hibrit otobüs seyir hali emisyonlarının Ölçüm ve

31.01.2011

SAKARYA ÜNĠVERSĠTESĠ

SUNUM

Doç. Dr. ġeref SOYLU

Çev.Müh. Hülya SEMERCĠOĞLU

Hibrit Otobüs Seyir Hali Emisyonlarının Ölçüm ve Modellenmesi SAN-TEZ Projesi

Ocak 2011 Sunumu

Amaç,

Proje ekibi,

Projedeki geliĢmeler,

Proje dahilinde gerçekleĢtirilen raporlar, yayınlarve sunumlar

Ağustos-Aralık 2010 ve Ocak 2011’degerçekleĢtirilen testlerin analizi

Sonuçlar

ĠÇĠNDEKĠLER

Hibrit ġehir Otobüsleri için Seyir Hali Emisyon TestProtokolünün ve Emisyon Faktörlerinin Belirlenmesi,

Emisyonların ve Yakıt Sarfiyatının Minimize EdilmesiĠçin Optimizasyon Stratejisinin Belirlenmesi,

Emisyonların Envanterlenmesi ve Modellenmesi

TESTLER Yakıt sarfiyatı

CO2, HC, CO, NOx , PM ve PN

Motor çalıĢma karakteristikleri (motor hızı-yükü-emisyonlar)

TaĢıt çalıĢma karakteristikleri (taĢıt hızı ve lokasyonu)

Çevre Ģartları datalarının ölçüm ve analizini içermektedir.

Proje Amacı

Proje Yöneticisi Doç. Dr. ġeref Soylu

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)

Proje Ekibi

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

Projedeki GeliĢmeler

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)

Raporlar, sunumlar, yayınlar

Proje kapsamında yapılan

temel çalışmalar

Dizel emisyonları,

Emisyon standartları ve ölçüm

yöntemleri,

Emisyon giderim yöntemleri,

SürüĢ çevrimleri incelenmiĢtir.

Adapazarı Büyük ġehir Belediyesine ait otobüs güzergâhlarınınkarakteristikleri incelenmiĢtir.

Emisyonlar envanterleme çalıĢmaları yapılarak belirlenen bugüzergâhlarda hibrit teknolojisinin verimli kullanım ĢartlarıaraĢtırılmıĢtır.

Hibrit otobüsün seyir hali emisyon ve yakıt ekonomisiavantajlarının belirlenebilmesi için ön hazırlık olarak Euro 4Konvansiyonel otobüs ile de ölçümler yapılmıĢtır.

32 Evler Hattı Hız Profili

0

10

20

30

40

50

60

70

0 500 1000 1500

Zaman (s)

Hız

(k

m/h

)

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- 32 evler-BeĢköprü

ÇarĢı- Karaman

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

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

SAU Kampus- Çarşı hattının yol karakteristikleri

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

530 540 550 560 570 580 590-200

-150

-100

-50

0

50

100

150

200

Time, second

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

32 Evler Hattı için Hibrit Sistem Parametreleri

100 120 140 160 180 200 220 240 260 280 300-150

-100

-50

0

50

100

150

Time, seconds

SOC, state of the charge, %

P sys, traction power, kW

vspeed, km/h

P gen, generator power, kW

Zaman,saniye

1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 1900 20000

50

100

150

200

250

300

350

400

time, second

P eng, kw

altitude, m

vspeed, km/h

NOx/5

Exhaust Temp., degree C

Zaman,saniye

32 Evler Hattı için Motor Parametreleri

32 Evler Hattı için Motor Güç Haritası

Engine Speed, rpm

En

gin

e L

oa

d, %

750 1000 1250 1500 1750 2000 225010

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0

20

40

60

80

100

120

140

160

Engine Power Map, kW

32 Evler hattı için motor hızı- motor yükü frekans haritası

Engine Speed, rpm

En

gin

e lo

ad

, %

750 1000 1250 1500 1750 2000 2250

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

100

200

300

400

500

600

frequency map

32 Evler Hattı için sıcaklık haritası

Engine speed, rpm

En

gin

e lo

ad

, %

750 1000 1250 1500 1750 2000 2250

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

200

220

240

260

280

300

320

340

Exhaust temperature map, degree C

32 Evler Hattı için NOx emisyon haritası

Engine Speed, rpm

En

gin

e lo

ad

, %

750 1000 1250 1500 1750 2000 2250

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

200

400

600

800

1000

1200

1400

NOx map, ppm

32 Evler hattı için CO2 emisyon haritası

Engine speed, rpm

En

gin

e lo

ad

, %

750 1000 1250 1500 1750 2000 2250

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

CO2 map, %

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

ÇarĢı-Karaman Hattı için Motor Güç Haritası

Engine speed(rpm)

En

gin

e L

oa

d (

%)

750 1000 1250 1500 1750 2000 2250

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0

20

40

60

80

100

120

140

160

enpowermatrix

ÇarĢı-Karaman hattı için motor hızı- motor yükü frekans haritası

Engine speed, rpm

Eg

ine

lo

ad

, %

750 1000 1250 1500 1750 2000 2250

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

frequency map 20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

220

Engine speed, rpm

En

gin

e lo

ad

, %

750 1000 1250 1500 1750 2000 2250

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

CO2 map, gr/s

5

10

15

20

25

ÇarĢı-Karaman hattı için CO2 emisyon haritası

ÇarĢı-Karaman hattı için sıcaklık haritası

Engine speed, rpm

En

gin

e lo

ad

, %

750 1000 1250 1500 1750 2000 2250

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Temperature map

250

260

270

280

290

300

310

320

330

ÇarĢı-Karaman hattı için NOx emisyon haritası

Engine speed, rpm

En

gin

e lo

ad

, %

750 1000 1250 1500 1750 2000 2250

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0

100

200

300

400

500

600

700

800

NOx map

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.

SONUÇLAR

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 : 56ortalama hız : 18 km/hyükseklik farkı : 0 menerji kazancı : 21.72%yakıt kazancı : 2.16 Lolarak 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