Aerodynamik: høringsnotat

Transkript

1 Februar 2010 Aerodynamik: høringsnotat Center for Grøn Transport efterlyste d. 24. september 2009 gode idéer til aerodynamisk udstyr til lastbiler og påhængskøretøjer i form af en nyhedsmail fra Færdselsstyrelsen. Samtidig blev der sendt en pressemeddelelse til en række fagblade for transportbranchen: Transportmagasinet, Transportnyhederne, Motormagasinet, Roadlife, Transinform, Lastbilmagasinet, Lastbilvognmanden, Autobranchen, Dansk Transporttidende, ITD & DTL nyhedsbrev. Følgende har svaret på høringen: ITD, Scania, Krone, Teknologisk Institut, 2C ingeniører A/S, Pendelmatic & Es Smede. I det følgende er høringssvarene gengivet efterfulgt af Center for Grøn Transports bemærkninger i kursiv. ITD finder det positivt, at der i transportaftalen fra januar 2009 er afsat midler til optimering af lastbilers aerodynamik. I forbindelse med udarbejdelsen af de tekniske krav til opbygninger og delkomponenter finder foreningen det vigtigt, at følgende overvejelser inddrages. Aerodynamisk udrustning er mest effektiv, når farten kontinuerligt er relativt høj og over længere afstande. Det vil således være uhensigtsmæssigt at udruste køretøjer i city- eller nærtrafik med spoilere, skørter o. lign. Den aerodynamiske udrustning bør ikke være udformet således, at kørsel over kuperet terræn ved fx aflæssesteder vanskeliggøres, eller måske ligefrem skades ved kørsel over høje kantsten o. lign. Det bør indgå i overvejelserne, at selv om ex. et eksportvogntog overvejene anvendes til kørsel på motorvej, er tilkørselsforholdene ved aflæssestederne ofte ikke ideelle. Erfaringsmæssigt kører en meget stor del af lastbilerne med eftermonterede projektører, solskærme, reklameskilte o. lign. på taget. Dette påvirker naturligvis aerodynamikken væsentligt, i negativ retning. I den sammenhæng kunne en saglig oplysningskampagne, med fakta og tal for estimeret merforbrug, måske give stor effekt uden store omkostninger. Under alle omstændigheder bør det efter ITD s opfattelse være et krav ved tilskud, at sådanne uhensigtsmæssige komponenter ikke forefindes på køretøjerne. Det fremhæves i høringsudkastet, at udstyr til montering bag på køretøjerne er et særligt interesseområde. I den forbindelse henledes opmærksomheden på, at disse anordninger ofte forlænger vogntogets totallængde. En ændring af dimensionsbekendtgørelsen eller mulighed for dispensation vil derfor Side 1 af 11

2 sandsynligvis være tvingende nødvendig for anordningernes udbredelse. ITD vil gerne understrege, at vi støtter ethvert tiltag, der kan medvirke til nedbringelse af CO 2 -udledningen, forudsat det ikke sker på bekostning af konkurrenceevnen, og at køretøjernes praktiske brug ikke vanskeliggøres i væsentlig grad. Foreningen skal opfordre til, at Center for Grøn Transport også bruger ressourcer på at kortlægge nogle af de talrige undersøgelser, der allerede er foretaget i forbindelse med lastbilers aerodynamik, både videnskabelige og kommercielle, og inddrager disse i grundlaget. Vi står naturligvis gerne til rådighed med viden, kontakter osv. ved kampagner, netværksdannelse og den praktiske gennemførelse af kommende projekter. Vedhæftet til orientering: Review of Low Carbon Technologies for Heavy Goods Vehicles / Ricardo Aerodynamics and trucks / TU Delft Center for Grøn Transports kommentar Luftmodstanden stiger med hastigheden i anden potens, så det er korrekt, at aerodynamisk udstyr navnlig giver mening på lastbiler og vogntog, der kører med høj fart. Derudover har det årlige antal kørte kilometer direkte indflydelse på, hvor hurtigt en investering i aerodynamisk udstyr tjener sig hjem. Center for Grøn Transport er opmærksom på, at aerodynamisk udstyr ikke må volde besvær eller sidde i vejen ved praktisk drift, og at det skal være holdbart og robust overfor de påvirkninger, det udsættes for. Center for Grøn Transport er enig i at det kan være fornuftigt at gennemføre en oplysningskampagne om prisen for at køre med pynt. Det vil nok overraske nogen, hvor dyr i drift en Michelinmand på taget er, ligesom behovet for taglygter kan blive genstand for nærmere analyse, hvis der bliver sat kroner og øre på merforbruget af brændstof. Center for Grøn Transport har med stor interesse studeret det fremsendte teknologi-review fra Ricardo. CGT hæfter sig ved, at Ricardo Engineers alene peger på muligheder for forbedret aerodynamik på påhængskøretøjer, lige som der angiveligt også kan opnås CO 2 -reduktioner ved hjælp af særlige stænklapper til lastbiler. Hvad angår de vingeprofilformede teardrop trailer er det dog CGT s opfattelse, at det vil være vanskeligt at lave noget tilsvarende i Danmark, hvor maks. højden er 4 meter og ikke 5,40 meter som i Storbritannien. CGT har tilsvarende studeret det fremsendte materiale fra det tekniske universitet i Delft i Holland, hvor der er udført en række forsøg med aerodynamisk udstyr til trailere, og hvor der er etableret et såkaldt Partnership for Aerodynamic Road Transport (PART) med deltagelse af forskningsinstitutioner, transportfirmaer mv. CGT agter at deltage i PARTsamarbejdet. Side 2 af 11

