Energiatehokas ja älykäs raskas ajoneuvo HDENIQ. TransEco tutkijaseminaari Kimmo Erkkilä, VTT

Transkriptio

1 Energiatehokas ja älykäs raskas ajoneuvo HDENIQ TransEco tutkijaseminaari Kimmo Erkkilä, VTT

2 2 Sisältö HDENIQ Yleistä Muutamia poimittuja tehtäviä Menetelmäkehitys Energiankäytön jakautuminen Aerodynamiikkademonstraatio Apulaitteiden energiankulutus Raskaiden ajoneuvojen elinkaari Yhteenveto

3 3 Tutkimusprojektit raskaan kaluston polttoaineen kulutuksen vähentämiseksi Raskaan kaluston energiankäytön tehostaminen HDENERGIA Raskas ajoneuvokalusto: Turvallisuus, ympäristöominaisuudet ja uusi tekniikka RASTU Energiatehokas ja älykäs raskas ajoneuvo HDENIQ kuuluu kansalliseen TransEco liikenteen energiankäytön tutkimusohjelmaan

4 4 Raskaan kaluston tutkimus tehtävät ja liitynnät TRANSECO HDENIQ Tekes Julkiset Ajoneuvo tekniikka Menetelmät Kilpailutus ja turvallisuus CO2 raport. & säästöesimerkit Raskaan kaluston elinkaari Viranomaisosuus Älykäs raskas ajoneuvo

5 5 Rahoittajat ja tutkijat Rahoittajat Tekes LVM Trafi HSL Kabus Transpoint VTT Neste Oil Nokian Renkaat Veolia Itella Gasum Proventia Tutkijat VTT Aalto Yliopisto Oulun Yliopisto (Ramses projekti) Tampereen teknillinen yliopisto Turun AMK Kolmivuotinen hanke Tekesin rahoituspäätös kesällä 2009 Vuosibudjetti n. 800 k

6 6 Menetelmäkehitys VTT:llä on käytössään raskas alustadynamometri kokonaisten raskaiden ajoneuvojen mittaaminen laboratorio olosuhteissa todellista käyttöä vastaava kuormitus runsaasti mittaustuloksia busseista ja kuorma autoista Mikä on olosuhteiden vaikutus energiankulutukseen ja päästöihin? mittauksia tehtävä myös maantiellä mahdollisimman hyvä korrelaatio alustadynamometrimittauksiin tavoiteltavaa tarvitaan menetelmät tunnettujen ajosyklien ajamiseksi maantiellä Hyödynnetään aiemmin kehittyä kaupunkibussien ajo opastinta ja siirreltäviä pakokaasulaitteistoja (PEMS) NOx g/km Euro 4 NOx and PM emissions over the Braunschweig city bus cycle EEV Euro Euro 6 (proposal) PM g/km Euro 1 Euro 2 Euro 3 ESC ETC Diesel Euro 2 average Diesel Euro 3 average Diesel Euro 4 Diesel Euro 5 Diesel EEV CNG Euro3 average CNG EEV Light weight Euro 3 calibration Euro limits (by factor 1.8)

7 7 Menetelmäkehitys Braunschweig sykli maantiellä Mahdollistaa myös laboratorioon sopimattomien ajoneuvojen mittaamisen ja toiminnan varmistamisen normaalissa liikenteessä (ei dynamometrilla)

8 8 Menetelmäkehitys Mittausmenetelmien tarkentaminen rullausmenetelmien kehittäminen edelleen ilmanvastuksen mittaustarkkuus maantierullauksissa (tarve erityisesti aerodynamiikan kehityksessä) kaasuautojen energiankulutuksen massapohjainen mittaaminen (yhteistyössä Inspectan kanssa) Uusia ajoneuvoluokkia palvelulinja autot kevyemmät jakelukuorma autot (~10t)

9 9 Menetelmäkehitys HDVCertif projekti EU komission tilaama selvitys raskaiden ajoneuvojen CO2 päästöjen mittaamisesta Osallistujina VTT, TUG, TÜV, TNO, AVL Tavoitteena selvittää mittausmenetelmät kokonaisten raskaiden ajoneuvojen mittaamiselle VTT:llä selkeä etulyöntiasema kehittyneet menetelmät

10 10 Energiankäyttö Ajovastusten jakautuminen riippuu ajoneuvon tyypistä, kuormasta ja ajosyklistä Kaupunkiajossa massan kiihdyttäminen dominoi Maantiellä energia kuluu pääosin ajovastuksiin (rullaus & ilmanvastus) Rullausvastuksen osuus on raskaissa ajoneuvoissa suhteellisen korkea Maantiesykli sisältää tien mäkisyyden Braking Aero Rolling Energy Braunschweig city bus cycle, 10.9km % % % wheel Volvo B10B LE / Wiima, 2 axle, ym. 2000, ½ load 70 % 11 % 19 % 12.1 Volvo B10B LE / Wiima, 3 axle, ym. 1997, ½ load 70 % 9 % 20 % 14.7 Kabus, 2 axle light weight, ½ load 62 % 11 % 27 % 10.0 Braking Aero Rolling Energy Helsinki ringroads and main roads, 10.3km % % % wheel Volvo B10B LE / Wiima, 2 axle citybus, ym. 2000, ½ load 54 % 24 % 22 % 10.5 Volvo B10B LE / Wiima, 3 axle citybus, ym. 1997, ½ load 56 % 20 % 23 % 12.5 Kabus, 2 axle light weight citybus, ½ load 47 % 22 % 30 % 8.8 Braking Aero Rolling Energy Highway (part of Lahti Jyväskylä, highway 4), 28.6km % % % wheel Scania Carrus, 2 axle coach bus, ym.1997, ½ load 5 % 56 % 38 % 19.1 Kabus, 2 axle light weight coach, ym. 2003, ½ load 6 % 49 % 45 % 14.6 Scania 124, 60t combination vehicle, with roof air deflector, 80% load 17 % 45 % 38 % 45.4 Jakaumat viitteellisiä

