Elektrisõidukid üritavad visalt maailma vallutada ning kõrvale ei taha sellest arengust jääda ka Eesti. Nii uuritakse tehnikaülikoolis, kuidas spetsiaalne tarkvara võiks olla abiks elektrisõiduki personaliseerimisel.
Elektriautod on osa tänapäeval üha enam elu pärisosaks saavast nn e-mobiilsusest, nende puhul võib kõigile arusaadaval moel paralleele tõmmata nutitelefoniga. Ka elektrisõiduki saab kohandada selle omaniku kasutusharjumustele vastavaks. Sellele saab lisada kasutamist säästlikumaks ja mugavamaks muutvat „tarkust”, ent see vajab ka ümberharjumist. Elektrisõiduk nõuab põhimõtteliselt teistsugust lähenemist, kui see, mida senini olime harjunud rakendama sisepõlemismootoriga autode puhul.
Täiselektriliste sõiduautode müügi osakaal on Eestis viimasel ajal kõikunud 6–7% ringis, Euroopas oli see näitaja novembrikuus 16,4%. Et elekter on praeguste teadmiste kohaselt bensiini- ja diiselkütusele parim alternatiiv. Arvestades Euroopa Liidus seatud kliimaeesmärke, võib eeldada, et elektrisõidukite tung turule muutub aja edenedes üha hoogsamaks. Tuletame meelde, et EL on seadnud sihiks lõpetada pärast 2035. aastat sisepõlemismootoritega uute sõidukite müük.
Kuna plaan elektriautodele üle minna näib olevat vankumatu, paneb see ka teadusasutused pingutama selle nimel, et tulevikusõidukid oleksid kasutajale atraktiivsed. Neile saaks vastavalt kasutaja eelistustele ning kasutuskoha spetsiifikale integreerida hulgaliselt lisafunktsioone, et neid oleks mugav ja turvaline kasutada. Siit edasi tulevad juba mängu autonoomsed sõidukid jmt. Seega – tulevik piire ei sea ning võimalusi arenguks on rohkesti.
Eestis panustatakse tulevikusõidukite arendamisse
Eestis on kaks keskust, kus tulevikusõidukite arendamisega tegeletakse. Tallinna Tehnikaülikooli (TalTech) elektroenergeetika ja mehhatroonika instituut, kus on loodud mehhatroonika ja autonoomsete süsteemide uurimisrühm ning riigifirmas Metrosert hiljaaegu asutatud rakendusuuringute keskus (RUK), mille üks tegevussuund on autonoomsete sõidukite arendamine vastavas katselaboris. Kui TalTechis tegeldakse n-ö sügavama teadusliku uurimistööga, siis RUK on ennekõike keskendunud konkreetsetele ettevõtetele uuringubaasi pakkumisele.
TalTechi mehhatroonika ja autonoomsete süsteemide uurimisrühma juhib instituudi mehhatroonika professor Anton Rassõlkin. Üldse on elektroenergeetika ja mehhatroonika instituuti koondunud võimas teaduslik kapatsiteet, sest sinna on koondunud kümmekond teadlast, et kelle töid on korduvalt tsiteeritud ning kes on kuulunud Stanfordi Ülikooli ja Elsevieri koostatud maailma 2% kõige mõjukamate teadlaste nimekirja. Teiste seas ka professor Rassõlkin, kelle uurimisrühm tegeleb elektriajamite, mehhatroonika, elektrisõidukite ja digitaalsete kaksikute (Digital Twin) arendamisega tarkvarapõhiste elektrisõidukite juures.
Rassõlkin on seda meelt, et nii TalTechil kui Metroserdil on oma kindel tegevusvaldkond ning neist on tulevikusõidukite arenduses palju kasu. Kui RUK aitab näiteks idufirmadel uusi tehnoloogiaid katsetada ja skaleerida, siis TalTechis uuritakse, kuidas välja arendada raamistikku, mille lisamisel kaasaegse sõiduki pardakompuutrisse saab selle kasutamist muuta mugavamaks ning vastavaks nendele oludele, milles seda kasutatakse. See tarkvara ühendab füüsilised ja andmepõhised mudelid, käitumismudelid ja teenuste soovitused ning võiks arvesse võtta reljeefi, millel tavapäraselt sõidetakse, sõiduki kasutuskoha klimaatilisi tingimusi, kasutaja harjumusi ja eelistusi, pakkuda personaliseeritud teenuseid jmt.
