Elektriese voertuigvervaardigers in Suid-Afrika het nou die gulde geleentheid om aanlegte in Afrika te open om elektriese voertuie plaaslik te vervaardig.
Die meeste petrolmotors wat plaaslik vervaardig word, word uitgevoer en hierdie aanwins vir die ekonomie sal tot 'n einde kom namate ontwikkelde lande al hoe meer na elektriese motors oorskakel in die aanloop tot (of self voor) 2035.
Dít is volgens prof Thinus Booysen van die Departement Bedryfsingenieurswese aan die Universiteit Stellenbosch (US).
“Deur in die stadige baan te bly ten opsigte van die oorskakeling na elektriese voertuie word duisende werksgeleenthede in gevaar gestel," sê Booysen, wat die navorsingsleerstoel vir die Internet van Dinge beklee. “Die voertuigbedryf en ons regering kan nie bekostig om hul voete te sleep nie."
Om die pas aan te gee, het Booysen en sy span by die US kragte saamgesnoer met Rham Equipment om 'n minibus se enjin met nuwe onderdele te verbou sodat dit elektries aangedryf word. Hierdie omskakeling na elektriese aandrywing kan op 'n petrol of diesel minibus gedoen word.
Volgens hom is dit die eerste elektriese minibus-taxi van sy soort in Suid-Afrika. Hierdie prototipe elektriese taxi, wat gebruik sal word om die konsep te bewys en om dit te toets, is onlangs voltooi en gereed vir gebruik. Dit word tans vir padveiligheid getoets, waarna prestasietoetsing sal begin.
Die Suid-Afrikaanse Nasionale Instituut vir Energie-ontwikkeling (SANEDI) het die verbouing gefinansier, terwyl die US se Vervoerdienste 'n minibus uit sy vloot geskenk het.
Die projekbestuurder by SANEDI, dr Neville Smith, is baie opgewonde oor hierdie nuwe benadering om gewone verbrandingsenjins in elektriese enjins te omskep. Hy beklemtoon dat hierdie inisiatief 'n groot bydrae sal lewer om ons nasionale doelwitte en teikens vir klimaatsverandering te bereik.
Booysen sê hierdie eerste minibus met 'n verboude enjin is net die begin.
“Meer as 70% van alle ritte wat in Suid-Afrika onderneem word, is per minibus in die informele sektor. Daarom hoop ons om die verbouing van sommige van die 250 000 minibusse in die land na elektriese aandrywing aan te moedig. Dit sal goedkoper en baie meer omgewingsvriendelik wees as nuwe elektriese voertuie.
“Ons wil met hierdie projek die vaardighede help bou wat nodig sal wees om elektriese voertuie plaaslik te vervaardig en ook bewustheid skep oor hoeveel ons met elektriese taxi's kan bespaar."
Volgens die hoof- uitvoerende beampte van Rham Equipment, Kevin Reynders, is baanbrekersinnovasie en plaaslike vaardigheidsontwikkeling die hart van hulle maatskappy se etos. “Om saam met die Universiteit Stellenbosch aan hierdie projek te werk, kon ons terugploeg in ingenieurstudente se ontwikkeling en 'n bydrae tot volhoubare mobiliteit in Suid-Afrika se dinamiese voertuiglandskap lewer."
Ontwerpkenmerke
Een van Booysen se spanlede, Stepah Lacock, 'n meesterstudent in elektroniese ingenieurswese aan die US en 'n beurshouer van Golden Arrow, het saam met vennote by Rham Equipment gehelp om die verboude minibus-enjin te ontwerp.
Lacock sê hulle het die minibus se interne verbrandingsenjin en verwante onderdele soos die petroltenk, handrat-transmissie, petrolpyp en verkoeler verwyder. Hy voeg by dat die verbouing regdeur die ontwikkelingsproses aan nasionale padveiligheidsregulasies moes voldoen, veral die streng vereiste dat daar geen permanente veranderinge aan die minibus se onderstel gemaak mag word deur byvoorbeeld boor- of sweiswerk nie, asook spesifieke gewigsvereistes.
“Nadat ons ontwerpuitdagings oorkom het, het ons navorsing span en Rham-toerusting daarin geslaag om 'n reproduseerbare vervangstel te skep wat die hoofonderdele van die elektriese kragoorbringstelsel wat die voertuig vorentoe laat beweeg, insluit. Dit sluit 'n elektriese motor, omsetter, laaier, elektroniese beheereenheid en 'n enkel-spoedverminderingsratkas in. Die kragoorbringstelsel is knaphandig aan 'n pasontwerpte batterypak gekoppel wat aan die spesifieke werksverrigtingbehoeftes van 'n minibus voldoen."
Lacock sê een van die uitstaande kenmerke van die verboude minibus is die gevorderde vernuwingstelsel wat energie wat opgewek word wanneer die voertuig spoed verminder of afdraande ry, aanwend om die voertuig se energie-doeltreffendheid en totale afstand te verbeter.
