Aurinkopaneeleiden integrointi raskaisiin ajoneuvoihin
Santero, Antti (2022)
Diplomityö
2022
School of Energy Systems, Sähkötekniikka
Kaikki oikeudet pidätetään.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2022051134364
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2022051134364
Tiivistelmä
Kylmäketjulogistiikka on vahvasti kasvava liiketoiminta-ala. Kylmäkuljetuksia suorittavien kuorma-autojen kuormatiloja viilentävät kylmäkoneet toimivat pääosin niiden sisäisillä dieselgeneraattoreilla. Euroopan unionin kiristyvien päästörajoitteiden ennustetaan koskevan lähitulevaisuudessa myös näitä kuormatilojen kylmäkoneita. Kiristyvät rajoitteet painostavat valmistajia kehittämään kylmäkoneitaan vähäpäästöisemmiksi.
Tässä työssä määritetään laskennallisesti sekä kokeellisesti tyypillisen puoliperävaunun kylmäkoneen sähköenergian kulutus hyvin termisesti eristetylle kuormatilalle sekä huonosti termisesti eristetylle kuormatilalle. Sähkön kulutuksen perusteella suunnitellaan puoliperävaunuun kiinni asennettava ja kylmäkoneeseen liitettävä aurinkopaneeleihin ja akustoon perustuva energianvarastointijärjestelmä.
Suunniteltua järjestelmää simuloidaan HOMER Pro ohjelmistolla tarkastellen hyvin eristetyn kuormatilan tapausta sekä huonosti eristetyn kuormatilan tapausta. Simulaatiotulosten perusteella suunniteltu järjestelmä säästää huomattavan määrän rahaa sekä polttoainetta 25 vuoden aikana verrattuna pelkän kylmäkoneen sisäisen dieselgeneraattorin käyttämiseen. Säästön määrä riippuu siitä asennetaanko aurinkovoimalat kuormatilan katon lisäksi sivuseinille ja kuinka ison kapasiteetin akustoa käytetään. Kaikkein taloudellisimmat rahallisesti ovat kokoonpanot, joissa suunnitellun järjestelmän kapasiteetti ei riitä täysin kattamaan sähköenergian tarvetta vuoden aikana vaan dieselgeneraattoria käytetään kulutuksen huippujaksoina. Cold chain logistics is a rapidly growing enterprise. Transport refrigeration units that keep the load compartments of heavy duty trucks cool are mainly driven by their diesel fueled internal combustion engines. The European Union’s emission regulations are expected to cover the combustion engines inside transport refrigeration units in the near future. Ever tightening regulations put pressure on transport refrigeration unit manufacturers to develop their units towards less emissions.
In this thesis the demand of electric energy of a typical transport refrigeration unit serving a semi trailer is determined numerically and experimentally for cases where the semi trailer thermal insulation is good and where the thermal insulation is bad or compromised. Based on the demand of electricity an energy storage system utilising solar panels and a battery is designed to be installed on a semi trailer and connected to the transport refrigeration unit serving the trailer.
The designed system is simulated with HOMER Pro examining the identified cases of good insulation and bad insulation. Based on the simulation results the designed system saves a considerable amount of money and fuel over an operation duration of 25 years in comparison to using only the internal combustion engine of the transport refrigeration unit to supply the loads. The amount of savings is determined by whether the side walls of the trailers load compartment are used for solar production in addition to the roof and by the size of the installed battery. The most economical configurations are those where the capacity of the energy storage system does not fully cover the demand of energy over a full year and the internal combustion engine is used during peak demand periods.
Tässä työssä määritetään laskennallisesti sekä kokeellisesti tyypillisen puoliperävaunun kylmäkoneen sähköenergian kulutus hyvin termisesti eristetylle kuormatilalle sekä huonosti termisesti eristetylle kuormatilalle. Sähkön kulutuksen perusteella suunnitellaan puoliperävaunuun kiinni asennettava ja kylmäkoneeseen liitettävä aurinkopaneeleihin ja akustoon perustuva energianvarastointijärjestelmä.
Suunniteltua järjestelmää simuloidaan HOMER Pro ohjelmistolla tarkastellen hyvin eristetyn kuormatilan tapausta sekä huonosti eristetyn kuormatilan tapausta. Simulaatiotulosten perusteella suunniteltu järjestelmä säästää huomattavan määrän rahaa sekä polttoainetta 25 vuoden aikana verrattuna pelkän kylmäkoneen sisäisen dieselgeneraattorin käyttämiseen. Säästön määrä riippuu siitä asennetaanko aurinkovoimalat kuormatilan katon lisäksi sivuseinille ja kuinka ison kapasiteetin akustoa käytetään. Kaikkein taloudellisimmat rahallisesti ovat kokoonpanot, joissa suunnitellun järjestelmän kapasiteetti ei riitä täysin kattamaan sähköenergian tarvetta vuoden aikana vaan dieselgeneraattoria käytetään kulutuksen huippujaksoina.
In this thesis the demand of electric energy of a typical transport refrigeration unit serving a semi trailer is determined numerically and experimentally for cases where the semi trailer thermal insulation is good and where the thermal insulation is bad or compromised. Based on the demand of electricity an energy storage system utilising solar panels and a battery is designed to be installed on a semi trailer and connected to the transport refrigeration unit serving the trailer.
The designed system is simulated with HOMER Pro examining the identified cases of good insulation and bad insulation. Based on the simulation results the designed system saves a considerable amount of money and fuel over an operation duration of 25 years in comparison to using only the internal combustion engine of the transport refrigeration unit to supply the loads. The amount of savings is determined by whether the side walls of the trailers load compartment are used for solar production in addition to the roof and by the size of the installed battery. The most economical configurations are those where the capacity of the energy storage system does not fully cover the demand of energy over a full year and the internal combustion engine is used during peak demand periods.