Hibrit Otobüs Seyir Hali Emisyonlarının Ölçüm ve Modellenmesi SAN-TEZ Projesi Ocak 2011 Sunumu SUNUM Doç. Dr. ġeref SOYLU Çev.Müh. Hülya SEMERCĠOĞLU 31.01.2011 SAKARYA ÜNĠVERSĠTESĠ
ĠÇĠNDEKĠLER Amaç, Proje ekibi, Projedeki geliģmeler, Proje dahilinde gerçekleģtirilen raporlar, yayınlar ve sunumlar Ağustos-Aralık 2010 ve Ocak 2011 de gerçekleģtirilen testlerin analizi Sonuçlar
Proje Amacı Hibrit ġehir Otobüsleri için Seyir Hali Emisyon Test Protokolünün ve Emisyon Faktörlerinin Belirlenmesi, Emisyonların ve Yakıt Sarfiyatının Minimize Edilmesi Ġçin Optimizasyon Stratejisinin Belirlenmesi, Emisyonların Envanterlenmesi ve Modellenmesi TESTLER Yakıt sarfiyatı CO2, HC, CO, NOx, PM ve PN Motor çalıģma karakteristikleri (motor hızı-yüküemisyonlar) TaĢıt çalıģma karakteristikleri (taģıt hızı ve lokasyonu) Çevre Ģartları datalarının ölçüm ve analizini içermektedir.
Proje Yöneticisi Doç. Dr. ġeref Soylu Proje Ekibi Tez Öğrencisi Çevre Müh. Hülya Semercioğlu Tez Öğrencisi Çevre Yük. Müh. Ayda Bal (mezun) Tez Öğrencisi Çevre Yük. Müh. Gürkan ġentürk (mezun) DanıĢman AraĢtırmacı Prof.Dr. Etem Köklükaya AraĢtırmacı Yrd.Doç. Dr. Mahnaz Gümrükçüoğlu Proje AraĢtırmacısı Çevre Müh. Bahtiyar Koç (mezun) Proje Teknisyeni Ali Fuat Ġskender Proje Teknisyeni Ar. Gör. Burcu Der TEMSA AR&GE TEMSA AR&GE Müdürü Ġbrahim Eserce (Endüstriyel KuruluĢ Temsilcisi) Makine Yük. Müh. Burak Kıray Mekatronik Yük.Müh. Ali Turan (ayrıldı) Makine Yük. Müh. Berç Uluk (ayrıldı)
Projedeki GeliĢmeler Proje BaĢlama ve BitiĢ Tarihleri 2008 Ekim - 2011 Ekim Hibrit Prototipin Hazırlanması Otobüsün hazırlanması Hibrit aksamın tedarik edilmesi ve kurulması Emisyon Ölçüm Sistemlerinin Hazırlanması Gaz Emisyon Ölçüm Sistemi PM ve PN Ölçüm Sistemi
Raporlar, sunumlar, yayınlar Her 3 ayda bir geliģme raporu, her 6 ayda bir gerçekleģtirme raporu Konvansiyonel otobüs ölçüm sunumu, ġubat, Nisan ve Mayıs ayı ölçüm sunumları ġehir Otobüslerinin Gerçek Dünya KoĢullarında Motor ÇalıĢma ġartlarının ve NOx Emisyonlarının Ġncelenmesi (OTEKON 10) Examination of Real World Operating Conditions and Emissions of a Hybrid City Bus (ICAT 10) Examination of an Urban City Bus Operating Conditions and Emissions (2010)
Proje kapsamında yapılan temel çalışmalar Dizel emisyonları, Emisyon standartları ve ölçüm yöntemleri, Emisyon giderim yöntemleri, SürüĢ çevrimleri incelenmiģtir.
