Henkilöauton energiankäyttö ja hybridiauton energiatehokkuus

Koko: px

Aloita esitys sivulta:

Download "Henkilöauton energiankäyttö ja hybridiauton energiatehokkuus"

Timo-Jaakko Toivonen
8 vuotta sitten
Katselukertoja:

1 Henkilöauton energiankäyttö ja hybridiauton energiatehokkuus Markku Ikonen Turun ammattikorkeakoulu 1

2 Miksi polttoaineenkulutuksta pitäisi alentaa? Päästöt ja säästöt 1. HIILIDIOKSIDIPÄÄSTÖT Kulutus määrää poltettavan hiilen määrän Poltettava fossiilinen hiili aiheuttaa CO 2 -päästön CO 2 -päästöön ei voida puhdistimilla vaikuttaa Tuottamani CO 2 -päästö riippuu suoraan omasta kulutuksestani Virallinen ja CO 2 -päästö alhaisemmat 2. EDUT AUTON KÄYTTÄJÄLLE Rahallinen säästö Harvemmat tankkausvälit 2

CO 2 -päästön CO 2 -päästöön ei voida puhdistimilla vaikuttaa Tuottamani CO 2 -päästö riippuu

3 Ajoneuvon vaikutus Ajovastuslajit AJOVASTUSLAJIT ERI AJOTILANTEISSA Vakionopeus, tasamaa Kiiihdytys, tasamaa Vakionopeus, vastamäki Kiihdytys, vastamäki ILMANVASTUS ILMANVASTUS ILMANVASTUS ILMANVASTUS VIERINTÄVASTUS VIERINTÄVASTUS VIERINTÄVASTUS VIERINTÄVASTUS KIIHDYTYSVASTUS NOUSUVASTUS NOUSUVASTUS KIIHDYTYSVASTUS 3

vastamäki ILMANVASTUS ILMANVASTUS ILMANVASTUS ILMANVASTUS VIERINTÄVASTUS

4 Vastusvoima [ N ] Ajoneuvon vaikutus Ilman- ja vierintävastusvoimat, VW Golf Ajovastusvoim at ajonopeuden funktiona (VW Golf) Vastusvoimien summa Ilmanvastusvoima Vierintävastusvoima Ajonopeus [km/h] 4

Golf) Vastusvoimien summa Ilmanvastusvoima Vierintävastusvoima 1000

5 Vastusteho [ kw ] Ajoneuvon vaikutus Ilman- ja vierintävastustehot, VW Golf Ajovastustehot ajonopeuden funktiona (VW Golf) Vastustehojen summa Ilmanvastusteho Vierintävastusteho Ajonopeus [km/h] 5

6 Ajoneuvon vaikutus Ajovastusvoimat, -tehot ja -energiat Ilmanvastusvoima F d = ½*ρ*c d *A*v 2 Vierintävastusvoima F r = f r *m*g Voimien summa F dr = F d + F r Ajovastusteho Ajovastusenergia P dr = F dr * v E dr = P dr * t Kiihdytysenergia E a = ½*m*(v f 2 - v 02 ) => E tot = E dr + E a + E i Nousuenergia E i = m*g*h F [N] 6

Ajovastusteho Ajovastusenergia P dr = F dr * v E dr = P dr * t Kiihdytysenergia E

7 Ajoneuvon vaikutus Laskuesimerkki ja johtopäätös F d = 350 N, F r = 150 N, v f = 100 km/h, v 0 = 0 km/h t = 6 min, m = 1500 kg, h = 100 m Ajovastusenergia 1.39 kwh 71 % Kiihdytysenergia 0.16 kwh 8 % Nousuenergia 0.41 kwh 21 % Yht kwh 100 % Johtopäätös: Kiihdytysnopeudella tai -paikalla ei vaikutusta vetopyöriltä tarvittavaan kwh-määrään!!! Sen sijaan: Kiihdytystapa vaikuttaa moottorin kuormitusasteeseen ja sitä kautta ominaiskulutukseen KULUTUKSEN MUODOSTUMINEN: kwh * g / kwh = g Jos ominaiskulutus 420 g/kwh, tarvitaan on 823 g = 1.1 litraa Vastaa voimalinjan hyötysuhdetta 0.20, p-ainetarve 9.8 kwh Bensiini: 8.8 kwh/l, tarvitaan n. 1.1 litraa, kulutus n. 11 l/100 km 7

96 kwh 100 % Johtopäätös: Kiihdytysnopeudella tai -paikalla ei vaikutusta vetopyöriltä tarvittavaan kwh-määrään!

