Plasma sänker bränsleförbrukningen för lastbilar

NYHET

Publicerad 2017-03-27

Att minska långtradares användning av drivmedel är ett viktigt steg mot att nå de miljömål som finns på EU-nivå. Nu har forskare vid KTH genomfört ett forskningsprojekt med lyckat resultat. Med hjälp av plasmateknik har de visat det finns möjlighet att minska luftmotståndet och därmed sänka bränsleförbrukningen med upp till fem procent. Detta kan framstå som en blygsam minskning, men sett över den lastbilsflotta som rullar på jordens vägar gör detta stor skillnad, både för miljö och ekonomi.

En lastbil är inte särskilt strömlinjeformad, och formen är optimerad för att luften kommer rakt framifrån vid körning.

Något mera komplext blir alltså läget vid sidvindar, vindar som har en bromsande effekt och som man därmed vill minimera så gott det går. Det är den typen av luftmotstånd som KTH-forskarna forskat om, och som bland annat resulterat i plasmatekniken och två vetenskapliga avhandlingar.

– Avhandlingen består av en experimentell studie av en aktiv teknik för strömningskontroll. Tekniken använder så kallade plasmaaktuatorer (Dielectric Barrier Discharge, DBD) och det slutliga målet har varit att minska den strömningsseparation som sker vid A-stolpen på långtradare, säger Julie Vernet, forskarstuderande vid mekanikinstitutionen på KTH.

Att jobba med den här tekniken är något som inte prövats tidigare i Sverige, och Scania visade tidigt intresse för att vara med i projektet. Vid de vindtunnelprov med en modell av en långtradare som Julie Vernet och docent Ramis Örlü gjort tillsammans med Scania ser man redan vid små anfallsvinklar ett minskat luftmotstånd, och vid vinklar över fem grader erhölls en nettoeffekt. Vid nio grader kunde luftmotståndet minskas med uppemot 20 procent.

– Det behövs inte heller särskilt mycket sidvind för att effekten ska uppstå. Vid en hastighet av 90 km/h så motsvarar en vinkel på fem grader en sidvind på cirka två meter per sekund, säger Henrik Alfredsson, professor i strömningsfysik på KTH och handledare för projektet.

Per Elofsson, teknologie doktor och aerodynamisk specialist på Scania, tillägger att en ytterligare optimering av tekniken förhoppningsvis kan ge bränslebesparingar på uppemot fem procent. Då blir det mycket intressant att använda tekniken på framtida lastbilsgenerationer.

Så här fungerar tekniken:

– Med hjälp av plasmaaktuatorer joniseras syremolekyler. Detta sker via en hög växelspänning mellan två elektroder. Elektronerna slås då ut, och gasmolekyler rör på sig. Man kan prata om en elektrisk vind om tre-fyra sekundmeter närmast ytan. Om denna elektriska vind anbringas på lämpliga ställen kan så kallad avlösning förhindras vilket gör att luften kommer att strömma längs lastbilen och luftmotståndet minskar, berättar Julie Vernet.

Ordet plasma för tankarna till solen och fusionsreaktorer, det vill säga rejält heta platser. Men Henrik Alfredsson berättar att så inte är fallet här. Någon högre värmeutveckling sker inte i de blåskimrande områdena på lastbilsfronten.

Forskningsprojektet har finansierat av Energimyndigheten, och har varit ett samarbete mellan Scania och institutionerna farkost och flyg samt mekanik på KTH. Det är döpt till FRANCE, Flow Research on Advanced and Novel Control Efficiency, en förkortning som passar bra eftersom de två doktorander som varit verksamma inom projektet bägge kommer från Frankrike. Romain Futrzynski som inte omnämns här disputerade tidigare i år med en avhandling där aktuatorerna simulerades numeriskt.

Mekanikinstitutionen vid KTH har tidigare forskat om och jobbar mycket med bland annat flygplan, men har idag en betydligt bredare angreppssätt. Forskningen rör allt från bilar och lastbilar via motorer till pappers- och medicinsk teknik.

Här hittar du ett enklare räkneexempel hur mycket bränsle som kan sparas.

Text: Peter Ardell

För mer information, kontakta Julie Vernet på 08 - 790 61 57 / julie@mech.kth.se eller Henrik Alfredsson på 070 - 573 50 99 / phal@mech.kth.se.

Till sidans topp