3 Scania tilbyder en række udrustninger, som bidrager til forbedret aerodynamik. Vi har analyseret salgsmønsteret af disse, hvilket illustreres i nedenstående tabel. Hyppighed af monteringer i % af salget af den pågældende type lastbil dvs. at cifrene illustrerer, i hvilken grad udrustningerne er monteret på Scanialastbiler i dag Original tagspoiler til førerhus Originale sidespoilere som forlænger førerhuset Chassis-skørter som skaber glat afskærmning mellem akslerne - Fabr. mont. orig. skørt - Fabriksbygget færdig trækker med glat side - Lokalt fremst. trækkere med glat side Sættevognstrækker 85 % 72 % 85 % 8 % 3 % 17 % 30 % Forvogne (lange chassiser med opbygning) Findes ikke 0 % 20 % Det er vores opfattelse, at næsten alle relevante biler i dag er udrustet med tagspoilere og sættevognstrækkere desuden også med sidespoilere der forlænger førerhuset og dermed bidrager til at lukke gabet mellem førerhus og trailer. Vi skønner derfor, at der ikke findes væsentligt potentiale i eftermontering af tagspoilere. Derimod findes der potentiale i at eftermontere sidespoilere (førerhusforlængere) på et antal forvogne (dvs. lange chassiser med opbygning). Ydermere findes et potentiale i eftermontering af sideskørter på såvel sættevognstrækkere som forvogne. I vedlagte bilag har vi angivet oplysninger på de 5 parametre, Færdselsstyrelsen ønsker belyst. Det er vores opfattelse, at forbedringerne vil være lige relevante på alle lastbilfabrikater. Den brændstof- og dermed CO 2 -besparende efffekt af disse er dog begrænset og kan sjældent retfærdiggøres økonomisk. Dermed er det CO 2 -besparelsen, som skal have særlig prioritering, for at retfærdiggøre montering af de nævnte spoilere. Vi skønner, at der måske findes større potential ved montering af spoilere på sættevogne, men har ikke undersøgt dette nærmere. Vi bidrager dog gerne til Side 3 af 11

4 at belyse dette, hvis ikke Færdselsstyrelsen har modtaget information herom i andre høringsbesvarelser. En anden idé kunne være at yde tilskud til aerodynamisk tjek af lastbilen, hvilket kunne have følgende indhold: - Tjek tagspoilerjustering justeres om nødvendigt (skønnes at være et udbredt problem) - Rådgive om demontering af aerodynamisk forstyrrende udstyr (lygter, Michelinmænd m.v.) - Anbefaling/montering af manglende spoilere - Evt. tjek af dæktryk Mærkeværksteder kunne lave en fast pris på ovenstående, hvortil der ydes støtte, og det kunne lanceres som en landsdækkende kampagne. For at vurdere den potentielle effekt af sådan en kampagne kunne vi udføre en pilot ved fx at udføre tjek på 20 tilfældige køretøjer og se omfanget af korrigeringer/forbedringer på disse. Side 4 af 11

