Metode

Energimodulen beregner energibruk og utslipp ved å simulere et gitt kjøretøy som kjører en gitt rute. Energiberegningene baseres på detaljert 3D-geometri for hele kjøreruten, og de fysiske egenskapene til kjøretøyet.

Beregningen foregår i fire trinn. Detaljert beskrivelse av trinnene finnes i rapporten "Kjøretøybasert beregning av fart, energi og utslipp. Trondheim: SINTEF 2017 (2017:00031)".

1. Fartsprofil

Første trinn beregner en ønsket friflytfart, som er farten kjøretøyet vil prøve å oppnå langs ruten. Denne beregningen bruker 3D-geometrien og egenskapene til vegen (svinger, stigning/fall, bredde, kjørefelt og fartsgrense) for å estimere en ønsket fart for hvert vegsegment. De underliggende fartsmodellene er estimert på grunnlag av GPS-data fra norske kjøretøy. Ønsket fart kan også begrenses av kjøretøyets maksimale fart (hvis angitt), og trafikk langs ruten (hvis tilgjengelig).

Etter den innledende fartsberegningen er ruten inndelt i mange korte vegsegmenter. Hvert segment har en individuell ønsket fart, som er helt uavhengig av de foregående segmentene. For å unngå urealistiske fartsforskjeller mellom segmentene, brukes kjøretøyets fysiske egenskaper for å beregne hvor mye det fysisk er i stand til å justere farten mellom hvert segment, slik at vi får en jevn fartsprofil.

Grafene under viser noen detaljer fra en kjørerute, og beregnet ønsket fart langs ruten sammenlignet med fartsgrensen.

2. Energiberegninger

Det neste trinnet vurderer hvert vegsegment etter tur, og beregner hvor mye energi som kreves for å nå segmentets ønskede fart, basert på svinger, høydeforskjeller, og hvor langt framover sjåføren ser. Veg-, kjøretøy- og motoregenskaper som overflatefriksjon, kjøretøyvekt og akselerasjons-/bremsekraft vil påvirke energibehovet, og kan begrense fartsendringen dersom kjøretøyet for eksempel ikke har tilstrekkelig akselerasjonskraft til å nå ønsket fart i løpet av denne strekningen. I slike tilfeller vil modulen gå tilbake og justere føreradferden på et tidligere tidspunkt, for å gjøre turen fysisk gjennomførbar. Resultatet av dette trinnet er en justert fartsprofil, samt beregnet motorkraft som trengs langs ruten.

Denne prosessen simulerer i praksis en kjøretur langs hele ruten, og resulterer i beregnet fartsprofil (i motsetning til den mer teoretiske fartsprofilen fra forrige trinn) og energibehov for kjøretøyet langs ruten, som vist i grafene nedenfor.

3. Drivstofforbruksberegninger

Det tredje trinnet bruker energiforbruket beregnet fra forrige trinn for å beregne hvor mye drivstoff som forbrukes. Dette trinnet tar hensyn til effektiviteten av konverteringen fra drivstoff til energi, og virkningsgrader i motoren. Dette vil variere basert på energibehovet langs ruten og energiinnholdet til det valgte drivstoffet. Diagrammet nedenfor viser noen av virkningsgradene som brukes for et batterielektrisk kjøretøy som kjører eksempelruten. Eff_me er virkningsgraden til motoren (som varierer med energibehovet), mens eff_gb er virkningsgraden til dynamoen (som er statisk).

4. Utslippsberegninger

Det siste trinnet beregner utslipp basert på drivstofforbruket beregnet i forrige trinn, og egenskapene til kjøretøyets drivverk, inkludert drivstofftype og drivstoffparametere.

Sluttresultatet av hele beregningen er et detaljert estimat av kjørefart, energiforbruk, drivstofforbruk og utslipp langs kjøreruten, som kan aggregeres til ønsket nivå.

Begrensninger

Avhengighet av detaljerte inndata

På grunn av detaljeringsnivået i farts- og energiberegningene, må inndata være av høy kvalitet. For beregninger langs veg må lenkene ha en detaljert 3D-geometri, samt attributter som beskriver fartsgrense, vegbredde og antall kjørefelt. For jernbaneberegninger gjelder det samme, men bredde og antall kjørefelt er uten betydning. Transportmiddelet må også beskrives i detalj, og små feil i kjøretøy- eller vegbeskrivelsen kan gi uventede resultater.

Når du bruker API-et med rutedefinisjoner basert på viapunkt eller holdeplasser, vil API-et bruke innebygd funksjonalitet for å finne en rute mellom viapunktene/holdeplassene. Denne algoritmen er relativt enkel, og velger kanskje ikke alltid den mest praktiske ruten. Det kan også være feil i vegnettet, som kan føre til at Energimodulen beregner en utilsiktet rute. Vegnettet vil bli oppdatert jevnlig, noe som kan føre til at resultatene endres dersom man har regnet på en del av nettet som har blitt endret. Sjekk alltid resultatene dine for å sikre at de er fornuftige. Hvis du trenger full kontroll over ruten, oppgi veglenker eller vegsegmenter.

LCA-utslippsfaktorer: forutsetninger og kvalitet

Livssyklusutslippsfaktorene for drivstoff- og kjøretøysyklusene er for tiden samlet fra forskjellige kilder i litteratur og miljødeklarasjoner (EPD). Nøyaktigheten til disse utslippsfaktorene kan variere på grunn av forutsetningene i disse publikasjonene. Noen av disse forutsetningene inkluderer:

• systemgrenser (hva som er og ikke er inkludert i studien)
• geografisk opprinnelse til drivstoff og materialer
• vurderingsår
• karakterisering av utslipp (f.eks. antatt CO2e-verdi for ikke-CO2-utslippstyper som metan; tidshorisont)
• kjøretøyets levetid
• type og frekvens av kjøretøyvedlikehold
• bruk av primærdata for studien
• "nærhet" av studert kjøretøy til virkeligheten; dette kan være spesielt viktig for visse kjøretøytyper som det er få studier tilgjengelig for, for eksempel ferger, fly, t-bane og trikker
• behandling av biogene utslipp (dvs. biodrivstoff)
• håndtering av resirkulerte materialer

Det pågår et arbeid med å harmonisere utslippsfaktorene for å bedre sammenlignbarheten av utslipp mellom ulike transportformer, samt forbedre den realistiske representasjonen av den norske kjøretøyflåten for alle moduser i energimodulen. Dette gjenspeiles i at usikkerhetsgraden er satt til «middels» for de fleste utslippsfaktorene. Parametere kan tildeles høyere usikkerhet for bruk av proxy-verdier på grunn av mangel på data, eller kvaliteten på kildene som brukes.

Manglende energiforbruk

Energimodulen beregner energiforbruket kun når kjøretøyet er i bevegelse. Det betyr at energi brukt på tomgang eller ved kai (for skip) ikke er inkludert i resultatene.

Selv om Energimodulen etterstreber å modellere egenskapene til kjøretøyet så detaljert som mulig, er det fortsatt bare en modell. Kjøring i det virkelige liv vil alltid ha små avvik fra det "perfekte" miljøet vi modellerer, for eksempel små omveger, filskifte, fartsendringer på grunn av annen trafikk og umodellert ekstra energiforbruk inne i kjøretøyet. Dette betyr vanligvis at Energimodulen vil undervurdere energiforbruket.