„Liigume järjest rohkem selles suunas, et auto ei ole enam pelgalt liikumisvahend, vaid kasutaja ootab sellelt üha enam n-ö tarkust, võimalust seadistada oma sõiduk vastavalt kasutusharjumustele ja -tingimustele. Nii, nagu oleme harjunud seadistama nutiseadet,” räägib Rassõlkin. „Tarkvarapõhine sõiduk toimib nii, et sellele saab lisada just neid funktsioone, mida kasutaja vajab. Sisuliselt tähendab see sõiduki personaliseerimist, aga samas ka selle töö tõhusamaks muutmist.”
Elektrisõidukid muutuvad üha digitaalsemaks
Mehhatroonika kui mõiste ühendab endas mehhaanika ja elektroonika ning see jõudis laiema avalikkuse ette tööstusest eelmise sajandi keskpaigas. Algselt oli eesmärk rakendada elektroonikat tööstuses, kus on palju mehaanilisi seadmeid. Tänapäeval arendavad mehhatroonikud nii mehhaanikat, elektrivaldkonda kui ka juhtimist, milles suurt rolli mängib tarkvara ja digitaalsed lahendused, mis lihtsustatult väljendudes põhinevad andmete kogumisel, infotöötlusel ja selle põhjal otsuste langetamisel. Mehhatroonika on aga väljunud tööstusest ja jõudnud ka näiteks sõidukite maailma, kus nende juhtimise ja tööparameetrite täiustamisel kasutatakse üha rohkem andureid ning neilt saadava info, kogumist, analüüsimist ja struktureerimist.
Kõige sellega tegeleb ka Anton Rassõlkini juhitav uurimisrühm, kasutades oma töös ka digitaalseid kaksikuid, mis võimaldavad luua arendatavate süsteemide digimudeleid ja simuleerida nende tööd.
„Digikaksik on füüsiliste ja virtuaalsete objektide, süsteemide ja protsesside digitaalne koopia, mis võimaldab jälgida, simuleerida ja optimeerida nende toimimist reaalajas, kasutades andmeid eri allikatest,” selgitab ta. „See võimaldab koondada ning koostada mudeleid näiteks rikete prognoosimiseks, elektrimootori tõhusamaks muutmiseks, selle talituste muutmist vastavalt keskkonnale, milles ta töötab jmt. Nii saame välja töötada juhtimisalgoritme, mis aitab sõiduki kasutajal seda oma vajaduste ja kasutustingimustega kohandada, säästlikumaks muuta, samal ajal aga ka sõiduki komponentide, eelkõige aku eluiga pikendada.”
Taristu väljaehitamine võtab aega
Tulevikus võiks selle uurimistöö viljana valmida tarkvara, mille lisamisel juba kasutusvalmis autole saab sellele kõikvõimalikke kasutamist hõlpsamaks ja masinat säästlikumaks muutvaid funktsioone. Näiteks meie praegustes oludes, kui hommikuti võib teedel olla libedaid lõike, tunnetab auto n-ö ise selle ära ja kas hoiatab juhti, aga veelgi enam, pakub välja antud teeoludele sobivad ning võimalikult ohutud sõiduvõtted.
Hoogsam elektrisõidukitele üleminek ei seisa tema hinnangul mitte ainult selle taga, et need on tavasõidukitest üldjuhul kallimad, vaid oma rolli mängivad just ka inimestesse juurdunud harjumused. Kui kütuse tankimine on standardiseeritud, käib kõikjal ühtemoodi, tanklaid on rohkesti ja seal pakutavad teenused on kõigile teada, siis elektriauto puhul peab eriti pikemad teekonnad eelnevalt põhjalikult läbi vaatama, kus saab oma autot laadida ja millised on selle tingimused, sest kasutusel on erinevaid laadimisviise, pistikuid ja äppe. Taristu väljaehitamine võtab teadagi oma aja, erinevates riikides ollakse sellega erineval järjel.
Rassõlkin leiab, et ideaalne lahendus oleks selline, et elektriauto omanik saab seda laadida oma elukoha juures, laadimine toimub öösiti, mil elektri hind on soodsam ja laadimisaeg optimaalne ning sellega ei oleks mingit erilist muret.
