Pantograflı kamyon
RWTH Aachen'dan
RWTH Aachen Üniversitesi'nden yenilikçi araştırma projesi
RWTH Aachen Üniversitesi'ndeki PEM, dünya çapında yollardaki CO2 emisyonlarını sürdürülebilir bir şekilde azaltmak için pantograflar ve Webasto bileşenleri ile elektrikli kamyonlar geliştiriyor. Karayolu taşımacılığı, ulaşım dönüşümünde CO2 emisyonlarında önemli ve sürdürülebilir bir azalma için de çok önemlidir. Kamyonlar küresel CO2 emisyonlarının yaklaşık yüzde onundan sorumludur. Aynı zamanda, yüksek enerji gereksinimleri ve kat etmeleri gereken uzun mesafeler nedeniyle elektrikli hale getirilmeleri zordur.
Bu durumu değiştirmek ve yük taşımacılığı için rekabetçi bir çözüm bulmak amacıyla RWTH Aachen Üniversitesi E-Mobilite Bileşenleri Üretim Mühendisliği Kürsüsü (PEM) tam da bu alanda araştırmalar yürütüyor. LiVePLuS projesinin bir parçası olarak, kürsü uzmanları pantograf ve bataryalı bir elektrikli aktarma organı geliştirdi ve bunu elektromobilite sistem ortağı Webasto'nun desteğiyle ilk prototipte uyguladı.
2014 yılında kurulan RWTH'deki PEM Kürsüsü - Almanya'daki mükemmeliyet üniversitelerinden ve dünyanın en iyi üniversitelerinden biri - elektromobilitenin temel bileşenlerini araştırıyor. Dört araştırma grubu, tüm değer zinciri boyunca elektrikli güç aktarma organlarının temel bileşenlerinden biri olan batarya üzerinde çalışıyor. “Amacımız CO2 emisyonlarını etkin bir şekilde azaltmak için yeni yollar geliştirmek. Karayolu taşımacılığı emisyonların büyük bir kısmından sorumludur.
Daha yakından bakarsanız, elektrifikasyonun CO2 azaltımı üzerinde önemli bir etkisi olacak araçların öncelikle ağır ticari araçlar olduğunu fark edersiniz. Bu nedenle, verimliliği ve mümkün olan en büyük etkiyi en üst düzeye çıkarmak için araştırma projelerimizde tam olarak bu alana odaklanmak istiyoruz,” diye açıklıyor PEM Batarya Mühendisliği ve Güvenlik Ekip Lideri Konstantin Sasse.
Webasto referans öyküleri - RWTH Aachen Truck Pantograph
Trafiğin geri dönüşünü mümkün kılmak
Ana hedef: uygulama alanına bireysel olarak uyarlanabilen, özelleştirilebilir güç aktarım bileşenleri modülleri geliştirmek. Böylece LiVe projesi Eylül 2017'de başlatıldı ve başlangıçta yakıt hücresi veya pantograf - araca monte edilen katlanabilir bir pantograf - gibi çeşitli teknolojileri bataryalı elektrikli araç temelinde araştırdı. Bu temelde, LiVePLuS projesi daha sonra Şubat 2020'de bataryalı ve pantograflı ağır hizmet kamyonlarına odaklanarak başlatıldı.
Araştırma sonuçlarını doğrulamak ve pantograflı çekici ünitelerinin uygunluğunu kanıtlamak için, bir kamyonun da prototip olarak güçlendirilmesi gerekiyordu. Geleneksel olarak bu, bir elektrik motoru ve pantografın havai hat sistemine bir arayüz olarak eklendiği bir çekiş bataryasından oluşur. Bir sensör sistemi aracın havai hat bulunan bir şeritte olup olmadığını algılar ve kamyonun pantografı uzayarak havai hatta yanaşır. Bu, elektrik motoruna güç sağlar ve aynı zamanda bataryayı şarj eder.
Her iki proje de VDI/VDE Innovation + Technik GmbH tarafından desteklenmekte ve Federal Çevre, Doğa Koruma, Nükleer Güvenlik ve Tüketicinin Korunması Bakanlığı (BMUV) tarafından finanse edilmektedir. “Pantograflı teknoloji özellikle ilgi çekici, çünkü bunun altyapısı oldukça hızlı bir şekilde uygulanabilir - 2030 yılına kadar burada çok şey başarılabilir. Araştırmalar, havai hat kamyonlarının kullanımının geleneksel kamyonlara kıyasla 2030 yılına kadar CO2 emisyonlarını yaklaşık yüzde 50 oranında azaltabileceğini göstermiştir. Bir adım daha ileri gider ve havai hat sistemlerini yalnızca yenilenebilir enerji kaynaklarıyla çalıştırırsak, bu kamyonların yalnızca çalışması bile bugün CO2-nötr olacaktır” diyor PEM E-Mobilite Üretim Mühendisliği Ekip Lideri Simon Dünnwald.
