Ulkoilman lämpötilan vaikutus sähköbussin energiankulutukseen

Abstract

Joukkoliikenne on tällä hetkellä puhutteleva aihe Turussa. Vaihtoehtoja runkobussilinjaston malleista ja suuria matkustajamääriä vetävien linjojen toteutustavoista on selvitetty laajasti. Kaupunkien tavoitteet päästöjen vähentämiseksi edellyttävät rohkeita muutoksia liikennejärjestelmään ja sen myötä vaihtoehtoisten käyttövoimaratkaisujen käyttöönottoa julkisessa liikenteessä.

Pohjoisen ilmasto- ja keliolosuhteet nousevat usein esiin arkipäiväisessä keskustelussa puhuttaessa sähköstä vaihtoehtoisena käyttövoimana. Tämän opinnäytetyön tavoitteena oli tutkia sähköbussia ympäröivän ulkoilman lämpötilan vaikutusta sähköbussin energiakulutukseen koko auton, sekä yksittäisten korkeajännitteellä toimivien kuluttajien osalta. Työ oli ennen kaikkea tilastollinen tutkimus, johon liittyvät menetelmät tarjoavat oivallisen tavan analysoida eri muuttujien vaikutusta kulutukseen.

Tutkimus tehtiin keräämällä kulutustieto ja lämpötila erikseen jokaiselta kuudelta autolta ja kuluttajalta. Näytteet otettiin harkinnanvaraisesti tulosten luotettavuuden parantamiseksi. Harkinnanvaraisuudella tarkoitetaan arvojen huomioimista ainoastaan kokonaan ajettujen linjapäivien osalta, jolloin esimerkiksi huoltopäivien korkeat keskikulutukset eivät vääristä lopputulosta. Tietoja kerättiin noin 17 kuukauden ajalta jokaisen auton käyttöönottopäivästä vuoden 2018 helmikuun loppuun, jolloin eri lämpötiloja saatiin kerättyä mahdollisimman kattavasti.

Muutosta havaittiin erityisesti tasajännitemuuntimen, ilmalämpöpumpun ja ajomoottorin kulutuksessa. Toisaalta ohjaustehostimen ja paineilmakompressorin kulutukset eivät vaikuttaneet olevan lainkaan yhteydessä lämpötilan muutokseen.

Public transport is currently one of the most discussed topics in Turku. Different options have been compared to find a solution to execute a functional arterial bus route network. Light rail and bus rapid transit systems have also been discussed. Cities have to change their traffic systems in order to reach the goals in reducing emissions. This also includes considering the usage of new fuels in public transport.

The Nordic climate and weather conditions often emerge when discussing electric vehicles. The objective of this thesis is to research how ambient temperature impacts the energy consumption of electric buses. The single high voltage devices were investigated along with overall consumption. This thesis is a statistical analysis, which offers great tools to compare the effect of different variables.

The research was conducted by collecting data from six buses and from each singular high voltage device. Since many values were inaccurate because of low quantity of daily kilometers, the reliability was improved by using a discretionary sample method. Data was collected from the first day of the operation to the end of February 2018.

The impact of ambient temperature was striking in case of a DCDC-converter, heat pump and drive motor. In case of power steering and an air compressor the impact was not notable.