Hur verkningsgraden påverkar

[AGCF]

Jag måste bara få bekräftat att jag tänker rätt.

En ICE har enligt de flesta källor ca 30% verkningsgrad. De nya dieslarna har kanske lite mer men det är tveksamt med tanke på senaste tidens skandaler. De 30% är också under optimala förhållanden. Vid en viss temperatur, varvtal och belastning. Det mesta av energin i bränslet går alltså till värme. En stor kamin.

En elbil har väl snarare 90% verkningsgrad. Dock räknar man då inte med uppvärmningen av kupén antar jag.

Det här förklarar varför Tesla har lagt så mycket utveckling på att få lågt Cd värde. Cd påverkar 3ggr så mycket av energiförbrukningen på en elbil mot en fossilbil. Det är också därför Volvo kan lägga miljarder på att utveckla en ny dieselmotorserie. Att få högre verkninggrad i EU-körcykeln betyder allt medan de släta fälgarna på driv-e mer är en gimmick.

Även däckens rullmotstånd påverkar 3ggr så mycket på en elbil m.a.o. Däckbranchen säger att ett däck med sämsta klassningen drar 0,6 liter bränsle mer per 100 km än det bästa. 0,6 kanske är 8%, på en elbil alltså 24%. Dock går det inte att få tag på däck av varken sämsta eller bästa klass i Teslas dimension.

[DSV]

Det går åt lika mycket energi att övervinna luftmotståndet oberoende drivmedel så tvärtom går det i absoluta tal åt mer energi ju lägre verkningsgraden är.
Dock brukar verkningsgraden bli något högre vid högre (men måttlig, inte fullgas) belastning på ICE så därför slår det inte igenom lika hårt. Vet inte hur det är med elbilar men kan föreställa mig att den tvärtom sjunker något.
Kollar man på teslas kalkylator så kommer man runt 80% längre på samma energi vid 70 mot 120 och det är faktiskt inte så långt ifrån vad jag sett på ICE bilar. Hade tidigare en Honda Jazz (även känd som Honda Fitta) som iofs är väldigt högbyggd med liten motor så den straffas nog extra hårt i högre hastighet men där såg jag runt 0.45l/mil vid 70km/h och runt 0.75l/mil vid 120km/h, dvs jag kom 67% längre per liter bensin vid 70km/h.
Det finns en gräns för hur mycket man kan optimera en ICE så på marginalen gör andra energibesparande åtgärder definitivt skillnad.

Däremot bryr man sig mycket mindre om energiåtgången i en ICE. Man görs medveten om det på ett annat sätt i elbilar och man blir straffad med fler laddstopp om man inte snålar. En ICE är ju bara tanka upp igen och olja är rent för billigt. Trots den höga skatten på bensin så kostar det per kwh knappt mer än el. Dock är el en ädlare energiform eftersom den lättare kan omsättas i andra energiformer med små förluster.
Förövrigt så förespråkar jag att alla drivmedel och bränsledeklarationer var i kwh resp kwh/mil för lättare jämförelse mellan tekniker. Hur mycket ett kg naturgas står sig mot ett kg biogas eller en liter bensin går inte helt enkelt att ta sig igenom. För vem bryr sig egentligen om hur stor volym man får, det är ju energin som är det intressanta. Då blir det också tydligt hur effektivt eldrift är.

[lator]

Jag måste bara få bekräftat att jag tänker rätt.

En ICE har enligt de flesta källor ca 30% verkningsgrad. De nya dieslarna har kanske lite mer men det är tveksamt med tanke på senaste tidens skandaler. De 30% är också under optimala förhållanden. Vid en viss temperatur, varvtal och belastning. Det mesta av energin i bränslet går alltså till värme. En stor kamin.

En elbil har väl snarare 90% verkningsgrad. Dock räknar man då inte med uppvärmningen av kupén antar jag.

