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S/Sti
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Alternativen von heute Lösungen für morgen
Ing. Wolfgang Stiefsohn Scania Österreich Ges.m.b.H Servicesupport Ausbildung / Produkttechnik S/Sti
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Transport Effizienz Entwicklungs Herausforderungen Betriebliche Aspekte Langfristige Strategie Zukünftige Energie Herausforderungen S/Sti
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Transport Effizienz S/Sti
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Tagesthemen Wie siehts aus mit Zuverlässigkeit und Lebensdauer ?
Betriebskosten ? Kraftstoffverbrauch ? Nutzlast / Laderaum ? Kraftstoffqualität ? Wiederverkaufswert ? Komfort ? Einkaufspreis ? Investition ? Umweltfreundlichkeit ? S/Sti
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Fahrer und die Herausforderung
Diesel Andere Fahrer Fernverkehr Diesel Fahrer Andere Baustelle Diesel Fahrer Andere Dem Kunden niedrigste Betriebskosten ermöglichen Verteilerverkehr Fahrer Andere Diesel Andere S/Sti
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Kraftstoffverbrauch / t km (= CO2 emissions)
Effizienzsteigerung Motorentwicklung Rollwiderstand Luftwiderstand Erhöhte Ladekapazität 50% Fahrer Einfluß 10 Prozent 1970 2000 Kraftstoffverbrauch / t km (= CO2 emissions) S/Sti
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Verbrauchter Kraftstoff pro Tonne – km (= CO2 Emissions)
Leistungsfähigerer Straßen Transport Motorentwicklung Rollwiderstand Luftwiderstand Erhöhte Ladekapazität 2020 Fahrzeugverbesserungen Fahrer Biotreibstoffe Effizienter Fahrzeuggebrauch 50% 1970 2000 Verbrauchter Kraftstoff pro Tonne – km (= CO2 Emissions) S/Sti
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Effizenterer Straßentransport (modulare Längen)
Dreifache Ladekapazität – m 40-60% zusätzliche Ladungskapazität 30% weniger Fahrten - 20% Kraftstoffverbrauch pro transportierter Tonne 20% weniger Emissionen Gewicht auf 8 Achsen verteilt Sattelzug – 16.5 m LKW/Anhänger– m S/Sti
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Herausforderungen bei der Entwicklung
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Motoren Entwicklung Kraftstoffverbrauch CO2 Emissions Stickoxide NOx
= NO + NO2 S/Sti
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Motoren Entwicklung Kraftstoffverbrauch CO2 Emissionen Stickoxide NOx
= NO + NO2 Stickoxide S/Sti
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Motorenentwicklung drückt die Kurve
Kraftstoffverbrauch CO2 Emissionen Motorenentwicklung drückt die Kurve 0.5% pro Jahr Stickoxide NOx = NO + NO2 S/Sti
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Wie wird NOx reduziert NOx ppm Verbrennungstemperatur [K]
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 NOx ppm Verbrennungstemperatur [K] S/Sti
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Partikel Reduktion Erhöhten Einspritzdruck Abgasnachbehandlung
Verkehrsbedingte Partikel Reifen Straßenoberfläche Bremsen Abgase Abgaspartikel Ruß Kohlenwasserstoff Schmieröl (Schwefel) Erhöhten Einspritzdruck Kontrollierten Ladedruck Brennraumdesign Abgasnachbehandlung Oxitationskatalysator Partikelfilter S/Sti
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Partikel Reduktion Partikelzusammen- setzung nach der Verbrennung
Partikelzusammen- setzung nach der Reduktion Ruß Kohlenwasserstoff Schmieröl (Schwefel) Schall-dämpfer Ruß Kohlenwasserstoff Schmieröl (Schwefel) Oxikat Ruß (Schwefel) Oxikat Partikel- filter (Schwefel) S/Sti
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Scania´s technisches Zentrum
1,800 Ingenieure (900 Antriebsstrang) 40 Motorenprüfstände 20 km Teststrecke S/Sti
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Standardisierter Brennraum
