä tulevaisuudessa em. uusiutuvilla energioilla toimivien metsätyökoneiden ja tukkirekkojen energiahuollossa ?

Käyttäjän akusaarelainen kuva
Aku Saarelainen Vastaus kommenttiin #23

Elääkö Suomi jatkossa puusta? Tulevaisuudenhahmotteluun kuuluu oleellisesti se, että kyseenalaistetaan vallitsevat käytännöt ja mietitään "mitä jos".

Nämä mainitsemasi mielenkiintoiset visiot tuskin toteutuvat ihan lähivuosina, mutta toisaalta ihmeenä pidän jos vielä 50 vuoden päästä metsään menee joku monitoimikone joka hyrrää siellä dieselillä, tai sitten että sinne Afganistaniin viedään bensaa 100 dollarin litrahinnalla (toki siinä nyt ei kannata huijata itseään, etteikö siellä Afganistanissa vielä silloinkin jumissa oltaisi)

Vielä pitää mainita, että silloin Afrikassa kivääriä kanniskellessa kävi juuri noin, että huoltopäälliköltä jäi löpötäydennys tilaamatta ajoissa, jonka johdosta ei sähköntuotannosta vastanneet diesel-generaattorit pyörineet enää aivan entiseen malliin. Kokemus oli tietysti aika light-cokis versio sodan kauhuista, mutta siitä huolimatta kyllä se harmitti maata päivät ilmastoimattomassa körmyssä.

Mutta erittäin hyviä havaintoja sinulla siis!

Käyttäjän MattiKarnaattu kuva
Matti Karnaattu

Vapaan sylinterin stirlingissä on hyvä hyötysuhde ja ei sitten ole niin väliä mitä siinä polttaa. Mikä tahansa palava materiaali toimii.

Käyttäjän jlinjama kuva
Jussi Linjama

Painava auto kuluttaa aina enemmän kuin vastaava kevyempi, ja ero on myös hyvin selvä. Kokeita asian tiimoilta on erittäin helppo järjestää lastaamalla muutama sata kiloa kuormaa autoonsa ja vertaamalla testilenkin kulutusta tyhjään autoon. Virtahepokauppiailla on varmasti erilaisiakin näkemyksiä, mutta autotekniikan käsikirjan yksinkertaistettu näkemys on seuraava:

- Vierinvastusvoima 80 km/h nopeudessa on suuruusluokkaa 200 N
- Ilmanvastusvoima 80 km/h nopeudessa on suuruusluokkaa 200 N
- Molemmat vievät siis esimerkiksi n 6 hp tehon tuossa nopeudessa
- Vierinvastus riippuu käytännössä suoraan ajoneuvon massasta

Massan pienentäminen on siis käytännössä tehokkaampi keino pienentää kulutusta kuin vastaavansuuruinen ilmanvastuksen pienentäminen, koska keskimääräiset ajonopeudet ovat pienempiä. Jos autolla ajetaan säännöllisesti kovempaa kuin n 80 km/h, silloin ilmanvastuksen osuus yleensä tulee suuremmaksi. Se ei kuitenkaan poista tuota massan vaikutusta.

Massa aiheuttaa myös kiihdytys- ja mäkivastusta, mikä käytännössä aina lisää kulutusta. Vaikutus voi olla pienehkö silloin, jos jarruja ei tarvitse käyttää tai jos energia saadaan hyvällä hyötysuhteella talteen kerssiin tai akkuun.

Nykyinen trendi, jossa ajoneuvojen massaa jatkuvasti lisätään, kasvattaa siis väistämättä energiankulutusta. Jos todellista kulutusta oikeasti haluttaisiin pienemmäksi kuin se oli 40-50-luvun pienikulutuksellisissa autoissa, silloin autoilla olisi maksimipaino ja se paino olisi jotain aivan muuta kuin nykyisillä virtahevoilla (virtahepo, Hippopotamus amphibius, painaa 1 300–3 200 kg)

Käyttäjän akusaarelainen kuva
Aku Saarelainen

Ihan vähän olen skeptinen sen suhteen, että ilmanvastuksen suuruus olisi vasta 80km/h nopeudessa yhtä suuri kuin vierintävastus, tekisi mieli sanoa että ilmanvastus kasvaa jo aiemmin suuremmaksi, mutta ei ole kyllä lukuja nyt mulla antaa.