Det här förklarar varför Tesla har lagt så mycket utveckling på att få lågt Cd värde. Cd påverkar 3ggr så mycket av energiförbrukningen på en elbil mot en fossilbil. Det är också därför Volvo kan lägga miljarder på att utveckla en ny dieselmotorserie. Att få högre verkninggrad i EU-körcykeln betyder allt medan de släta fälgarna på driv-e mer är en gimmick.

Även däckens rullmotstånd påverkar 3ggr så mycket på en elbil m.a.o. Däckbranchen säger att ett däck med sämsta klassningen drar 0,6 liter bränsle mer per 100 km än det bästa. 0,6 kanske är 8%, på en elbil alltså 24%. Dock går det inte att få tag på däck av varken sämsta eller bästa klass i Teslas dimension.

Jag kan inte bekräfta dina tankegångar rent vetenskapligt (då jag vägrar att bevisa saker utifrån ett antagande) men har absolut samma tankar själv. Jag har ju lång erfarenhet av elbilar av alla de slag och har kunnat konstatera att yttre faktorer har en mycket stor roll i energiförbrukningen. Både luftmotstånd och rullmotstånd märks mycket tydligt i jämförelse med ICE-fordon. Bra exempel är motvind och våt vägbana. Jag anser att det är självklart att när den mesta energin går åt till att föra fordonet framåt så påverkas det i högre grad jämfört med de 30% som används i en ICE. Överskottsvärmen drar ju inte mera för att det regnar...

[DSV]

Det drar inte mer värme men det blir mer värme. Det är fortfarande bara 30% som blir nyttig energi även när den används till att övervinna regnet. Verkningsgraden ökar inte vid regn.

Ni har rätt i att dessa parametrar spelar mycket större roll procentuellt på elbilar men jag vänder mig mot resonemanget. Skillnaden beror på att verkningsgraden på en ICE i snitt är långt mycket sämre än 30% vid normal körning (bromsas bort, står still, acceleration). Verkningsgraden vid motorvägskörning i jämn hastighet kan mycket väl vara dubbelt så hög som vid genomsnittsanvändandet så nettoeffekten blir att luftmotståndet spelar procentuellt mindre roll för en ICE mot en elbil som ofta går snålare ju långsammare man kör.

Förbättrat luftmotstånd sparar absoluta tal mycket mer energi på en ICE men procentuellt på genomsnittsförbrukningen blir skillnaden marginell. Dock mer än en gimmick att jobba på att förbättra dessa delar även på ICE.

[bylund]

Jag hade nöjet att äta lunch med en lärare i förbränningsmotorteknik idag. Han förklarade att en ottomotor (fyrtakts bensinmotor, etanolmotor) har bättre verkningsgrad vid hög belastning, så vid motvind, högre rullmotstånd o s v ökar alltså verkningsgraden något, så då stämmer resonemanget delvis. Detta gäller dock inte dieselmotorer.

För att vara tydlig: Inte vid högre varvtal, utan vid högre last vid samma varvtal ökar verkningsgraden.

[AGCF]

Här har vi lite siffror från audi, de räknar dock även med laddningen.
http://www.dn.se/motor/nyheter/elmotorn ... n-i-bilen/

Man kan väl säga att det faktum att förbrukningen per distans ökar så mycket med ökad hastighet i elbilen är ett belägg för att luftmotståndet påverkar förbrukningen så mycket mer i en elbil. Nyaste MB S-klass har exempelvis samma Cd som Tesla model S och inte samma förbrukningsökning.

[mati]

Jag hade nöjet att äta lunch med en lärare i förbränningsmotorteknik idag.

Ojdå. Det låter som du var i fientligt territorium. Jag antar att du inte har förklarat för honom att han måste se sig om efter ett annat jobb om några år? Jag är osäker om jag hade kunnat hålla tyst.

