Tiivistelmä

Projekti pyrkii edistämään energiatehokkaiden propulsiojärjestelmien toteutettavuutta veneissä ja projektissa haetaan ratkaisuja edistyksellisen sähköisen propulsio- ja hybriditeknologian hyödyntämiseen. Yleisesti on vielä ratkaisematta komponenttien yhteensopivuus ja keskinäinen kommunikointi, jolla voitaisiin toteuttaa avoimia, energiatehokkaita ja käyttäjää opastavia järjestelmiä. Liitettävyyttä haittaavat suljetut valmistajakohtaiset standardit ja lisäksi järjestelmien komponentit ovat vielä kohtuuttoman kalliita. Avoimet väylät komponenttien välillä helpottaisivat komponenttien valintaa ja toisivat lisää valintamahdollisuuksia alentaen näin myös kustannuksia. Veneen toimintamatka riippuu käytetystä teknologiasta kuten akuista, säätimistä, moottoreista ja propulsiolaitteista. Tavoitteena on tehdä järjestelmä, joka huomioi veneeessä käytetyn teknologian ja opastaa käyttäjää optimoimaan käytettävissä olevat resurssit kuljettavaan matkaan nähden. Projekissa on mukana eri osa-alueiden toimijoita joiden välisellä yhteistyöllä edellä mainittu järjestelmä toteutetaan sekä simuloidaan TTY:n Rauman yksikössä.

Yritykset:

Janne Kjellman, Electric Ocean Oy
Hannu Rantala, AlamarinJet Oy
Miko Brummer, Wb-Sails Oy
Timo Kesti, Tk Engineering Oy

Projektiryhmän jäsenet:

Heikki Paavilainen
Jari Ijäs
Timo Kasurinen
Heikki Saarelainen
Sami Ruotsalainen Metropolia Amk
Jari Savolainen, Metropolia Amk
Esa Mäkinen, Tampereen teknillisen yliopiston Rauman yksikkö

Sisältö

1. Johdanto
2. Projektin tavoitteet, rajaus ja tulokset
3. Projektin toteuttajatahojen välinen yhteistyö 
4. Tunnistetut projektiin liittyvät hyvät käytännöt
5. Projektin tehtävät ja niiden aikataulu
   1. Ideointi
   2. Akkuteknologia
   3. Moottorivaihtoehdot
   4. Väylätekniikat
   5. Elektroniikka, säätimet ja säätöalgoritmit
   6. Uudet mahdollisuudet ja tarpeet
   7. Loppuraportti
6. Aikataulu
7. Resurssit ja organisaatio
8. Laadunvarmistus ja tulosten hyväksyminen
9. Riskien arviointi

Johdanto

Projekti sai alkunsa keskusteluista AlamarinJet Oy:n Hannu Rantalan ja Electric Ocean Oy:n Janne Kjellmanin kanssa. Heillä molemmilla on tarve edistyksellisten propulsiokäyttöjen toteutukselle. Molemmilla yrityksillä propulsiotekniikka on avainliiketoiminta-alueella.

Projektin tavoitteet, rajaus ja tulokset

Projektin tavoitteena on veneen kehittynyt propulsiojärjestelmä, jossa voidaan käyttää erilaisia toteutuksia kuten kulmavaihde - potkuri, vesisuihku jne. Sähkö- tai hybridiratkaisuissa propulsiokäytön hyötysuhde on tärkeä tekijä akkukapasiteetin ja käyttöajan optimoimiseksi. Hyötysuhteeseen vaikuttaa moni tekijä: potkuri, voimansiirto ja sen välityssuhde, käytetty sähkömoottori, sen käyttö ja säätö sekä akut. Projektin tavoitteena on selvittää tutkimuksen ja mittausten avulla erilaisia vaihtoehtojen toimivuutta ja hyötysuhteita veneen propulsioratkaisuina.

Projektin toisena osa-alueena on propulsion käyttäjäystävällinen ohjaus. Erityisesti kohteena on etsiä ratkaisut ja toteuttaa ohjausjärjestelmä, jolla satamaan tultaessa tai muussa vastaavassa tilanteessa voidaan ohjata venettä helposti haluttuun suuntaan ohjaussauvaa tai muuta vastaavaa tapaa käyttäen.

