MAANPUOLUSTUSKORKEAKOULU
2030-LUVUN MAASTOHENKILÖAUTON KÄYTTÖVOIMA ARKTISESSA SOTILASKÄYTÖSSÄ
TIIVISTELMÄ
Puolustusvoimien nykyisin käyttämät maastohenkilöautot ovat dieselkäyttöisiä.
Poltto-moottorikäyttöisten ajoneuvojen käyttöä Euroopan Unionin alueella tullaan kuitenkin lähi-tulevaisuudessa rajoittamaan kiristämällä ajoneuvojen päästöihin kohdistuvia rajoituksia.
Tässä tutkimuksessa arvioitiin 2030-luvun maastohenkilöautoon saatavilla olevien käyttövoimien soveltuvuutta napapiirin pohjoispuoliseen sotilaskäyttöön.
Tutkimus käsittelee ajoneuvojen rauhanaikaista sotilaskäyttöä, sillä Puolustusvoimien maastohenkilöautojenrooli poikkeusoloissa on vähäinen.
Tämä johtuu siitä, että pääosa kenttäarmeijan kokoonpanoon sijoitetuista maastohenkilöautoista on siviiliväestöltä pakko-otettavaa kalustoa, joiden käyttövoimaan Puolustusvoimilla ei ole mahdollisuutta vaikuttaa.
Maastohenkilöautojen sotilaskäytön vaatimusten määrittämiseksi toteutettiin Jääkäriprikaatissa Sodankylän varuskunnassasyksyn 2017 ja kevään 2018 aikana käyttökysely.
Tutkimuksessa havaittiin, että 2030-luvun arvioitu teknologian kehitysaste ei mahdollista sähkökäyttöisen maastohenkilöauton arktista sotilaskäyttöä ilman merkittävää latausinfrastruktuurin kehittämistä
tai ajoneuvojen käyttötapojenmuutosta.
Sen sijaan
2030-luvun sähköhybridikäyttöinen ajoneuvo soveltuu arktiseen sotilaskäyttöön hyvin ollen jopa polttomoottoriautoa suorituskykyisempi.
Jatkotutkimustarpeena tutkimuksessa nousi esille muiden muassa tarve selvittää ajoneuvojen latausmahdollisuuksia sotaharjoituskäytössä.
Muutamia otteita:
Polttomoottorikäyttöisellä ajoneuvolla etenkään kylmä keli ei aiheutamerkittäviä haittoja, sillä polttomoottori tuottaa joka tapauksessa toimiessaan ylimääräistä lämpöä, jota voidaan käyttää ohjaamon lämmitykseen.
Sähkömoottorin voimalla ajettaessa ohjaamoa sen sijaan joudutaan lämmittämään käyttämällä ajoneuvon akusta saatavaa energiaa. Sama koskee sekä sähköautoa että sähköhybridiä ajettaessa pelkällä sähköllä. Lisäksi kylmä akku ei ota virtaa vastaan, joten akun varaaminen esimerkiksi jarrutusenergian talteenotolla mahdollistuu vastaakun lämmettyä ajossa. Tämä lyhentää sähköauton toimintamatkaa entisestään.
Saksassa sähköautojen käyttöä talviolosuhteissa on tutkittu ja testattu viime vuosina usein. Dekra-tutkimuslaitoksenvuonna 2012 suorittamien tutkimusten mukaan sähköauton ajomatka laskee -5°C lämpötilassa hieman alle puoleen alkuperäisestä.
ADAC-autokerhon testien mukaan toimintamatkan heikkeneminen on hitaissa nopeuksissa suurempaa: siinä missä 0°C lämpötilassa 50 km/h nopeudella ajettaessa päästään noin 67 % ajoneuvon toiminta-matkasta 20 celsiusasteessa, on 30 km/h keskinopeudella toimintamatka vain 49 %.
Auto-Bild-lehden suorittamien testien mukaan talvella suoritetussa käyttötestissä päästiin viidellä eri sähköautolla ilmoitettuun ajomatkaan nähden noin 35–41 % tulokseen.
Toimintamatkan lasku selittynee osin akun toiminnan rajoitteista kylmässä säässä, mutta laskutoimitusten yksinkertaistamiseksi tutkimuksessa käytetään jatkossa arviota, jonka mukaan -5°C lämpötila kaksinkertaistaa ajoneuvon kesäkelissä mitatun energiankulutuksen. Arvio perustuu ylempänä mainittujen tutkimusten lisäksi ajoneuvojen sotilaskäytön tyypilliseen luonteeseen, jossa ajomatkat ovat lyhyitä ja ne ajetaan pääsääntöisesti hitailla nopeuksilla.
Hybridiauton käytölle viileillä keleillä on ajomatkan lyhentymisen lisäksi muitakin rajoitteita.
