Aufrufe
vor 1 Jahr

Mobile Maschinen 1/2016

Mobile Maschinen 1/2016

ANTRIEBE UND

ANTRIEBE UND ANTRIEBSELEMENTE I EMISSIONEN Für eine Umrechnung U des oben errechneten Verbrauchs auf die spezifische Motorenergie muss der spezifische Verbrauch „b e “ eines Verbrennungsmotors bekannt sein: Zeile Grundlage Fahrzeug NOx Partikel Bemerkung 1 97/68/EG Maschine 0,4 g/k Wh 0,025 g/kWh – 2 91/441/EWG Pkw 80 mg/km 4,5 mg/km – 3 U B =5,42 km/kWh Pkw 0,4 g/kWh 0,024 g/kWh Best-Case 4 U NEFZ = 8,39 km/kWh Pkw 0,7 g/kWh 0,038 g/kWh NEFZ-Zyklus Da sich dieser in seinem Kennfeld ändert kann für eine Best-Case-Abschätzung der minimale spezifische Verbrauch herangezogen werden. Nach aktuellem Kenntnisstand beträgt der minimale spezifische Verbrauch eines Dieselmotors etwa 200 g/kWh, [7, 8, 9]. Mit Hilfe des Umrechnungsfaktors können nun die bestenfalls von einem Pkw zu erreichenden Emissionswerte auf den Energiebedarf umgerechnet werden. Die Ergebnisse sind in der 3. Zeile der Tabelle zusammen gefasst. Dabei zeigt sich, dass die Emissionsgrenzwerte der Maschinen und Pkw gleich hohe Werte im Best-Punkt des Verbrennungsmotors zulassen. Umrechnung auf Basis gemessener Verbrauchswerte Im nun folgenden Kapitel erfolgt auf Basis von Messwerten an Fahrzeugen die Umrechnung der Emissionen einer zurückgelegten Strecke [km] auf die Motorenergie [kWh]. Zum ersten kann der Energieverbrauch im neuen europäischen Fahrzyklus (NEFZ) eines Fahrzeugs gemessen werden. So wird beispielsweise in [10] die mittlere Antriebsleistung im NEFZ mit 4 kW angegeben. Aus der Abgasgesetzgebung [4] ist zudem bekannt, dass der NEFZ-Zyklus 1.180 s dauert und 11 km lang ist. Der Umrechnungsfaktor UNEFZ berechnet sich so zu: Mit Hilfe dieses Umrechnungsfaktors kann erneut der für Pkw äquivalente Emissionswert berechnet werden, vgl. Zeile 4 in Tabelle. Im Gegensatz zu dem Best-Case-Szenario zeigen sich bei den Maschinen jetzt deutlich bessere Emissionswerte als beim Pkw. Begründet werden kann das Ergebnis unter Berücksichtigung des spezifischen Verbrauchs mit den gewählten NEFZ-Daten: 5 U WLTP = 6,64 km/kWh Pkw 0,5 g/kWh 0,030 g/kWh neuer WLTP-Zyklus 6 70km/h Pkw 0,7 g/kWh 0,039 g/kWh Konstandfahrt Tabelle: Emissionsgrenzwerte nach [1,4], teilweise umgerechnet Es zeigt sich hier, dass die Betriebspunkte des NEFZ nicht im Bereich des optimalen Verbrauchs im Motorkennfeld liegen, somit einen höheren spezifischen Verbrauch besitzen. Aufgrund der geringen Motorbelastung im Zyklus des NEFZ ist auch dieser Wert plausibel. Etwas verbessert wird diese Situation durch den neu angestrebten Testzyklus „Worldwide Harmonized Light Duty Test Procedure (WLTP)“. Nach [10] wird in dem Zyklus eine mittlere Antriebsleistung von 7 kW benötigt, der Zyklus dauert 30 Minuten und hat eine Länge von 23,25 km. Umrechnungsfaktor UWLTP und Emissionen lassen sich analog berechnen, vgl. Zeile 5 in Tabelle: Eine weitere Möglichkeit eines Emissionsvergleichs ist die Auswahl eines speziellen Betriebspunkts. Hierzu muss z. B. die für eine gewisse Geschwindigkeit v notwendige Leistung Pv eines Pkw bekannt sein. Renius gibt z.B. in seinem Leserbrief zum Artikel [2] an, dass bei 70 km/h eine Leistung von 8 kW benötigt wird. Der Umrechnungsfaktor berechnet sich dabei zu: Die Zeile 6 in Tabelle gibt die für die Geschwindigkeit umgerechneten Emissionen eines