Framdrivning av Scania lastbilar/bussar. Jonas Holmborn Scania motorutveckling

Transkript

1 Framdrivning av Scania lastbilar/bussar Jonas Holmborn Scania motorutveckling 1

2 Prognos för användning av drivmedel i enlighet med EU:s alternativbränslemål M toe År Vätgas Naturgas Biodrivmedel Olja Dir. 2003/30/EG och European Energy and Transport: Trends to

3 Industrins lageromsättning har ökat Månader 5,5 4,5 3,5 2,5 1, Lägre lagernivåer Lägre logistikkostnader Snabbare kassaflöden Konkurrenskraft 3

4 Olika prognoser och förutsättningar Miljarder fat oljeekvivalenter/år 50 EIA medelscenario Historisk produktion 10 Campbell, Aleklett m.fl

5 Drivkrater och utmaningar Emissionslagstiftning NOx g/kwh 8 Euro Euro Euro Requirement Ekonomi Fuel Driver 4 2 Euro Euro EPA10/Euro 6? 2011/12? PM g/kwh Others att ge Scanias kunder den lägsta driftkostnaden 5

6 Omvärldsfaktorer Minskande oljeproduktion Växthuseffekt Kundkrav Effektivare energiomvandling Bränslealternativ 6

7 Oljan och klimatmålen Oljereserverna innehåller 100 miljarder ton kol Hela oljereserven kan användas Till vad om inte till transporter? Miljarder ton kol Resurser Reserver Kol Möjliga utsläpp Christian Azar, Chalmers Naturgas Icke konventionell gas Olja Icke konventionell olja 350 ppm CO2 450 ppm CO2 550 ppm CO

8 Verkningsgrad mycket viktig 60 talar för dieselmotorn Efficiency (%) Fuel cell + electric motor H 2 Truck diesel engine Fuel cell + electric motor metanol GDI passenger car Load (%) 8

9 Framtida bränslen och energibärare Primary energy Oil Natural gas Coal Biomass (waste) Sun Hydro Wind Nuclear power Diesel oil Synthetic gas Electricity RME Fischer- Tropsch Hydrogen DME Alcohols Petrol LPG Methane Source: Rolf Egnell, Lund Institute of Technology 9

10 Framtida bränslen och energibärare Oil Natural gas Coal Biomass (waste) Sun Hydro Wind Nuclear power Diesel oil Synthetic gas Electricity RME Fischer- Tropsch Hydrogen DME Alcohols Petrol LPG Methane Energy carriers Source: Rolf Egnell, Lund Institute of Technology 10

11 Framtida bränslen och energibärare Oil Natural gas Coal Biomass (waste) Sun Hydro Wind Nuclear power Diesel oil Synthetic gas Electricity RME Fischer- Tropsch Hydrogen DME Alcohols Petrol LPG Methane Source: Rolf Egnell, Lund Institute of Technology 11

12 Biomassa i förhållande till fossil olja Globalt Europa Biomassa (årlig) (1) Produktion Mton 720 Mton Mänsklig konsumtion Mton 520 Mton Kvarvarande biomassa Mton 200 Mton ~ Mtoe (2) ~ 100 Mtoe (2) Fossil olja Oljereserver Mtoe (3) Årlig oljeanvändning Mtoe (4) 475 Mtoe (5) varav vägtransporter Mtoe (4) 281 Mtoe (5) Imhoff et al Global patterns in human consumption of net primary production. Nature 429: Med antagande om 30 % energiförlust vid konvertering till drivmedel. Mtoe = miljoner ton oljeekvivalenter Uppsala Hydrocarbon Depletion Study Group, Key World Energy Statistics 2004, IEA European Union Energy & Transport in figures 2004 edition, European Commission DG TREN 12

13 Förnybara bränslen Brist på jordbruksmark, men det finns t.ex. skogsråvara och import från Brasilien Låginblandning med bensin och diesel ( 5%) rekommenderas Passar alla fordon (rena bränslen kräver dedikerade fordon) Internationella standarder önskvärt, stegvis ökad inblandning Bästa inblandningar» Bensin och etanol» Diesel och RME / F-T diesel 13

14 Andra alternativa bränslen Naturgas, biogas, vätgas Lågt energiinnehåll, stora och tunga tankar Utrustning begränsar nyttolast and lastvolym Lämplig för tändstiftsmotorer Lämpligast för personbilar Naturgas är ett fossilt bränsle Vätgas måste produceras på ett hållbart sätt 14

15 Syntetisk diesel Kan produceras från Biomassa, biogas, naturgas eller kol Överskott av naturgas används idag Hög energieffektivitet Motorn behöver inte anpassas Smidig introduktion genom inblandning i vanlig diesel 15

16 Bränsle för fordon Relativ volym jmf diesel etanol 1.7 Gasol 1.6 Naturgas 3.7 Vätgas 12 16

17 Flytande bränsle för fordon Scania föredrar flytande bränsle FT-diesel är det mest flexibla bränslet Etanol är ett intressant alternativ för stadsbussar 17

18 Fischer-Tropschdiesel ett bränsle för lastbilar Kan produceras från biomassa och svartlut Motorn behöver inte särskild anpassning Hög verkningsgrad i drivlinan Smidig introduktion genom inblandning i vanlig diesel 18