Onhan nykyäänkin kevyitä autoja, kuten vaikka Toyotalainen Aygo. Harvemmin olen kyllä nähnyt sellaista kelkkakärriä vetämässä, enkä myöskään haluaisi sellaisella ajaa poroon tai hirveen pahki...

Käyttäjän jlinjama kuva
Jussi Linjama

Tuo taitekohta on tietysti autokohtainen mutta väittäisin, että se on enemmän kuin 70 km/h ja vähemmän kuin 90 km/h.

TM on vanhassa jutussa päätynyt hieman alle 80 km/h nopeuteen (sivu 4). Tuossa esimerkissä vierinvastus on kolminkertainen ilmanvastukseen verrattuna 40 km/h nopeudessa, joten käännös tapahtuisi jossain 73 km/h nopeudessa.

https://docplayer.fi/3784757-Muunnettua-totu-testi...

Samalta sivulta ilmenee sekin, miksi kulutuksen kannalta on niin huono, jos autossa on enemmän tehoa kuin tarvitaan. Silloin moottori ei toimi parhaan ominaiskulutuksen alueella. Erityisen noloa tämä on tietysti hybridissä, jossa muuten olisi kaikki edellytykset käyttää niin pientä moottoria, että tilanne saavutettaisiin. Tuo etu ulosmitataan käyttämällä toista voimanlähdettä vain kokonaistehon (ja massan) kasvattamiseen. Jossain Mini hybridissä on tehoja 1.5-kertainen määrä Ruotsin kuninkaan Porscheen verrattuna (Porsche 911, 1974, 110 kW)

Käyttäjän akusaarelainen kuva
Aku Saarelainen Vastaus kommenttiin #10

Erinomainen nosto, kiitos tuosta!!

Olisi mielenkiintoista nähdä samanlainen laskelma täyssähköajossa ilmenevän liikettä vastustavan voiman jakaumasta. Polttomoottorissa on tuossa lueteltujen häviöiden lisäksi vielä melko lailla sisäistä kitkaa, mikä edelleen aiheuttaa laskennallisia tehohäviöitä.

Mitä tulee tuohon auton tehoon, niin mulla kyllä on kymmeniä tuhansia kilometrejä ajokokemusta autolla, jossa ei todellakaan ollut tehoa enempää kuin tarvitaan, ehkä jopa vähemmän: 92-vuotinen Volkkari Taro (eli lisenssi-Hilux) 2.4-litraisella vaparidiiselillä ja 33-tuumaisilla mutarenkailla. Ei se ollut kovin kivaa. Alamäkeen sai kelattua 110km/h vauhtia lappu lattiassa, ylämäissä piti pykältää jopa kolmosvaihteelle. Toki kulutuskin oli vaan maltilliset 11-12 litraa satasella.

Käyttäjän bionavigaattori kuva
Veikko Hintsanen

" … massa aiheuttaa myös kiihdytys ja mäkivastusta, mikä käytännössä lisää kulutusta..."

Suomessa on liikenteen poltto aine kulutuksista noin 40% raskaasta liikenteestä johtuvaa.

Ja raskaan liikenteen kuorma autojen massojen nosto, fossiiliperäisen energian muutto bioenergiaksi tai sähköistäminen ovat niin keskustelujen kuin tutkimusten ainoita lähtökohtia joilla energiaa pyritään säästämään ja päästöjä pienentämään, raideliikenteen massiivisten panostusten lisäksi.

Kuitenkin tiedämme, että raskaan maantieliikenteen energian kulutus on noin 0,8 megajoulea/tonnikm josta aiheutuu noin 150g/tonnikm CO2 päästöjä .

Ja mikäli tätä maantieliikenteen energian kulutusta siirrettäisiin vähemmän energiaa vaativaan sisävesiliikenteeseen niin energian kulutus putoaa eurooppalaisella laskutavalla noin 0,25 megajouleen tonnikm kohden(kesäolosuhteet) . jolloin myös vastaavasti päästöt pienenisivät

Uusilla ultrakeveillä jäissä kulkevilla sisävesialuksilla energian tarve ympärivuotisessa Suomalaisessa kesä + jääolosuhteissa jää noin 0,4 megajouleen /tonnikm.

