Toekomstige mobiliteit In het jaar 2040 23-6-2012 Door Arnoud van Joolingen
INHOUD Inleiding................................................................................................................................................................... 3 Dag in 2040 ............................................................................................................................................................. 4 Nieuws stuk. ............................................................................................................................................................ 5 Buitenlands nieuws ............................................................................................................................................. 5 Bevolking in Afrika heeft de 3.5 miljard bereikt ............................................................................................. 5 De Amerikaanse presidentverkiezingen komen er weer aan. ........................................................................ 5 Voor het eerst worden satellieten gebruikt om zonne energie op te wekken .............................................. 5 Toekomst scenario .............................................................................................................................................. 6 Literatuur studie voertuig ................................................................................................................................... 7 Wiel met moter+ophanging ........................................................................................................................... 7 Accu’s ............................................................................................................................................................. 9 Kreukelzone .................................................................................................................................................. 10 PvE ......................................................................................................................................................................... 11 Eisen ............................................................................................................................................................. 11 Voertuig................................................................................................................................................................. 12 Infrastructuur ........................................................................................................................................................ 13 Cellulair reizen. ................................................................................................................................................. 13
2
INLEIDING In dit eindverslag vind u al mijn werk wat ik voor het keuzevak “toekomstige mobiliteit” heb gedaan. Helaas is ons team er niet in geslaagd om tot een goede samenwerking te komen en heb ik ook geen contact meer met ze gekregen. Hierdoor is het plaatje dus nog niet geheel compleet. Ik heb zoveel mogelijk mijn deel van mijn werk gedaan en heb dit samengevoegd tot een hopelijk logies verhaal.
3
DAG IN 2040 Mijn dag in 2040 begint waarschijnlijk in mijn lekkere bedje naast mijn lieve vriendin(ik geloof niet zo in trouwen). In denk dat behalve dat ze bedden nog comfortabeler en dat opstaan dus nog moeilijker is hier weinig zal veranderen. Dan word het tijd om te ontbeiden. Ik denk dat het eten in 2040 ook weinig is verander. Waarschijnlijk komt het uit een lab met super efficiënt LED licht en komt het vlees uit een reageerbuis maar het zal voor mij weinig anders zijn. Het komt nog steeds uit een lokale winkel en ik haal het nog steeds uit een verpakking. Dan word het tijd om te vertrekken. Het thuiswerken is nooit echt aangeslagen dus ik zal toch naar de zaak moeten. Ik ben eindelijk een succesvol ondernemer geworden en ik rij een mooie wagen. Hij is lekker efficiënt en milieu vriendelijk aangezien hij op elektriciteit rijd. De accu’s zijn nog half vol en het is maar 40 kilometers rijden dus ik hoef voorlopig nog niet te tanken. Het tanken gebeurt nog steeds op openbare stations omdat de thuis aansluitingen niet snel genoeg zijn. Rijden vind ik wel leuk maar niet in de spits. Het gaat allemaal zo snel dat je het beter kan toevertrouwen aan een computer. Ik zet de automatische piloot aan zodra ik de snelweg op rij en pak mijn boekje erbij. Zodra we er zijn word hij netjes en automatisch geparkeerd. Ik schrik wakker van de vriendelijke vrouwenstem die mij wakker maakt:”bestemming berijkt”. Het vaderschap valt mij zwaar. Het laatste stukje lopen moet ik helaas nog steeds zelf doen. Gelukkig maar denk ik. Het is heerlijk weer. Helaas ben ik alweer aangekomen op
het kantoor. Ik start mijn dag zoals altijd door mijn computer aan te zetten en dat koffie te halen. Deze gewoonte zit er diep in, want computer hebben geen opstarttijd meer. Door de opkomende economieën in afrika is de koffie stukke duurder geworden dus het is mijn laatste bakkie van de dag. Met die gedachte geniet ik er nog een beetje extra aan het ga ik aan de slag. S avonds laat ga ik pas weer naar huis. Ik ben laat en ik ga er vanuit dat mijn vriendin daardoor boos is. Ik zet dus de automatische piloot uit zodat ik lekker door kan scheuren. Gelukkig is het grootste deel van de files opgelost en kan ik lekker doorrijden. Gelukkig is mijn vriendin niet al te boos en staat er lekker eten klaar. Het berijden hiervan is natuurlijk geen moeite meer en ook de afwas word praktisch voor je gedaan door een veel efficiëntere vaatwasser. Ik kijk nog een filmpje en ik kruip mijn bed weer in.