1995 2000 2005 12-Liter 12-Liter Turbocompound 9-Liter 16-Liter 11-Liter 420 470 360 400 340 380 230 270 310 S/Sti
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Rückgeführtes und gekühltes Abgas
Technische Lösungen EDC Urea Luft Catalytic converter Motor Abgas NH3 + NOx → N2 + H2O Rückgeführtes und gekühltes Abgas Ansaugluft Abgas gekühlte AGR SCR * ** * Ab Gas Rückführung ** Selective Catalytic Reduction S/Sti
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Technische Lösungen SCR Abgas - Nachbehandlung
EDC Urea Luft Catalytic converter Motor Abgas NH3 + NOx → N2 + H2O Abgas - Nachbehandlung Neue Technologie für 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 SCR ** Selective Catalytic Reduction S/Sti
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Stadt Fahrten SCR Fahrzeug Geschw. km/h Abgastemperatur °C
70 60 50 40 30 20 10 Stadt Fahrten Fahrzeug Geschw. km/h 400 300 200 100 Abgastemperatur °C SCR Scania 9-Liter Stadt Bus, Euro 3 S/Sti
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Effekt von SCR + Urea Lösung Kraftstoffverbrauch NOx Stickoxide
Euro 3 + Urea Lösung Euro 4 Euro 1 NOx reduziert durch Abgasnachbehandlung Stickoxide NOx = NO + NO2 S/Sti
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Schwindeln und Manipulieren
Richtungsweisende Anpassung der Emissionsrichtlinien, für Euro 4 und 5 (Feb ) 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 Einführung 2006/2007 500 PS 2,400 Nm 300 PS 1,440 Nm S/Sti
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Neue Einsatzfaktoren mit SCR
Aufbau der Infrastruktur zur flächendeckenden Versorgung mit der Harnstoffwasserlösung Fehlanwendung und Manipulation Reinheit der Harnstofflösung Garantie S/Sti
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Technische Lösung – EGR
Rückgeführtes und gekühltes Abgas 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 - Verkehr Ansaugluft gekühlte AGR S/Sti
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Effekt of EGR Kraftstoffverbrauch NOx Stickoxide = NO + NO2
Euro 3 Euro 4 NOx durch verbesserte Verbrennung reduziert Stickoxide NOx = NO + NO2 S/Sti
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Hauptstrategie: Scania EGR
EGR eine bewährte Technologie schwere LKW´s pro Jahr in Nord Amerika Millionen PKW´s und leichte LKW´s Präzisierte Verbrennung – keine aktive Abgasnachbehandlung wartungsfreier Oxidationskatalysator (Oxikat ) eliminiert Dieselgeruch, erholt sich vom Schwefel Keine zusätzliche Wartung Ölwechselintervalle bleiben gleich Aufbauarbeiten unbeeinflußt Nur Diesel tanken! S/Sti
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Wirtschaftliche Aspekte
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Urea Verfügbarkeit und Preis
Wirtschaftlichkeit Scania SCR Scania EGR Fuel saving 3-4% (V8) Urea solution 5-6% Euro 5 Urea solution Fuel saving 3-4% (V8) Euro 4 3-4% Fuel Euro 3 Fuel Euro 4 Fuel Euro 5 Bewährte Technologie Urea Verfügbarkeit und Preis S/Sti
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Kostenbalance– Euro 4/5 EGR 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 S/Sti
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Scania’s langfristige Motorenentwicklungs - Strategie
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Antriebsstrang Design
Kraftstoff Flexibilität Einfache Bedienung Bewährte und robuste Technologie Leistbar S/Sti
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Euro 5 (2008/09) Alle LKW- und Bus Motoren Scania EGR Scania XPI
Partikel 0.02 g/kWh NOx 2.0 g/kWh Alle LKW- und Bus Motoren Scania EGR Scania XPI Variable Turbogeometrie Größerer Hubraum Oxikat Scania XPI Rail Injectors Fuel filters High- pressure fuel pump Low S/Sti
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Euro 6 (2011/12 ?) Neuer weltweiter Standard basierend auf EPA 10 ?