Sitten se mitä energiamuotoa (sähkö,LNG tai biopohjaiset ) käytetään, tulee tavaraliikenteen volyymisiirron lisäarvona hyödyksi ....viitteet:

https://www.slideshare.net/carolinevandeleur/plati...
https://ec.europa.eu/transport/themes/strategies/2...
http://www.sisavesi.fi/
https://shipowners.fi/merenkulkualan-toimet-paasto...

Käyttäjän akusaarelainen kuva
Aku Saarelainen

Mielenkiintoista!

Etelä-Suomessa (eli Oulun eteläpuolella) varmasti mahdollinen ratkaisu.

Käyttäjän markkulehto kuva
Markku Lehto

"- Ilmanvastusvoima 80 km/h nopeudessa on suuruusluokkaa 200 N"

Minä huvikseni laskeskelin tuota ilmanvastusvoimaa.

Sen kaavaha on Fiv ( iv ==> ilmanvastus ) = 1/2 x Cd x S x A x v^2,

jossa
- Cd on auton ilmanvastuskerroin, käytin siinä 0,35 ( ks. linkki alla )
- S on ilman tiheys, käytin 1,23 kg/m^3
- A on auton otsapinta-ala , käytin 2,5 m x 1,7 m
- v auton nopeus ,käytin 80 km/h = 22,2 m/s

Näillä laskien sain Fiv = 452 N

Jos ilmanvastusvoima olisi vain 200 N, täytyisi tuon ilmanvastuskertoimen olla noin 0,16 joka alla olevan linkin tietojen mukaan vastaisi hyvin virtaviivaista automuotoilua ( Esim Ford Brobe V , Cd = 0,137 tai Mercedes-Benz Bionic, Cd = 0,19 ) .

http://www.autowiki.fi/index.php/Ilmanvastus

Joku voi tarkistaa, olenko laskenut oikein.

Käyttäjän akusaarelainen kuva
Aku Saarelainen

Ihan oikein on laskettu, mutta harvassa on noin isot autot. Tämänvuotinen Dodge Ram 1500 on 2.08*1.97, ja esim. Hilux vaan 1.855*1.815. Hiluxin ilmanvastuskerroin on 0.394 ja Dodgen 0.357.

Hiluxille sain ilmanvastusvoimaksi samassa nopeudessa 403 N ja Ramille 444 N.

Oletettavaa on, että TM ei ole laskenut noita vastusvoimia "isoille" autoille. Suhdeluku tuskin silti valtavasti muuttuu, sillä isot on noissa muutkin liikettä vastustavat voimat (valtava voimansiirto, valtava moottori, valtavat renkaat).

Mutta näinhän se on, monesti aukeaa toimittajien kieroilut kun vähän kaivaa exceliä esiin

Lähteet:

https://newatlas.com/2019-ram-1500-first-drive/53844/
https://www.ramtrucks.com/compare/detailed-chart.r...
https://media.toyota.co.uk/wp-content/files_mf/146...

Käyttäjän bionavigaattori kuva
Veikko Hintsanen

Kirjoitat ja keskustelu on hienosti virinnyt erilaisten autojen energiakulutuksesta.

Tavaraliikenteen autot ovat rekka autoja. Ja raskas liikenne käyttää noin 40% kaikesta liikenteen energiasta.

Poltto aineen säästöä tavaraliikenteessä parhaiten edustaa näissäkin kirjoituksissa esiin tulleet vaihtoehdot: toisaalta vastuksen pienentäminen ja toisaalta rekkaliikenteeseen maksimikokoisten kuljetusyksiköiden saaminen maanteille.

Se vaihtoehto, mikä näissä keskusteluissa ja erityisesti Suomalaisessa tutkimusympäristössä , missä tietoa on tuotettu päättäjille , on jäänyt keskustelujen ulkopuolelle :

rekka autojen energiakulutus pienennetään noin 0,8 MJ /tonnikm:sta kun kuljetustapaa muutetaan sisävesilaivoille, noin 0,25 MJ:een tonnikm kohden;

Ja tätä siirrettävää/tutkittavaa lastimäärä on noin 1/3 maamme vienti ja tuontimääristä. eli noin 10 miljardia tonnikm on arvioimatta mitä voitaisiin energiaa ja rahaa säästää em EU liikennestrategiassa edellytetyllä vaihtoehdolla.

lisätietoa löytyy mm alla olevista:

https://www.slideshare.net/carolinevandeleur/plati...

https://shipowners.fi/merenkulkualan-toimet-paasto...

http://www.sisavesi.fi/

https://ec.europa.eu/transport/themes/strategies/2...