4
NIEUWS STUK. BUITENLANDS NIEUWS
BEVOLKING IN AFRIKA HEEFT DE 3.5 MILJARD BEREIKT En dat is maar goed want de loonsprijzen in azie zijn niet meer te betalen. In de afgelopen 30 jaar zagen we hoe de productie van goederen steeds meer naar afrika is verplaatst als gevolg van de stijgende welvaart in China. China zelf is steeds meer achter Japan gegaan. Made in China betekend allang niet meer dat het namaak troep is. Wat dit nu betekend voor de bevolking van Afrika is onduidelijk. Waar in China de groei vooral gedreven werd door de Centrale overheid ontbreekt deze totaal in Afrika. Een andere belangrijke factor in de groei van China was dat ze ongestoord konden vervuilen en energie konden verspillen. Door de strenge inport wetten vanuit de EU en de VS is dit niet meer mogelijk.
DE AMERIKAANSE PRESIDENTVERKIEZINGEN KOMEN ER WEER AAN. Ook al bestaat de derde, nieuwe linkse partij al weer 12 jaar, deze weer staan ze voor het eerst bovenaan de peilingen. “Het Amerikaanse volk zijn de traditionele rechtse partijen zat, wij zeiden het 16 jaar terug al en zeggen het nu weer: het is hoog tijd voor verandering” Belangrijke punten deze verkiezingen zijn het afschaffen van de leger. Na het uitbreken van de wereldvrede is het leger langzaam in verval geraak, de totale omvang is sinds 2010 al 80 procent afgenomen.
VOOR HET EERST WORDEN SATELLIETEN GEBRUIKT OM ZONNE ENERGIE OP TE WEKKEN Door de vooruitgang in de techniek is het voor het eerst commercieel haalbaar om in de ruimte engergie op te wekken. De eerste serie van de satellieten worden later dit jaar nog gelanceerd door het bedrijf Space X, een grootte speler in het gebied van commerciële ruimtevaart. Ze waren onder andere de eerste commerciële bemande vlucht en ook hebben ze de capsule voor de eerste marsmissie in 2033 gemaakt.
5
TOEKOMST SCENARIO Mijn toekomst visie voor het jaar 2040 Als je de gemiddelde autofan vraagt wat de meest geavanceerde auto ter wereld is zal hij waarschijnlijk een dure sportauto noemen. Natuurlijk zeg ik niet dat het geen grote prestatie is om een auto te bouwen die zo spectaculair snel gaat. Natuurlijk is het een hele prestatie om een auto harder te laten gaan dan 400 km per uur. Natuurlijk is het spectaculair om in 2.4 seconde op de 100 km per uur te zitten. Maar is dit wel zo? Wie heeft daadwerkelijk wat aan zo’n auto? Is er een soort magisch plek waar de olie onbeperkt is en iedereen 200 km uit elkaar woont met kaarsrechte wegen ertussen? Het antwoord is natuurlijk nee. Je hebt geen super snelle auto nodig. Door de toenemende files mag je al heel blij zijn als je net de 120 kan aantikken. Snel optrekken is leuk bij het stoplicht,maar meestal sta je toch niet vooraan. Nee, de toekomst van de auto industrie licht veel mee bij zo efficiënt zijn. Of elektrisch rijden door zal breken durf ik niets over te zeggen. Of biobrandstoffen het gaan maken? Ik heb geen idee. Wel weet ik bijna zeker dat brandstof duurder en duurder zal worden. Het zo licht en zuinig mogelijk maken zal een nog veel grotere rol gaan spelen. Als ik aan licht en efficiënt denk, denk ik al gouw aan de ruimte vaart. Ookal denk je daarbij waarschijnlijk aan de enorme rakketten die al gauw 100000000 PK hebben. Nee ik heb het over de kleine capsules