[12man]

en tysk tidning som testade moderna bilar(2012), c:a dubbelt så mycket sås vid 200
men kanske är annorlunda på s-klassen

Platz Modell....................Norm | Testverbrauch | Verbrauch bei 200 km/h
1. Audi A6 Avant 3.0 TDI 5,5 l 8,0 l 13,3 l...............diesel
2. BMW M550d xDrive 6,3 l 10,0 l 15,4 l..............diesel
3. BMW 550i xDrive 11,0 l 13,4 l 20,1 l ............bensin
4. Audi A6 Avant 3.0 TFSI 8,2 l 11,0 l 21,2 l.............bensin

http://www.autobild.de/artikel/diesel-o ... 87175.html

[Gustafsson]

Här har vi lite siffror från audi, de räknar dock även med laddningen.
http://www.dn.se/motor/nyheter/elmotorn ... n-i-bilen/

Man kan väl säga att det faktum att förbrukningen per distans ökar så mycket med ökad hastighet i elbilen är ett belägg för att luftmotståndet påverkar förbrukningen så mycket mer i en elbil. Nyaste MB S-klass har exempelvis samma Cd som Tesla model S och inte samma förbrukningsökning.

Att hålla en viss hastighet kräver en viss effekt. Den är förstås samma oavsett vilken motor (el/bensin/diesel) som sitter i bilen. Däremot kan framförallt förbränningsmotorer arbeta mer effektivt (=högre verkningsgrad) vid en viss last och vid ett specifikt varvtalsområde. Exakt var "the sweet spot" ligger är dock olika för olika bilar.

[LarsL]

Grejen att energiförbrukningen blir viktig för en elbil är ju att den försöker ta sig fram med väldigt lite energi. Skulle en MB S-klass försöka klara sig med en 10 liters bränsletank (motsvarande 90D) så skulle den också behöva optimera för rull och luftmotstånd.
Så allt detta har med batteriernas dåliga förmåga att lagra energi, jämnfört med bensinen. Det är väl föröverigt fossilbilens enda fördel att den har ett effektivt energilagringssystem när det gäller vikt och volym. Fossilbränslet tappar ju inte heller energi av att stå still.

[Kevork]

Kan det vara så att ICE bilar inte alls är mycket effektivare vid långfärd i högre hastigheter. Det kanske rent av hänger ihop med en usel verkningsgrad vid tillfällena man kör i lägre hastigheter.

Det jag tänker på i mitt resonemang är att dessa i större utsträckning kommer domineras av kallstartfas och mycket laständringar typ stadskörning. Detta skulle då göra att ICE motorn väldigt sällan kommer jobba i sitt optimala fönster.

Jämför vi med en BEV som kommer ha snarlik verkningsgrad på drivlinan hela tiden så skulle det förklara BEVens skenbart större påverkan på energiförbrukning vid högre hastigheter jämfört med en ICE bil.

Edit:
Av egen ( N=1 studie ) erfarenhet har jag lyckats köra en Saab 9-5 kombi på ca.0,55liter/milen. Detta var en sträcka på omkring 5 mil på flack mark i hastigheter omkring 50-60km/h som startades med fullvarm motor. I normala fall ligger vi runt 0,8 vid jobbpendling 3 mil enkel resa och kanske 0,75 vid långfärd på motorväg.

[Niklas Z]

Kan det vara så att ICE bilar inte alls är mycket effektivare vid långfärd i högre hastigheter. Det kanske rent av hänger ihop med en usel verkningsgrad vid tillfällena man kör i lägre hastigheter.

Nu vet jag inte vad du menar med att "ICE bilar inte alls är mycket effektivare vid långfärd i högre hastigheter", men självklart är de inte alls lika effektiva som en elbil. Däremot är de betydligt mer effektiva vid långfärd i högre hastigheter än vid körning i låga hastigheter.
Verkningsgrad bestäms av flera olika faktorer, men de två orsakerna till skillnaderna i verkningsgrad mellan ICE och elmotorer är a) att elmotorer arbetar med en mer effektiv energikonverteringsprocess och b) de interna förlusterna i ICE-motorn är betydligt större.