Ta ütleb, et Eestil pole ressursside piiratuse tõttu kuigi palju lootust konkureerida maailma juhtivate autotootjatega, et siin elektrisõiduki masstootmist arendada. Küll aga suudame välja arendada uuenduslikke tarkvarapõhised teenuseid, mis võimaldavad neid sõidukeid kohandada ja nende kasutajaile lisavõimalusi luua.
Elektrile pole transpordis arvestatavat alternatiivi
Rassõlkin ei usu, et vesinikul põhineva kütuseelemendiga auto võiks vähemalt tajutavas tulevikus elektriauto üle lüüa. Esiteks on ka kütuseelemendiga auto puhul põhimõtteliselt ikkagi tegemist elektrimootoriga sõidukiga, lihtsalt vajalik elekter toodetakse kohapeal ja akut asendab kütuseelement. Teiseks pole vesinikutehnoloogia tema hinnangul praegu siiski veel küps laialdasemaks kasutamiseks. Seda ennekõike oma kõrge hinna tõttu. Juba ainuüksi asjaolu, et ühe vesinikutankla rajamine maksab paar miljonit eurot, ei ahvatle ettevõtteid selliseid investeeringuid tegema, kui on teada, et riigis on vaid kümmekond kütuseelemendiga autot.
Vesinikutehnoloogia pole eelisteema
Lisaks ei ole vesinikul põhineva transpordi arendamine ka kõiki teisi kaasnevaid kulusid arvestades kuigi tõhus kasvõi juba sellepärast, et vesiniku tootmiseks kasutame elektrit, et siis hiljem vesinikust uuesti elektrit toota.
„Oma olemuselt on see ebaloogiline. Tõsi, mingis mõttes on see fossiilkütuste kasutamisega võrreldes keskkonnasäästlikum, ent majanduslikus mõttes on see praegu mõttetu,” märgib Anton Rassõlkin. „Perspektiivis vesinikutehnoloogiatega muidugi tegeldakse, aga see ei ole tänase päeva eelisteema.”
Kui laiemalt, mitte ainult maismaasõidukite, vaid ka laevade puhul fossiilkütustele alternatiivide otsimisest rääkida, siis üks võimalus efektiivsust tõsta on hübriidsüsteemid. Need kasutavad elektrilist veojõudu koos optimeeritud sisepõlemismootoriga, mis võib töötada väga tõhusalt. Kütusevalik võib olla üsna lai – bensiin, diisel, biogaas, LPG jmt. Süsteemi saab veelgi parandada ülekondensaatorite abil ning miks mitte lisada ka vesinikutehnoloogiat, mis toetaks nii energiatihedust kui ka kasutegurit. Sellised süsteemid on kasutusel rongidel ja laevadel – ka näiteks Eestis kasutusel olevad Stadleri nn diiselrongid on tegelikult elektrirongid, mille käitamiseks vajaliku elektrienergia toodab diiselgeneraator. Lisaks ökonoomsusele võimaldavad elektrilised ajamid rongi kiirust sujuvamalt ja kiiremini reguleerida ning kokkuvõttes kulub kütust vähem, kui tavalise diiselmootori puhul. Ka laevanduses kogub elektrifitseerimine järjest rohkem hoogu.
Probleem elektri salvestamisega
„Elektriga on selles mõttes veel keeruline, et me oskame väga hästi elektrit toota ja seda kasutada, aga probleeme on veel elektri salvestamisega – kuidas teha seda võimalikult väikeste kadudega, efektiivselt ja keskkonnasäästlikult,” toob Rassõlkin esile. „Juba tavakasutuses olevad akud on üsna kallid, kui aga räägime riigi varustuskindlusest, siis seal tulevad mängu juba mastaapsemad murekohad.”
Seega – täiustades klassikalisi juhiga sõidukeid liigume loogilist rada mööda üha enam ka autonoomsete sõidukite poole. Näiteks tööstuses on tootmisliinide automaatne juhtimine juba ammu olemas. Teel isejuhtiva sõiduvahendi poole peab inimkond professor Rassõlkini hinnangul esmalt ületama eetilise dilemma – kas ja kui palju oleme valmis andma juhtimist üle masinatele tavaliikluses, kus tuleb arvestada kõigi teiste liiklejatega, kus tuleb ette palju ootamatusi ning lõpuks, kui midagi juhtub, tuleb otsustada, kas süüdi on autotootja, tarkvaratootja, kasutaja või keegi muu.
