Vorhersagende Energieverwaltung für Kühltransporter

Kühltransporter sind voll wichtig für den Transport von Sachen, die kalt bleiben müssen, wie Essen und Medizin. Normalerweise laufen diese Trucks mit Dieselgeneratoren, was nicht gerade umweltfreundlich ist. Als bessere Lösung setzen manche Anhänger jetzt Elektroenergie für die Kühlung ein, aber das braucht eine Batterie. Um die Batterie kleiner zu machen, gibt es Systeme mit einer sogenannten Rekuperationsachse. Diese Achse sammelt Energie, während der Truck bremst.

Momentan funktionieren viele Systeme reaktiv. Das heisst, sie reagieren nur, wenn was passiert, zum Beispiel wenn der Fahrer bremst. Oft liefert dieses System auch Energie, wenn der Fahrer nicht bremst, das nennt man Zugmodus. Aber dieser unnötige Energieverbrauch erhöht den Kraftstoffverbrauch und schadet der Umwelt.

Dieser Artikel erklärt die Vorteile eines Systems, das den Energiebedarf vorhersagen kann, indem es Daten über die Strecke und Umgebung nutzt. Studien zeigen, dass es gute Chancen gibt, Kraftstoff zu sparen und Emissionen zu reduzieren, wenn man ein smarteres Energiemanagementsystem nutzt.

#Das Problem mit Dieselbetriebenen Kühltransportern

Kühlanhänger werden oft von Dieselaggregaten betrieben, die schädliche Gase ausstossen und zur Lärmbelastung beitragen. Es gibt gesetzliche Regelungen, die Fahrzeughersteller dazu anregen sollen, effizientere Fahrzeuge zu bauen. Diese Regelungen gelten jedoch nicht für Anhängerhersteller, was ein Problem ist, da Anhänger auch die Umwelt beeinflussen.

Viele Leute suchen nach alternativen Lösungen, die leiser und umweltfreundlicher sind als Dieseltrucks. Einfach den Dieselgenerator durch eine grosse Batterie zu ersetzen, ist nicht praktikabel, da die Grösse und das Gewicht der Batterie die Ladefähigkeit des Anhängers verringern würden. Daher ist es wichtig, andere Lösungen zu finden.

#Aktuelle Lösungen

Um diese Herausforderungen zu meistern, integrieren einige Trucks Generatoren in die Achsen des Anhängers. Damit können sie Energie beim Bremsen zurückgewinnen und während der Fahrt Energie erzeugen. Auch wenn diese Methode eine stetige Energieversorgung sicherstellt, führt sie trotzdem zu einem zusätzlichen Kraftstoffverbrauch.

Die Versorgungssicherheit ist entscheidend für diese Systeme, denn wenn die Batterie leer wird, könnte das den Kühlprozess stoppen. Das könnte die gesamte Ladung verderben und finanzielle Verluste verursachen. Daher ist eine konstante und zuverlässige Energieversorgung nötig, wenn man diese Systeme plant.

Die meisten aktuellen Energiemanagementsysteme (EMS) sind reaktiv. Sie aktivieren Energiesparmodi nur basierend auf dem Batteriestand und berücksichtigen nicht die bevorstehende Strecke oder Fahrbedingungen. Diese reaktiven Systeme führen oft zu übermässigem Energieverbrauch, besonders bei Steigungen oder hohen Geschwindigkeiten.

#Der Bedarf an prädiktiven Energiemanagementsystemen

Der Aufstieg von prädiktiven Energiemanagementsystemen (EMS) kann die Effizienz von Kühlanhängern erheblich verbessern. Ein prädiktives System nutzt Informationen über die Strecke, den Verkehr und andere missionsspezifische Details, um das Energiemanagement zu optimieren.

Mit diesem Ansatz können Trucks unnötiges Ziehen reduzieren, den Energieverbrauch besser steuern und Emissionen senken. Zum Beispiel kann das EMS den aktuellen Verkehr, Streckendetails und erwartete Stopps zum Laden und Entladen berücksichtigen. Die Nutzung von Simulationsdaten aus einem Tool namens VECTO zeigt, dass es viel Raum für Verbesserungen im Energiemanagement gibt.

