Projektowanie przyszłej floty pojazdów ciężarowych
Realizacja głównych założeń Europejskiego Zielonego Ładu przyczyniła się w ostatnich latach do zmniejszenia zużycia paliwa w transporcie. Jednak pojazdy ciężarowe wykorzystywane w transporcie drogowym w UE nadal odpowiadają za około jedną czwartą emisji CO2. Konsorcjum 10 partnerów połączyło siły w ramach pionierskiego, finansowanego ze środków UE projektu ORCA, którego celem jest opracowanie modułowej i skalowalnej metody projektowania układu napędowego na potrzeby wysoce zelektryfikowanych pojazdów ciężarowych.
Prototypy z przyszłości
Zespół ORCA osiągnął jeden z celów projektu, jakim było zaprojektowanie multimodalnego autobusu Iveco z napędem hybrydowym oraz hybrydowego pojazdu Volvo do ciężkiego transportu dystrybucyjnego o zwiększonym zasięgu napędu elektrycznego z 10 do 30 km. Oba pojazdy zostały wyposażone w innowacyjne układy magazynowania energii przeznaczone do wielokrotnego ładowania do hybrydowych pojazdów elektrycznych typu „plug-in” (PHEV), które zaprojektowano specjalnie dla każdego z powyższych zastosowań. Cechują się one większym zasięgiem podczas pracy w strefach o niskiej emisji i wykorzystują zaawansowane systemy kontroli. „W oparciu o naszą wiedzę z zakresu inżynierii i zarządzania energią pojazdów ciężarowych i ich komponentów, dzięki wykorzystaniu zaawansowanych metod modelowania obliczeniowego i po analizie wszystkich etapów procesu związanego z prowadzeniem pojazdów, zoptymalizowaliśmy i zwalidowaliśmy układ napędu i zużycie energii w pojazdach”, wyjaśnia koordynator projektu René Corbeij.
Dalej, lepiej i bardziej ekologicznie
Główną zaletą rozwiązania ORCA jest wysoki poziom osiągniętej elektryfikacji. Większa wydajność akumulatorów pod względem mocy i gęstości energii oraz niższe koszty umożliwiają budowanie platformom do projektowania pojazdów o większej pojemności magazynowania energii, co z kolei przekłada się na zwiększenie zasięgu napędu elektrycznego. Natomiast zmiana wymiarów silnika spalinowego, tak by pojazd osiągał raczej średnie wartości mocy w odróżnieniu od wartości maksymalnych, zwiększa energooszczędność i ogranicza emisje. Partnerzy projektu całkowicie przedefiniowali i zoptymalizowali architekturę układu multimodalnego pojazdów. Kluczowe znaczenie dla zbudowania innowacyjnej topologii umożliwiającej realizację koncepcji platformy i standaryzacji miały urządzenia takie jak przetwornica DC/DC o napięciu wejściowym 24V oraz wbudowana ładowarka umożliwiająca szybkie doładowanie. Ponadto w ramach projektu ORCA powstała platforma symulacyjna, która posłuży do celów zwiększenia i analizy wydajności poprzez optymalizację konfiguracji układu napędowego i jego komponentów pod względem zarówno projektu, jak i kontroli. Takie podejście przyspieszyło fazy projektowania i rozwoju, a także weryfikacji i walidacji.
Kiedy środowisko przemysłowe i akademickie łączą siły
Projekt ORCA jest doskonałym przykładem tego, jak fantastyczne efekty można osiągać dzięki prężnej współpracy przemysłu z instytutami badawczymi. Daria Manushyna, asystentka naukowa w Instytucie Fraunhofera ds. Trwałości Strukturalnej i Niezawodności Systemu LBF, ze szczególną radością przyjęła pomysł nawiązania współpracy z partnerami międzynarodowymi: „Mogliśmy wymieniać się informacjami i omawiać wyniki w sposób konstruktywny i w atmosferze wzajemnego zaufania”. Z kolei Alessandro Bernardini, dyrektor ds. technologii elektryfikacji w firmie Iveco, dodaje: „Celem tego projektu jest nie tylko zbudowanie prototypu, ale również przejście całego procesu uczenia się, a jego nieodłączną częścią jest uczenie się na błędach”. Niektóre z technologii badanych, opracowanych i zastosowanych w ramach projektu ORCA zostały już wdrożone i będą gotowe do stopniowego wdrażania na rynek począwszy od 2022 roku. Oczekuje się, że te przystępne cenowo kluczowe innowacje istotnie zwiększą konkurencyjność rozwiązań technologicznych i inżynieryjnych największych europejskich firm działających na rynku pojazdów hybrydowych.
Słowa kluczowe
ORCA, pojazd ciężarowy, pojazd HD, energia, emisje, magazynowanie energii, zasięg napędu elektrycznego, hybrydyzacja, wydajność