Sää- ja kuormitusolosuhteiden vaikutus sähköisen raskaan liikenteen energiankulutukseen : kokeellinen tutkimus Pohjoismaissa

Abstract

Raskaiden sähköisten kuljetusten yleistyminen edellyttää tarkkaa ymmärrystä siitä, miten ympäristöolosuhteet ja kuormitus vaikuttavat ajoneuvojen energiantarpeeseen ja käytettävyyteen. Toimintamatkan vaihtelu eri säätiloissa on edelleen yksi keskeisistä haasteista sähköisen raskaan liikenteen suunnittelussa, mitoituksessa ja operatiivisessa optimoinnissa. Tämän työn tavoitteena oli selvittää, mitkä tekijät vaikuttavat raskaan täyssähköisen kuorma-autoyhdistelmän energiankulutukseen ja toimintamatkaan todellisissa pohjoismaisissa olosuhteissa. Erityisesti tarkasteltiin ympäristön lämpötilan, ajoneuvon kokonaismassan ja tienpinnan olosuhteiden vaikutuksia sekä näiden tekijöiden yhteisvaikutuksia ajoneuvon energiatehokkuuteen. Tutkimusaineistona käytettiin Scania 40R E B6x2 -sähköisen täysperävaunuyhdistelmän 11 kuukauden telematiikkadataa, joka kattoi ajot Lounais-Suomessa ja Etelä-Ruotsissa vaihtelevissa sää- ja kuormitusolosuhteissa. Analyysissä ajoneuvon data yhdistettiin sääaineistoon, ja kulutuksen riippuvuutta lämpötilasta, kokonaismassasta ja tienpinnan keliluokasta (kuiva, märkä, loskainen) tutkittiin kvantitatiivisesti. Tulokset osoittivat, että energiankulutukseen vaikuttavat merkittävimmät tekijät ovat lämpötila, ajoneuvon kokonaismassa ja tiepinnan olosuhteet. Lämpötilan ja kulutuksen välinen yhteys oli lähes lineaarinen kuivissa olosuhteissa, mutta loskakelit aiheuttivat epälineaarisen kulutushuipun 0°C ympäristössä. Märissä olosuhteissa kulutus kasvoi keskimäärin 15 %–20 %, ja loskassa jopa 40 %–50 % verrattuna kuivaan tiepintaan. Raskailla kuormilla kulutuksen suhteellinen herkkyys pieneni, mutta absoluuttinen energiantarve kasvoi merkittävästi.

The objective of this study was to identify the factors influencing the energy consumption and driving range of a heavy-duty battery-electric truck combination under real Nordic operating conditions. In particular, the effects of ambient temperature, total vehicle mass, and road surface conditions were examined, as well as the combined impact of these factors on vehicle energy efficiency. The research dataset consisted of eleven months of telematics data from a Scania 40R E B6x2 battery-electric full trailer combination operating in Southwest Finland and Southern Sweden under varying weather and loading conditions. In the analysis, vehicle data were combined with meteorological observations, and the dependence of energy consumption on temperature, gross vehicle mass, and road surface class (dry, wet, slushy) was examined quantitatively. The results showed that the most significant factors affecting energy consumption are ambient temperature, vehicle mass, and road surface conditions. The relationship between temperature and energy consumption was nearly linear under dry conditions, whereas slushy road surfaces caused a nonlinear consumption peak around 0°C. Under wet conditions, energy consumption increased on average by 15 %–20 %, and under slushy conditions by as much as 40 %–50 % compared with dry pavement. At high vehicle masses, the relative sensitivity of consumption decreased, but the absolute energy demand increased substantially.