Detailed vehicle modelling of state-of-the-art energy efficiency technologies

Abstract

Στόχος της παρούσας διδακτορικής διατριβής είναι: η ανάπτυξη αναλυτικού πρωτοκόλλου μέτρησης για την παραγωγή έγκυρων και επαναλήψιμων δεδομένων για την επικύρωση μοντέλων ενεργειακής κατανάλωσης οχημάτων, η ανάπτυξη πρότυπης τοπολογίας μοντέλου, εφαρμόσιμου σε όλα τα συμβατικά οχήματα, για την διευκόλυνση και καθοδήγηση της διαδικασίας μοντελοποίησης, η δημιουργία μεγάλου εύρους δεδομένων από μοντελοποιήσεις υψηλής ακρίβειας, τα οποία χρησιμοποιούνται για την ανάπτυξη και επικύρωση του εργαλείου CO2MPAS, η ανάλυση και ποσοτικοποίηση της επίπτωσης της εισαγωγής στην νομοθεσία του νέου πρωτοκόλλου WLTP συγκριτικά με το παλαιότερο NEDC, η ανάπτυξη διαδικασιών μοντελοποίησης σύγχρονων τεχνολογιών υψηλής ενεργειακής απόδοσης σε προσομοιώσεις οχημάτων και η ανάπτυξη μεθοδολογίας για τον υπολογισμό των εκπομπών CO2 σε πραγματικές συνθήκες οδήγησης χρησιμοποιώντας γενικευμένα μοντέλα προσομοίωσης.Για τον λόγο αυτό, ο Ευρωπαϊκός στόλος οχημάτων χωρίστηκε σε χαρακτηριστικά τμήματα ανάλογα με τον τύπο κιβωτίου ταχυτήτων, τον τύπο καυσίμου, τον όγκο εμβολισμού και τον τύπο της τροφοδοσίας του κινητήρα. Ένα όχημα επιλέχθηκε για κάθε τμήμα το οποίο μετρήθηκε στα πρωτόκολλα NEDC και WLTP και για το οποίο δημιουργήθηκε μοντέλο προσομοίωσης στο λογισμικό Cruise της εταιρίας AVL GmbH. Η επικύρωση των μοντέλων που πραγματοποιήθηκε συγκρίνοντας τα αποτελέσματά τους με τις μετρήσεις για τέσσερα διαφορετικά κριτήρια τα οποία θεσπίστηκαν από την Ευρωπαϊκή Επιτροπη στα πλαίσια του ερευνητικού προγράμματος «WLTP/NEDC Correlation exercise». Τα μοντέλα οχημάτων που αναπτύχτηκαν συνδυάστηκαν με δεκατέσσερις τεχνολογίες υψηλής ενεργειακής απόδοσης και δημιουργήθηκε μια βάση δεδομένων η οποία χρησιμοποιήθηκε για την ανάπτυξη και επικύρωση του εργαλείου CO2MPAS. Τέλος, τα μοντέλα οχημάτων που αναπτύχθηκαν και τα αποτελέσματα που παρήχθησαν χρησιμοποιήθηκαν σε ένα σενάριο πρόβλεψης των μέσων εκπομπών CO2 από τον στόλο οχημάτων για το 2030 και για την διερεύνηση χρήσης τους στην έγκριση τύπου οχημάτων υπό πραγματικές συνθήκες οδήγησης.Συμπερασματικά, οι κυρίαρχοι λόγοι του ΔCO2 μεταξύ WLTP και NEDC είναι η διαφορετική αδρανειακή μάζα και η αντίσταση δρόμου που χρησιμοποιήθηκε, οι περισσότερες τεχνολογίες υψηλής ενεργειακής απόδοσης που μελετήθηκαν έχουν μεγαλύτερη επίπτωση στο πρωτόκολλο NEDC συγκριτικά με το WLTP διότι αναπτύχθηκαν και βελτιστοποιήθηκαν στα πλαίσια της νομοθεσίας NEDC. Επίσης, η χρήση γενικευμένου μοντέλου προσομοίωσης οχήματος με δεδομένα από δημόσιες πηγές καθώς και από την βάση δεδομένων που δημιουργήθηκε μπορεί να οδηγήσει σε επιτυχή προσομοίωση της κατανάλωσης καυσίμου σε πραγματικές συνθήκες οδήγησης, η μελλοντική σύσταση του στόλου οχημάτων δεν μπορεί να προβλεφθεί παρά να εκτιμηθεί εξαιτίας της εξάρτησής του από την μάκρο-οικονομία, της Νομοθεσία CO2, τις καταναλωτικές συνήθειες κτλ. Τέλος, βελτιστοποιήσεις στο νέο πρωτόκολλο μέτρησης από τους κατασκευαστές αυτοκινήτων θα είναι ακόμα εφικτές, αλλά προς το παρόν δεν είναι ξεκάθαρο πως θα υιοθετηθούν και ποια η επίπτωσή τους στην κατανάλωση καυσίμου και το CO2 θα είναι.