S/Sti 01.2006
S/Sti 01.2006
Alternativen von heute
Lösungen für morgen
Ing. Wolfgang Stiefsohn
Scania Österreich Ges.m.b.H
ServicesupportAusbildung / Produkttechnik
S/Sti 01.2006
Transport Effizienz
Entwicklungs Herausforderungen
Betriebliche Aspekte
Langfristige Strategie
Zukünftige Energie Herausforderungen
S/Sti 01.2006
Transport Effizienz
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Tagesthemen
Wie siehts aus mit• Zuverlässigkeit und Lebensdauer ?• Betriebskosten ?• Kraftstoffverbrauch ?• Nutzlast / Laderaum ?• Kraftstoffqualität ?• Wiederverkaufswert ?• Komfort ?• Einkaufspreis ?• Investition ?• Umweltfreundlichkeit ?
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Dem Kunden niedrigste Betriebskosten ermöglichen
Fahrer und die Herausforderung
Baustelle
Diesel Fahrer
Andere
Andere
Verteilerverkehr
Fahrer
Andere
Diesel
Fernverkehr
Diesel
Andere
FahrerDiesel Fahrer
Andere
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Effizienzsteigerung
Kraftstoffverbrauch / t km (= CO2 emissions)
50%
1970
Motorentwicklung
Luftwiderstand
Rollwiderstand
2000
Erhöhte Ladekapazität
Fahrer Einfluß10 Prozent
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Leistungsfähigerer Straßen Transport
Verbrauchter Kraftstoff pro Tonne – km (= CO2 Emissions)
50%
1970 2000 2020
FahrzeugverbesserungenFahrer
Biotreibstoffe
Effizienter Fahrzeuggebrauch
Motorentwicklung
Luftwiderstand
Rollwiderstand
Erhöhte Ladekapazität
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Dreifache Ladekapazität – 25.25 m
Sattelzug – 16.5 m
LKW/Anhänger– 18.75 m
Effizenterer Straßentransport (modulare Längen)
• 40-60% zusätzliche
Ladungskapazität
• 30% weniger Fahrten
• - 20% Kraftstoffverbrauch pro
transportierter Tonne
• 20% weniger Emissionen
• Gewicht auf 8 Achsen verteilt
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Herausforderungen bei der Entwicklung
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Stickoxide
NOx= NO + NO2
Kra
ftst
off
verb
rau
ch C
O2 E
mis
sio
ns
Motoren Entwicklung
S/Sti 01.2006
Stickoxide
NOx= NO + NO2
Kra
ftst
off
verb
rau
ch C
O2 E
mis
sio
nen
Motoren Entwicklung
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Motorenentwicklung drückt die Kurve
Stickoxide
0.5% pro Jahr
NOx= NO + NO2
Motoren EntwicklungK
raft
sto
ffve
rbra
uc
h CO
2 Em
issi
on
en
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Wie wird NOx reduziert
Verbrennungstemperatur [K]
NO
x p
pm
0
200
400
600
800
1000
1200
300
500
700
900
1100
1300
1500
1700
1900
2100
Diesel
Senken der Verbrennungstemperatur
• Einspritzzeitpunkt• Ansauglufttemperatur• Kraftstoff – Mischungsverhältnis• AGR
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• Erhöhten Einspritzdruck
• Kontrollierten Ladedruck
• Brennraumdesign
• Abgasnachbehandlung– Oxitationskatalysator– Partikelfilter
Verkehrsbedingte Partikel• Reifen• Straßenoberfläche• Bremsen• Abgase
Abgaspartikel• Ruß• Kohlenwasserstoff• Schmieröl• (Schwefel)
Partikel Reduktion
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Partikelzusammen- setzung nach der Verbrennung
• Ruß• Kohlenwasserstoff• Schmieröl• (Schwefel)
OxikatPartikel-
filter • (Schwefel)
Oxikat • Ruß• (Schwefel)
Schall-dämpfer
• Ruß• Kohlenwasserstoff• Schmieröl• (Schwefel)
Partikel ReduktionPartikelzusammen- setzung nach der Reduktion
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Scania´s technisches Zentrum
• 1,800 Ingenieure(900 Antriebsstrang)
• 40 Motorenprüfstände
• 20 km Teststrecke
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Standardisierter Brennraum1995 2000 2005
12-Liter
12-Liter Turbocompound
9-Liter
16-Liter
11-Liter
500 560580 620
420470
360400420
340380
230270310
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gekühlte AGR SCR
Technische Lösungen
EDC
UreaLuft
CatalyticconverterMotor
Abgas
NH3 + NOx → N2 + H2O
Rückgeführtes und gekühltes Abgas
Ansaugluft Abgas
* Ab Gas Rückführung ** Selective Catalytic Reduction
***
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• Abgas - Nachbehandlung
• Neue Technologiefür automotive Anwendung
• Abhängig von
– extra Tank und Füllung
– Infrastruktur zum Tanken (nicht flächendeckend)
– Ureapreis (Betriebskosten)
– beeinflußt Fahrzeugaufbau
• Hohe Abgastemperaturen erforderlich.