11 11 Rengastutkimus Rolling resistance, calculated consumption vs measured consumption in Braunschweig cycle Consumption [l/100 km] Laskennallinen Mitattu, suhteutettu CR 0,19 % 0,22 % 0,43 % 0,88 % 1.50 % Rolling Resistance [CR] kulutusero 2.5 % kulutusero 4.1 % Michelin XZA (test) Michelin X in City GT radial 867 Bridgestone 788 Noktop 45 Noktop Kuva: Petri Laine

12 12 Aerodynamiikkademonstraatio Säätöpotentiaali maantienopeuksilla 20 30% Miten hyödynnettävissä Aerodynaamisten apukeinojen säästömahdollisuudet Suuntavakaus (simuloimalla) Aikaisemmissa projekteissa tehty opinnäytetöitä Pikavuorobussit Raskaat yhdistelmät Nyt vuorossa demonstraatio Auto saadaan käyttöön Transpointilta Perävaunu Ekeriltä Osien suunnittelu käynnissä Asennukset talvella Mittaukset kesällä 2011

13 13 Aerodynamiikkademonstraatio Lähtötilanne Suunnitelman yleishahmotelma

14 14 Apulaitteiden energian kulutus ja päästöt Selvitetään apulaitteiden käyttöprofiileja Suomen olosuhteissa Anturoidaan ajoneuvoja olosuhteiden ja apulaitteiden toimintatilojen tallentamiseksi (6 ajoneuvoa) Kerätään dataa vuoden ympäri ja analysoidaan energiankäyttö eri olosuhteissa Seurattavia apulaitteita / lämpötiloja Jäähdytyspuhallin Paineilmakompressori Ilmastoinnin kompressori Ohjaustehostin Laturi Webasto Jäähdytysnesteen lämpötila Öljyn lämpötila Vaihteistoöljyn lämpötila Peräöljyn lämpötila Tuulianturi Ulkolämpötila Ilman kosteus Ilman paine

15 15 Raskaiden ajoneuvojen elinkaari Selvitetään raskaiden ajoneuvojen päästö ja energiankulutusvaikutuksia elinkaaren yli Päivitetään raskaiden ajoneuvojen päästö ja kulutustietokantaa uusilla autotyypeillä Bussit (YTV ja HKL, PLL) Kuorma autot (Transpoint, SKAL, julkiset) Seurataan ajoneuvojen ikääntymisen vaikutuksia Uudet SCR EGR ja DPF/POC tekniikat Raskaiden ajoneuvojen katsastusmenetelmät (Turun AMK) 15 NOx and PM emissions over the Braunschweig city bus cycle Diesel Euro 2 average Diesel Euro 3 average 3 axle and 2 axle diesel bus fuel consumption on Braunschweig cycle Euro 1 Diesel Euro 4 Diesel Euro 5 Diesel EEV 60 Estimated results NOx g/km Euro 4 Euro 2 Euro 3 ESC ETC CNG Euro3 average CNG EEV Light weight Euro 3 calibration Euro limits (by factor 1.8) Fuel consumption l/100km EEV Euro Solaris hybrid, Euro5, Solaris hybrid, Euro5, 3 axle average, axle Euro 4 average, 2 axle EEV average, Euro 6 (proposal) PM g/km 22.5 ton 19.3 ton ton 19.3 ton 19.3 ton

16 16 Raskaiden ajoneuvojen elinkaari Retrofit Projektissa tutkitaan myös käytetyn kaluston päivittämismahdollisuuksia sekä päästöjen että energiankulutuksen kannalta Uudet EEV autot ovat puhtaampia ja energiatehokkaampia Voidaanko samoja tekniikoita hyödyntää jo hankitussa vanhemmassa kalustossa? Esimerkkinä kaksi Proventian SCR + DPF asennusta Volvo 7l, Euro III Scania 9l, Euro III

17 17 Retrofit järjestelmät DPF hiukkassuodatin, partikkelien hapetus Ureasäiliö ja pumppu SCR ureakatalysaattori, NOx pelkistys

18 18 Retrofit järjestelmät Volvo Euro III SCR, DPF and DOC combinations with various gain NOx (g/km) PM (g/km) Euro2 limit x 1.8 (ESC) Baseline Euro3 limit x 1.8(ESC) Gain:0.8 SCR Euro4 ETC limit x 1.8 Gain:0.8 DOC+SCR Euro5 ETC limit x 1.8 Gain:0.7 DPF+SCR Gain:0.8 DPF+SCR Gain:0.9 DPF+SCR Gain:1 DPF+SCR EEV / Euro 5 average Other Euro 3 Volvos SCR (gain 0,8) + DPF, NOx 75, PM 95%

19 19 Yhteenveto HDENIQ projekti on ollut täydessä vauhdissa syksystä 2009 tuloksia alkaa syntyä Tarkat mittausmenetelmät tukevat tutkimusta ja kehittämistä Aerodynamiikan potentiaalia maantieliikenteessä voidaan verrata kaupunkiliikenteen hybridisointiin Renkaat vaikuttavat polttoaineenkulutukseen rullausvastuksen lisäksi myös tehonsiirtohäviöiden kautta Elinkaariajattelu aikaisempaa vahvemmin mukana Retrofittaamalla voidaan puhdistaa myös vanhempaa kalustoa Enemmän projektin tutkimustietoa löydettävissä projektin kotisivuilta (

20 20 VTT luo teknologiasta liiketoimintaa