Hybridivallankumous – vuosien tutkimus- ja kehitystyö

Kesäkuussa 2011 Volvo Trucks toimitti ensimmäisen hybridikuorma-auton asiakkaalle. Tällä hetkellä käytössä on yli 50 Volvo FE Hybrid -kuorma-autoa. Näiden kuorma-autojen takana on vuosien tutkimus- ja kehitystyö, ja Volvo Trucksin hybriditeknologian tulevaisuus näyttää valoisalta.
Volvo Trucksin hybridimoottori.

Volvo Group aloitti hybridivoimansiirtolinjan tutkimisen jo 1985, mutta todelliseen vauhtiin tutkimustyö pääsi vasta vuonna 2005.

Jotta Volvo FE Hybridin koko merkitys asettuu perspektiiviin, täytyy ymmärtää projektiin käytetyn tutkimus- ja kehitystyön suuruusluokka. Toisin kuin yleisesti luullaan, sähkökoneiden käyttäminen ei ole mikään uusi konsepti. Volvo Group esimerkiksi aloitti hybridivoimansiirtolinjan tutkimisen jo 1985. Nämä projektit eivät kuitenkaan edenneet prototyyppi- ja esittelymalliastetta pidemmälle.

Anders Kroon.

Anders Kroon, energiatehokkuus- ja ympäristötoimintojen johtaja, Volvo Trucks.

– Tuolloin projektit olivat pikemminkin vakuutus sille varalle, ettemme pystyisi kaikilta osin täyttämään tulevia päästömääräyksiä, kertoo Anders Kroon, Volvo Trucksin energiatehokkuus- ja ympäristötoimintojen johtaja. Hän on ollut yli kymmenen vuotta tiiviisti mukana hybridiprojektissa. – Painopiste ei tuolloin ollut lainkaan taloudellisissa näkökohdissa tai kaupallisesti kannattavan tuotteen kehittämisessä. 

Tämä kaikki muuttui vuonna 2001, kun Kroonia pyydettiin käynnistämään tutkimus tulevaisuuden polttoaineista. Tutkimuksen tulokset olivat häkellyttäviä.

– Kävi selväksi, että helpon öljynsaannin aika päättyisi ja että se vieläpä päättyisi pian, hän muistelee. – Tulimme nopeasti siihen tulokseen, että fossiilisille polttoaineille tarvittiin vaihtoehtoja ja että toimiin piti ryhtyä nopeasti. 

Vuodesta 2002 lähtien, kun sähkö oli todettu tehokkaan muuntuvuuden ansiosta vaihtoehtoisista energianlähteistä toteuttamiskelpoisimmaksi, Anders Kroon tiimeineen ryhtyi tutkimaan erilaisia sähkö- ja polttomoottoritekniikan yhdistelmiä. Tämä tie vei kohti rinnakkaishybridin kehittämistä. Ruotsin valtion, Yhdysvaltain puolustusministeriön ja Volvo Groupin rahoituksen turvin kehitystiimi onnistui rakentamaan esittelykelpoisen rinnakkaishybridijärjestelmän vuoden 2005 loppuun mennessä. 

Teknologia on periaatteessa jo kehitetty – hiomme vain sitä huippuunsa.

Mats Alaküla, Global Advanced Engineering, Volvo Trucks

Sitten tuli suuri käänne: kun hybridi oli esitelty talon sisällä Volvo Groupin tuolloiselle pääjohtajalle Leif Johanssonille, hän toi asian julkisuuteen ja lupasi, että Volvo Group kehittää tuotantokelpoisen hybridivoimansiirtolinjan kolmessa vuodessa.

Miguel Hallgren.

Miguel Hallgren, tuotevaatimusvastaava, Volvo Trucks.

– Olimme kehittäneet tekniikkaa vasta kolme vuotta, eikä meillä ollut virallista organisaatiota, Kroon kertoo. – Meillä oli kova kiire ja metsästimme osaajia. Mutta kahden ja puolen vuoden jälkeen meillä oli käsissämme tuotantovalmis voimansiirtolinja.