Se tuotetaanko energia moottoreihin dieselinä,sähkönä, LNG:nä tai bioenergiana on sitten poliittista päätöstä jolla ei ole kuljetustapahtuman energian kulutukseen vaikutusta, päästöihin toki....

Käyttäjän MattiKouri kuva
Matti Kouri

Aku!

Eikös siellä Rovaniemellä ole jo mahdollista pöllyyttää lunta ilman ääntäkin.

Olen ymmärtänyt, että Amk:ssa on rakennelty sähkökelkkoja.

Oletko ehtinyt niihin tutustua? Ovatko vielä järkivehkeitä selkosille?

Käyttäjän akusaarelainen kuva
Aku Saarelainen

Pitää paikkansa! https://auroraemotion.com/

Keväällä 2017 näin livenä ensimmäistä kertaa ja olihan se vaikuttava. Ilmeisen suosittu safarikäytössä etenkin ulkomaisten turistien keskuudessa, heille kun päästöttömyys, hiljaisuus ja luonnon rauha ovat arvoja sinänsä. Kieltämättä itsekin ajaisin työkäytössä tuolla mieluummin kun nuilla iän vanhoilla tehottomilla föönikoneisilla ranteenreväyttimillä, joita meillä on valkoisina malleina.

Vapaalla taas kelkan funktio minulle ei ole pääsy paikasta A paikkaan B, vaan pääsy mielentilaan C. Tämä onnistuu parhaiten, kun kokemus yhdistää kuulo-, näkö-, tunto- ja hajuaistiärsykkeitä. Rouvakin on onnesta soikeana kun mies tulee takaisin kotiin hien ja kaksitahtibensan hajuisena.

Käyttäjän Luntatupaan kuva
Pertti Väänänen

Luulisin joillakin raskaiden dieselmoottorien valmistajilla olevan kehitteillä moottoreita, joiden hyötysuhde on yli 50% ainakin joissakin toimintapisteissä.

Käyttäjän akusaarelainen kuva
Aku Saarelainen

Varmasti jossain on kehitteillä, mutta SUOMESSA Wärtsilä myy jo!

https://www.wartsila.com/media/news/15-11-2017-sim...

Tähänhän se perustuu, että kokonaisuutta ajatellen olisi järkevämpää jauhaa diesel isoissa generaattoreissa sähköksi, jolla sitten ladattaisiin sähköautoja. Isoissa järjestelmissä pienhiukkasten ja typenoksidien puhdistus toimisi myös tehokkaammin, kuin jossain surkeissa 1.2-litraisissa padoissa.

Käyttäjän Luntatupaan kuva
Pertti Väänänen

Generaattorikäyttö on helppo optimoida kulutuksen suhteen, koska moottoria käytetään vakiokierrosluvulla. Henkilöautodieselit ovat suuri haaste päästöjä rajoitettaessa.

Jauru Kemihaara

Ihanhan tässä tulee miehinen olo keskustelua seuratessa. En olisi arvannut silloin 70-luvulla Cortinaa tai Fiat 850:stä rempatessa, että maailma tälleen menee. Tästä keskustelustahan ei puute enää kuin hirvenmetsästys ja erävaellus. Niin ja yksi iso puute Aku näissä kommenteissa on: Missä naisnäkökulma? Olisi ihan muutoinkin hienoa kuulla, mitä naisnäkökulmasta ajatellaan sähköstä logistiikan voimanlähteenä? Entä jos he päättävät, ettei yhtään polttomoottoria koskaan meidän perheeseen! Heille ei taida dieselin tai kaksitahdin katku taikka iänikuinen remppa autovanhuksen alla aivo-orgasmia tuottaa niin kuin meille..

