Forscher entwickeln einen neuen „grünen“ Motor für Lkw

Bildnachweis: Pixabay/CC0 Public Domain

Forscher der Polytechnischen Universität Valencia (UPV) haben einen neuen Motor entwickelt, um die Umweltbelastung der am häufigsten auf europäischen Straßen fahrenden Lastkraftwagen zu verringern – Schläuche mit einem Gewicht zwischen 18 und 25 Tonnen. Aus ihren Labors an den CMT-Thermal Engines des UPV schlagen sie eine neue Konfiguration vor, die alle Vorteile von Hybrid- und Dual-Fuel-Verbrennungsmotoren vereint.

Die Ergebnisse der ersten experimentellen Tests sind schlüssig: Die von den CMT-Thermal Engines-Forschern des UPV vorgeschlagene Technologie senkt im Vergleich zu Diesel die NOx- und Rußwerte um 92 % bzw. 88 % und CO2 -Emissionen aus dem Auspuff um 15 %攄eigen auf 52 g/tkm (Gramm pro Tonne und Kilometer) und übertrifft damit die für 2025 verabschiedete anspruchsvolle Anti-Kontaminations-Verordnung. Diese Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift veröffentlicht Energieumwandlung und -management.

„Ziel der Studie war es, das technisch-ökonomische Potenzial der Parallelhybridtechnologie neben der Dual-Fuel-Technologie als Alternative zur reinen Elektrifizierung zu bewerten, um eine drastische CO .-Reduzierung zu erreichen2 -Emissionen bis 2025 in fünf Jahren müssen diese Lastwagen 15 % weniger Kohlendioxid ausstoßen. Und die Zahlen, die wir sowohl für Kohlendioxid als auch für einige der anderen schädlichsten Schadstoffe aus Verbrennungsmotoren erhalten haben, waren sehr positiv”, sagt Antonio Garc铆a, ordentlicher Professor an der UPV und Forscher bei CMT-Thermal Engines.

An der Studie nahmen neben der CMT-Thermal Engines-Gruppe des UPV auch die Unternehmen Volvo Group Trucks Technology (Frankreich) und Aramco Overseas Company (Frankreich) teil, mit denen CMT-Thermal Engines seit über einem Jahrzehnt zusammenarbeitet.

Maximale Effizienz, weniger Verschmutzung

Die Kombination beider Technologien, Dual-Fuel-Verbrennung und Hybridstruktur, ermöglicht es, die Vorteile beider zu maximieren. „Die elektrische Unterstützung verhindert den Einsatz des Verbrennungsmotors in Niedrigeffizienz-Bedingungen. Gleichzeitig ermöglicht die Hinzufügung des Verbrennungsmotors in das Gesamtsystem, im Vergleich zu den rein elektrischen und relativ sauberen wirtschaftlichen Fahrzeugen zu erhalten. “, sagt Antonio Garc铆a.

Der Forscher von CMT-Thermal Engines betont, dass die Dual-Fuel-Parallel-Hybrid-Verbrennungstechnologie es ermöglicht, die NOx-Emissionen um über 90 % im Vergleich zu Diesel zu senken, und das fast ohne Ruß. Darüber hinaus ermöglicht die Optimierung der elektrischen Komponenten, dass der Verbrennungsmotor in seinen höchsten Leistungsbereichen arbeitet und dabei 13 % weniger Kraftstoff verbraucht als ein herkömmliches Dieselfahrzeug.

„Neben diesem Vorschlag für einen neuen Motor arbeiten wir an der Nutzung alternativer Kraftstoffe wie E-Fuels, um den Nutzen dieser Technologie hinsichtlich der Analyse des Lebenszyklus von CO . zu maximieren2, und denkt so vorausschauend über mögliche Änderungen der anstehenden Verordnung nach”, sagt Garc铆a.

Mathematische Modelle sind der Schlüssel

Santiago Mart铆nez, Forscher am CMT-Thermal Engines des UPV, betont die Bedeutung von Computersimulationen bei der Aufgabe, die verschiedenen elektrischen Komponenten zu dimensionieren, um sie in einer parallelen Hybridstruktur zusammen mit dem Dual-Fuel-Verbrennungssystem zu verwenden. In diesem Sinne war die numerische Simulation eine der Säulen, um in relativ kurzer Zeit die Ergebnisse der Studie zu erreichen.

„Für diese Studie wurde ein virtuelles Modell des Originalfahrzeugs mit konventionellem Dieselantrieb erstellt und anhand von experimentellen Daten aus dem Lkw der Firma Volvo validiert. Anschließend haben wir die Optimierung der verschiedenen elektrischen Komponenten wie z B. Motor, Generator und Batterie, unter Berücksichtigung der realen Fahrzyklen, in denen der Lkw seine Tätigkeit ausüben würde.Diese Methodik ermöglicht es, die Anzahl der experimentellen Versuche und damit auch die Kosten für die Entwicklung eines jeden Fahrzeugs erheblich zu reduzieren Technologie”, sagt Mart铆nez.

Welche Batterie wäre die effizienteste?

Darüber hinaus erklärt Javier Monsalve, ein weiteres Mitglied des CMT-Thermal Engines-Teams, dass zur Bestimmung des Potenzials dieser Technologie im Vergleich zur aktuellen Technologie ihre Kosten unter Berücksichtigung von zwei Hauptfaktoren bewertet werden müssen. Einerseits der Preis der Batterien, andererseits die möglichen Einsparungen bei der Strafe für CO .-Überschuss2 Emissionen. In diesem Sinne berücksichtigten die Forscher bei ihrer Analyse den aktuellen Preis der Batterien (ca. 76 €/kWh) sowie deren geschätzte Kosten im Jahr 2025 (ca. 00 €/kWh) sowie die Wirtschaftsstrafen gegen Lkw-Hersteller, wenn sie das CO . nicht einhalten2 Grenzwert im Jahr 2025, der bei 鈧?,250 pro g/tkm liegen wird.

„Unter Berücksichtigung des aktuellen Preises der Batterien und der von der Europäischen Union für 2025 vorgeschlagenen Strafen bietet die Dual-Fuel-Technologie für Lkw zwischen 18 und 25 Tonnen die besten Vorteile beim Einsatz von Batterien mit kleiner Kapazität (bis 10 kWh). Der Einsatz größerer Batteriepacks würde die Endkosten des Fahrzeugs deutlich erhöhen. Zwar würden sie mit dem absehbaren Preisverfall der Lithium-Ionen-Technologie in den kommenden Jahren sinken. Aber bis dahin ist es schwer abzuschätzen rein elektrische Lastkraftwagen in Massenfertigung”, fasst Monsalve zusammen.


Leave a Comment