8 Ajoneuvon vaikutus Polttoainetehon jakautuminen, 80 km/h VW GOLF 1.6 FSI korimalli V ( ) Polttoainetehon jakautuminen Vakionopeus 80 km/h, tasamaa Polttoaineteho 100 % (40 kw) Moottorihäviöt 77 % (31 kw) Moottoriteho 23 % (9 kw) 8 Ilmanvastus 12 % (5 kw) Vierintävastus 8 % (3 kw) Voimansiirtohäviöt 2 % (1 kw) Apulaitteet 1 % (< 0.5 kw)

tasamaa Polttoaineteho 100 % (40 kw) Moottorihäviöt 77 % (31 kw) Moottoriteho 23 % (9

9 Ajoneuvon vaikutus Polttoainetehon jakautuminen, 100 km/h VW GOLF 1.6 FSI korimalli V ( ) Polttoainetehon jakautuminen Vakionopeus km/h, tasamaa Poltto- aine- teho 100 % (40 (58 kw) Moottori- häviöt % (31 (43 kw) Moottoriteho % (15 (9 kw) kw) 9 Ilmanvastus % (5 (10 kw) kw) Vierintävastus Vierintävastus %(3 (3.5 kw) kw) Voimansiirtohäviöt 2.52 % (1.5 kw) Apulaitteet 1 % 1 %(< (< kw) kw)

teho 100 % (40 (58 kw) Moottori- häviöt 77 73 % (31 (43 kw) Moottoriteho 23 27 % (15 (9 kw) kw) 9

10 Ajoneuvon vaikutus Polttoainetehon jakautuminen, 120 km/h VW GOLF 1.6 FSI korimalli V ( ) Polttoainetehon jakautuminen Vakionopeus 120 km/h, tasamaa Polttoaineteho 100 % (83 kw) Moottorihäviöt 71 % (59 kw) Moottoriteho 29 % (24 kw) 10 Ilmanvastus 20 % (17 kw) Vierintävastus 6 % (5 kw) Voimansiirtohäviöt 3 % (2.5 kw) Apulaitteet 1 % (< 0.5 kw)

tasamaa Polttoaineteho 100 % (83 kw) Moottorihäviöt 71 % (59 kw) Moottoriteho 29 % (24

11 Ajoneuvon vaikutus Moottoritehon jakautuminen, 80 km/h VW GOLF 1.6 FSI korimalli V ( ) Moottoritehon jakautuminen Vakionopeus 80 km/h, tasamaa Moottoriteho 100 % (9 kw) Ilmanvastus 54 % (5 kw) Vierintävastus 33 % (3 kw) Voimansiirtohäviöt 10 % (1 kw) 11 Apulaitteet 3 % (< 0.5 kw)

km/h, tasamaa Moottoriteho 100 % (9 kw) Ilmanvastus 54 % (5 kw)

12 Ajoneuvon vaikutus Moottoritehon jakautuminen, 100 km/h VW GOLF 1.6 FSI korimalli V ( ) Moottoritehon jakautuminen Vakionopeus 100 km/h, tasamaa Moottoriteho 100 % (15 kw) Ilmanvastus 63 % (10 kw) 12 Vierintävastus 25 % (3.5 kw) Voimansiirtohäviöt 10 % (1.5 kw) Apulaitteet 2 % (< 0.5 kw)

km/h, tasamaa Moottoriteho 100 % (15 kw) Ilmanvastus 63 % (10 kw) 12

13 Ajoneuvon vaikutus Moottoritehon jakautuminen, 120 km/h VW GOLF 1.6 FSI korimalli V ( ) Moottoritehon jakautuminen Vakionopeus 120 km/h, tasamaa Moottoriteho 100 % (24 kw) Ilmanvastus 70 % (17 kw) 13 Vierintävastus 19 % (5 kw) Voimansiirtohäviöt 10 % (2.5 kw) Apulaitteet 1 % (< 0.5 kw)

km/h, tasamaa Moottoriteho 100 % (24 kw) Ilmanvastus 70 % (17 kw) 13

14 Usein syytetään autoa Kulutuksen kolme päätekijää Ajoneuvo Olosuhteet Kuljettaja 14

15 Esimerkkejä polttoaineentuhlauksesta Ajaminen liikennevaloihin 15

16 Esimerkkejä polttoaineentuhlauksesta Ajaminen liikennevaloihin 16

17 Miksi minimoida kiihdytystarve? Henkilöauton liike-energia m = 1600 kg v = 120 km/h ( = m/s) E = ½ * 1600 kg * (m/s) 2 = 0.89 MJ = 0.25 kwh Polttoainetarve kiihdytykseen: 0.25 kwh / 0.20 = 1.25 kwh Vastaa 0.14 litraa bensiiniä Veden keitto ( o C) 2.7 litraa 1600 kg 500 W, 0.5 h => 0.25 kwh 17

33 m/s) E = ½ * 1600 kg * 33.33 2 (m/s) 2 = 0.89 MJ = 0.

18 Esimerkkejä polttoaineentuhlauksesta Mikä tässä menee väärin? 18

19 Esimerkkejä polttoaineentuhlauksesta Ajolinja on oikea (mutta entä auton valinta)? 19

20 Esimerkkejä polttoaineentuhlauksesta Näkyykö vajaa rengaspaine päällepäin? 20

21 Esimerkkejä polttoaineentuhlauksesta Mikä tässä voi olla väärin? 21

22 Esimerkkejä polttoaineentuhlauksesta Mikä tässä menee vikaan? 22

23 Kiitokset kiinnostuksesta, jatketaan seuraavassa tapaamisessa 23

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