Pantograflar tarafından sağlanan enerji, yüksek toplam verimliliği nedeniyle sadece çok verimli olmakla kalmaz, aynı zamanda geleneksel kamyonlara kıyasla çok az dezavantajı vardır. Altyapı üzerindeki etkisi de benzer şekilde düşüktür: havai hatların bulunduğu şeritler diğer yol kullanıcıları tarafından da kısıtlama olmaksızın kullanılabilir. Bu tür havai hatlar halihazırda A1 ve A9 otoyollarının bazı bölümlerine test güzergahı olarak kurulmuştur. “Simülasyonlar ve çalışmalar, Alman otoyol ağının yaklaşık yüzde 30'unun - yaklaşık 3.200 ila 4.000 kilometre - havai hat sistemleriyle güçlendirilmesinin, ağır yük araçlarının yüzde 80'ini elektrikli hale getirmek için yeterli olacağını gösteriyor. Yani burada muazzam bir potansiyelimiz var” diyor Dünnwald.
Webasto'dan bileşenler ve birinci sınıf destek
Halihazırda Alman yollarında tamamen elektrikli tahrikli pantograf bulunmadığından ve bu nedenle teknoloji çok yeni olduğundan, araştırma grubu halihazırda kullanıma hazır olan bir sisteme güvenemezdi, ancak yenilikçi çözümler bulmak zorundaydı. Bileşenlerin teslimatı da zorlu bir süreç oldu. “Araştırma projemiz için prototipleri küçük miktarlarda üretiyoruz. Bu durum pek çok tedarikçi için yeterince cazip değil. Münferit bileşenlerin teknik kullanılabilirliği ve teslimat sürelerinin de makul olması gerekiyordu.
Ağır ticari araçların uygulama alanı zaten bazı pazar katılımcılarını dışlıyor. Ve elbette bileşenler için bazı gereksinimlerimiz vardı. Örneğin prototip aküler yerine, yüksek voltajlı yerleşik elektrik sisteminin geri kalanıyla uyumlu seri sertifikalı bataryalar kullanmak istedik,” diye açıklıyor Sasse. Kamyondaki alan sınırlı olduğu için bataryaların boyutunun da uygun olması gerekiyordu. Yoğun piyasa gözlemi ve derinlemesine araştırmadan sonra, seçim nihayet Webasto'nun ticari araçlar için standart aküsünde karar kılındı.
Şirket sadece gerekli bileşenleri kısa sürede tedarik etmekle kalmadı, aynı zamanda uzman bilgisiyle aktif destek de sağladı. “Webasto ile yakın irtibat halindeydik ve tüm departmanlarla doğrudan temas halindeydik. Bir prototip geliştirmek her zaman uzmanların görüşlerine ihtiyaç duyduğumuz çok özel soruların ortaya çıkması anlamına gelir. Webasto ile çok yakın çalıştık, hızlı geri bildirim aldık, ilgili tüm verileri aldık ve hatta münferit bileşenlerin sahada devreye alınması konusunda destek aldık” diye açıklıyor Sasse.
Webasto batarya sistemine ek olarak, ürün tarafında Araç Arayüz Ağ Geçidi (VIG) de kullanılmıştır. Oldukça kompakt olan VIG, araç ile akü arasında bir arayüz görevi görüyor ve 16 adede kadar bataryanın kontrol edilebilmesini sağlıyor. Araştırma grubu, VIG temelinde Güç Dağıtım Ünitesini (PDU) geliştirmiştir. Bu bireysel kompakt ünite, batarya, akım toplayıcı ve motor için gerekli tüm bağlantıların yanı sıra gerekli dağıtım ve diğer işlevleri içerir.
Teoriden pratiğe
Bileşene özel bireysel devreye alma ve tüm sistemin inşa edilmemiş bir durumda devreye alınması gibi çok sayıda testten sonra, prototipin gerçek test çalıştırması gerçekleştirilecektir. Araç, RWTH test pistinde birkaç testten geçti. Bir sonraki adım olarak, pantograf, havai hatta yanaşma işleminin sorunsuz çalışıp çalışmadığını görmek için başka bir test pistinde test edilecektir.
Daha sonra, araştırma grubunun kapsamlı ölçümler yapabilmesi için prototip kamu trafiğinde devam edecek. "Amaç, sistemi daha da optimize etmek ve daha yüksek bir olgunluk derecesi elde etmektir. Aktarma organları modül yapı taşının sadece tam olarak geliştirilmekle kalmayıp aynı zamanda gerçek ekonomik açıdan da ilgi çekici olduğu bir noktaya ulaşmak istiyoruz. Maliyetler uygun olmadıkça, sistem kullanılmayacaktır. Ama burada mükemmel bir yoldayız. Proje aynı zamanda yüksek bir sosyal alaka düzeyine sahiptir:
Prototipi gördükten sonra hevesli olan birçok büyük tedarikçi firmadan ziyaretler aldık. Projemiz için geleceğin neler getireceğini merak ediyoruz, ancak şimdiden başardıklarımızla gurur duyuyoruz. Ve Webasto ile bize kapsamlı destek sağlayan ve yük taşımacılığının karbondan arındırılmasını ilerletmek için bizimle birlikte çalışan bir ortak bulduk" diyor Dünnwald. Webasto da bu işbirliği konusunda çok hevesli. "Karayolu taşımacılığında CO2 emisyonlarını büyük ölçüde azaltma potansiyeline sahip böylesine yenilikçi bir projenin ortağı olmaktan gurur duyuyoruz. Gelecekte projeyi daha fazla desteklemeyi dört gözle bekliyoruz ve her zaman memnuniyetle ürün ve teorik girdi sağlayacağız" diye ekliyor Webasto Enerji Yönetim İş Kolu Başkan Yardımcısı Michael Bauer.