Hız (km/h) Adapazarı Büyük ġehir Belediyesine ait otobüs güzergâhlarının karakteristikleri incelenmiģtir. Emisyonlar envanterleme çalıģmaları yapılarak belirlenen bu güzergâhlarda hibrit teknolojisinin verimli kullanım Ģartları araģtırılmıģtır. Hibrit otobüsün seyir hali emisyon ve yakıt ekonomisi avantajlarının belirlenebilmesi için ön hazırlık olarak Euro 4 Konvansiyonel otobüs ile de ölçümler yapılmıģtır. 32 Evler Hattı Hız Profili 70 60 50 40 30 20 10 0 0 500 1000 1500 Zaman (s)
Gerçek dünya koģullarında trafik, yol ve çevre koģullarının emisyon oluģumuna ve yakıt tüketimine etkileri incelenerek yapılacak optimizasyon çalıģmaları belirlenmiģtir. Temsa Hibrit Avenue prototip otobüsünde seçilen otobüs hatlarında seyir hali emisyon ölçümleri devam etmektedir.
Test Güzergahları ÇarĢı- Karaman ÇarĢı- 32 evler-beģköprü SAÜ kampus-çarģı
ÇarĢı- 32 Evler Hız-Yükseklik Profilleri
Çarşı- 32 Evler Hattının Yol Karakteristikleri Ağustos Ocak 32 Evler ÇarĢı- 32 Evler ÇarĢı- 32 Evler ÇarĢı- 32 Evler ÇarĢı- 32 Evler Max. Hız (km/h) 64 58 57 51 53 Ort. Hız (km/h) 18 16 14 13 15 Mesafe (km) 16.5 7.9 7.9 8.6 7.9 Dur-kalk sayısı 56 32 35 37 33 BaĢlangıç Yükseklik (m) 33 27 35 32 32 BitiĢ Yükseklik (m) 34 112 109 116 115 Yükseklik Farkı (m) 1 85 74 84 83
SAU Kampus-ÇarĢı Hız-Yükseklik Profilleri
SAU Kampus- Çarşı hattının yol karakteristikleri Ağustos Aralık Ocak SAU Kampus-ÇarĢı Max. Hız (km/h) 57 59 51 52 55 57 56 Ort. Hız (km/h) 20 20 16 16 16 16 15 Mesafe (km) 11.5 11.5 12.8 11.5 11.3 11.5 11.5 Dur-kalk sayısı 29 28 35 40 39 41 42 BaĢlangıç Yükseklik (m) 187 187 200 185 192 188 183 BitiĢ Yükseklik (m) 36 39. 25 42 31 33 36 Yükseklik Farkı (m) -150-148 -174-142 -160-154 -146
Karaman-ÇarĢı Hız-Yükseklik Profilleri
Çarşı-Karaman hattının yol karakteristikleri Ağustos Ocak ÇarĢı- Karaman Max. Hız (km/h) 69 69 68 68 Ort. Hız (km/h) 30 32 24 23 Mesafe (km) 14,5 14,6 14,6 14,7 Dur-kalk sayısı 24 23 34 31 BaĢlangıç Yükseklik 35,6 34,2 32,4 36,5 BitiĢ Yükseklik 86,4 79,7 84,5 85,7 Yükseklik Farkı 50,8 45,5 52,1 49,2
Hibrit Sistem Enerji - Yakıt Kazanımı ÇarĢı-Kampus Kampus-ÇarĢı ÇarĢı-Karaman Karaman-ÇarĢı 32 Evler Enerji Kazancı (%) 16.81 24.29 21.26 20.34 21.72 Yakıt kazancı (kg) 1.14 1.08 1.49 1.35 1.84 Yakıt kazancı (l) 1.34 1.27 1.76 1.59 2.16 Dur-Kalk sayısı 25 29 24 28 56 Yakıt Kazancı / Dur- Kalk sayısı (l/ dur-kalk) 0.05 0.04 0.07 0.06 0.04
ELFA hibrit sistem akım Ģeması
ELFA hibrit sistem parçaları
ÇarĢı-karaman hattı Hibrit Sistem Parametreleri 200 150 100 50 0-50 -100-150 P eng, Engine Power, kw SOC, Ultracapacitor state of the charge, % P sys, Vehicle Traction Power P gen, Generator Power, kw vspeed, Vehicle Speed, km/h P ES fst, Feedback power, kw -200 530 540 550 560 570 580 590 Time, second
32 Evler Hattı için Hibrit Sistem Parametreleri 150 100 50 0-50 100 SOC, state of the charge, % P sys, traction power, kw vspeed, km/h P gen, generator power, kw 150 100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300 Time, seconds Zaman,saniye
32 Evler Hattı için Motor Parametreleri 400 350 300 P eng, kw altitude, m vspeed, km/h NOx/5 Exhaust Temp., degree C 250 200 150 100 50 0 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 2000 time, second Zaman,saniye