“Die gevolg is dat die minibus nou toegerus is om 'n geskatte afstand van sowat 120 km teen 'n maksimum spoed van 120km/h te kan ry. Dit het 'n elektriese enjinkrag van 90 kW en 'n batteryvermoë van 53,76 kWh. Dit verseker dat dit aan alle vrag- en ryvereistes van tradisionele minibusse met interne verbrandingsenjins voldoen. Verder maak die elektriese kragoorbringstelsel die minibus baie ratser en bied dit 'n opwindende ry-ervaring."
“Danksy die byvoeging van 'n 20 kW-laaier kan die minibus in net meer as twee ure voldoende gelaai word."
Lacock sê dit is belangrik om te onthou dat hierdie net die aanvangsmodel is en dat toekomstige herhalings en vooruitgang in tegnologie waarskynlik tot verdere verbeterings in die laaityd, groter afstande deur die verhoging van die batteryvermoë en algehele prestasie sal lei.
Elektrisiteitstoevoer
Hoewel Booysen optimisties is oor die verbouing van taxi's is, besef hy ook daar is groot uitdagings ten opsigte van die kragtoevoer vir hierdie voertuie in 'n land waar die nasionale elektrisiteitsnetwerk reeds net die helfte van die krag lewer wat dit eintlik veronderstel is om te doen.
“Ons moet kyk wat die uitwerking sal wees indien ons 'n bykomende klomp elektriese voertuie by die netwerk voeg. Aangesien mense wat elektriese voertuie kan bekostig, ook die installasie van vinnige laaiers kan bekostig, sal die impak van hierdie voertuie 'n netwerk wat reeds onder groot druk is, vinnig laat knak.
“Met petrol- en dieselvoertuie kan ons na die naaste vulstasie ry, want daar is genoegsame infrastruktuur, genoeg afstand per tenk en die hervulling is vinnig. Die probleem met elektriese voertuie is dat hervulling lank neem en die afstand en energiebron beperk is."
Nog 'n spanlid, PhD-student Johan Giliomee, stem saam met Booysen en sê die verwagte laaityd as gevolg van die manier waarop minibus-taxi's opereer, is 'n bron van kommer weens die bykomende las wat die gelyktydige laaiery op die netwerk sal plaas.
“Navorsingsresultate toon dat 'n las van tot 5% van wat die elektrisiteitsnetwerk tans kan lewer, bygevoeg sal word indien alle minibus-taxi's in Suid-Afrika geëlektrifiseer word.
“Aangesien die meeste taxi's se sake-ure dieselfde is en vóór en ná die werkdag 'n hoogtepunt bereik, stem hulle venster om te laai, ook ooreen. Dit sal 'n aansienlike vraag na elektrisiteit in spitstye veroorsaak. Dit moet in berekening gebring word in die beplanning vir die elektrifisering van die minibus-taxi-sektor. Daarby is 'n diepgaande ontleding nodig oor die totale hoeveelheid energie wat vir 'n gegewe bedryfstydperk nodig is."
Giliomee wys daarop dat elektrisiteit aan minibus-taxi's voorsien kan word deur die installering van sonpanele en batterye as energiebergingstelsels by taxi-staanplekke. Waterstof kan ook as 'n alternatiewe elektrisiteitsbron of vir tussentydse energieberging gebruik word.
“Die oorgrote meerderheid taxi's staan gedurende die spitstye in die oggend die middag stil, wat dit die ideale geleentheid maak om hulle met behulp van sonpanele te laai. Dit beteken ook 'n enkele lading sal slegs voldoende energie vir die helfte van die dag hoef te verskaf, wat die vereiste batteryvermoë sal verminder, in teenstelling daarmee dat dit só opgestel moet word om 'n hele dag se werksaamhede te onderhou. Verdere ideale laaigeleenthede word ook oornag gesien, wanneer die nasionale vraag na elektrisiteit op sy laagste is."
Gegewe die huidige ernstige elektrisiteitsbeperkings, stel Booysen voor dat ons die nasionale bespreking van elektriese voertuie na 'n stelsel-perspektief van elektriese mobiliteit verskuif om die gedesentraliseerde voorsiening van elektrisiteit in te sluit.
“Ons moet nuut dink oor hoe ons 'n motor koop; dit moet as deel van 'n mobiliteitspakket verkoop word – met ander woorde, die motor, sonpanele en 'n groot battery as een stelsel, eerder as om net 'n elektriese motor te koop wat ons netwerk sal deurmekaarkrap en deur ons netwerk beperk sal word."
Booysen sê hulle gaan in die volgende fase van die projek saam met Rham en die Golden Arrow-busdiens werk om een van die maatskappy se busse te verbou.