die ze bovenop vervoeren. Als voorbeeld neem ik hier het eenigste echte ruimteschip ooit gemaakt door de mensheid. De maanlander die in 1969 voor het eerst 2 mensen naar de maan heeft gebracht. Omdat deze voor het laatste stukje was moest deze zo licht mogelijk zijn. Om dit te bewerkstellen zijn er een groot aantal bijna idiote maat regelingen genomen. Om te beginnen was hij totaal niet gestroomlijnde. Dit was omdat deze toch niet door een atmosfeer hoefde te vliegen. Hierdoor kon de inhoud dus zo groot mogelijk gemaakt worden. De tweede opvallende maatregel is dat de ramen heel erg klein zijn. Ook dit is gemaakt om het gewicht zo klein mogelijk te houden. Nu voorde dit een ander probleem. Nu konden de astronauten nauwelijks naar buiten kijken. Om dit weer op te lossen werden hun stoelen weg behaalt. Dit bespaarde een hoop gewicht, maar het belangrijkste is dat de veel dichter bij het raam konden komen. Hierdoor zagen ze veel meer. De maanlander werd dus staand bestuurt. Als laatste was de lander van een zeer dun materiaal vervaardigt. Op sommige plekken was hij niet dikker dat 5 laagjes alummium folie. Dit zijn slechts enkele voorbeelden van de dingen die ze deden om het gewicht terug te brengen. Nee ik denk dat als we enige kans willen om mobiel te blijven dat we de grondstoffen die we nu nog hebben zoveel mogelijk moeten gebruiken. Ik geloof er niet in dat we over 20 jaar vliegende auto’s hebben. Ik geloof niet dat we een soort monorailsysteem hebben die iedereen rond voert. Nee over 20 jaar zal iedereen nog
6
steeds auto’s willen rijden. De auto’s zullen niet zo gek veel veranderd zijn. Ze zullen stukke lichter moeten worden.
LITERATUUR STUDIE VOERTUIG WIEL MET MOTER+OPHANGING http://www.ad.nl/ad/nl/5597/Economie/article/detail/1893988/2011/01/17/Het-autowiel-opnieuwuitgevonden.dhtml
ROTTERDAM - Het autowiel staat aan de vooravond van een revolutie. Het zal niet alleen de motor, maar het complete veersysteem kunnen herbergen. De innovatiekracht van de bandenindustrie is groot. Banden kregen de afgelopen jaren een betere greep op de weg, werden stiller en dankzij minder rolweerstand hielpen ze ook nog eens het brandstofverbruik te verlagen. Voor de nabije toekomst hebben de bandenmakers nog veel meer in petto. Marktleider Michelin werkt eraan om de automotor en zelfs het veersysteem in het wiel onder te brengen. Op die manier kan het gewicht van auto's verder omlaag: een uitkomst voor autofabrikanten, die er alles aan moeten doen om het verbruik en de CO2-uitstoot terug te dringen. Zelfs als ze volledig overschakelen op elektrische aandrijving, is het nog steeds belangrijk dat hun auto's zo weinig mogelijk wegen. Daarmee houden de accu's het langer vol. Stap verder Michelin heeft de nieuwe technologie inmiddels in de eerste prototypes toegepast. Elektromotoren zijn klein en niet verbonden aan een uitlaatsysteem. Zij kunnen daarom makkelijk worden ingebouwd in het wiel. Is er veel motorkracht nodig, dan verdeel je simpelweg een aantal elektromotoren over evenveel wielen. Niet alleen Michelin, ook tal van autofabrikanten zijn inmiddels met dit principe aan de slag gegaan. Het idee is overigens niet nieuw. Ferdinand Porsche paste het in 1901 al toe in zijn Lohner-Porsche Elektromobil.