Projekti rajataan alle 24 metrisiin veneisiin, jossa ajonopeus sähkökäyttöisenä on suhteellisen hidas.

Projektin tuloksena ovat valmiit sähkö sekä hybridipropulsioratkaisut, joissa hyötysuhde ja siihen vaikuttavat tekijät on optimoitu akkukapasiteetin ja käyntiajan perusteella. Lisäksi propulsiojärjestelmien ohjelmistot ja ohjelmistoratkaisut ohjaavat käyttäjää edellä mainituissa optimoinneissa. Ohjausjärjestelmän avulla myös veneen ohjaaminen on helpompaa.

Projektin toteuttajatahojen välinen yhteistyö

Projektin "työrukkasena" toimii Metropolia ammattikorkeakoulun projektiryhmä. Projektiryhmä kerää tarvittavat tiedot, alustaa projektikokoukset sekä tekee projektiraportit. Lisäksi ryhmä tekee tarvittavat tutkimukset tarvittaessa ulkopuolisten konsulttien avustamana. TTY:n kanssa yhteistyönä tutkitaan digitaalihydrauliikan soveltaminen energiatehokkaissa käytöissä.

Tunnistetut projektiin liittyvät hyvät käytännöt

Projektin hyvinä käytäntöinä pidetään avoimia globaaleja standardeja sekä selkeitä teknisiä periaatteita.

Projektin tehtävät ja niiden aikataulu

Tehtävä a. Ideointi

Kuvaus:

Tämän hetken ratkaisujen selvitys ja ratkaisujen ideointi erilaisiin käyttötarkoituksiin esim. sähkökäyttöinen mökki-yhteysvene sähkömoottorilla. "Olisiko toimiva kaupallinen konsepti"? Sarjahybridi -matkavene, mitä uutta tällaisesta olisi opittavissa? Minkälaiseen veneeseen sähköinen propulsio soveltuu? Mitkä ovat alan trendit erityisesti ympäristönmyötäisen elämäntavan suhteen? Miten saada ihmiset hahmottamaan sähkökäyttöjen ominaisuuksia? Esimerkiksi yhteysveneessä, jolla ajetaan 2km matkoja täytyy olla polttoainetankki, joka mahdollistaa 40km ajosäteen. Mitkä ovat tällä hetkellä käytettyjen propulsioratkaisujen hyötysuhteet ja siihen vaikuttavat tekijät? Mitkä sähkömoottorityypit soveltuvat parhaiten venekäyttöön, niihin soveltuvat käytöt sekä nykyinen akkuteknologia? Propulsiolaitteiden ohjaus ja älykäs hyötysuhdetta nostava ohjaus. Tämän hetken puutteet ja tarpeet?

Ideointivaiheessa pyritään hakemaan mahdollisia ratkaisuja seuraaviin ongelmiin: ///muokkaa

1. Tämän hetken ratkaisujen selvitys ja ratkaisujen ideointi erilaisiin käyttötarkoituksiin esim. sähkökäyttöinen mökki-yhteysvene sähkömoottorilla. "Olisiko toimiva kaupallinen konsepti"? Sarjahybridi -matkavene, mitä uutta tällaisesta olisi opittavissa?
2. Minkälaiseen veneeseen sähköinen propulsio soveltuu?
3. Mitkä ovat alan trendit erityisesti ympäristönmyötäisen elämäntavan suhteen?
4. Miten saada ihmiset hahmottamaan sähkökäyttöjen ominaisuuksia? Esimerkiksi yhteysveneessä, jolla ajetaan 2km matkoja täytyy olla polttoainetankki, joka mahdollistaa 40km ajosäteen.
5. Mitkä ovat tällä hetkellä käytettyjen propulsioratkaisujen hyötysuhteet ja siihen vaikuttavat tekijät?
6. Mitkä sähkömoottorityypit soveltuvat parhaiten venekäyttöön, niihin soveltuvat käytöt sekä nykyinen akkuteknologia?
7. Propulsiolaitteiden ohjaus ja älykäs hyötysuhdetta nostava ohjaus. Tämän hetken puutteet ja tarpeet?

