Traktorin sähköistysanalyysi virtuaalisimulaatiomallilla

Tämä diplomityö on tehty Lappeenrannan teknilliselle yliopistolle osana yliopiston sähköisen liikkumisen tutkimusta. Työssä on jatkokehitetty ja dokumentoitu Drive!-projektin hybriditraktorin simulaatiomallia, joka toimii Mevea- ja Simulink-ohjelmistoissa. Mevean simulaatioalustalla on mallinnettu traktorin mekaniikkaa ja ympäristöä, kun taas Simulinkillä on simuloitu hybriditraktorin sähkötekniikkaa, dieselgeneraattoria, energiavarastoa ja apulait-teita. Työssä on tarkasteltu traktorin erilaisia maatalouden työtehtäviä ja tämän jälkeen tarkasteltu simulaatiomallin ja simulaatioiden avulla minkälaisella hybriditraktorilla näitä töitä olisi mahdollista suorittaa. Lopuksi tarkastellaan vielä simulaatiomallilla noin 75 kW:n hybriditraktorin toimintaa maatalon pihapiirin työtehtävissä ja lasketaan hybridisoinnin lisäinvestoinnille takaisinmaksuaika. Virtuaalimallilla tehtyjen simulaatioiden ja laskelmien perusteella saatiin tulokseksi, että tämän hetken komponentti- ja energiahinnoilla maataloustraktorin hybridisointi ei ole taloudellisesti kannattavaa. Kuitenkin on huomionarvoista, että ajettaessa pelkällä akkusähköllä käytetyn energian hinta on noin kolmannes verrattaessa perinteiseen dieseltraktoriin.

This master’s thesis has been done for Lappeenranta University of Technology as a part of the research of electrical transportation. In this thesis hybrid tractor simulation model from the Drive!-project is developed further and documented. The simulation model is made with Mevea and Simulink simulation software. Mechanics of the tractor and the working environment have been modelled in Mevea and electrical devices, diesel generator, energy storage and auxiliary machines have been modelled in Simulink. This thesis deals with different working duties of the agricultural tractor and analyses what kind of hybrid tractor would be suitable for farmyard’s work using simulation model. Finally operation of about 75 kW hybrid tractor is modelled using simulation models of the hybrid tractor and environment. Payback time of extra investments due to the hybridization is calculated using that simulation data. According to simulations of the hybrid tractor and calculations, hybridization is not financially cost-effective with present component and energy prices. However it should be noted that when driving with pure electrical energy stored in the battery the price of the used energy is about one third compared to traditional diesel tractor.