– Beste Anwendung
z.B. Fernverkehr
Technische Lösungen
EDC
UreaLuft
CatalyticconverterMotor
Abgas
NH3 + NOx → N2 + H2O
SCR
** Selective Catalytic Reduction
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StadtFahrten
SCR
0
10
20
30
40
50
60
70
80
09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00
0
100
200
300
400
500
09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00
Measured
Mean
Abgastemperatur °C400
300
200
100
0
Scania 9-Liter Stadt Bus, Euro 3
Fahrzeug Geschw. km/h70
60
50
40
30
20
10
0
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Effekt von SCR
Stickoxide
NOx= NO + NO2
Kra
ftst
off
verb
rau
ch
Euro 4 Euro 1
Euro 3
NOx reduziert durch Abgasnachbehandlung
+ Urea Lösung
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• Richtungsweisende Anpassung der Emissionsrichtlinien, für Euro 4 und 5 (Feb 11 2005)
– verhindert Manipulation der Emissionsniveaus
z.B. keine Harnstofflösung füllen, • Befolgung gesichert durch:
– System Funktionalität überprüft– NOx, im Abgassystem gemessen – Zuwiderhandlung wird 12 Monate gespeichert– Drehmoment wird min. 40 % verringert
• aktiviert bei Stillstand des Fzg´s
Schwindeln und Manipulieren
500 PS2,400 Nm
300 PS1,440 Nm
Einführung
2006/2007
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Neue Einsatzfaktoren mit SCR
• Aufbau der Infrastruktur zur flächendeckenden Versorgung mit der Harnstoffwasserlösung
• Fehlanwendung und Manipulation
• Reinheit der Harnstofflösung
• Garantie
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Technische Lösung – EGR
• Verbesserte Verbrennung
• Hochdruck Einspritzung – Reduziert Partikel
– Effizienter Kraftstoffverbrauch
• Getestet und seit Jahrzehnten bewährt
• Nur Standard Diesel tanken
• Arbeitet in jedem Betriebszustand– Einsatzbereit im städtischen
Stop and Go - Verkehrgekühlte AGR
Rückgeführtes und gekühltes Abgas
Ansaugluft
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Effekt of EGR
NOx= NO + NO2
Kra
ftst
off
verb
rau
ch
Euro 4
Stickoxide
NOx durch verbesserte Verbrennung reduziert
Euro 3
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Wirtschaftliche Aspekte
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Wirtschaftlichkeit
Fuel
Euro 3
Scania SCR
Fuel
Euro 4
Fuel
Euro 5
Urea solution
Fuelsaving3-4%(V8)
Euro 4
3-4%Scania EGR
Fuelsaving3-4%(V8)
Urea solution
5-6%
Euro 5
Bewährte
Technologie Urea Verfügbarkeit
und Preis
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Kostenbalance– Euro 4/5EGR• Einkaufspreis ähnlich
wie SCR
• Nur Diesel tanken!!
• Wiederverkaufspreis– Bewährte Technologie
SCR• Einkaufspreis ähnlich
wie EGR
• Urea tanken ? ?– Füllstation– lokale Lieferanten– eigene Tankstelle
• Wiederverkaufspreis– Neue Technologie für die
automotive Anwendung
Bessere Lösungen um Euro 5 zu erreichen
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Scania’s langfristige Motorenentwicklungs
- Strategie
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Antriebsstrang Design
• Kraftstoff Flexibilität
• Einfache Bedienung
• Bewährte und robuste Technologie
• Leistbar
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Euro 5 (2008/09)
Alle LKW- und Bus Motoren
• Scania EGR
• Scania XPI
• Variable Turbogeometrie
• Größerer Hubraum
• Oxikat
Scania XPIRail
Injectors
Fuel filters
High-pressurefuel pump
Low pressurefuel pump
Partikel 0.02 g/kWhNOx 2.0 g/kWh
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Euro 6 (2011/12 ?)Neuer weltweiter Standard
basierend auf EPA 10 ?
