Ajoneuvohankkeiden tulokset Henkilöautot. TransEco tutkijoiden työpaja Jukka Nuottimäki, VTT

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Download "Ajoneuvohankkeiden tulokset Henkilöautot. TransEco 2009-2013 tutkijoiden työpaja 10.9.2013 Jukka Nuottimäki, VTT"

Lasse Mattila
8 vuotta sitten
Katselukertoja:

1 Ajoneuvohankkeiden tulokset Henkilöautot TransEco tutkijoiden työpaja Jukka Nuottimäki, VTT

2 2 Liikenteen energiatehokkuuden kehittäminen käyttö hankinnat Polttoaineen kulutus / CO 2 päästö ajamisen tehostamisella luotua vähennyspotentiaalia olemassa oleva autokanta nykyhetki tuleva autokanta autokantaa muuttavaa kehityspotentiaalia uusissa autoissa Laurikko 2010

3 3 Testiauto A Sähköautot HEV & PHEV Testiauto B Toyota Prius HEV, vm Toyota Prius PHEV, vm (Hymotion muunnossarja)

4 4 LONG-DISTANCE COMMUTERS

5 5 SHORT-DISTANCE COMMUTERS

6 6 Sähköautomittaukset Test Mule Passat BEV conversion by EB

7 7 Sähköautojen energiatase

8 8 Sähköautojen mittausmenetelmien kehittäminen EV Norden Los Angeles, Kalifornia

9 9 Sähköautojen mittausmenetelmien kehittäminen EV Norden Helsinki, Suomi

10 10 Ajosuoritteen ja lämpötilan vaikutus sähköauton toimintasäteeseen estimated range difference +23 C -20 C -20 vs. +23 cycle km km % NEDC % Helsinki City % Artemis Urban % Road, FIN % Artemis Road, EV* % Artemis Motorway, EV* % average, all cycles % *EV denotes that warm-up part of the cycle is omitted Mittaukset tehty Citroën C-Zerolla

11 11 Lämmityslaitteen käytön vaikutus sähköauton energiankulutukseen ja toimintasäteeseen at -20 C, 4.5 kw heater heater total est. relative energy energy range impact cycle kwh kwh km % NEDC % Helsinki City % Artemis Urban % Road, FIN % Artemis Road, EV* % Artemis Motorway, EV* % Mittaukset tehty Citroën C-Zerolla

12 Hankkeessa toteutettiin toimiva sähköinen nelimoottorivoimansiirto, jota demonstroitiin Metropolia AMK:n E-RA sähköurheiluautossa Ajoneuvojen ja työkoneiden sähköisen voimansiirron kehittäminen

13 Energiataloudellinen ajaminen ja auton käyttö

14 14 ENERGIATEHOKKUUDEN OSATEKIJÄT Vääntömomentti (Nm) suuri vaihde, pieni kulutus g/kwh vakio ajonopeus (km/h) 500 g/kwh 600 pieni vaihde, suuri kulutus Moottorien ominaisuudet päästö = f (moottori,auto,tie) Käyntinopeus (rpm) Auton ominaisuudet Tiestön ominaisuudet

15 Rolling resistance: Coast down 25 5 km/h Temp % Snow (softprep.) New snow 1 cm Asphalt -27% -9% Temp -2 snow (compr) -11% Series1 ice asphalt 00% 20% 40% 60% 80% 100% 120% With asphalt and -2 ºC as the reference 11% shorter on compressed snow 9% shorter at -15 ºC on asphalt. Snow and scraped snow in cold temperatures gives a very high resistance (25-35% shorter)

16 16 Rengasvalinnan vaikutus energian kulutukseen Polttoaineen kulutus [l/100 km] 7,00 6,80 6,60 6,40 6,20 6,00 5,80 5,60 5,40 5,20 Polttoaineen kulutus ja laskennallinen työmäärä NEDC syklin yli Suhteutettu kulutus Mitattu kulutus Työmäärä 2,3 % 2,5 % 4,3 % 4,5 % 5.2 % 6.4 % 7.4 % työn ero 5.3 % kulutusero 7.4 % 0,98 0,97 0,96 0,95 0,94 0,93 0,92 0,91 0,9 Työmäärä [kwh] 5,00 Rengas 1 Rengas 2 Rengas 3 Rengas 4 Rengas 5 Rengas 6 Rengas 7 Rengas 8 0,89