Heidän työnsä tulos on Volvo FE Hybrid, joka esiteltiin virallisesti yleisölle vuonna 2009. Kesäkuussa 2011 ensimmäinen ajoneuvo toimitettiin asiakkaalle, ja nyt käytössä on yli 50 hybridiä. 

– Tämä on suurin hyötykäyttöön tarkoitettu sarjavalmisteinen hybridikuorma-auto, kertoo Volvo Trucksin tuotevaatimusvastaava Miguel Hallgren. – Ennen Volvo Trucksia kukaan muu valmistaja maailmassa ei ollut tuottanut hybridivoimansiirtolinjalla varustettua 26 tonnin kuorma-autoa.

Pelkällä sähkömoottorilla Volvo FE Hybrid kulkee äänettömästi. Kun ajoneuvo kiihdyttää yli 20 kilometrin tuntinopeuteen, dieselmoottori kytkeytyy päälle. Automatisoitu vaihteisto huolehtii siitä, että moottorit toimivat optimaalisessa tasapainossa, jotta huonolta hyötysuhteelta vältytään. Akkuja ladataan jarrutuksen yhteydessä muodostuvalla, talteen otettavalla energialla, joten energiahukka minimoidaan.

Koska pienillä nopeuksilla ei kulu polttoainetta ja jarrutusten energia käytetään hyödyksi, Volvo FE Hybrid sopii parhaiten paljon pysähdyksiä vaativiin ajoihin. Jäteautoilla on päästy suurimpiin säästöihin; niillä kulutus on laskenut jopa 20 prosenttia. Jos myös jätepakkaaja on sähkötoiminen, säästöt koko ajoneuvon tasolla voivat olla jopa 30 prosenttia. Kaupunkijakeluautoissa säästöt voivat puolestaan olla jopa 15 prosenttia.

Ennen Volvo Trucksia kukaan muu valmistaja maailmassa ei ollut tuottanut hybridivoimansiirtolinjalla varustettua 26 tonnin kuorma-autoa.

Miguel Hallgren, tuotevaatimusvastaava, Volvo Trucks

Asiakkailta saatu palaute Volvo FE Hybridistä on ollut ylivoimaisen positiivista. Se paitsi toteuttaa luvatut polttoainesäästöt ja toimii meluttomasti, myös parantaa käyttöastetta ja tuottavuutta.

– Volvon tarkkaan optimoitu järjestelmä on suurin ero Volvo FE Hybridin ja muiden hybridikuorma-autojen välillä, Hallgren lisää. – Järjestelmän kehittämisessä olemme soveltaneet integroinnin periaatetta alusta saakka ja suunnitelleet kaikki osat toimimaan optimaalisesti yhdessä. Näin voidaan turvata huippuluokan laatu ja entistä parempi suorituskyky.

Mats Alaküla.

Mats Alaküla, Global Advanced Engineering, Volvo Trucks.

Jopa kehitystiimi on yllättynyt siitä, kuinka hyvin Volvo FE Hybrid on suoriutunut.

– Tuloksena on erittäin luotettava ajoneuvo, kertoo Volvo Trucksin Global Advanced Engineering -osaston Mats Alaküla. – Lontoon linja-autoissa sillä on ollut parempi käyttöaste kuin vastaavan ajoneuvon ei-hybridiversioissa, mikä on mielestäni erityisen merkittävää. Se kertoo selvää kieltä tehdyn työn laadusta. 

– Tekninen kehitystyö on kuin urheilua – ensimmäisenä maaliin ehtivä huomataan aina, Anders Kroon lisää. – Markkinoilla on kahden tai kolmen vuoden kuluttua tarjolla enemmän tai vähemmän nykyisten malliemme kopioita.

Mitä sitten on luvassa seuraavana? Onko Volvo FE Hybrid kehityksen päätepiste vai vasta alkua? – Hybriditekniikka on hyvä alku, koska se pienentää polttoaineenkulutusta. Mutta polttoainetta tarvitaan edelleen, joten ongelma ei vielä ole ratkennut, Alaküla kertoo. – Seuraava vaihe on siirtyminen dieselistä vaihtoehtoiseen energianlähteeseen, tässä tapauksessa sähköön.