Vastuuhenkilö:

Janne Kjellman ja Hannu Rantala

Työntekijät:

Jari Ijäs, Jari Savolainen, Heikki Saarelainen, Heikki Paavilainen ja Timo Kasurinen sekä oppilasassistentit

Työmäärä:

3 työkuukautta

Informaatiolähteet:

Alan messut ja kaikki osallistujat,

Tulos:

Ratkaisumallit eri sovellutuksiin: pelkkä sähkökäyttö, hybridikäyttö, kustannustaso, toimintasäde ja suorituskyky.

Tehtävä b. Akkuteknologia

Kuvaus:

Tässä tehtävässä pyritään hakemaan paras teknologia venekäyttöön, jolloin selvitetään mm. seuraavia tekijöitä:

1. Väyläteknologiat, jotka palvelevat akkujärjestelmien helppoa liitettävyyttä.
2. Erilaisten sähkötehonlähteiden kartoitus: akut, polttomoottorigeneraattorit ja polttokennot nykyiset ominaisuudet eriteltyinä sekä tulevaisuuden näkymät ja arviot.
3. Kustannustaso nyt ja arvio tulevaisuudesta.
4. Ympäristöystävällisyys laajasti katsottuna mm. akkumateriaalien suhteen.

Vastuuhenkilö:

Sami Ruotsalainen

Työntekijät:

Jari Ijäs, Jari Savolainen, Heikki Saarelainen, Heikki Paavilainen ja Timo Kasurinen sekä oppilasassistentit

Työmäärä:

3 työkuukautta.

Informaatiolähteet:

Tehdyt aikaisemmat järjestelmät, messut ja alan valmistajat.

Tulos:

Käytettävissä oleva teknologia sekä proto.

Tehtävä c. Moottorivaihtoehdot

Kuvaus:

Tehtävässä verrataan erilaisia sähkömoottorivaihtoehtoja käytännön mittausten ja yleisesti saatavan informaation avulla. Selvitetään moottorivaihtoehtojen kustannustasot ja niihin vaikuttavat tekijät. Pyritään myös selvittämään tulevaisuuden moottoreilta odotettavia/tulossaolevia suoritusarvoja.  

Vastuuhenkilö:

Jari Ijäs

Työntekijät:

Jari Savolainen, Heikki Saarelainen, Heikki Paavilainen, Sami Ruotsalainen sekä oppilasassistentit

Informaatiolähteet:

Tehdyt aikaisemmat järjestelmät, messut ja alan valmistajat

Tulos:

Eri moottorivaihtoehtojen ominaisuuksien selkeä kartoitus ja vertailu kustannukset huomioiden sekä analyysi parhaasta vaihtoehdosta eri käyttötarkoituksiin.

Tehtävä d. Väylätekniikat

Kuvaus:

Tehtävässä haetaan korvaavia ratkaisuja olemassa oleville suljetuille järjestelmille, koska suljetut väylätekniikat rajoittavat laitteiden yhteen liitettävyyttä. Joillain valmistajilla on jo tarjolla esim. wlanin kautta käyttäjäinformaation jakavia akkupaketteja, jotka voisivat ehkä soveltua venekäyttöön.

Vastuuhenkilö:

Jari Savolainen

Työntekijät:

Projektiryhmä

Informaatiolähteet:

Messut, alan lehdet, toteutetut ratkaisut

Tulos:

Tehtävä e. Elektroniikka, säätimet ja säätöalgoritmit

Kuvaus:

Tämä tehtäväalue jakautuu seuraaviin osatehtäviin:

1. Vaatimuskartoitus väylään liitettäville ohjauslaitteille ja niiden elektroniikalle.
2. Ohjauslaitteiden protototeutus.
3. Hyvän käyttöliittymän suunnittelu.
4. Energiatehokkaiden säätömenetelmien suunnittelu.
5. Testaus, jolla saadaan tietoa käyttökokemuksista, luotettavuudesta, asennettavuudesta jne.

hyötysuhdetta, tms?