17 17 Yhteenvetoa rengastuloksista Saman kokoluokan renkaiden ääripäiden välillä yli 7 % kulutuseroja Renkaan alipaine vaikuttaa merkittävästi kulutukseen -20 % paine lisäsi kulutusta noin 2 % -40 % paine lisäsi kulutusta noin 4-7 % Renkaan ylipaine vähensi kulutusta noin 1-2 prosenttia Vanteen painolla pieni vaikutus energiankulutukseen Kevyt vanne vähensi kulutusta noin 1 % Painava vanne lisäsi kulutusta noin 1 % Renkaan halkaisijan kasvu korreloi kulutuksen pienenemisen kanssa, mutta tutkimuksessa ei selvinnyt muuttuuko renkaan rakenne koon muutoksen mukana

18 18 ENERGIATALOUDELLINEN AJAMINEN Ominaiskulutuskäyrä VW Golf 1.4 TSI Optimi noin % kuormalla Momentti [Nm] kw 15 kw 10 kw 5 kw kw kw kw 50 kw kw kw kw 10 kw 90 kw 90 kw kw kw 60 kw 50 kw 40 kw 30 kw 20 kw 15 kw RPM [1/min] Nopeudella vaihde 5,8 l/100 5 vaihde 6,6 l/100 km

19 19 Taloudellinen tehontuotto Polttoaine Moottori tekniikka Hyvän hyötysuhteen toiminta-alue Hyvän toimintaalueen leveys Hyvän hyötysuhteen kuormitusalue Ominaiskulut uksen minimin toiminta-alue Ominaiskulut uksen minimin kuormitusalue Minimi ominaiskulutus [rpm] [rpm] [% max Nm] [rpm] [% max Nm] [g/kwh] Bensiini MPI Bensiini Bensiini Diesel MPI & muuttuva venttiiliajoitus FSI & turbo Common rail & turbo

20 20 Taloudellinen ajotapa kaupungissa Sykli Työmäärä [Wh/km] Suhteellinen työmäärä Ominaiskulutus [g/kwh] Kulutus [l/100 km] Suhteellinen kulutus ECE % % Tasanopeus % % Moottorijarrutus % % Rullaus % % Nopea kiihdytys % %

21 21 Taloudellinen ajotapa maantiellä Sykli Työmäärä [Wh/km] Suhteellinen työmäärä Ominaiskulut us [g/kwh] Kulutus [l/100 km] Suhteellinen kulutus EUDC % 384 4, % Tasanopeus % 424 3,89 94 % Moottorijarrutus % 372 3,64 88 % Rullaus % 394 3,59 87 %

22 Taloudellisen ajamisen käsikirja, Turun AMK Tilannekatsaus Lopputuotos laajempi kuin aluksi suunniteltu Markku Ikonen AJA TALOUDELLISESTI AJONEUVON, KULJETTAJAN JA OLOSUHTEIDEN VAIKUTUS POLTTOAINEENKULUTUKSEEN Kirja taittovaiheessa, painoon syyskuussa 20 x 20 cm, n. 210 sivua, ladottu kahteen tekstipalstaan Kuvitukseen ja ulkonäköön panostettu Kansiluonnos, ei välttämättä lopullinen Suunniteltu painosmäärä 500 kpl Turun AMK kustantajana, maksaa myös taiton ja painatuksen 250 kpl TransEcon kautta jaettavaksi 150 Turun AMK:n kautta jaettavaksi 100 kpl Turun AMK:n myyntiä varten Lisäksi verkkoversio, johon linkki TransEcon ja Motivan sivuilta Taloudellisen ajamisen käsikirja, Markku Ikonen

