p Alimentado pelo aumento do e-commerce e serviços de remessa rápida como a Amazon, os consumidores esperam que seus produtos cheguem à sua porta em questão de dias e até horas - não semanas. Essa cultura sob demanda coincide com a expansão das tecnologias de transporte, conectividade, e automação, e juntos, essas mudanças estão sacudindo uma importante pedra angular do transporte americano - nossa dependência vital de caminhões médios e pesados. p Os caminhões da classe 8 entregam cerca de 80% das mercadorias nos Estados Unidos e respondem por cerca de 22% do uso total de energia para transporte. Seu papel significativo em permitir transações comerciais e consumir combustível os torna os principais alvos para mudanças que irão apoiar melhor as necessidades de mobilidade e entrega em evolução da América.

p Para atender às necessidades futuras, o Laboratório Nacional de Argonne do Departamento de Energia dos EUA (DOE) está na vanguarda da pesquisa para melhorar a eficiência e a utilização desses veículos, emissões mais baixas, e reduzir a dependência da American do petróleo estrangeiro. Os pesquisadores do laboratório abordam esse trabalho em várias frentes.

p Junto com conceitos e controles de motor avançados e pioneiros, pesquisadores avaliam tecnologias emergentes para capacitar tomadores de decisão nos setores público e privado. Esses esforços de pesquisa são aprimorados por parcerias da indústria e do governo, e aproveitando as instalações de classe mundial da Argonne e colaborando entre as disciplinas para acelerar a inovação.

p Com diversos conhecimentos e recursos para receitas de combustão fundamentais e avaliação de veículos, modelagem multifísica de alta fidelidade, aprendizado de máquina, e análises preditivas, Argonne contribui para a evolução da tecnologia de serviços médios e pesados ​​para o futuro.

p Parceria com motores avançados pioneiros

p A Argonne empresta sua experiência em tecnologia de serviços médios e pesados ​​para duas grandes colaborações que estão aumentando a eficiência. Uma é a parceria de caminhões do século 21 do DOE, onde o governo e os parceiros da indústria uniram forças para identificar áreas de pesquisa de necessidade e acelerar o desenvolvimento de novas tecnologias.

p Argonne também trabalha com a Navistar no SuperTruck II do DOE, uma colaboração em grande escala na qual equipes de fabricantes estão trabalhando para melhorar significativamente a eficiência dos caminhões Classe 8. As metas específicas incluem um aumento de 100 por cento na eficiência do frete e 55 por cento da eficiência térmica do freio, que mede o quão bem um motor converte a energia do combustível em energia mecânica.

p Por meio dessa colaboração, Os pesquisadores da Argonne estão trabalhando para localizar abordagens de combustão avançadas que possam cumprir essas metas de eficiência. Este trabalho baseia-se no SuperTruck I do DOE, que tinha objetivos semelhantes e em que Argonne também fez parceria com a Navistar.

p "Estamos entusiasmados em colaborar com a Navistar novamente neste importante trabalho. Queremos usar nossa ampla experiência em motores experimentais para desenvolver abordagens inovadoras para melhorar a eficiência, "O gerente de pesquisa e líder do projeto de engenharia da Argonne, Thomas Wallner, disse.

p Otimizando motores de alta eficiência

p A otimização é necessária para projetar motores mais eficientes e requer não apenas um entendimento profundo de como os materiais e componentes funcionam juntos, mas também ferramentas que podem compreender rapidamente os processos de combustão. Argonne oferece em ambos os aspectos com sua experiência combinada de modelagem de combustão e recursos de computação de alto desempenho.

p Os fabricantes de caminhões e outras partes interessadas aproveitam esses dois recursos para acelerar o desenvolvimento de peças de motor avançadas, como sistemas de ignição avançados. O CRADA (acordo cooperativo de pesquisa e desenvolvimento) da Argonne com a Cummins e a Convergent Science Inc. exemplifica o valor que esses recursos agregam ao processo.

p Nesta parceria, Os especialistas da Argonne estão otimizando os modelos de injetores de spray de combustível usados ​​no projeto interno da empresa. Os modelos prevêem um fenômeno conhecido como cavitação, em que o combustível se converte de líquido em vapor. O processo pode corroer o injetor e prejudicar o desempenho se não for tratado antes da produção.

p Ter uma compreensão clara de como ocorre a cavitação pode permitir melhorias que corrigem ou atenuam o problema, e o emprego de modelagem computacional no processo economiza tempo e dinheiro.