Annehmend– Japan, USA und Europa
Normen harmonieren
– weltweit einheitliche Testzyklen
Technologien– Scania XPI, EGR,
VTG, SCR …
Particulates 0.013 g/kWhNOx 0.27 g/kWh
Scania XPIRail
Injectors
Fuel filters
High-pressurefuel pump
Low pressurefuel pump
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Einspritzdruck
Euro 1 1200 bar ReihenpumpeEuro 2 1300 bar Reihenpumpe
1300 bar Scania PDEEuro 3 1400 bar Reihenpumpe
1500 bar Scania PDE1700 bar Scania HPI
Euro 4 1800 bar Scania PDE + EGR1800 bar Scania PDE + SCR2400 bar (max. v) Scania HPI + EGR
Euro 5 2400 bar (immer) Scania XPI + EGR + VTG
Euro 6 2400+ bar Scania XPI + EGR + SCR + VTG
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Scania XPIextra high-pressure injection
Scania XPI Daten:• Mehrere Einspritzpulse• Maximaler Einspritzdruck
liegt immer an• Vordefinierter Druck kann
angepasst werden
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Vorteile von multiplen Einspritzungen
Vor-einspritzun
g
E
ins
pri
tzu
ng
-60° TDC + 60° + 120° CA
Zwei Haupt-
einspritzungenNach-
einspritzung
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Scania HCCI
• Homogeneous Charge Compression Ignition
• Einsatzbereit ~2015• Hohe Leistungsfähigkeit• Magere (kalte) Verbrennung
(niedrige NOx)• Vormischen im
Ansaugkanal reduziert die Partikel
• Hohe AGR Rate• Schwierige
Verbrennungssteuerung• Lautes Verfahren
Image from test cell or in truck
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NOx Entstehung während der Verbrennung
Verbrennungstemperatur K
NO
x p
pm
0
200
400
600
800
1000
1200
300
500
700
900
1100
1300
1500
1700
1900
2100
DieselHCCI
S/Sti 01.2006
Magere (kalte) Verbrennung
• HCCI ist eine Möglichkeit
• Mischverbrennung hat ein hohes Potentialniedrige Last – Vorgemischt
– Homogene Verbrennung
• AGR ist die Schlüsseltechnologie
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Zukünftige Energie Herausforderungen
S/Sti 01.2006
Quelle: Uppsala Hydrocarbon Depletion Study Group, Oil and gas liquids 2004 Scenario, Updated by Colin J. Campbell, 15 May 2004
Öl- und GasproduktionErwartete
Produktionsspitze 2008
S/Sti 01.2006
0
50
100
150
200
250
300
350
2005 2010 2015 2020
Jahr
Mto
e
Wasserstoff
Erdgas
Bio Treibstoff
Öl
Vorschau für Nfzg Kraftstoffe gemäß EU Vorgaben
6% 20%
EU Ziele für alternativeKraftstoffe
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Primärenergie
Energieträger
Energieumwandlung
S/Sti 01.2006
MethanLPG
DME
RME
Benzin
KohleSonneWasserWind
Biomasse(Müll)
Quelle: Rolf Egnell, Lund Institute of Technology
Syntheticgas
Fischer-Tropsch
ErdgasÖl
Diesel
Wasser-stoff
Alkohol
Elektrizität
Atom-kraftwerk
Künftige Kraftstoffe und EnergiequellenPrimärenergie
S/Sti 01.2006
MethanLPG
DME
RME
Benzin
KohleSonneWasserWind
Biomasse(Müll)
Quelle: Rolf Egnell, Lund Institute of Technology
Syntheticgas
Fischer-Tropsch
ErdgasÖl
Diesel
Wasser-stoff
Alkohol
Elektrizität
Atom-kraftwerk
Künftige Kraftstoffe und Energiequellen
Energieträger
S/Sti 01.2006
MethanLPG
DME
RME
Benzin
KohleSonneWasserWind
Biomasse(Müll)
Quelle: Rolf Egnell, Lund Institute of Technology
Syntheticgas
Fischer-Tropsch
ErdgasÖl
Diesel
Wasser-stoff
Alkohol
Elektizität
Atom-kraftwerk
Künftige Kraftstoffe und Energiequellen
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Ethanol
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Gas
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Robuste Hybrid Technologie
Große LKW / Bus MotorenUltrakondensator als EnergiespeicherStandard Fahrgestelle / Komponenten
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Zukünftige Kraftstoffe• Diesel
– Mischen mit Biokraftstoff (RME)– Internationale Standards
• Biokraftstoff (RME)– Internationale Standards
• Synthetischer Diesel– Internationale Standards
• Sanfter Übergang zu den alternativen Treibstoffen
• Vorhandene Technologie kann verwendet werden
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