Engine Load, % 32 Evler Hattı için Motor Güç Haritası 100 90 Engine Power Map, kw 160 140 80 120 70 60 50 40 100 80 60 30 40 20 20 10 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 Engine Speed, rpm 0
Engine load, % 100 32 Evler hattı için motor hızı- motor yükü frekans haritası 90 600 80 500 70 60 400 50 40 30 300 200 20 10 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 Engine Speed, rpm frequency map 100
Engine load, % 32 Evler Hattı için sıcaklık haritası 100 340 90 320 80 70 300 60 280 50 40 260 30 20 Exhaust temperature map, degree C 240 220 10 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 Engine speed, rpm 200
Engine load, % 32 Evler Hattı için NOx emisyon haritası 100 90 80 70 140 120 100 60 50 40 30 20 10 NOx map, ppm 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 Engine Speed, rpm 800 600 400 200
Engine load, % 32 Evler hattı için CO2 emisyon haritası 100 10 90 9 80 8 70 7 60 6 50 5 40 30 CO2 map, % 4 3 20 2 10 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 Engine speed, rpm 1
Engine Load (%) ÇarĢı-Karaman Hattı için Motor Güç Haritası 100 90 80 70 60 50 40 30 160 140 120 100 80 60 40 20 10 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 Engine speed(rpm) enpowermatrix 20 0
Egine load, % ÇarĢı-Karaman hattı için motor hızı- motor yükü frekans haritası 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 220 200 180 160 140 120 100 80 60 40 frequency map 20 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 Engine speed, rpm
Engine load, % ÇarĢı-Karaman hattı için CO2 emisyon haritası 100 25 90 80 20 70 60 15 50 40 30 20 10 CO2 map, gr/s 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 Engine speed, rpm 10 5
Engine load, % ÇarĢı-Karaman hattı için sıcaklık haritası 100 330 90 320 80 310 70 60 50 40 30 20 300 290 280 270 260 10 Temperature map 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 Engine speed, rpm 250
Engine load, % ÇarĢı-Karaman hattı için NOx emisyon haritası 100 90 80 70 60 50 40 30 800 700 600 500 400 300 200 20 10 NOx map 750 1000 1250 1500 1750 2000 2250 Engine speed, rpm 100 0
SONUÇLAR Testler, Sakarya BüyükĢehir Belediyesine ait 3 farklı (farklı hız, yükseklik ve trafik yoğunluğu gibi yol karakteristiklerine sahip) belediye otobüsü hattında hibrit sistem çalıģma parametreleri ve emisyon parametreleri incelenerek gerçekleģtirilmiģtir.
Hibrit sistem çalıģma parametrelerini incelediğimizde enerji ve yakıt kazancının hız, yükseklik ve dur-kalk sayısına bağlı olarak değiştiği görülmüģtür.
Kampus-ÇarĢı hattında dur-kalk sayısı : 29, ortalama hız : 20km/h yükseklik farkı : -150m enerji kazancı : 24.29%, yakıt kazancı : 1.27 L olarak belirlenmiģtir.
ÇarĢı-Karaman hattında dur-kalk sayısı : 24, ortalama hız : 30 km/h yükseklik farkı : +50 m enerji kazancı : 21.26% yakıt kazancı ise : 1.76 L olarak belirlenmiģtir.
32 Evler hattında ise dur-kalk sayısı : 56 ortalama hız : 18 km/h yükseklik farkı : 0 m enerji kazancı : 21.72% yakıt kazancı : 2.16 L olarak belirlenmiģtir.
Ultrakapasitör kapasitesinin 2.6 kw-h olduğu düģünüldüğünde, Ģarj-deĢarj seviyelerindeki artıģların enerji kazancını ve yakıt tasarrufunu artıracağı görülmektedir.
SCR sistem sıcaklığının 250C nin üzerinde olduğu bölgelerde NOx emisyonlarının etkin bir Ģekilde indirgendiği görülmüģtür.
TEŞEKKÜRLER SORULAR