5 Beskrivelse Forvogne: Original sidespoiler som forlænger førerhussiden og lukker gabet mellem førerhus og opbygning Sættevognstrækkere: Sideskørter som giver glat afdækning mellem akslerne Forvogne: Sideskørter som giver glat afdækning mellem akslerne. Effekt (brændstof og CO2-besparelse) 1 % Skønnet typisk k/år i snit og 3 km/l 0,5 % Skønnet typisk km/år i snit og 3 km/l 0,5 % Skønnet typisk km/år i snit og 3 km/l. Dokumentation Baseret på fabriksoplysninger som indikerer typisk besparelse på 1,5 % for trækkere. Vi skønner reduceret besparelse = 1 % på forvogne pga. mindre gab mellem førerhus og opbygning Baseret på fabriksoplysninger som angiver 0,5 %. Det skønnes at lokalt fremstillede sideskørter kan opnå omtrent samme besparelse. Baseret på fabriksoplysninger som angiver 0,5 %. Det skønnes at lokalt fremstillede sideskørter kan opnå omtrent samme besparelse. Merpris Eftermonteret: ca. kr moms inkl. montering Lokalt monteret og evt. lokalt fremstillet så det passer til det enkelte chassis/opbygning. Ca. kr moms inkl. Lakering. Lokalt monteret og evt. lokalt fremstillet så det passer til det enkelte chassis/opbygning. Ca. kr moms inkl. Lakering. Potentiale Skønnes at ca. 30 % af forvognsbestanden kunne monteres med dette (Scania-bestand af forvogne > 15 ton ca enheder og hvis samme potentiale gælder alle lastbilmærker). Biler med lang kørestrækning bør prioriteres. Skønnes at ca. 50 % af trækkerbestanden kunne eftermonteres med dette. (Scaniabestand af trækkere > 15 ton er ca og ca hvis potentialet gælder alle mærker). Biler med lang kørestrækning bør prioriteres. Skønnes at ca. 40 % af forvognsbestanden kunne eftermonteres med dette. (Scaniabestand af trækkere > 15 ton er ca og ca hvis potentialet gælder alle mærker). Biler med lang kørestrækning bør prioriteres. Side 5 af 11

6 CGT har parallelt med høringen fået gennemført en feltundersøgelse af, hvilke spoilere og skørter, danske lastbiler er udstyret med, og resultaterne af feltundersøgelsen stemmer godt med Scanias tal for udbredelsen af de forskellige former for spoilere. Sættevognstrækkerne (som er dem, der kører længst og hurtigst), er overvejende udstyret med både tagspoilere og sidespoilere/førerhusforlængere, så her er ikke grundlag for at give tilskud. Hvad angår muligheden for at give tilskud til montering af sideskørter, der giver glat afdækning mellem akslerne på sættevognstrækkere hhv. forvogne, så bør det alene overvejes at yde tilskud til montering af sidepoilere på forvogne, hvor tilbagebetalingstiden for vognmanden er ca. 4 år ved km/år. Tilbagebetalingstiden for skørter, der giver glat afdækning mellem akslerne, er som vurderet af Scania alt for lang. Krone henviser i sit høringssvar til firmaets nyudviklede ECOliner, hvor monteringen af skørter og en anden presenningstype reducerer luftmodstanden og dermed CO 2 -udslippet. Indtil videre har Krone GmbH i samarbejde med udvalgte kunder testet ECO-lineren. Ifølge Krones oplysninger giver ECO-lineren en brændstofbesparelse på 5-7 % på den trækkende enhed, hvis man sammenligner med en traditionel sættevogn med presenningsopbygning. En standardsættevogn kan ombygges med skørter og en anden type presenning, så den kan opnå en tilsvarende brændstofbesparelse, men dette vurderes ikke at kunne svare sig i forhold til indkøb af en ny sættevogn. Det vil bedst kunne svare sig at foretage investeringen i forbindelse med indkøb af nyt materiel. Prisdifferensen i forhold til anskaffelse af en ny standard trailer andrager følgende (bruttopriser): Skørter: DKK ,- Easy Tarp presenning: DKK ,- Det skal også bemærkes, at vognmanden i tillæg får en væsentlig reduktion i tidsforbruget ved åbning og lukning af sidepresenningerne. Center for Grøn Transport finder ECO-lineren og tilsvarende aerodynamiske løsninger til påhængsvogne interessante, da det navnlig er på de trukne enheder, at der er grundlag for at forbedre aerodynamikken. Center for Grøn Transport har noteret sig, at der indtil videre ikke er solgt nogen ECO-linere i Danmark, og spørgsmålet er derfor, om et 55 % tilskud vil ændre dette. Ved en årlig kørsel på km ved 3 km/l, en brændstofbesparelse på 3 % og en dieselpris på 7,20 kr./l ex. moms og afgifter er tilbagebetalingstiden ca. 3,5 år uden statstilskud og uden medregning af tidsbesparelsen. Med 55 % statstilskud bliver tilbagebetalingstiden ca. 1,5 år, igen uden tidsgevinst medregnet. Det bør nok også indgå i økonomibetragtningerne, at noget af merprisen vil kunne hentes hjem igen i forbindelse med videresalg. Side 6 af 11