Käyttäjän akusaarelainen kuva
Aku Saarelainen

Luin jostain toisaalta että miehisyys on nykyään myös kukkamekkoja ja pehmeitä sanoja. Tällänen asetta kantava pick-upilla ajava ja Sven Hasseleita lukeva jätkä alkaa olla jo vähän muinaisjäänne.

Taisin jo tuolla mainita, että kotonani asuva nainen on enemmän kuin tyytyväinen kun tulen naama nokisena haalarit vyötäisillä auton alta kotiin, tai sitten siinä kaksitahtibensan hajussa, kunhan tulen. Mutta kieltämättä kun oli autonhankinnasta puhe, ja tulin maininneeksi että hybridijärjestelmällä saadaan näin ja näin paljon lisää voimaa liikkeeseen, ei meillä ole sen jälkeen pidetty jotain pikkudiiseleitä enää vaihtoehtoina.

Käyttäjän JuhaVuorioOulu kuva
Juha Vuorio

Yksi huomio olisi tuosta sähköauton ja -moottorin hyötysuhteesta. Tekniikka ja Talous -lehdessä oli hiljattain artikkeli, jossa todettiin todellisen hyötysuhteen olevan noin 50 %

Tämä perustuu siihen, että kun huomioidaan häviöt sähköverkossa, laturissa, akussa (lataus/purku), moottorin ohjauksessa ja sitten itse moottorissa, niin päästiin suunnilleen tuohon hyötysuhteeseen. Pidän laskelmaa uskottavana.

Onkohan kukaan tehnyt mittauksia täyssähköautolla siten, että olisi onnistunut käyttämään seurannassa vain kotilatauspistoketta, johon sähkö olisi tullut kWh-mittarin kautta. Ja kun tuohon yhdistetään sähköverkon keskimääräinen 6 prosentin häviö ja ajetut kilometrit, niin saataisiin todellinen sähkökulutus kilometrille.

Ja tuota olisi hauska verrata auton ajotietokoneen ja teknisten tietojen antamiin lukemiin.

Käyttäjän akusaarelainen kuva
Aku Saarelainen

Olen tarkastellut sähkönkulutusta suhteessa ajoneuvon akun kapasiteettiin ns. "tank to wheel"-tarkastelulla. Vaikka 100kWh akkupaketin lataamiseen menisi 150kWh, ei se auto kulje silti yhtään sen pidemmälle. Näin ollen todellinen sähkönkulutus ei ole omasta näkökulmastani ollut kiinnostava asia. Mutta on ihan totta, että lataushävikkiä tulee ja tulee itse asiassa paljon muitakin häviöitä.

Tekniikan Maailma oli uunituoreessa numerossaan 05/19 tarttunut tähän sähköautojen talvivertailun yhteydessä. Suosittelen lukemaan, ja aion itse käsitellä samoja aiheita seuraavissa artikkeleissa. Mainitsemiasi vertailuja on varmasti tehty, nyt en niitä ala etsimään kun ajattelin mennä nukkumaan jotta jaksan taas aamuviiden herätyksen. Pitää kaivella jos joskus muistan, mutta kuten sanoin, aihe sinänsä itselleni samantekevä.

PS. reiluuden nimissä, mikäli eri käyttövoimien välillä aletaan vertailla "well to wheel"-tehokkuuslukemia, niin polttomoottori se vasta surkea onkin, vaikka unohdettaisiin se hiljalleen öljyksi muuttunut dinosaurus ja hänen elämänsä aikaiset sankariteot. Asia on esitetty hienosti graafisesti seuraavalla sivulla: https://insideevs.com/efficiency-compared-battery-...

Niille jotka eivät osaa/uskalla/jaksa linkkiä avata, niin 100% uusiutuvilla tuotetun nestemäisten polttoaineen well-to-wheel -tehokkuus on 13%, siinä missä sähköllä 73%. Sähköllä päästään tuohon mainitsemaasi 50% lukemaan, mikäli oletetaan että energia on tehty lantaa polttamalla pimeimmässä Kongossa (tai pahempaa, Hanasaaressa), mutta taas tällä vertailulla voitaisiin tuota nestemäisen polttoaineenkin tehokkuuden pilkun paikkaa siirtää aika monta kertaa.

Toimituksen poiminnat

Tämän blogin suosituimmat kirjoitukset