7
Michelin gaat echter nog een stap verder en creëerde het zogenoemde Actief Wiel, waarin naast de elektromotor ook het veersysteem én de remmen zijn ondergebracht. In samenwerking met Heuliez, een Franse carrosseriebouwer en toeleverancier in de auto-industrie, is er al een rijdend prototype met de naam Will. In elk van de vier wielen zit een elektromotor en een elektrisch in plaats van een mechanisch veersysteem. Hierdoor kunnen de versnellingsbak, de koppeling, het differentieel en de schokdempers achterwege blijven. Comfortabel De autoredactie van deze krant mocht er al mee kennismaken en merkte dat dit tot een comfortabele vering leidt. De auto duikt ook nauwelijks in de remmen als je vol het rempedaal indrukt. Wel piept en kraakt het systeem nog, maar het gaat dan ook om een prototype. Volgens Pierre Varenne, directeur technische ontwikkeling van Michelin, reageren de autofabrikanten enthousiast op het Actief Wiel. ,,Vooral omdat heel veel extra ruimte in de auto vrijkomt voor passagiers en bagage. Wielkasten zijn overbodig en ook onder de motorkap blijft het leeg.'' De nieuwe technologie biedt volgens Varenne alle mogelijkheden om kleine auto's te ontwerpen die ondanks hun miniformaat verrassend ruim zijn. De consument vraagt in toenemende mate om kleine auto's. Deze zullen de komende jaren steeds vaker worden voorzien van elektrische aandrijving. Band zonder luhct Toch denkt Varenne dat fabrikanten allereerst voor de 'halve oplossing' zullen kiezen in plaats van een revolutie: alleen de elektromotor in het wiel. ,,Begrijpelijk, want voor het Actief Wiel moeten zij de complete technische basis van een auto opnieuw gaan ontwikkelen.'' Bovendien is het niet altijd vanzelfsprekend dat nieuwe technologie ook op de markt komt. Michelin experimenteert ook al zes jaar met de Tweel: de band zonder lucht. Daar zitten echter nog te veel haken en ogen aan. De constructie blijkt te rumoerig en wordt gauw te heet. De Tweel (een samentrekking van de woorden tyre en wheel, band en wiel dus) lijkt nog het meest op het spaakwiel van een fiets en bestaat uit twee ringen met ondersteunende, kleine schotten daartussen. Dat maakt de spaken flexibel, wat nodig is voor het comfort. Varenne is realist genoeg om te beseffen dat de rubber band wellicht ooit overbodig wordt. ,,Ik ben mij ervan bewust dat niets voor eeuwig is, ook de rubberen band niet. Maar als er al alternatieven zijn, willen wij dat natuurlijk als eerste weten.'' Magnetisch veld Wetenschappers experimenteren al met een magnetisch veld, waarop auto's zich kunnen voortbewegen. Dat heeft enorme voordelen voor de verkeersveiligheid en het comfort omdat er geen direct contact meer is met de weg. Varenne: ,,Zulke dingen zijn allemaal denkbaar en ik zeg niet dat het onmogelijk is. Maar er is nog een heel lange weg te gaan voordat we zoiets serieus kunnen toepassen.'' Op de vraag of ook Michelin momenteel ook betrokken is bij de ontwikkeling van dit soort alternatieven, reageert Varenne ontwijkend. ,,Daar geef ik geen antwoord op.''
