CWX nákladní

VŠE
Budoucnost alternativních paliv v osobní dopravě
Dr. Martin Hrdlička
ŠKODA AUTO, Vývoj podvozku a agregátu
02.05.2016
Historie
2
Konzern Škoda
3
Konzern Škoda
4
Konzern Škoda
5
Volkswagen AG
6
1991
Produkt
Výroba
Trh
3
3
30
Modely
& Deriváty
Závody
Zemí
2014
172.000 vozů
42
14
> 130
Modely
& Deriváty
Závody
Zemí
ca. 1 Mio vozů
7
ŠKODA – Produktportfolio
Citigo
Fabia
Roomster
Rapid
Yeti
Octavia
Superb
8
CO2 – Plán snižování emisní náročnosti v EU
9
CONFIDENTIAL
CO2 – emise ve světě
osobní letecká doprava
3,0%
automobily
nákladní
5,5%
automobily
6,0%
oceán
41,5%
vliv lidské
činnosti
3,5%
země
27,0%
vegetace
27,0%
biomasa
1,0%
Spalování
biomasy
15,0%
průmysl
19,0%
elektrárny
25,0%
domácnosti
23,0%
Celkový podíl osobních vozů na světové produkci CO2-emisí: 0,2 %
10
ostatní doprava
2,0%
lodní doprava
1,5%
Legislativa v Evropě (z hlediska komise)
2014
CO2
na základě NEFZ
EU6
na základě NEFZ
2015
2016
2017
95 g/km
130 g/km
01.09.14
nové typy
2020 ff
01.01.20
01.09.15
všechny vozy
01.09.17
nové typy
pro výfukové plyny
a CO2
01.09.18
všechny vozy
stupeň 2 (např. EU6ZD)
01.09.17
nové typy
WLTP
01.09.18
všechny vozy
v diskuzi
01.01.2016
nové typy
Plynný (NOx)
Částice (PN)
monitoring
01.09.17
nové typy
01.09.19
všechny vozy
stupeň 1 (CF = 2,1)
v diskuzi
01.09.17
nové typy
11
2020
2019
01.01.15
stupeň 1 (např. EU6W)
RDE
2018
01.09.18
všechny vozy
01.01.20
nové typy
01.01.21
všechny vozy
stupeň 2 (CF = 1,5)
Měřené škodlivé látky obsažené ve výfukovém plynu
CO
NOx
12
CO2
HC
PM
CO
› oxid uhelnatý – bezbarvý plyn, bez zápachu, jedovatý (blokuje přenos kyslíku v organismu)
CO2
› oxid uhličitý – hlavní produkt spalování uhlovodíků, skleníkový plyn
NOx
› oxidy dusíku (oxid dusnatý NO + oxid dusičitý NO2) – zejména NO2 je vysoce toxický
HC
› uhlovodíky – některé z nich jsou dráždivé, toxické či karcinogenní
PM
› pevné částice – tvořeny zejména elementárním uhlíkem, mohou pronikat do plic (závisí na velikosti)
Složení výfukových plynů vznětového motoru
12%
67%
11%
10,7%
0,30%
HC, CO, NOX, PN
13
N2
CO2
H2O
O2
Ostatní
Emisní předpisy – 2015
BS4
Žádný nebo max. EU1
EU2
EU3 bez EOBD
EU4 bez EOBD
EU4/BS4
EU5J
EU6W
EU6ZD
US (LEV, Tier….) atd.
14
Agregát – podíl na produkci CO2
Optimalizace konvenčního pohonu
Technologie a zdroje energie
start-stop, volnoběh
rekuperace
termomanagement
odepínání válců (ACT)
nabití
TSI
TDI
DSG
Vliv na spotřebu (CO2)
přímé vstřikování
downsizing/rightsizing
lehké materiály
DSG-automaticky řazená
převodovka s dvojitou spojkou
Alternativní paliva
43%
CO2/km
LPG
CNG
LNG
Etanol (FlexFuel)
Hybridní pohon
Mild-hybrid
Full-hybrid
Plug-in-hybrid
agregát
váha, setrvačná hmotnost
aerodynamika Cw x A
E-trakce
valivý odpor, pneumatiky
ostatní
15
20-30g
EU-cíl 2050*
akumulátorový vůz
* v diskuzi
Alternativní pohon, velmi dostupný + existující + čistý = CNG
1 Motivace
- 25% CO2
+
H
H
C
Methan (CH4)
Světové zásoby o 50% > ropa
H
H
2 CNG + ŠKODA AUTO = dnes
Octavia G-TEC
Citigo CNG
Dojezd 620 km
Dojezd 1 330 km
79 g CO2 / km
nejnižší CO2 na světě
97 g CO2 / km
Plyn15 kg
Benzín 10 l
Plyn 11 kg
Quasi - MONOVALENT
3 Budoucnost v EU a ČR
infrastruktura
nezdanění a podpora po 2020
motivace
parkování a provoz
monovalentní pohony
16
efektivita, další CO2 redukce
Benzín 50 l
BIVALENT
Citigo CNG
1,0 l – 50 kW MPI CNG
Spotřeba zemního plynu(CNG)
m3/100km
kg/100km
ve městě
5,5
3,6
mimo město
3,8
2,5
kombinovaná
4,4
2,9
79 g CO2/km
4,4 m3 zemního plynu/ 100 km
dojezd/km
Dva ocelové zásobníky na plyn
72l, 200bar
17
Palivová nádrž - benzín
10l
12kg
zemní plyn
400 km
10l
benzín
220 km
Octavia CNG
1.4l – 81kW TSI CNG
Dva ocelové zásobníky na plyn
15kg (97l), 200bar
Palivová nádrž - benzín
50l
97g CO2 / km
5,4 m3 zemního plynu/ 100km
dojezd až 1.330 km
15 kg CNG 410 km
18
50 l benzín 920 km
Wh / l
Energetická hustota baterií a paliv
Např.: Energie pro jízdu délky 100km
Benzin
Diesel
Energie
50x
Zemní plyn (200 bar)
H2 (700 bar)
FeF
100 km
Li/02
Li-ion
Pb
H2 (350 bar)
Li/S8
Ni-MH
Wh / kg
Baterie BEV
12,5 kWh energie
12,5 kWh
el. energie
130 kg
Čokoláda
2,1 kg
Benzín
1,4 ltr.
