Buszok energia-felhasználása & károsanyag-kibocsátása
Frissítve: ápr. 15.
Az autóbuszok kialakítása, felépítése gyártónként különböző, míg a terhelési és üzemeltetési állapot ennél is szerteágazóbb: régiónként, üzemeltetőnként eltérő körülmények között kell teljesíteni. Az elektromos hajtáslánc jóval magasabb hatásfoka, és a gázolajhoz viszonyítva kisebb tárolható és mobilizálható fajlagos energiasűrűség következtében hatványozottan érvényesülnek a régiónkénti eltérések, nagyobb kitettség tapasztalható az időjárás, utasterhelés, segédüzemek, topográfia tekintetében. Az egyes konstrukciók összehasonlíthatóságának alapja, hogy egységes mérési, számítási, vagy szimulációs módszerrel lehessen megbizonyosodni a fajlagos felhasznált energiamennyiségről, mely a haszonjárművek üzemeltetésének tekintetében – a gumiabroncsokat követően – számottevő tétel.
Nemzeti érvényű mérési ciklusok
Egyes nemzetek saját hatáskörben hoztak létre olyan mérési ciklusokat, melyek országon belül átlagolva jó közelítéssel lefedik és jellemzik a felmerülő üzemeltetési körülményeket.
Hollandia Alkalmazott Tudományos Kutatási Szervezete (TNO) adott ki egy városi buszokra érvényes mérési ciklust (Dutch Urban Bus Driving Cycle, DUBDC), ennek főbb értékei: ciklushossz: 5 248 m, ciklusidő: 898 s, teljes útra vetített átlagsebesség: 21,0 km/h.
Németországban Braunschweig szolgáltat mintát a városi buszok üzemeltetési ciklusához; City Driving Cycle: befutott út: 10 900 m, ciklusidő: 1 740 s, teljes útra vetített átlagsebesség: 22,6 km/h.
„Fűrészfogas” vezetési ciklus a CBDC (Central Business District Cycle), melyben az alap forgalmi helyzetek (alapjárat, gyorsítás, kifuttatás, lassítás) 14 alkalommal történő meghatározott idejű ismétlése zajlik.
A belga volán (De Lijn) saját mérési ciklusa a Belgian City Cycle.
Európai típusbizonyítványhoz teljesítendő ciklus – ENSZ-EGB R101 7. melléklet
Négy, identikus városi ciklus (4 x 195 s), egy extra városi ciklus (emelt tempóval 400 s). Ciklushossz: 11 022 m, teljes útra vetített átlagsebesség: 33,6 km/h, sebességtolerancia: ± 2 km/h, időtolerancia: ± 1 s.
További peremfeltételek:
gumiabroncsok környezeti hőmérsékleten névleges nyomáson legyenek,
világító- és jelzőberendezések, további kiegészítő berendezések kikapcsolva,
minden, hajtáson kívüli energiatároló (hidraulikus, pneumatikus, elektromos) névleges feltöltési értéken álljon induláskor,
BTMS (Battery Thermo Management System) normál üzemállapotban működjön (ne legyen kiiktatva, sem teljesítménycsökkentve),
tesztelést megelőző hét napon a járműnek legalább 300 km-t kell futnia,
tesztelési környezeti hőmérséklet: 20°C ≤ t ≤ 30°C
ENSZ-EGB 101, 7. melléklete.
SORT – Standardized On-Road Testcycle
2004 óta létező teszteljárás, melyet először 12 méteres szóló dízel egyszintes buszok részére állított össze az UITP. Idővel kiterjesztették midi, csuklós, emeletes konstrukciókra. Háromféle vezetési ciklust tartalmaz (SORT1, SORT2, SORT3), ezek mindegyike jellemző haszonjárműves sebességeken (12, 18, 25 km/h) vizsgálja az energiafelhasználást. Eltérő sebesség vizsgálata lehetséges, ilyenkor az alacsonyabb és magasabb SORT kombinációjával a fogyasztást súlyozva lehet származtatni az eredményeket. A segédüzemek energiafogyasztása nem feltétlenül szükséges a busz hajtásához (fűtés, légkondicionálás), ezek a tesztelés alatt ki vannak kapcsolva.
E-SORT
Statikus teszt során az energiatárolórendszer (RESS) felhasználható energiáját méri, míg a fogyasztásmérés a SORT-ciklusok szerint zajlik. A segédüzemek (hűtés-fűtés) fogyasztása tenderdokumentumációk alapján becsülve le kell vonni, ugyanis kizárólag a hajtásra fordított energiával foglalkozik.
Nagy hiánya az E-SORT-nak, hogy a hűtés-fűtést becsülve veszik hozzá mérés helyett, noha a villanybuszok esetén ez jelenti a valós teljes energiafelhasználás ~harmadát.
C-WTVC, CHTC-B, CHTC-C – China-World Transient Vehicle Cycle, China Heavy-Duty Commercial Vehicle Test Cycle
Az európai piacra készített kínai buszok esetén egyes gyártók ezzel referálnak az e-buszuk hatótávolságáról. A C-WTCV a kínai GB/T 18386.2-2022 (Test methods for energy consumption and range of electric vehicles -- Part 2: Heavy-duty commercial vehicles) szabványban részletezett, míg a CHTC részleteit a GB/T 38146.2-2019 (China Automotive Test Cycle Part 2: Heavy-duty Commercial Vehicles) ismerteti. Egy forrás alapján utóbbi (CHTC) leváltotta előbbit (WTVC) 2020-ban. Különbség az eljárások között a CHTC javára az alacsonyabb sebességkarakterisztika, magasabb gyorsulás- és lassulásértékek, ezáltal a fajlagos energiafelhasználás jellemzően magasabb, mint a WTVC esetén.