Lyhyellä aikavälillä painopiste on hybridin akkukapasiteetin kehittämisessä, jotta hybridivoimansiirtolinjaa voidaan käyttää nykyistä useammissa tehtävissä ja kuorma-automalleissa. Jarrutusenergian talteenotolla päästään vain tiettyyn pisteeseen. Kokonaan sähkökäyttöön siirtyminen edellyttää sähköverkkoon kytkettävien ratkaisujen kehittämistä. Tulevaisuudessa pyritäänkin ensisijaisesti kehittämään tapoja kytkeä ajoneuvo sähköverkkoon ajoneuvon ajosykliä muuttamatta – esimerkiksi ajoittamalla lataukset ajankohtiin, joina ajoneuvo ei muutenkaan ole liikkeessä. Jos nopeita ja käteviä kytkentätapoja löytyy, linja-autoissa potentiaali on kaikkein suurin, koska ne tekevät säännöllisiä, ennustettavia pysähdyksiä määrätyissä paikoissa. Kaupunkijakeluautot voisivat myös hyötyä tästä.

Teknologia on periaatteessa jo kehitetty – hiomme vain sitä huippuunsa.

Mats Alaküla, Global Advanced Engineering, Volvo Trucks

– Jos jakeluauto tekee kymmenen 5–10 minuutin pysähdystä päivässä ja pysähdyspaikoissa on käytettävissä kohtuullisen tehokas sähköpistoke, monessa tapauksessa tämä riittäisi, Alaküla kertoo. – Nämä kuorma-autot pystyvät tällöin toimimaan suurimman osan päivästä sähkötilassa, mikä on hyväksi paitsi ympäristölle myös taloudelle. Teknologia on periaatteessa jo kehitetty – hiomme vain sitä huippuunsa.

Niin jännittävältä kuin tämä kuulostaakin, ratkaisulla on rajoituksensa, koska ajoneuvolla täytyy tehdä säännöllisiä pysähdyksiä. Tämä on täysin epäkäytännöllistä esimerkiksi kaukokuljetuksissa. Mutta entä jos akkua olisi mahdollista ladata ajon aikana? Ajatus sähköteistä, joissa ajoneuvot ovat jatkuvasti kytköksissä sähköverkkoon, kuulostaa mielikuvitukselliselta. Mutta sitäkin on pohdittu vakavasti. – Testiteitä rakennetaan parhaillaan Yhdysvalloissa, Aasiassa ja Euroopassa, Anders Kroon kertoo. 

– Lataaminen on se ratkaiseva tekijä, Mats Alaküla päättää. – Jos pystyisimme toimittamaan edullista sähköenergiaa kestävästi, turvallisesti ja helposti, se muuttaisi kaiken perinpohjaisesti. Jos siihen pääsemme, mahdollisuudet ovat rajattomat.
 

Volvon hybridivoimansiirtolinja.

Volvon hybridivoimansiirto on osoittautunut niin luotettavaksi Lontoon linja-autoissa, että sillä on ollut parempi käyttöaste kuin vastaavan ajoneuvon ei-hybridiversioissa.

Aiheeseen liittyvä sisältö

Pienemmät vaihteet käyttöön

I-Shift -vaihteiston tuoteperhettä on nyt täydennetty uudella ryömintävaihteilla varustetulla I-Shiftillä. Uusien vaihteiden ansiosta liikkeelle lähteminen pysähdyksistä onnistuu jopa 325 tonnin massalla....

Volvo Dynamic Steering -ohjausjärjestelmän hyödyt kuljettajille

Vakaus on täydellinen suurilla nopeuksilla, hallittavuus on huippuluokkaa pienillä nopeuksilla, ja lihas- sekä nivelrasitus vähenee huomattavasti. Vuonna 2013 julkistettu Volvo Dynamic Steering (VDS) -ohjausjärjestelmä on muuttanut monen kuljettajan ...

Oikea tuntuma – kuinka etupään erillisjousitus kehitettiin

Tehtävä oli määritelty selkeästi: kehittäkää jousitusjärjestelmä, jonka ansiosta Volvoista tulee ohjattavuuden ja ajomukavuuden alueilla maailman parhaita kuorma-autoja. Tavoitteen toteuttaminen sen sijaan oli melkoinen haaste....

Suodata artikkeleita

5 true 5