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

S/Sti 01.2006

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

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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

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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

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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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