Pkw an. Man erkennt im Vergleich zur Maschine deutlich höhere Emissionen beim Pkw, aber ähnlich hohe Werte wie im NEFZ. Im besten Fall gleich hohe Emissionen Die Emissionen von Pkw und mobilen Maschinen, wie z. B. Land- und Baumaschinen, werden heute unterschiedlich reglementiert. Während die Emissionen bei Pkw auf die zurückgelegte Strecke [km] bezogen werden, werden Sie bei mobilen Maschinen auf die erzeugte Energie [kWh] bezogen. Dies hat zur Folge, dass eine direkte Umrechnung der Emissionsgrenzwerte nicht möglich ist. In der vorliegenden Studie wurden Möglichkeiten zur Umrechnung der Emissionen für einen Vergleich vorgestellt. Neben einer Best-Case-Betrachtung wurden aktuelle Leistungskennwerte von Pkw, z. B. aus dem NEFZ oder bei einer Fahrt mit konstanter Geschwindigkeit, herangezogen. Dabei zeigt sich, dass die Emissionen bei Pkw bestenfalls gleich hoch sind wie die von mobilen Maschinen, im praktischen Betrieb jedoch in der Regel höher. z Literaturverzeichnis: [1] Richtlinie 2010/26/EU der Kommission vom 31. März 2010 zur Änderung der Richtlinie 97/68/EG des Europäischen Parlaments und des Rates zur Angleichung der Rechtsvorschriften der Mitgliedsstaaten über Maßnehmen zur Bekämpfung der Emissionen von gasförmigen Schadstoffen und luftverunreinigenden Partikeln aus Verbrennungsmotoren für mobile Maschinen und Geräte. [2] Kellerhoff, P.: Land- und Baumaschinen hinken Pkw hinterher, VDI nachrichten vom 9. Oktober 2015, Nr. 41, S. 13. [3] Abgasgesetzgebung – Diesel- und Gasmotoren, VDMA Motoren und Systeme, Stand Juni 2006. [4] Richtlinie des Rates vom 26. Juni 2991 zur Änderung der Richtlinie 70/220/EWG zur Angleichung der Mitgliedsstaaten über Maßnahmen gegen die Verunreinigung der Luft durch Emissionen von Kraftfahrzeugen, Internet: http://eur-lex.europa.eu/ legal-content/DE/TXT/PDF/?uri=CELEX:31991L044 1&from=de, Stand: 02.11.2015. [5] Verordnung (EG) Nr. 443/2009 des europäischen Parlaments und des Rates vom 23. April 2009 zur Festsetzung von Emissionen für neue Personenkraftwagen im Rahmen des Gesamtkonzepts der Gemeinschaft zur Verringern der CO 2 -Emissionen von Personenkraftwagen und leichten Nutzfahrzeugen, Internet: http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/ LexUriServ.do?uri=OJ%3AL%3A2009%3A140%3A00 01%3A0015%3ADE%3APDF, Stand 02.11.2015. [6] Clare, D.A. et al.: Real world measurement of carbon dioxide emissions of agricultural tractor using a portable emissions measurement system, Conference: Agricultural Engineering, 6.-7. Nov. 2015, Hannover. In: VDI-Berichte Nr. 2251, 2015, S. 21-27. [7] Kleibl, A.: Effizienzbewertung bei Spezialtiefbaumaschinen, 6. Fachtagung Baumaschinentechnik 2015, 17./18. September 2015, Dresden. In: Tagungsband, Schriftenreihe der Forschungsvereinigung Bau- und Baustoffmaschinen e.V. (FVB), Heft 49, S. 129. [8] Geimer, M. und Pohlandt, C.: Grundlagen mobiler Arbeitsmaschinen, Karlsruher Schriftenreihe Fahrzeugsystemtechnik, Band 22, ISBN 978-3-7315- 0188-6, Seite I-13. [9] Effektiver Kraftstoffverbrauch, Internet: http:// www.motorlexikon.de/?I=3492, Bild K285, Stand 03.11.2015. [10] NEFZ und WLTP, Verband der Automobilindustrie VDA, Internet: https://www.vda.de/ de/themen/ umwelt-und-klima/nefz-und-wltp/nefz-und-wltp. html, Stand 03.11.2015. Bilder: Fotolia www.fast.kit.edu/mobima 12 Mobile Maschinen 1/2016

