Framdrivning av Scania lastbilar/bussar Jonas Holmborn Scania motorutveckling 1
Prognos för användning av drivmedel i enlighet med EU:s alternativbränslemål 350 300 M toe 250 200 150 100 50 0 2005 2010 2015 2020 År Vätgas Naturgas Biodrivmedel Olja Dir. 2003/30/EG och European Energy and Transport: Trends to 2030 2
Industrins lageromsättning har ökat Månader 5,5 4,5 3,5 2,5 1,5 1950 1960 1970 1980 1990 2000 Lägre lagernivåer Lägre logistikkostnader Snabbare kassaflöden Konkurrenskraft 3
Olika prognoser och förutsättningar Miljarder fat oljeekvivalenter/år 50 EIA medelscenario 40 30 20 Historisk produktion 10 Campbell, Aleklett m.fl. 1930 1950 1970 1990 2010 2030 2050 4
Drivkrater och utmaningar Emissionslagstiftning NOx g/kwh 8 Euro 1 1992 Euro 2 1996 6 Euro 3 2001 Requirement Ekonomi Fuel Driver 4 2 Euro 4 2005 Euro 5 2008 EPA10/Euro 6? 2011/12? 0 0.10 0.20 0.30 0.40 PM g/kwh Others att ge Scanias kunder den lägsta driftkostnaden 5
Omvärldsfaktorer Minskande oljeproduktion Växthuseffekt Kundkrav Effektivare energiomvandling Bränslealternativ 6
Oljan och klimatmålen Oljereserverna innehåller 100 miljarder ton kol Hela oljereserven kan användas Till vad om inte till transporter? Miljarder ton kol 5000 4000 3000 Resurser Reserver Kol Möjliga utsläpp 2000-2100 Christian Azar, Chalmers 2000 1000 Naturgas Icke konventionell gas Olja Icke konventionell olja 350 ppm CO2 450 ppm CO2 550 ppm CO2 500 7
Verkningsgrad mycket viktig 60 talar för dieselmotorn Efficiency (%) 50 40 30 20 10 Fuel cell + electric motor H 2 Truck diesel engine Fuel cell + electric motor metanol GDI passenger car 0 0 20 40 60 80 100 Load (%) 8
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
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
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
Biomassa i förhållande till fossil olja Globalt Europa Biomassa (årlig) (1) Produktion 56 800 Mton 720 Mton Mänsklig konsumtion 11 540 Mton 520 Mton Kvarvarande biomassa 45 260 Mton 200 Mton ~ 20 000 Mtoe (2) ~ 100 Mtoe (2) Fossil olja Oljereserver 126 000 Mtoe (3) Årlig oljeanvändning 3 054 Mtoe (4) 475 Mtoe (5) varav vägtransporter 1 750 Mtoe (4) 281 Mtoe (5) Imhoff et al. 2004. Global patterns in human consumption of net primary production. Nature 429:870-872 Med antagande om 30 % energiförlust vid konvertering till drivmedel. Mtoe = miljoner ton oljeekvivalenter Uppsala Hydrocarbon Depletion Study Group, www.peakoil.net/uhdsg/world_summary_html.htm, 2005-03-09 Key World Energy Statistics 2004, IEA European Union Energy & Transport in figures 2004 edition, European Commission DG TREN 12
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
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
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
Bränsle för fordon Relativ volym jmf diesel etanol 1.7 Gasol 1.6 Naturgas 3.7 Vätgas 12 16
Flytande bränsle för fordon Scania föredrar flytande bränsle FT-diesel är det mest flexibla bränslet Etanol är ett intressant alternativ för stadsbussar 17
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
Scania etanolbuss Säker och beprövad teknik Vanlig stadsbuss Scaniakomponenter Dieselmotor Högre kompression Anpassad bränsleinsprutning Etanol med tändförbättrare 19
Robust hybrid teknologi Heavy-duty lastbils/buss motor Ultra-capacitors för energilagring Standard chassi och karosskomponenter 20
Mjligheter att snka CO 2 -utslpp Motorutveckling Rullmotstånd 35% energieffektivare Luftmotstånd Ökad lastkapacitet 50% Biodrivmedel Fordonsutveckling Föraren Effektivare transporter 1970 2000 CO 2 -utsläpp per ton-km 2020 21
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
Förarutbildning Fleet management Opticruise 23
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
Tre generella nivåer för produktionskostnad Maria Grahn, Chalmers 26
Scania etanolbuss Säker och beprövad teknik Vanlig stadsbuss Scaniakomponenter Dieselmotor Högre kompression Anpassad bränsleinsprutning Etanol med tändförbättrare 27
Så här började det Innerpanelen nr 4 1990-04-27 28
Minskade koldioxidutsläpp i Stockholms stad med Scania etanolbussar 0 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004-5 000 Ton -10 000 Scania etanolbussar har minskat de fossila koldioxidutsläppen med 120 000 ton i Stockholm sedan 1990. -15 000 Besparingen för år 2004 motsvarar drygt 5 000 personbilars utsläpp under ett år. Utsläppsdata från SL 29
30
31
Improved transport efficiency modular combination lengths Three cargo units 25.25 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 18.75 m 32 Could be introduced quickly
Det behövs mer FoU om bränsleproduktion Ökade kunskaper om etanol och FT-diesel Utveckling av produktionsanläggningar Export av teknik Utveckling av fordonsmarknaden 33
Efficiency top priority for operators - speaks for the diesel engine 50 Efficiency (%) 40 30 20 10 Truck diesel engine GDI passenger car 0 0 20 40 60 80 100 Load (%) 34
35 Engine development Nitrogen oxides NOx = NO + NO 2 Fuel consumption CO2 emissions
36 Engine development Nitrogen oxides NOx = NO + NO 2 Fuel consumption CO2 emissions
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
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
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
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
A new world standard (2011/12?) Particulates NOx 0.013 g/kwh 0.27 g/kwh Assuming EPA and Euro norms harmonised World-harmonised test standard World-harmonised test cycle 41
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
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
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
Bilden är högupplöst och det blir för tungt att mejla. Föreställer en etanolbuss i gatumiljö Ethanol 45
Bilden är högupplöst och det blir för tungt att mejla. Föreställer en gasbuss i gatumiljö Gas 46