Sähköhybridien ohjausjärjestelmä käynnistää kylmällä kelillä myös polttomoottorin liikkeellelähdön yhteydessä.
Ohjaamon lämmittämisen lisäksi toiminnon tarkoituksena on lämmittää polttomoottori ajokuntoiseksi siltä varalta, että ajotapahtuman yhteydessä polttomoottorin käyttöä vaaditaan.
Ajoneuvon käyttäjät ovat havainneet bensiinimoottorin käynnistyvän jo alle 10°C lämpötiloissa.
Rajoite on ohjelmistollinen ja sen poisto lienee mahdollista, mutta ajoneuvon valmistajien halu tähän on kyseenalainen.
Kylmät alueet ovat maailmanlaajuisesti pieni markkina-alue, eikä ajoneuvon moottorin rikkoutumista haluta riskeerata tilanteessa, jossa kylmän polttomoottorin tehoa tarvitaan esimerkiksi kiihdytyksen yhteydessä.
Hybridiajoneuvon kylmäkäytön rajoite ei välttämättä ole yhtä merkittävä sarjahybridissä, sillä polttomoottorin käyttäessä ainoastaan generaattoria, ei rasitus muodostune yhtä kovaksi, kuin vaikka rinnakkais-hybridillä kovassa kiihdytystilanteessa.
Jotta kaasukäyttöinen ajoneuvo saavuttaisi kylmässä kelissä riittävän moottorin käyntilämpötilan, käytetään ajotapahtuman alussa polttoaineena bensiiniä.
Vasta moottorin lämmettyä ajoneuvo siirtyy kaasukäytölle. Näin ollen kaasuauton käyttö kylmässä lisää ajoneuvonbensiinin kulutusta.
Kylmässä säässä ajoneuvon kaasun sisältämät pienet voiteluainepitoisuudet jähmettyvät, mikä voi aiheuttaa kaasujärjestelmän toimintahäiriöitä.
Johtopäätökset
Puolustusvoimien tulee seurata siviiliomisteisen maastohenkilöautokannan eri käyttövoimien ensirekisteröintiosuuksienkehitystä.
Mikäli on nähtävissä, että yksityishenkilöiden maastohenkilöautoissa jokin uusi käyttövoima yleistyy merkittävästi, olisi syytä selvittää saman käyttövoiman käyttöönottoa myös Puolustusvoimissa.
Mikäli koko kenttäarmeijassa on sama suhdeluku sotilas-ja ottoajoneuvojen määrien välillä kuin Jääkäriprikaatin perustamissa joukoissa,
on käyttöönotettavien siviiliajoneuvojen huollon ja energiatäydennyksen järjestelyt huomioitava jo rauhan aikana.
Tutkimuksen perusteella on todennäköistä, että ensimmäiset sotilaskäytön vaatimukset täyttävät hybridikäyttöiset maastohenkilöautot saapuvat markkinoille viimeistään 2020-luvun puolivälissä.
Vastaavasti 2020-luvun dieselkäyttöisissä ajoneuvoissa käytetään ajoneuvon huoltotarvetta nostavia SCR-järjestelmiä.
Tällöin
poikkeusolojen kokoonpanoihin ottoajoneuvoja suunniteltaessa on erityisen tärkeää huomioida ajoneuvojen käyttövoima ja pyrkiä sijoittamaan ensisijaisesti hybridiautoja.
Tutkimuksessa ei pyritty selvittämään todellista mahdollisuutta ladata sähköajoneuvon akkua erilaisten käyttötapahtumien lepoaikojen yhteydessä.
Todennäköistä on, että kasarmiolosuhteissa akkujen lataaminen on helpommin järjestettävissä kuin sotaharjoituksissa tai operatiivisessa maastontiedustelussa.
Yksi tutkimuksen aiheuttama mahdollinen jatkotutkimustarve on sähköauton latausmahdollisuus edellä mainituissa käyttötapahtumissa.
Sotaharjoituskäytössä ajoneuvon latausmahdollisuutta voisi laskea esimerkiksi johtamispaikkojen sähkövoimakoneiden tuottamaa tehoa ja johtamispaikkakonttien energiankulutusta vertaamalla.
Mahdollinen jatkotutkimustarve on myös sähkönjakeluverkon kapasiteetin riittävyys kenttäarmeijan ajoneuvojen lataamiseen.
Vaikka tutkimuksen näkökulma kohdistuu rauhan ajan toimintaan, on aiheella liittymäpinta myös sodankäynnin kannalta oleelliseen logistiseen haasteeseen.
Erwin Rommel kirjoitti marraskuussa 1942 Afrikasta vaimolleen Saksaan siitä, miten bensiinin puute saa miehen kyyneliin.
Tutkimuksen perusteella huoli liikenne-energian saatavuudesta sotilaskäytössä ei tule lähivuosina ainakaan vähentymään.
www.saftbatteries.com