Strom für Magnet-Giganten Dieselmotoren des Modells 2L41C von Hatz treiben Generatoren an, die den Strom für Magnete der Teleskopstapler Kalmar Reach Stacker von GTS liefern. Die Stapler mit Elektrolasthebemagneten laden für die Stahllogistik-Firma Evertz die Platten auf Eisenbahnwaggons. Die Magnete können Stahlplatten bis 40 t heben, die Stapler selbst wiegen 60 t oder mehr. Der Zweizylinder-Dieselmotor von Hatz mit 1,7 l Hubraum ist dabei höchsten Anforderungen ausgesetzt: Die Stapler arbeiten im 24-Stunden-Betrieb sieben Tage die Woche. Dabei sind sie jeglicher Witterung und einer sehr staubigen Umgebung ausgesetzt. Deshalb ist der Motor mit einem Doppelfilter außerhalb der Einhausung versehen. Dieser enthält eine Sicherheitspatrone und wird alle sieben Stunden überprüft und gereinigt. Die Verantwortung, die der Motor bei dieser Arbeit trägt, ist groß: würde eine so schwere Stahlplatte abstürzen, könnten die Folgen verheerend sein. www.hatz-diesel.com Kraftpakete erfüllen Emissionsstufe V Bis 2019 müssen Maschinen mit Motoren der europäischen Abgasstufe V ausge rüstet sein. Im Leistungsbereich bis 55 kW bietet Kubota „Diesel Power Packs“ mit Common-Rail-Technik und Abgasaufbereitung, die dieser Emissionsstufe entsprechen. Die kompakten Aggregate benötigen nur wenig Bauraum und erlauben bis zu 100 % Leistungsabnahme am Nebenabtrieb. Zudem benötigen sie keinen Ladeluftkühler. Für den internationalen Absatz stehen auch kostengünstigere Varianten der Antriebseinheiten in mechanischer Ausführung zur Verfügung, die sich für niedrig regulierte Länder mit schwieriger Kraftstoffsituation anbieten. Die Markteinführung erfolgt im Rahmen der Leitmesse bauma in Halle A5, Stand 249 im April in München. www.kubota.de www.kubota-motoren.de Release 4.0 der FVA-Workbench veröffentlicht Die FVA-Workbench ist eine Berechnungsplattform für die Modellierung, Parametrisierung, Berechnung und Dimensionierung von Getrieben. Im neuen Release 4.0 wurde das Bedienkonzept der Software vollständig überarbeitet. Benutzer profitieren durch neue Steuerungsoptionen und Hilfestellungen von einer maßgeblichen Optimierung in der Bedienungsfreundlichkeit, Produktivität und Qualität. www.fva-service.de FIX& FERTIG Lee IMH Blenden in vielen Bauformen Innen-Ø 1 bis 0,1 mm und noch kleiner für Gase und Flüssigkeiten Großer Funktionsumfang Die Servo-Umrichterreihe ANG von Bonfiglioli für effiziente und energiesparende Antriebe hat einen großen Funktionsumfang und deckt viele Anwendungen ab. Sie umfasst drei Baugrößen und Leistungen von 0,25 bis 400 kW. Mögliche Versorgungsspannungen sind 230, 400, 525 und 690 V. Die Umrichter bedienen auch die Anforderungen von Spezialmaschinen, z. B. in der Schwerindustrie und Stahlindustrie. Mit einem Microcontroller sind erweiterte Funktionen wie der Cyclic Synchronous Positioning-Modus mit kubischer Interpolation, Bremsensteuerung und Rückführkontaktauswertung integriert. Eine Positionierungskonfiguration ist für Fahrantriebe in Krananwendungen vorgesehen. www.bonfiglioli.com LEE Hydraulische Miniaturkomponenten GmbH Am Limespark 2 · 65843 Sulzbach Telefon 06196 /773 69-0 E-Mail info@lee.de · www.lee.de

Ausgabe