Vastuuhenkilö:

Timo Kasurinen

Työntekijät:

Jari Savolainen, oppilasassistentit

Työmäärä:

6 kk

Informaatiolähteet:

...

Tulos:

Tuloksena syntyy protototeutus veneilykäyttöön soveltuvasta energiatehokkaasta, helppokäyttöisestä ja luotettavasta ohjaus- ja säätöjärjestelmästä.

Tehtävä f. Uudet mahdollisuudet ja tarpeet

Kuvaus:

Mitä uutta sähkökäyttöisyys voisi tuoda veneisiin?

Mahdollisuuden ajaa äänettämästi lyhyitä matkoja esim. satamassa.

Parempi ohjattavuus hitaasti ajettaessa.

Mahdollisuus toteuttaa 220V vaihtojännitesähköverkko veneeseen, jolloin tarve erikoisille 12 V sähkölaitteille kuten jääkaappi poistuisi ja maasähköön liittäminen helpottuisi.

Vastuuhenkilö:

....

Työntekijät:

...

Informaatiolähteet:

Kaikki edeltävät kohdat

Tehtävä g. Loppuraportit

Kuvaus:

Loppuraportin kokoaminen ja kirjoitus

Vastuuhenkilö:

....

Työntekijät:

...

Informaatiolähteet:

Kaikki edeltävät kohdat

Aikataulu

Projektin aikataulu liitteenä.

Resurssit ja organisaatio

Projektipäällikkö:
Jari Savolainen
Projektiryhmän jäsenet:
Heikki Paavilainen, Jari Ijäs, Timo Kasurinen, Heikki Saarelainen & Sami Ruotsalainen Metropolia Amk
Janne Kjellman, Electric Ocean Oy
Esa Mäkinen, Tampereen teknillisen yliopiston Rauman yksikkö
Hannu Rantala, AlamarinJet Oy
Jukka Suhonen, Genera Oy,
Rami Erlin, Nomovok Oy

Alihankkijat:
...Cimteam Oy, Samuli Vuorinen,Laadunvarmistus ja tulosten hyväksyminen

Johtoryhmän tilanneraportit: Johtoryhmän kokouksia pidetään vähintään kaksi kertaa vuodessa, jokaisesta kokouksesta laaditaan kokouspöytäkirja ja tekninen raportti
Asiantuntijoiden käyttö: Ulkopuolisena asiantuntijana toimii Samuli Vuorinen Cimteam Oy:stä
Tulosten hyväksyminen: Tulokset hyväksytään johtoryhmän yhteisellä päätöksellä

Riskien arviointi

Projektin riskeiksi arvioidaan:

Riski 1: Riittävän aktiivinen osallistuminen
Kuvaus: Projekti vaatii osallistuvilta yrityksiltä omien tarpeiden riittävää määrittelyä, jotta voimavarat saadaan suunnattua oikein
Vakavuus: Suuri
Todennäköisyys: 15 %
Varautuminen: Riski voidaan välttää riittävällä yhteydenpidolla ja riittävillä resursseilla. Riskiin varaudutaan valitsemalla johtoryhmään aktiiviset osanottajat
Vaikutus: Riskin toteutuminen heikentää projektin tuloksia niiden yritysten osalta, jotka eivät aktiivisesti vaikuta projektin fokukseen
Riski 2: Eturistiriidat osallistujien välillä
Kuvaus: Saman alueen toimijoilla voi olla teknisiä intressejä salata omaa osaamistaan
Vakavuus: Suuri
Todennäköisyys: 10%
Varautuminen: Projektissa pyritään keskittymään kaikille yhteisiin asioihin
Vaikutus: Riskin toteutuessa se heikentää projektin tuloksia

Viitteet

Projektiesite

Liitteet

1. Projektin aikataulu
2. Budjetti ja rahoitussuunnitelma, matkustussuunnitelma, ostopalvelut Labels parameters