Omvandlingen från kemisk energi, via termisk energi till mekanisk energi hos ICe-motorn är behäftad med stora energiläckage i form av värme (som dock kan till del vara användbar till att värma kupén). Elmotorns process att omvandla elektrisk energi till mekanisk energi är mycket mer effektiv. Elmotorn har alltså ett stort övertag vad avser orsak a).

När det kommer till de interna förlusterna så är dessa väldigt små i en elmotor, medan de är betydande i en ICE-motor (där de främst utgörs av pumpförluster och friktionsförluster bland alla rörliga delar). Resultatet av det är att en betydande del av den effekt en ICE-motor utvecklar går åt till att driva motorn själv. De här förlusterna är emellertid ungefär lika stora oberoende av hur hårt motorn belastas (dvs vilket gaspådrag man har, däremot ökar de med varvtalet). Konsekvensen av det är att vid låg fart (=låg belastning) så går större delen av motorns utvecklade effekt åt att driva motorn själv, vilket är en ren förlust. När motorn belastas hårdare, t ex vid motorvägsfart, blir andelen av effekten som går åt för att driva motorn mindre. Därmed kommer en större del av bensinen att användas till nyttigt arbete.
Dessutom är de interna förlusterna (som nämnts ovan) varvtalsberoende. Körning i låg fart och i stadstrafik leder till att man kör på lägre växel. Det i sin tur betyder att motorn arbetar fler varv per körd kilometer. Därmed måste den spendera mer bränsle på att driva sig själv, vilket ger lägre verkningsgrad och därmed högre förbrukning. Är motorn dessutom kall så blir friktionsförlusterna än större.

Så rent generellt ökar en ICE sin verkningsgrad vid högre belastning och på högre växel, eftersom den lider av en typ av förlust som elmotorn i stort sett saknar. Det får till följd att förbrukningen inte ökar lika mycket med farten som hos en elbil, men det beror alltså egentligen på att slöseriet hos ICE:n inte är lika stort som vid låg fart. Man kan också säga att elmotorn är hyfsat konstant (och hög) i sin verkningsgrad, medan ICE varierar mellan låg och usel.

[Kevork]

@ Niklas Z: Det jag ville belysa var att många verkar tycka att en ICE har liknande förbrukning oavsett hastighet och därmed vilja dra slutsatsen att en ICE inte påverkas negativt på förbrukningen av hög hastighet = bättre än BEV (vars förbrukning ökar markant med högre hastighet).

[Niklas Z]

Nej det är klart. SÅ fungerar det ju inte. En ICE-bil har väldigt hög förbrukning i riktigt låg fart. I går kollade jag min bil och den drog över 2 l/mil i 10 km/h. Därefter sjunker förbrukningen upp till kanske 60-70 km/h. Någonstans i det området når förbrukningen sitt minimum. Därefter börjar den stiga igen med ökande fart. Visserligen ökar verkningsgraden då (enligt resonemanget i mitt förra inlägg) men den ökar inte så mycket att det motsvarar det ökade behovet av effekt med stigande fart.

[bylund]

Som jag försökte antyda ovan är det vanskligt att prata om förbränningsmotorer som grupp. Det är skillnader i egenskaper mellan ottomotorer, dieselmotorer och wankelmotorer. Det är främst ottomotorn som har pumpförluster.

[Niklas Z]

Det är sant och det kan även skilja en hel del inom respektive grupp. En bensinbil med en motor med liten slagvolym uppvisar oftast ett tydligare samband mellan förbrukning och belastning än en motor med stor slagvolym, eftersom den sistnämnda vid körning i låg fart drabbas förhållandevis mer av friktions- och pumpförluster.

[DSV]

Som jag försökte antyda ovan är det vanskligt att prata om förbränningsmotorer som grupp. Det är skillnader i egenskaper mellan ottomotorer, dieselmotorer och wankelmotorer. Det är främst ottomotorn som har pumpförluster.

Ja det är helt riktigt, jag är bensinblind och menar genomgående ottomotor i resonemang kring verkningsgrad och belastning