7 Center for Grøn Transport har noteret sig, at merprisen vil blive lavere ved indkøb af større partier af ECO-linere. Scmitz Cargobull oplyser, at sættevogne kan leveres med sideskørter til en merpris af ca kr. eksklusive lakering og montering. Der er ikke solgt nogen sættevogne med sideskørter i Danmark. Se bemærkninger om Krone ovenfor. Pendelmatic Productions har kontakt med SOLUS INC. i Amerika, angående aerodynamisk udstyr til lastbiler og påhængskøretøjer og har inkluderet tekniske udmålinger og tegninger af forskellige løsninger. Som I kan se er det testet i over et år, på forskellige emner, og ved hjælp af skalamodeller og computersimulationer. Hvis I er interesseret kan I se mere om SOLUS INC. på deres hjemmeside: Til information kan nævnes at de blandt andre har arbejdet sammen med NASA, omkring deres X og F-serie fly Bl.a. F16 og F18 og Boeing. Løsningerne er forholdsvis simple, og overkommelige i pris med mellem 6-15 % i brændstofbesparelse. Vi ser frem til at høre fra jer, og vil pointere at vedsendte materiale har copyright tilhørende SOLUS INC. Center for Grøn Transport har studeret det medsendte materiale med stor interesse. Det er ikke klart for CGT om de 4 forskellige aerodynamiske løsninger (Wake board, Frame Extension, Vortex Strake og Mini Shirt) alene foreligger som prototyper, eller om der er tale om kommercielt tilgængelige produkter. I den forbindelse skal det bemærkes, at de to førstnævnte forlænger køretøjet, mens de to sidstnævnte ikke eller kun marginalt øger dimensionerne. Es Smede oplyser, at man producerer en såkaldt Volumetrailer, der er en selvbærende konstruktion, som udnytter hver mm til transportformål. Traileren kører 15cm over asfalten. Bund og sider er glatte flader som minimerer turbulens og fungerer som spoiler og skørter. Køretøjet ligger bedre på vejen og derved øges sikkerhed og brændstofforbrug mindskes. Ifølge chaufførerne er merforbruget af brændstof ca. 5 % ved 60 % mere volumen. Side 7 af 11