C-WTVC mérési ciklus sebesség-idő diagramja.
A tesztpadi mérési módszerek menetét ingyenesen csak kivonatolva lehet megtekinteni, a kezdeti feltételek:
gumiabroncsok környezeti hőmérsékleten névleges nyomáson legyenek,
világító- és jelzőberendezések, további kiegészítő berendezések kikapcsolva,
minden, hajtáson kívüli energiatároló (hidraulikus, pneumatikus, elektromos) névleges feltöltési értéken álljon induláskor,
BTMS (Battery Thermo Management System) normál üzemállapotban működjön (ne legyen kiiktatva, sem teljesítménycsökkentve),
tesztelést megelőző hét napon a járműnek legalább 300 km-t kell futnia,
energiatárolók teljesen feltöltve, teszt 12 órával később indulhat,
klímaberendezés, és további segédüzemek kikapcsolt állapotban.
A fenti peremfeltétel-kivonat egyezik az ENSZ-EGB 101 7. mellékletében szereplőkkel, a szabvány elérhető hányada a SORT és a 101/7. egyvelege.
VECTO – Vehicle Energy Consumption Calculation Tool
A jármű energiafogyasztását számító nyílt forráskodú, szabadon elérhető szoftvert (VECTO) tett közzé az EU azzal a céllal, hogy az különböző felhasználási régiójú és típusú autóbuszok (valamint további nehézhaszonjárművek) fogyasztását és CO2 kibocsátását költséghatékony módon össze lehessen hasonlítani. A 2017/2400 rendelet arra tér ki, hogy az uniós jogszabályok korábban nem határoztak meg közös módszert a nehézhaszonjárművek fajlagos energiafogyasztására és CO2-kibocsásátának mérésére, így az objektív összehasonlítás lehetősége nem volt adott. Továbbá a jobb energiahatékonyságú járművek bevezetésének ösztönzése sem volt megoldható, összességében az energiahatékonyságot illetően a piaci helyzet nem volt átlátható.
A szoftverben buszok esetére öt különböző vezetési ciklus használható. Ezzel ugyan minden üzemi helyzet nem szimulálható, de a jellemző körülmények igen. Ezeket minden esetben a járműgyártóknak kell elvégezni új járművek nyilvántartásba vételét, értékesítését, vagy forgalomba helyezését megelőzően.
Vezetési ciklus megnevezése | Ciklushossz [km] | Átlagsebesség* [km/h] | Jármű állásidő [s] |
Nehéz városi üzem | 30,483 | 28,4 | 3 943 |
Városi üzem | 39,55 | 33,6 | 2 782,5 |
Elővárosi üzem | 23,5 | 42 | 537,1 |
Helyközi üzem | 123,59 | 55,3 | 1 708,8 |
Távolsági üzem | 275,176 | 76,2 | 404 |
A fentebb taglalt mérési ciklusokhoz képest valóságosabb, hogy a segédüzemek teljesítményigényével számol a modell. Figyelembeveszi a működési ciklusukat (pl. szakaszos vagy állandó üzemű légsűrítő), napszakot, üzemórát, évszakot (éghajlati viszonyokat), továbbá útdőlés figyelembevételével is közelít a valósághoz.
Források és felhasznált irodalom
Mészáros Imre, Deák János, Jaksa János: A járművek CO2-kibocsátásának meghatározása modellezéssel, a VECTO módszer alkalmazásával (KTI Közlekedéstudomány Intézet Nonprofit Kft., Fenntartható Közlekedés Kutatóközpont, 3130-002-2-0-10; 2021. június, Budapest)
Dr. Felipe Rodríguez: Integration of electric heavy-duty vehicles in emission standards (Expert workshop; Mapping standards for low- and zero-emission electric heavy-duty vehicles; The International Council on Clean Transportation, 2020. február 17-18, Párizs)
T. J. Barlow, S. Latham, I.S. McCrae, P. G. Boulter: A reference book of driving cycles for use in the measurement of road vehicle emissions (TRL Limiter; 2009. június)
Linlin Wu, Xiaowei Wang, Xiaojun jing, Chunling Wu, Tao Gao, Tengteng Li: Fuel consumption comparison of heavy-duty commercial vehicles under CHTC and C-WTVC cycles based on VECTO (CATARC Automotive Test Center; E3S Web of Conferences; 2022)
Hanzhengnan Yu, Yu Lio, Jingyuan Li, Kunqi Ma, Yongkai Liang, Hang Xu: Investigations on fuel consumption characteristics of heavy-duty commercial vehicles under different test cycle (7th International Conference on Green Energy Technologies, 2022. július 14-16., Frankfurt; ScienceDirect)
Attila Vámosi, Levente Czégé, Imre Kocsis: Comparison of bus driving cycles elaborated for vehicle dynamic simulation (Debreceni Egyetem, 2021. január 7.)
Dr. Dimitrios Savvidis, Dr. Stijn Broekaert, M. Sc. Evangelos Bitsanis: VECTO workshop for completed heavy buses (EU Science Hub, 2023. március 9.)
Arno Kerkhof, Christophe Martin: SORT protocol – Electric range of urban buses in public transport (GRPE workshop on low- and zero-emissions heavy-duty vehicles: regulatory gaps and expected legislators’ needs, 2021. június 2.)
Diesel Net - Emission Test Cycles: CHTC