19 Scania etanolbuss Säker och beprövad teknik Vanlig stadsbuss Scaniakomponenter Dieselmotor Högre kompression Anpassad bränsleinsprutning Etanol med tändförbättrare 19

20 Robust hybrid teknologi Heavy-duty lastbils/buss motor Ultra-capacitors för energilagring Standard chassi och karosskomponenter 20

21 Mjligheter att snka CO 2 -utslpp Motorutveckling Rullmotstånd 35% energieffektivare Luftmotstånd Ökad lastkapacitet 50% Biodrivmedel Fordonsutveckling Föraren Effektivare transporter CO 2 -utsläpp per ton-km

22 Förbättrad transporteffektivitet Tre lastmoduler 25,25 m 40-60% ökad kapacitet 30% färre transporter Dragbil/semitrailer 16,5 m 20% mindre bränsle per transporterat ton 20% lägre emissioner Åtta axlar delar på vikten Lastbil/trailer 18,75 m 22 Kan introduceras snabbt

23 Förarutbildning Fleet management Opticruise 23

24 Scanias position Det är bara genom att spara bränsle som ett betydande bidrag till en hållbar vägtransportsektor kan uppnås. För tunga vägtransporter kvarstår dieselmotorn driven på någon form av flytande bränsle som den realistiska lösningen ännu i några decennier. Syntetisk diesel är den mest flexibla lösningen, där inblandning banar väg för storskalig introduktion. Etanol är ett intressant alternativ för stadsbussar. 24

25 25

26 Tre generella nivåer för produktionskostnad Maria Grahn, Chalmers 26

27 Scania etanolbuss Säker och beprövad teknik Vanlig stadsbuss Scaniakomponenter Dieselmotor Högre kompression Anpassad bränsleinsprutning Etanol med tändförbättrare 27

28 Så här började det Innerpanelen nr

29 Minskade koldioxidutsläpp i Stockholms stad med Scania etanolbussar Ton Scania etanolbussar har minskat de fossila koldioxidutsläppen med ton i Stockholm sedan Besparingen för år 2004 motsvarar drygt personbilars utsläpp under ett år. Utsläppsdata från SL 29

30 30

31 31

32 Improved transport efficiency modular combination lengths Three cargo units m 40-60% added capacity 30% fewer trips Tractor/semitrailer 16.5 m 20% less fuel per tonne transported 20% lower emissions Eight axles sharing the weight Truck/trailer m 32 Could be introduced quickly

33 Det behövs mer FoU om bränsleproduktion Ökade kunskaper om etanol och FT-diesel Utveckling av produktionsanläggningar Export av teknik Utveckling av fordonsmarknaden 33

34 Efficiency top priority for operators - speaks for the diesel engine 50 Efficiency (%) Truck diesel engine GDI passenger car Load (%) 34

35 35 Engine development Nitrogen oxides NOx = NO + NO 2 Fuel consumption CO2 emissions

36 36 Engine development Nitrogen oxides NOx = NO + NO 2 Fuel consumption CO2 emissions

37 Engine development Fuel consumption CO 2 emissions Engine development is to shift the curve 0.5% per year Nitrogen oxides NOx = NO + NO 2 37

38 Technical solutions Recirculated and cooled exhaust gas Engine control unit Urea Air Intake air Exhaust gas EGR Attacking emissions at source Engine Exhaust gas SCR Catalytic converter NH 3 + NOx? N 2 + H 2 O Aftertreatment 38

39 Technical solutions Recirculated and cooled exhaust gas Engine control unit Urea Air Intake air Exhaust gas EGR Attacking emissions at source Engine Exhaust gas SCR Catalytic converter NH 3 + NOx? N 2 + H 2 O Aftertreatment 39

40 Technical solutions Recirculated and cooled exhaust gas Engine control unit Urea Air Intake air Exhaust gas EGR Attacking emissions at source Engine Exhaust gas SCR Catalytic converter NH 3 + NOx? N 2 + H 2 O Aftertreatment 40

41 A new world standard (2011/12?) Particulates NOx g/kwh 0.27 g/kwh Assuming EPA and Euro norms harmonised World-harmonised test standard World-harmonised test cycle 41

42 Scania HCCI Homogeneous charge compression ignition Technology mature around 2015 Lean (cold) combustion gives low NOx Premix prevents formation of particulates High EGR rate Tricky combustion control High strength required High efficiency Image from test cell or in truck 42

43 Renewable fuels Some alternatives are attractive, but Production efficiency is lacking Lack of agricultural land for the quantities required Pure fuel for dedicated vehicles undesirable Mix with petrol and diesel recommended Adapted to suit all vehicles Potential for 100% in some cases International standards desirable Best mixes Petrol and ethanol Diesel and ethyl/methyl ester, e.g. RME 43

44 Future fuels Diesel Blending with biofuel (RME) International standards Biofuel (RME) International standards Synthetic diesel International standards Smooth transition to alternatives Existing technology can be used 44

45 Bilden är högupplöst och det blir för tungt att mejla. Föreställer en etanolbuss i gatumiljö Ethanol 45

46 Bilden är högupplöst och det blir för tungt att mejla. Föreställer en gasbuss i gatumiljö Gas 46