1 kWh ≈ 0,11 l benzínu
19
1 l benzínu ≈ 9 kWh
Podíl konvenčních motorů v elektrických alternativních pohonech
Bezemisní (elektrická) jízda:
Podíl konvenčních
motorů na pohonu
Boost
cca. 2km + Boost
dlouhá
cca. 20-50km cca. 50-120km cca. 80-200km
+ Boost
400 - 600km
Konvenční motory
Micro-Hybrid
Start Stop
20
krátká
Mild-Hybrid
Full – Hybrid
(HEV)
Plug-In-Hybrid Range Extender
(RE)
(PHEV)
Elektrický pohon
BEV
Palivové články
Optimalizace konvenčních pohonů
Zvýšení účinnosti motoru
Vysoký stupeň přeplňování – downsizing / rightsizing
Vysoké vstřikovací tlaky
Efektivní využití energie v palivu – úprav spalovacího oběhu
(Atkinson->Miller->B-Cyklus – prodloužená expanze)
EGR (HD/ND)
Proměnný kompresní poměr
Vodou chlazený LLK
Motoru blízké zpracování NOx, Kat, DPF
Odpojování válců v částečném zatížení (ZAS – systém VW)
Proměnný zdvih ventilů (AVS – systém Audi)
Systém Start&Stop 2.0 – vypínání motoru již při rychlosti < 7 km/h
(St&St 1.0 rychlost = 0 km)
21
Optimalizace konvenčních pohonů
Regulace zátěže agregátu dle skutečné potřeby
Odpojování přídavných agregátů
Aktivní – elektromagnetické spojky (odpojitelná vodní pumpa,
variabilní olejová pumpa)
Pasivní – volnoběžky
Snížení třecích ztrát / opotřebení
Snížení přítlaku pístních kroužků (ocelové písty …)
Optimalizovaná konstrukce dílů (vůle, rozměry … )
Nové generace těsnění rotačních částí (klikový hřídel ...)
Sycení kluzných povrchů vhodnými látkami (vícevrstvá ložiska, Al, polymery …)
Nasazení “lehkoběžných“ olejů
Optimalizace množství oleje převodovky
Optimalizace tření v hnacích kloubech (Tripod, homokinetický …)
U automatických převodovek optimalizace ztrát ( olejové hospodářství, ložiska, chlazení …)
22
Optimalizace konvenčních pohonů
Termomanagement
Chlazené sběrné výfukové potrubí
Motor dosáhne rychleji provozní teploty, s tím je
spojená úspora paliva a vnitřní prostor je dřív vytápěn
Díky menšímu povrchu stěny na straně výfukových plynů
až ke katalyzátoru odevzdává výfukový plyn při chodu
zahřátého motoru málo tepla a katalyzátor se zahřívá
rychleji na provozní teplotu i přes chlazení pomocí chladiva.
Při plném zatížení se chladivo silněji chladí a motor může
být provozován v širší oblasti s lambdou 1 optimálně z
hlediska spotřeby a výfukových plynů.
Dvouokruhové chlazení
Snížené množství chladiva
Vodní čerpadlo na hlavě válců
Redukce doby ohřevu využitím energie
z výfukových plynů
Oddělená kontrola teploty pro blok motoru
a hlavu válce
23
Syntetická paliva – e-paliva vyrobená z CO2 a vody
Obnovitelná energie
Voda
CO2
e – pailva (e-fuels):
e - benzín
e -nafta
e -plyn
e -vodík
Výhody:
Redukce bilance CO2 – při výrobě paliva bude použito CO2 z atmosféry
Pro pohony vozů zůstanou konvenční tzn. spalovací motory
(žádné dodatečné investice do výrobních zařízení ve výrobě)
Současná existující infrastruktura pro distribuci paliv je 100% kompatibilní pro e-paliva
Žádné použití zdrojů pro potraviny / žádná konkurence pro výrobu potravin
Žádná biomasa
Otevřená témata/otázky:
Zdrojem energie pro výrobní proces paliv bude obnovitelná energie (vodní, sluneční, větrná, ………)
Momentálně objem výroby e-paliv v pilotní fázi
Cena paliv / daňové podmínky ……
24
CONFIDENTIAL
Děkuji.