Particulates g/kWh NOx 0.27 g/kWh Annehmend Japan, USA und Europa Normen harmonieren weltweit einheitliche Testzyklen Technologien Scania XPI, EGR, VTG, SCR … Scania XPI Rail Injectors Fuel filters High- pressure fuel pump Low S/Sti
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Einspritzdruck Euro 1 1200 bar Reihenpumpe
Euro bar Reihenpumpe bar Scania PDE Euro bar Reihenpumpe bar Scania PDE bar Scania HPI Euro bar Scania PDE + EGR bar Scania PDE + SCR bar (max. v) Scania HPI + EGR Euro bar (immer) Scania XPI + EGR + VTG Euro bar Scania XPI + EGR + SCR + VTG S/Sti
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Scania XPI extra high-pressure injection
Scania XPI Daten: Mehrere Einspritzpulse Maximaler Einspritzdruck liegt immer an Vordefinierter Druck kann angepasst werden S/Sti
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Vorteile von multiplen Einspritzungen
-60° TDC + 60° + 120° CA Zwei Haupt- einspritzungen Vor- einspritzung Nach- einspritzung S/Sti
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Image from test cell or in truck
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 S/Sti
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NOx Entstehung während der Verbrennung
200 400 600 800 1000 1200 300 500 700 900 1100 1300 1500 1700 1900 2100 Diesel HCCI NOx ppm Verbrennungstemperatur K S/Sti
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Magere (kalte) Verbrennung
HCCI ist eine Möglichkeit Mischverbrennung hat ein hohes Potential niedrige Last – Vorgemischt – Homogene Verbrennung AGR ist die Schlüsseltechnologie S/Sti
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Zukünftige Energie Herausforderungen
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Öl- und Gasproduktion Erwartete Produktionsspitze 2008
Quelle: Uppsala Hydrocarbon Depletion Study Group, Oil and gas liquids 2004 Scenario, Updated by Colin J. Campbell, 15 May 2004 S/Sti
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Vorschau für Nfzg Kraftstoffe gemäß EU Vorgaben
6% % EU Ziele für alternative Kraftstoffe S/Sti
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Primärenergie Energieträger Energieumwandlung S/Sti
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Künftige Kraftstoffe und Energiequellen
Primärenergie Öl Erdgas Kohle Biomasse (Müll) Sonne Wasser Wind Wasser- stoff Alkohol Elektrizität Atom- kraftwerk Diesel Synthetic gas RME Fischer- Tropsch DME Benzin Methan LPG Quelle: Rolf Egnell, Lund Institute of Technology S/Sti
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Künftige Kraftstoffe und Energiequellen
Erdgas Kohle Biomasse (Müll) Sonne Wasser Wind Wasser- stoff Alkohol Elektrizität Atom- kraftwerk Diesel Synthetic gas RME Fischer- Tropsch DME Benzin Methan LPG Energieträger Quelle: Rolf Egnell, Lund Institute of Technology S/Sti
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Künftige Kraftstoffe und Energiequellen
Erdgas Kohle Biomasse (Müll) Sonne Wasser Wind Wasser- stoff Alkohol Elektizität Atom- kraftwerk Diesel Synthetic gas RME Fischer- Tropsch DME Benzin Methan LPG Quelle: Rolf Egnell, Lund Institute of Technology S/Sti
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Erneuerbare Kraftstoffe
Einige Alternativen sind interessant, aber … Produktion zu wenig effizient zu wenig landwirtschaftliche Nutzfläche vorhanden Mischungen mit Benzin oder Diesel werden empfohlen Angepasst für alle Fahrzeuge Internationale Standards wünschenswert Beste Mischungen Benzin und Ethanol Diesel und Ethyl/Methyl ester, z.B. RME S/Sti
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Ethanol S/Sti
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Gas S/Sti
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Robuste Hybrid Technologie
Große LKW / Bus Motoren Ultrakondensator als Energiespeicher Standard Fahrgestelle / Komponenten S/Sti
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Zukünftige Kraftstoffe
Diesel Mischen mit Biokraftstoff (RME) Internationale Standards Biokraftstoff (RME) Synthetischer Diesel Sanfter Übergang zu den alternativen Treibstoffen Vorhandene Technologie kann verwendet werden S/Sti
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