8 Volumetraileren koster ca. 3 gange prisen af en alm. trailer. 2 stk. transporterer til gengæld samme volumen som 3 alm. trailere = besparelse af 1 stk. trækker med chauffør, mindre brændstofforbrug og mere plads i byer/veje generelt. Hele køretøjet er opbygget på standardmaterialer som gør det muligt at producere og tilpasse køretøjet til individuelt behov. Center for Grøn Transport finder at Volumetraileren er et interessant koncept. Det primære ved volumetraileren har næppe været at optimere aerodynamikken, men der er ingen tvivl om, at traileren har lille luftmodstand sammenlignet med konventionelle trailere, da bund og sider er glatte flader. Volumetraileren er imidlertid voldsomt dyr sammenlignet med en konventionel trailer og derfor kan det vanskeligt retfærdiggøres at yde et tilskud på 55 % af merprisen på en standardtrailer = 55 % af kr. = kr. En stor del af merudgiften skyldes i øvrigt også, at Volumetraileren er forsynet med godselevator og mv. Center for Grøn Transport har valgt at give samme tilskud til Volumetrailere og lignende som til sideskørter, dvs. max kr. pr. køretøj. Teknologisk Institut vil gerne motivere at der i tilskudsordningen stilles krav til dokumentation af komponenter og afskærmningssystemers effekt hvad angår reducering af vindmodstand for lastbiler. Krav til dokumentation kan eventuelt blødes op ved at tillade dokumentation både i form af CFD modellering og objektive tests på enten skalamodeller eller 1:1. En dokumentation af høj kvalitet vil sikre at ordningen får den ønskede CO 2 reducerende effekt og vil muliggøre at vognmænd og øvrige aktører fremover, med en vis tryghed, vil kunne investere i vindmodstandsreducerende udstyr velvidende at udstyret vil have en passende kort tilbagebetalingstid. Kombinationen af nævnte dokumentation og simple værktøjer til vurdering af tiltagenes økonomiske bæredygtighed vil fremover kunne danne basis for den selvforstærkende effekt, som ordningen gerne skulle lede frem mod, hvor vognmænd, uden tilskud, vælger de klimamæssigt rigtige vindmodstandsreducerende løsninger. Dokumentation af effekt gennem modeltest i vindtunnel Teknologisk Institut kan ved hjælp af vindtunneltest dokumentere den brændstofsænkende effekt af forskellige vindmodstandsnedsættende komponenter og systemer. I forbindelse hermed anvendes en trækopstilling hvor vejning på et lod, der belastes negativt gennem en meget tynd, men stærk tråd trukket af lastbilen afgør luftmodstanden. Repeterbarheden, der indgår som usikkerhed ved målingen, af et sådan opstilling har vist sig at være bemærkelsesværdig lav med f.eks. ±2 g usikkerhed ved op til 3 kg træk. Den Side 8 af 11

9 dertil kommende usikkerhed fra vægtens egen usikkerhed er på under ±0,1 g. Et typisk resultat for denne type af målinger er en graf for effektudviklingen af et aerodynamik forbedrende objekt ved de ønskede hastigheder i hele måleområdet fra km/t. Det er i forbindelse med sådanne tests meget vigtigt at have dokumentation af flow profilerne, så det kan eftervises at flowhastigheden ikke f.eks. aftager urealistisk langs med opstillingen, som det er tilfældet i mange vindkanaler. Teknologisk Institut anvender for dokumentation af flowprofiler og gradienter seeding (røgpartikler der embeddes i flowet og som reflekterer laser-lyset) i kombination med Laser-Doppler-Velocimetri (LDV) målinger der er en optisk og dermed berøringsløs metode til punkthastighedsmåling (målevolumen er f.eks. 1,3 mm diameter ved måling på 300 mm afstand). Flere punktmålinger anvendes da for at få et samlet billede af flowprofilet. Teknologisk Institut anvender forskellige linser for at opnå forskellige fokal-længder. Aktuelt ejes linser til måling på afstandene 160 mm, 300 mm, 400 mm og 800 mm mellem probe og flow. Endnu en fordel ved LDV-metoden er en måleusikkerhed på verdensklasse med blot 0,17 % samlet måleusikkerhed for punkthastighedsmålinger. Bagsiden som der ofte påpeges er den dyre anskaffelsespris, behov for seeding samt optisk adgang. Ingen af disse vil være et problem i den heri beskrevne sammenhæng. Dermed udgør LDV systemet en formidabel metode ikke mindst til dokumentation af indgangsflowforhold i vindtunneller, men ikke mindst også i forbindelse med dokumentation af optimerede flow-forhold omkring aerodynamik forbedrende objekter. I Teknologisk Instituts egen DANAK akkrediterede vindtunnel, anvendes skalamodeller af lastbilerne for at dokumentere brændstofsparende effekter. Arbejdet hermed startede i 1982 med et bevilliget projekt fra energiministeriets forskningsprogram til optimering og effektvurdering af tagspoilere og senest er teknikken blevet benyttet i et projekt til effektvurdering på et patenteret Bike-Buffer system. Den anvendte vindtunnel er kendetegnet ved meget små gradienter, har et 50x50 cm tværsnit, 3 m aktiv længde, og muliggør anvendelsen af skalamodeller i forholdet 1:24. Mulighed for nationalt eller internationalt samarbejde omkring 1:1 test i vindtunnel For målinger i 1:1 forhold vil det være nødvendigt at etablere samarbejde med en køretøjproducent såsom f.eks. Scania, Södertälje(S) eller alternativt med danske Velux. Hvis det af styrelsen vurderes relevant tager Teknologisk Institut gerne koordineringen af et sådant initiativ hvor instituttet kan indgå med måling på lufthastighed (DANAK akkrediteret lufthastighedsmåling med LDV) og udstyr til kraftmåling (med DANAK akkrediteret kraftlaboratorium i området 250 g force og op til 200 tons force) samt ekspertise indenfor vindtunneller, måling og usikkerhedsanalyse på metrologisk anerkendt plan. Side 9 af 11