p "Usando métodos de modelagem e computação de alto desempenho, você pode prever o problema e entender como e por que está acontecendo, o que economiza a indústria em custos experimentais, "disse o gerente da seção de multifísica computacional Argonne, Sibendu Som." O tempo e o dinheiro que você economiza, você pode usar formas de engenharia para resolver o problema, quer isso signifique mudar o material, o design ou a posição das peças. "

p Otimizando operações

p A eficiência pode ser melhorada não apenas otimizando o motor, mas também otimizando os controles individuais do veículo e a entrega de mercadorias. Rotas e controles mais inteligentes podem ajudar a melhorar a eficiência de combustível e economia de custos e, no nível do sistema, minimizar o congestionamento e outras interrupções.

p Então, além da otimização do mecanismo, Os pesquisadores da Argonne modelam energia e mobilidade em sistemas urbanos inteiros para avaliar o impacto de tecnologias emergentes. Eles também exploram maneiras de avaliar a rota com base no uso de combustível, Tempo, e impactos ambientais. Esses modelos podem ajudar as empresas a maximizar a eficiência operacional, recomendando rotas que economizam energia e tempo e tecnologias de veículos mais adequadas para rotas específicas, por exemplo.

p Os pesquisadores exploram o aprendizado profundo para otimizar seus modelos. O aprendizado profundo é uma forma de aprendizado de máquina que usa uma classe de algoritmos chamados de "redes neurais profundas, "que imitam os processos de sinalização simples do cérebro de uma forma hierárquica. Eles são particularmente úteis na análise de propriedades complexas.

p "Economizar tempo na simulação nos libera para fazer muito mais perguntas sobre como os veículos serão usados ​​no futuro e como as novas tecnologias os influenciarão, "O gerente de simulação de veículos e mobilidade, Aymeric Rousseau, disse." Nossa meta é, eventualmente, empregar o aprendizado de máquina para melhorar a eficiência operacional sem a necessidade de simulações de alta fidelidade. "

p Avaliações do mundo real de tecnologias emergentes

p Para ser adotado, As novas tecnologias de serviço médio e pesado devem primeiro ser comprovadas para atender às necessidades específicas da indústria, e entregar benefícios superiores. Argonne pode avaliar várias tecnologias de serviço médio e pesado para fornecer esses insights, ajudando os tomadores de decisão a entender onde os investimentos e os esforços de pesquisa e desenvolvimento devem ser colocados.

p Em um projeto para a Fedex, os pesquisadores compararam um dos veículos médios da empresa com dois veículos elétricos em estágio inicial e compararam seu desempenho com um modelo de motor diesel básico. A análise de Argonne se concentrou em medir o consumo de energia relativo de cada tecnologia.

p Para fornecer insights do mundo real, pesquisadores usaram as ferramentas de teste avançadas de Argonne, incluindo seus dinamômetros internos e célula de teste que podem simular uma ampla gama de condições ambientais. Eles combinaram o teste com uma análise de custo baseada em amostras de rotas proprietárias.

p Este trabalho gerou dados factuais críticos que ajudaram a Fedex a entender quais tecnologias eram mais econômicas com base em seu consumo de energia, e ajudou a orientar as decisões de investimento empresarial.

p "Nossa análise faz muitas coisas, incluindo ajudar as partes interessadas a compreender quais tecnologias reduzem custos e beneficiam os consumidores e o meio ambiente, não apenas por hoje, mas também por amanhã, "disse o engenheiro de pesquisa Forrest Jehlik.

p "Também podemos ajudar os parceiros da indústria a atender às suas necessidades com a tecnologia certa. Por exemplo, podemos ajudar uma empresa a entender a quantidade de energia da bateria de que ela precisaria para dar suporte às suas operações usando veículos elétricos. Dado que o custo desses veículos é amplamente determinado pelo custo da bateria e da eletrônica de alta potência, ter esse tipo de percepção pode proporcionar uma economia real. "

p Otimização do sistema

p O escopo completo dos recursos de análise do Argonne não para nas análises de custo; vai ainda mais fundo com a ajuda de modelos amplos. Com seu modelo patenteado GREET, O Argonne pode fornecer análises completas do ciclo de vida do carbono para até 85 combinações diferentes de veículos e combustíveis. Além disso, As ferramentas de modelagem POLARIS e Autonomie da Argonne permitem aos pesquisadores modelar mobilidade e energia em cidades inteiras.

p O laboratório continuará expandindo os limites da tecnologia média e pesada de todos os ângulos diferentes. As capacidades e abordagens multifacetadas da Argonne estão ajudando a nação a obter independência energética e apoiar a inovação em todo o setor de energia.

p "A questão não é se as coisas vão mudar, mas como, "Rousseau disse." Nós fornecemos a visão para ajudar nossos parceiros a entender como as coisas podem mudar e capacitá-los a fazer escolhas sobre como se preparar para essas mudanças futuras. "