MIRIAM Et international projekt med fokus på vejsektorens bidrag til en reduktion af CO2 udslippet

Transkript

1 MIRIAM Et international projekt med fokus på vejsektorens bidrag til en reduktion af CO2 udslippet

2 Projektets målsætning Bidrage til en bæredygtigt vejinfrastruktur gennem implementering af metode til reduktion af CO 2 udslippet fra vejtransporten. Metoden skal kunne implementeres i eksisterende systemer som f.eks. vejman.dk. Metoden skal kunne optimere den del af vejtransportens CO 2 udslip som er betinget af vejtilstanden (rullemodstand)

3 Faktorer der påvirker brændstofforbruget SIDE 3 Rullemodstand Luftmodstand Intern friktion Køretøjets inerti

4 Effekten ved en øgning af hastighed Nedbremsningen udtrykt i acceleration m/s 2 Konstant Jævnhed Tekstur Sidekræfter Vind Hastighed km/t

5 Luftmodstanden: Ved 0 vind hastighed F= - k v 2 Hvor: v ρ A yz C L p T er hastigheden [m/s] er luftens densitet [kg/m3] er det projicerede front areal af køretøjet [m2] den dynamiske koefficient af luften [dimensionsløs] er lufttrykket [mbar] er lufttemperaturen [ C]

6 Inertikræfterne i køretøjet dv/dt m m rot er accelerationen [m/s2] er køretøjets totale masse [kg] er inertimassen af de roterende dele (hjul og transmissionssystem) [kg] hvor: n wh r wh J K J er det totale antal hjul på køretøjet er hjul radius [m] er inertimomentet pr hjul [kgm2] er en korrelationsfaktor for J for at tage højde for de bevægelige dele i transmissionssystemet

7 Kræfterne fra vejens hældningskoefficienten F g = m 9.81 sin(β ) β er vejens længdehældning[rad]

8 Modstand mod sidekræfter: Hvor F y =m(cos(γ ) v 2 / R 9.81 sin(γ ) cos(β )) F y er sidekraften på køretøjet C A er dækkets stivhed [N/rad] γ er tværfaldets hældning [rad] β længde hældningn [rad] R er kurveradius [m]

9 Rullemodstanden er: Hvor : MPD er makroteksturen [mm] IRI er jævnhed [mm/m] m er køretøjets vægt [kg] v hastighed [m/s] T er lufttemperatur [ C] η 0 η 1, μ 0, μ 1, λ 0, λ 1 er konstanter

10 Køretøjers energi behov Luftmodstand + Inerti og gradient + Rullemodstand

11 Model for brændstofforbrug: M (fuel) = P * N * B * T * D * BSFC P Motorstørrelse af køretøj D Tidsperiode (365 dage); T Kørselstid N Antal køretøjer B % af køretøjer som benytter valgt brændstof (benzin el. diesel) BSFC Motorens brændstofeffektivitet (g/kw) Energi: CO 2 : E = M * SEM SEM = den energi man får pr vægt af den pågældende brændstof type M(CO 2 ) = M(brændstof) / ρ(brændstof) * CO 2 udslippet pr. volumen brændstof

12 For at kunne beregne energi forbrug eller CO 2 udslip er det nødvendigt at have kendskab til vejnettets tilstand og karakteristika samt køretøjssammensætningen MIRIAM har testet beregningerne med følgende: 7 typer af køretøjer Forskellig typer brændstof Jævnhed 3 scenarier Trafik stigning 6 scenarier

13 IRI m/km Den fastsatte udvikling af vejnettets jævnhedsudvikling År

14 3 forskellige vedligeholdelsesscenarier 3 scenarier (ingen vedligehold, vedligehold hver 10. år og vedligehold hver 8. år)

15 % Følgende Trafikstigningsfaktorer blev benyttet År

16 Energiforbruget efter 20 år Trafik stigning 6.5% 6.5% indtil år % samme + ekstra ordinær trafikstigning i år 11 derefter 4.5%

17 CO 2 efter 20 år Trafik stigning 6.5% 6.5% indtil år % samme + ekstra ordinær trafikstigning i år 11 derefter 4.5%

18 Måling af rullemodstand Første gang at alle tre eksisterende udstyr samles og testes mod hinanden Belgisk trailer BRRC Polsk trailer TU Gdansk Tysk trailer BASt

19 IFSTTAR forsøgsstrækninger i Nantes, Frankrig Udstyrene blev testet på følgende belægningstyper Åben asfalt beton 0/6 Fleksibel asfalt beton Tæt asfalt beton 0/10 (ny) Tæt Asfalt beton 0/10 (gammel) Meget tynd asfalt beton 0/6 - Meget tynd asfalt beton 0/10 sektion M1 Beton belægning Colgrip sektion F Overfladebehandling 0,8 Overfladebehandling 8/10 Sand asfalt 0/4 Epoxy sektion L1 Åben beton belægning

20 P-AB 0/6 OB 8/10 OB 0.8/1.5 Tæt AB 0/10 Colgrip Epoxy Sand asfalt 0/4 AB 0/10 AB 0/6 P Beton Rullemodstandskoefficient % Rullemodstand målt med BAST trailer 0.00 SRRT SRTT Avon Michelin Energy saver Test belægninger

21 Hvad mangler vi Opdatere gældende modeller er de for teoretiske? Anlæg og Vedligeholdelsesfasen beregning af energiforbrug: Nye belægningstyper, nye slidlag vedligeholdelsestiltag (betingelser og krav) Materialer: Tilslagsmaterialer, mørteldel mix-design Nedbrydning af materialer (ældning og slid) Fastsættelse af rullemodstand: Måling på eksisterende veje Modellering af samspillet mellem dæk og belægningsegenskaber