8
ACCU’S http://www.toyotapriusbattery.com/ Prius Battery Specifications: There are two batteries found in a Prius. The first is a lead-acid (Pb-A) 12v accessory battery which is commonly found in most vehicles on the road. The second is the main hybrid driving battery, which is specific to hybrid electric vehicles (HEV) and electric vehicles (EV). We at TPB are primarily concerned with the latter. Starting in 2004 to the current models, the standard Prius battery is a Panasonic Metal Case Prismatic Module. Prior to 2004 and as early as 2000 the battery used was a Panasonic Plastic Case Prismatic Module. The first generation was sold only in Japan. Of the 70,000 sold a small but significant number of vehicles had problems with the battery pack. Furthermore, the battery pack was so large it took up the entire space between the trunk and the cabin. This led to changes in the Generation II models whose stacks were significantly smaller and far more reliable. 97 Prius 00 Prius 04 Prius 2010 Prius (Generation I) (Generation II) (Generation III) (Generation IV) Japan Only Form Factor
Cylindrical
Prismatic
Prismatic
Prismatic
Cells (Modules)
240 (40)
228 (38)
168 (28)
168 (28)
Nominal Voltage
288.0 V
273.6 V
201.6 V
201.6 V
Nominal Capacity
6.0Ah
6.5Ah
6.5Ah
6.5Ah
Specific Power
800 W/kg
1000 W/kg
1300 W/kg
1310 W/kg
Specific Energy
40 Wh/kg
46 Wh/kg
46 Wh/kg
44 Wh/kg
Module Weight
1090g
1050g
1045g
1040g
19.6x106x275
19.6x106x285
19.6x106x285
Module Dimensions 35(oc)x384(L)
9
KREUKELZONE http://nl.wikipedia.org/wiki/Kreukelzone
Het idee van een kreukelzone is, dat bij blootstelling van de constructie aan een kracht in de richting waarin de constructie verzwakt is de zone gaat optreden als zwakste schakel. De kracht die dan, bijvoorbeeld bij een aanrijding, op de gehele constructie uitgeoefend wordt zal (gedeeltelijk) verloren gaan aan het vervormen van deze zone. Hierdoor worden minder krachten uitgeoefend op de inzittenden. Een leek trekt vaak verkeerde conclusies wanneer hij een autowrak ziet van een auto die voorzien was van een kreukelzone, namelijk: slappe constructie of Het moet wel een erg zware aanrijding geweest zijn. In feite heeft de constructie dan vaak gewerkt zoals bedoeld, wat blijkt uit de geringe verwondingen van de inzittenden. [bewerken]Auto's De voornaamste kreukelzones zijn gewoonlijk de delen die voor de vooras en achter de achteras liggen. Volgens Europese, Japanse en Amerikaanse veiligheidsvoorschriften mag daar bij nieuwe auto's geen brandstoftank of accu geplaatst worden, iets wat in de jaren vijftig en zestig nog volstrekt gebruikelijk was. Een toenemend veiligheidsbewustzijn bleek ook bij de Volkswagen Transporter; die werd vanaf de derde editie in de jaren zeventig voorzien van een mini-kreukelzone achter de voorbumper. Een soortgelijke ontwikkeling was te zien in de racesport. BijFormule 1-auto's en andere raceauto's met vrijliggende wielen was het gebruikelijk dat de voeten van de coureur voor de vooraslijn lagen, in een gebied dat constructief nauwelijks belast werd en dus in zeer dun materiaal uitgevoerd werd. Tegenwoordig moeten de voeten achter de vooras en in de zeer stijve monocoque liggen. Zelfs de voorwielophanging wordt, met welberekende knik- en breekpunten, bij de kreukelzone betrokken, vandaar de spectaculair rondvliegende wielen bij racebotsingen. Bij personenauto's zou de klap voor inzittenden ook beter opgevangen kunnen worden als de onderdelen alle kanten op vlogen, maar het is te gevaarlijk voor omstanders. Inzittenden van personenauto's mogen overigens wel buiten de aslijnen geplaatst worden, zoals blijkt uit de zitplaats van de chauffeur en de achterbank in autobussen en bij bestelwagens. Toch beperken de kreukelzones zich niet tot de einden van de auto. De motorophanging wordt soms zo geconstrueerd dat de motor bij een frontale botsing onder het inzittendendeel schuift. Het stuur mag volgens de normen niet of nauwelijks naar achteren schieten, zodat de stuurkolom met een knik- of schuifconstructie uitgevoerd wordt. Dragende dorpels knikken bij zware botsingen soms net achteraan de voorstoelen om botsingsenergie op te nemen. Audi benutte het naar achteren schuiven van de motor om de autogordels aan te spannen.