#VECTO und Fahrzyklusmodellierung

VECTO ist ein Simulationswerkzeug, das von der europäischen Kommission entwickelt wurde, um den Kraftstoffverbrauch und die Emissionen von schweren Fahrzeugen (HDVs) zu bewerten. Diese Software nutzt verschiedene Fahrzeugeigenschaften, um zu simulieren, wie viel Kraftstoff sie unter unterschiedlichen Fahrbedingungen verbrauchen würden.

Für diese Studie wurden drei verschiedene Fahrzyklen untersucht: städtische Lieferungen, regionale Lieferungen und Fernfahrten. Diese Szenarien repräsentieren unterschiedliche Fahrbedingungen und -verhalten und ermöglichen eine gründliche Bewertung des möglichen Energieeinsparungspotenzials.

Der städtische Lieferzyklus hat viele Stopps und Starts, was ihn für die Energierückgewinnung geeignet macht. Im Gegensatz dazu hält der Fernfahrzyklus eine konstante Geschwindigkeit. Durch die Analyse dieser Zyklen können Forscher sehen, wie sich verschiedene Fahrbedingungen auf den Energieverbrauch und die Emissionen auswirken.

#Anpassungen für elektrifizierte Anhänger

VECTO unterstützt von sich aus nicht die Simulation von rekupierenden Achsen und elektrifizierten Anhängern. Daher wurden bestimmte Anpassungen vorgenommen, um zu simulieren, wie diese Systeme funktionieren würden. Zum Beispiel wird die Energie, die von der Anhängerachse erzeugt wird, in die Gesamtberechnungen des Motorenmoments einbezogen.

In dieser Simulation ist der Anhänger mit zwei Generatoren und einer Batterie ausgestattet. Die Kühlanlage läuft kontinuierlich und verbraucht eine feste Menge an Energie. Die Simulation beginnt mit einer vollen Batterie, und das Ziel ist es sicherzustellen, dass die Batterie während des Betriebs nicht unter einen bestimmten Wert fällt.

Aktuelle Bremssysteme erlauben noch nicht, die Energierückgewinnung zu priorisieren, aber die Hersteller arbeiten daran, diese Systeme zu entwickeln.

#Optimierung des Zugmodus

Um den besten Weg zu finden, den Zugmodus zu nutzen, wurden Simulationen durchgeführt, um zu bestimmen, wann und wie viel zusätzliche Energie aus dem Kraftstoff des Trucks verwendet werden sollte. Dabei wurden verschiedene Szenarien getestet, um die beste Strategie zu finden, die den zusätzlichen Kraftstoffverbrauch minimiert und gleichzeitig genügend Energie für den Anhänger sicherstellt.

Durch die Bewertung vieler verschiedener Szenarien konnten die Forscher einen optimalen Bereich für die Aktivierung des Zugmodus festlegen. Die Ergebnisse zeigten, dass die Verwendung eines prädiktiven Systems den zusätzlichen Kraftstoffverbrauch und die Emissionen in allen getesteten Fahrzyklen erheblich reduzieren könnte.

Im Vergleich zu älteren reaktiven Steuerungsmethoden schnitt das prädiktive System besser ab und zeigte in einigen Fällen Einsparpotenzial von über 80 %.

#Fazit und zukünftige Richtungen

Diese Studie zeigt, wie vorteilhaft prädiktive Energiemanagementsysteme für Kühlanhänger sein können. Die Ergebnisse verdeutlichen, dass es ineffizienter ist, sich auf fixe Energie Muster zu verlassen, als ein System, das sich an Echtzeitdaten anpassen kann.

Zukünftige Forschungen werden sich darauf konzentrieren, genauere Daten zu sammeln und präzise Modelle zu entwickeln, um das prädiktive EMS noch effektiver zu machen. Zu verstehen, welche Faktoren die Energierückgewinnung und den Kraftstoffverbrauch beeinflussen, ist entscheidend, damit diese Systeme gut funktionieren.

Zusammenfassend bietet die Erforschung prädiktiver Energiemanagementsysteme einen vielversprechenden Weg nach vorne. Mit einem besseren Management des Energieverbrauchs könnte der Kraftstoffverbrauch erheblich gesenkt werden, während gleichzeitig die Umwelt geschont wird.