23 23 Moottorin esilämmitys

24 24 Moottorin esilämmitys

25 25 Moottorin esilämmitys

26 Henkilöautojen propulsiotekniikat

27 27 Propulsio ajoneuvon omapainon vaikutus kulutukseen Kulutus [l/100 km] Bensiini R² = 0,83 EURO -7 R² = 0,68 EURO 23 R² = 0,74 HKI-ruuhka -7 R² = 0,75 HKI-ruuhka 23 R² = 0,78 Maantiesykli -7 R² = 0,80 Maantiesykli 23 Kulutus [l/100 km] Ajoneuvon omapaino [kg] 9 Diesel Omapaino [kg] R² = 0,75 R² = 0,78 R² = 0,61 R² = 0,69 R² = 0,36 R² = 0,55 EURO -7 EURO 23 HKI-ruuhka -7 HKI-ruuhka 23 Maantie -7 Maantie 23

28 28 Propulsio ajoneuvon moottoritehon vaikutus kulutukseen Kulutus [l/100 km] Kulutus [l/100 km] Bensiini R² = 0,80 EURO R² = 0,89 R² = 0,77 R² = 0,85 R² = 0,58 EURO 23 HKI-ruuhka -7 HKI-ruuhka 23 Maantiesykli -7 R² = 0,69 Maantiesykli Teho [kw] 9 Diesel R² = 0,40 8 EURO -7 R² = 0,28 EURO 23 7 R² = 0,72 HKI-ruuhka -7 6 R² = 0,21 5 R² = 0,31 HKI-ruuhka 23 Maantie Teho [kw] R² = 0,22 Maantie 23

29 29 g CO2-eq / MJ gco2-eq/mj EU average fossil fuel IEA CARPO Polttoaineiden well-to-tank energiatehokkuus Natural gas to CNG fuel production gco2-eq/mj Biogas to CBG (Gasum) Parhaat raaka-aineet Biogas to CBG (organic waste) Wheat to EtOH fuel combustion gco2-eq./mj Straw to EtOH g CO2-eq / MJ Rapeseed to Rapeseed to HVO FAME ~200 g CO2-eq / MJ Palm oil to HVO Palm oil to FAME Huonoimmat raaka-aineet waste animal oil to HVO/FAME fuel production gco2-eq/mj fuel combustion gco2-eq./mj fuel production gco2-eq/mj fuel combustion gco2-eq./mj

30 30 Sähköauto Bi-fuel FFV + Energiatehokkain kaikilla ajosuoritteilla - Käyttösäde, (sähköntuotannon WTT) + Ottomoottoreista pienimmät TTW CO 2 päästöt (samalla energiatehokkuudella) + Biokaasu vähentää WTW CO 2 päästöjä tehokkaasti - Kylmässä kaupunkiajossa kohonneet NOx ja CO päästöt kaasulla ajettaessa + E85 vähentää WTW CO 2 päästöjä polttoaineen raaka-aineesta riippumatta - NOx päästöt moottori- ja maantieajossa muita ottomoottoreita suuremmat Yhteenveto CARPO tuloksista Diesel + Energiatehokas vaihtoehto + pienet CO ja HC päästöt + HVO vähentää WTW CO 2 päästöjä tehokkaasti polttoaineen raaka-aineesta riippumatta - Suuret NOx ja NO2 päästöt etenkin kaupunkiajossa Bensiini + kompromissi energiatehokkuuden ja päästöjen välillä + pienempitehoinen moottori muita ottomoottoreita energiatehokkaampi - Mahdollisuudet WTW CO 2 päästöjen vähentämiseen vaihtoehtoisilla polttoaineilla toistaiseksi vähissä TTW hiilidioksidipäästöjen ero energiatehokkaimman ja kuluttavimman vaihtoehdon välillä oli mittauksissa noin 1,6:1 WTW hiilidioksidipäästöjen ero fossiilisen ja uusiutuvan polttoaineen välillä oli suurimmillaan lähes 4:1

31 31 VTT luo teknologiasta liiketoimintaa

Samankaltaiset tiedostot

Henkilöautoliikenteen energiatehokkuuden parantaminen käyttäjälähtöisin toimin EFFICARUSE. TransEco Seminaari Jukka Nuottimäki, VTT

Henkilöautoliikenteen energiatehokkuuden parantaminen käyttäjälähtöisin toimin EFFICARUSE TransEco Seminaari 3.11.2011 Jukka Nuottimäki, VTT Polttoaineen kulutus / CO 2 päästö 3.11.2011 2 LIIKENTEEN ENERGIATEHOKKUUDEN