10
PVE EISEN visie We willen een kleinere efficiëntere auto. De doelgroep voor de auto worden de opkomende middenklasse zoals die tegenwoordig te vinden in China. Waarschijnlijk zullen deze ontstaand in zuid Amerika of in Afrika. Bij de eisen die hier mee te maken hebben moet gedacht worden aan het feit dat de mensen in deze landen een lage standaard hebben. Het voertuig moet dus heel erg goedkoop worden. Het kan erg licht gemaakt worden aangezien de mensen weinig gewend zijn. People
Groot genoeg voor 2 volwassenen en 2 kleine kinderen of bagage Moet voldoen aan de veiligheid eisen van de 2030, helaas bestaan die nog niet dus gaan we voor de huidige beste van de euroncap De auto mag niet onder doen voor andere auto’s uit deze prijsklasse Hierbij moet rekening gehouden met geluid, trillingen en hooft en beenruimte Reizen word met vliegtuigen en hoge snelheidslijnen steeds makkelijker. Een actieradius van 200 km moet dus voldoende zijn. De aandrijving en ophanging zijn in de wielen verwerkt. Hierdoor kan het carrosserie heel erg klein gehouden worden. Daarnaast moeten er nog met accu’s rekening gehouden worden.
Planet
Om energie te besparen moet het voertuig zo licht mogelijk gemaakt worden. Dit is voor de productie natuurlijk ook extra besparend. Daarnaast word de aandrijving elektrisch. De elektriciteit voor dit moet natuurlijk wel op een duurzame manier worden opgewekt. Dit is een heel interessant vraagstuk maar valt buiten de kaders van dit project.
Profit
Het voertuig kan net als een gewone verkocht worden door de grote auto bedrijven verkocht worden. De productie moet echt winstgevend zijn. Het moet niet van subsidies of speciale regelingen afhankelijk zijn.
11
VOERTUIG
Het voertuig wil ik zo klein mogelijk houden om het verbruik zo klein mogelijk te houden. Door de wielen buiten het carrosserie te houden is er geen ruimte nodig om grote wielkassen te maken. De motor is opgedeeld ik 4 kleine elektromotoren in de 4 verschillende wielen. Er is dus ook geen ruimte voor de motor nodig. Ook de ophanging zit netje weg gewerkt in de wielen. Het sturen gaat allemaal via drive by wire zodat dit eenvoudig door een computer over te nemen is. De body zelf bevat dus aan grote componenten alleen nog de accu’s. Deze kunnen slim onder de stoelen worden weg gewerkt. De ruimte aan de voorkant moet er nog wel zijn als kreukel zone. Deze kan voor bagage gebruikt worden zodat de ruimte achter de auto korter kan worden gemaakt.
12
INFRASTRUCTUUR De infrastructuur willen we graag zo individueel houden als mogelijk. Waarschijnlijk zullen nog grote groepen mensen zelf willen rijden. Daarnaast zullen we voor een soepele overgang moeten zorgen tussen het zelf besturen en het autonoom rijden. Hiervoor heb ik de volgende oplossing verzonnen.
CELLULAIR REIZEN. Het systeem wil ik baseren op het huidige mobiel bellen. Er worden verschillende masten aangelegd die samen landelijke dekking hebben. Het signaal die deze uitzenden is vrij. Iedereen kan hier gebruik van maken. In iedere auto komt (op termijn) in ieder geval een zender die uitzend waar de auto zich bevind. Later kan hier nog informatie aan worden toegevoegd waar de auto naar op weg is. De zendmast verwerkt al deze informatie en zend deze informatie weer terug naar alle auto’s. Zodra alle auto’s laten weten waar ze zijn kunnen zij zelf bepalen hoeveel ze met de informatie doen. Ze kunnen zelf rijden. Of ze kunnen alleen een advies geven aan de bestuurder. Hoe dan ook is het instapmodel ( wat alleen de positie uitzend) zeer goedkoop. Je hebt het dan over tien talle euro’s. De zelfrijdenden auto’s zijn natuurlijk stukke complexer en duurder. Hier moeten ook nog aanvullende informatie aan worden toegevoegd. Bijvoorbeeld in de vorm van een sensor voor zaken die buiten het systeem vallen.(zoals overstekende voetgangers). Het grote voordeel van dit systeem is dat het in fases is in te voeren. Zo kan je beginnen met de grote steden waar het de grootste besparing oplevert.
13