10 Verificering af CFD modeller Teknologisk Institut har desuden stor erfaring indenfor kombinationen af LDV og CFD ifm. måling hvor LDV målinger bliver anvendt til kalibrering af CFD modeller. Metoden vil kunne formidles og dermed styrke grundlaget for eventuel brug af aerodynamisk vurdering med CFD modellering som i visse tilfælde kan reducere time-to-market. Dokumentation af effekt gennem test på rullefelt Teknologisk Institut kan ved hjælp af rullefelttest dokumentere hvordan reduceret vindmodstand påvirker lastbilers brændstofforbrug og emissioner på forskellige kørselsmønstre. Kombinationen af vindtunnel- og rullefelttest muliggør følgende en komplet dokumentation af effekten for forskellige vindmodstands-reducerende komponenter og systemer. Center for Grøn Transport takker for informationen om de gode testfaciliteter, TI råder over. Det er oplagt, at der i Danmark findes en masse ekspertise om aerodynamik, ikke mindst pga. vindmølleindustrien. Det har dog ikke været hensigten med tilskudsordningen, at der skulle gives tilskud til egentlig udvikling af nye aerodynamiske produkter, men derimod at tilskudsmidlerne skulle bidrage til større udbredelse af allerede eksisterende produkter. Det skal imidlertid nævnes, at tilskudsordningen er planlagt til at eksistere fra Man kan derfor tænke sig at udstyr, der fx afprøves af TI i 2010, vil kunne få tilskud i 2011 og Man kan således forestille sig, at der kan være producenter eller forhandlere af aerodynamisk udstyr, der for egen regning vil kunne have interesse i at få afprøvet sine produkter, vel vidende at disse efterfølgende kan blive støtteberettigede i Danmark. Center for Grøn Transport vil herudover gøre opmærksom på, at der indenfor rammerne af tilskudsordningen til energieffektive transportløsninger er mulighed for at søge tilskud til et forsøgsprojekt om aerodynamiske lastbiler og påhængskøretøjer. Formålet kunne være at afprøve nogen af de produkter, der findes på markedet, men som har ringe udbredelse, og forsøgsprojektet kunne afvikles i et partnerskab mellem forskningsinstitutioner og industrien med inddragelse af erhvervets organisationer. Ingeniørhuset 2C A/S vil gerne tilkendegive sin interesse for ordningen Aerodynamiske lastbiler 2C er ikke producent af dele til lastbiler, men er en udviklingsvirksomhed, der generelt arbejder med produktudvikling for andre virksomheder. Side 10 af 11

11 I forbindelse med nærværende projekt kan 2C gå ind i såvel udvikling af relevante komponenter som validering af aerodynamisk effekt, strukturelle beregninger og materialevalg. 2C har specielle kompetencer indenfor aerodynamiske målinger både på laboratorieplan og i fuldskalaforsøg. Center for Grøn Transport takker for interessetilkendegivelsen og henviser til bemærkningerne om forsøgsprojekter ovenfor. Side 11 af 11