Zukünftige Antriebskonzepte für Nutzfahrzeuge

Transkript

1 Zukünftige Antriebskonzepte für Nutzfahrzeuge CO2 Reduzierungspotentiale durch Techniklösungen und optimierte Betriebsweisen Maximilian Ladiges Marco Witz

2 Gliederung 1. Zukünftige Entwicklungen im Transportwesen 2. CO2-Reduzierungspotentiale 3. Entwicklungstrends zukünftiger Antriebskonzepte 4. Motorische Maßnahmen zur Verbrauchsreduzierung 5. Reduzierung der Verluste in der Abgasnachbehandlung und Abgaswärmerückgewinnung 6. Alternative Kraftstoffe

3 1. Zukünftige Entwicklungen im Transportwesen

4 1. Zukünftige Entwicklungen im Transportwesen

5 1. Zukünftige Entwicklungen im Transportwesen Komponenten des CO2-Ausstoßes

6 2. CO2-Reduzierungspotential Voraussetzung für CO2-Reduzierung: Aufwand für technische Lösung muss wirtschaftlich sein Kostenfaktoren im Transportwesen

7 2. CO2-Reduzierungspotential Fernverkehr (Semi-stationär) Antrieb wird überwiegend in einem begrenzten Arbeitskennfeld genutzt Laufleistung von km/jahr Betriebszeit von 8-10 Stunden pro Arbeitstag Verteilerverkehr (transient) breites Arbeitskennfeld häufige Anfahr- und Bremsvorgänge Tagesdurchschnitt km Buszyklen (start-stopp) Durchschnittsgeschwindigkeiten von km/h mehrminütige Stillstandzeiten

8 2. CO2-Reduzierungspotential Charakterisierung der Anwendungsprofile Verbrauchsreduzierungsmaßnahmen konzentrieren sich auf den transienten Betrieb Steuerung für Abgasnachbehandlung notwendig um Temperaturniveaus der Reduktionsvorgänge aufrechtzuerhalten hohe Leerlaufbetriebszeiten bei Baustellenfahrzeugen durch installierte Zusatzmaschinen

9 2. CO2-Reduzierungspotential Ecolution by Scania ein nachhaltiges Transportkonzept

10 3. Entwicklungstrends zukünftiger Antriebskonzepte Entwicklungsschwerpunkte am Antriebsstrang Optimierung des Verbrennungsmotors Kraftstoffmengenzuteilung/Aufladung/Strömungsoptimierung/Thermomanagament Effizientere Abgasnachbehandlung Partikelfilter/Urea-Mengenregelung und Verdampfung/Reaktionsfähigkeit Abgaswärmerückgewinnung WHR-Systeme/TEG/Turbo-Compound-Maschine Alternative Kraftstoffe und Elektrifizierung CNG/LNG/LPG/Ethanol

11 3. Entwicklungstrends zukünftiger Antriebskonzepte Reduktion von Emissionen und Verbrauch

12 4. Motorische Maßnahmen zur Verbrauchsreduzierung Heutiger Stand (Euro 6 Verbrennungsmotor): Wirkungsgrad zwischen 43-46% Reibungsminimierung Strömungsoptimierte Aufladekonzepte Ziel in 5 Jahren (ohne zusätzliche Emission): Wirkungsgrad von 55% Verbrennungsabläufe verbessern Nutzung von Abgaswärme Bedarfsgerechte Steuerung der Nebenaggregate Nutzung der Wärme des Kühlwassers

13 4. Motorische Maßnahmen zur Verbrauchsreduzierung Optimierung der Verbrennungsabläufe durch Kolbenform und Kraftstoffmengensteuerung

14 4. Motorische Maßnahmen zur Verbrauchsreduzierung Verbesserung der Verbrennung durch Form des Einspritzstrahls Injektoren mit Strahlanordnungen (Scania XPI-System) Mengensteuerung Druckpulsation in Common-Rail-Systemen und Rückwirkung von Kraftstoffdruckimpulsen beeinflussen sich unkontrollierbar Laborversuche zur Entwicklung besserer Injektoren und Simulationssoftware Common Rail Problem: Anforderungen an Kraftstoff steigen Anzahl der Motorvarianten steigt (länderspezifisch), da die Kraftstoffqualität nicht überall gesichert ist

15 5. Reduzierung der Verluste in der Abgasnachbehandlung und Abgaswärmerückgewinnung Abgasnachbehandlungssysteme (Silencer) Dieseloxidationskatalysator (DOC) SCR-Katalysator mit AdBlue Ammoniak-Schlupfkatalysator (ASC) Dieselpartikelfilter (DOF) Das modulare Baukastenprinzip ermöglicht Anpassung an die jeweiligen Leistungsanforderungen.

16 5. Reduzierung der Verluste in der Abgasnachbehandlung und Abgaswärmerückgewinnung SCR-Katalysator mit AdBlue-Einspritzung selective catalytic reduction AdBlue ist eine 32,5-prozentige Harnstofflösung selektive Reduktion von NOx mit Ammoniak (NH3) schmales Abgastemperaturfenster über 200 C effizienzoptimierte Motoren liefern zu niedrige Temperaturen Abgasnachheizung durch Betreiben in weniger effizienten Betriebspunkten zukünftig: elektr. Heizelemente / Zuheizer / verfeinerte Einspritzsysteme Lastpunktverschiebung bei Hybrid-Antrieben

17 5. Reduzierung der Verluste in der Abgasnachbehandlung und Abgaswärmerückgewinnung

18 5. Reduzierung der Verluste in der Abgasnachbehandlung und Abgaswärmerückgewinnung Abgaswärmerückgewinnung (Waste Heat Recovery) Entwicklungsschwerpunkt in den nächsten Jahren 3% bis 4% Kraftstoffeinsparungen im Güterfernverkehr wichtige Technologien: Turbo compounding Thermo-Elektrischer-Generator Verdampfungsmaschinen nach dem Rankine-Prozess

19 6. Alternative Kraftstoffe Alternative Kraftstoffe Diesel, Benzin CNG, LNG, ED95 Biodiesel, Biogas Biodiesel und Ethanol (ED95) nur Applikationsanpassungen bei Motor und Abgasnachbehandlung CNG / LNG (Erdgas) spezielle Motorapplikationen starke Qualitätsschwankungen (MZ= 65 bis 95) erfordern sichere Klopfregelung Faktoren für den zukünftigen Einsatz: länderspezifische staatliche Förderungen Verfügbarkeit und Wirtschaftlichkeit Vorteil für CO2-Bilanz