Krångligare och inte lika energisnål

Jag läste i Ny Teknik att tidningen äntligen hade lyckats få provköra Volkswagens senaste snålbil, XL1. Den lyckas med lite kreativ bokföring komma ner i en bränsleförbrukning under 0,1 l/mil. Tidningen talar om ”hemligheten” bakom den låga energiförbrukningen och de märkliga och dyra material som krävs för att hålla bilens vikt under 800 kg. Alla hemligheterna gör att bilen blir mycket dyr.

Men för oss som har följt Volkswagens lågenergiprojekt de senaste tolv åren framstår XL1 knappast som någon särskilt lyckad hemlighet. Snarare som ett ganska misslyckad försök att göra en lyckad konstruktion mera publikvänlig. Faktum är ju att den nya bilen väger dubbelt så mycket som den förra versionen (L1) och har ett luftmotstånd som är nästan 50 procent högre. Därför blir också bränsleförbrukningen hela 0,2 l per mil vid ren dieseldrift (dubbelt mot föregångaren) och det är inte så ruskigt mycket bättre än de allra bästa standardbilarna.

Enkla hemligheter
Att bygga bränslesnåla bilar har faktiskt inte mycket med hemligheter att göra. De faktorer man har att spela med är enkla och välbekanta. Det handlar framför allt om motorverkningsgrad, vikt, rullmotstånd, aerodynamik och frontarea. Kan man offra lite bekvämlighet och en hel del prestanda blir det hela förvånansvärt enkelt.

Det stora problemet kommer när tillverkarna inte är villiga att offra varken bekvämlighet eller prestanda. Där ser vi till exempel dagens elbilar och elhybrider, som är minst lika tunga och lika stora som konventionella bilar. Då har tillverkaren bara motorns verkningsgrad kvar att spela med och det räcker inte riktigt.

Låt oss för skojs skull ta en titt på de olika delarna i pusslet och se hur de påverkar resultatet. Vi börjar med de faktorer som är generella för alla bilar, oavsett motortyp.

Vikten vid låg hastighet
Bilen vikt påverkar både rullmotstånd och energiförbrukning vid start och uppförsbackar. Rullmotståndet påverkas förstås också av däcktypen. Rullmotståndet ökar linjärt med hastigheten och är den viktigaste faktorn upp till hastigheter runt 50 km/h. I stadstrafik spelar alltså fordonsvikten mycket större roll än den aerodynamiska elegansen. Breda däck kostar också en del energi.

Volkswagen  XL1 väger ungefär hälften så mycket som en konventionell fyrsitsig bil, men dubbelt så mycket som föregångaren L1.

Luftmotstånd vid långresor
Luftmotståndsfaktorn multiplicerat med bilens frontarea är den i särklass viktigaste faktorn när hastigheten ökas ytterligare. Det beror på att luftmotståndet ökar kvadratiskt i förhållande till hastigheten, medan rullmotståndet ökar linjärt. Vid långkörning i motorvägshastighet finns det väldigt mycket att vinna på en bättre aerodynamisk form och framför allt på en minskad frontarea.

Konventionella bilar, som Volkswagen Golf eller Volkswagen Passat, hamnar runt 0,63 om vi multiplicerar luftmotståndsfaktorn (drygt 0,3) med frontarean (ca 2 kvadratmeter). Toyota Prius är marginellt bättre (0,55) och en av de i särklass effektivaste standardbilarna (Honda Aero Civic) kommer så långt ner som 0,31. Stora SUV-modeller kan hamna långt över 1,0 (t ex Mitsubishi Pajero med 1.23).

I Volkswagen L1 (den tidigare versionen) sitter passageraren bakom föraren (tandem) och bilen har därför en mycket liten frontarea (1.02 kvadratmeter). Jämförelsetalet hamnar då under 0,2. För nya XL1 ansågs förmodligen tandemutförandet alltför apart. Det nya utförandet ökade frontarean med 50 procent och trots något förbättrad aerodynamik ökade jämförelsetalet till 0,28.

Man kan alltså förvänta sig att den nya XL1 har mindre än halva bränsleförbrukningen vid långresor jämfört med en Passat eller en Golf. Den föregående modellen, L1, borde hamna en bra bit under tredjedelen. Det stämmer ganska väl med verkliga data. En Mitsubishi Pajero bör dra dubbelt så mycket som en Passat vid långfärd och det stämmer nog ganska hyfsat det också.

Effektiva motorer
För att driva fram de här bilarna krävs förstås ett paket med motor och transmission. På senare år har förbränningsmotorerna (framför allt dieselmotorerna) blivit bra mycket effektivare, men fortfarande varierar verkningsgraden ganska kraftigt beroende på effektuttaget. Det är svårt att konstruera en motor som både har hög toppeffekt och hög verkningsgrad vid normala effektuttag.

Det enklaste är förstås att bita i det sura äpplet och offra prestanda. I Volkswagens första prototyp till ”enlitersbil” (1 l per 100 km) för 12 år sedan användes en encylindrig dieselmotor på 8,4 hästkrafter. Det i kombination med tandemutförande och en vikt på bara 290 kg gjorde det enkelt att klara 0,1 l per mil utan några märkligheter.

I L1-bilen (381 kg) bytte man till en tvåcylindrig dieselmotor på 0,8 l (i princip en halverad standardmotor) och lade till en liten elmotor på 13 hästkrafter. I den nya XL1-bilen (795 kg) används samma dieselmotor, men nu med betydligt högre effekt (48 hästkrafter), plus en elmotor på 27 hästkrafter. Ökad vikt kräver större motor, vilket i sin tur ökar vikten.

Att helt strunta förbränningsmotorn och gå över till ren eldrift skulle förstås ha sina fördelar. Elmotorer har högre verkningsgrad över ett större område. Problemet är bara att ren eldrift kräver mycket större batterier än för hybriddrift. För stadskörning är det inget större problem, men  XL1 är nog fortfarande lite för ”tungdriven” för att klara ordentliga avstånd (över 50 mil) med ett rimligt batteri (mindre än 35 kWh).

Jag vill ha tandembilen!
Och vart vill jag då komma med allt det här?

Jo, jag skulle önska att någon vågade ta konsekvenserna och lansera en hyfsat billig och verkligt bränslesnål bil utan finesser. En tvåsitsig tandembil, ungefär som Volkswagen L1, borde kunna produceras till ett vettigt pris under förutsättning att alla som påstår sig vara miljövänner faktiskt menar det i verkligheten också.

För allt finns ju egentligen på plats. En halverad dieselmotor kostar inte dubbelt så mycket att tillverka och att plocka bort styrservo och andra onödigheter (i en liten bil) ökar inte priset. Och det här med kevlar och fantastiska material – det mesta som sägs är nog ändå snömos för att hålla uppe priset. Inte ens hybriddriften (även om jag skulle klara mig utan den) bör bli alltför dyr.

Tandemutförandet ger dessutom en del fördelar ur säkerhetssynpunkt. Utrymmet åt sidorna blir lite större, även om förare och passagerare inte längre agerar krockzon åt varandra.

Visst finns det en hel del tillfällen då en bil av den här typen inte skulle räcka till, men också ganska många då den skulle räcka alldeles utmärkt. Två personer från Stockholm till Göteborg på drygt fem liter bränsle – det låter väl inte så dumt. Inte skulle man behöva stoppa på vägen för att ladda batterier heller.

Och det behövs varken hemligheter eller ny avancerad teknik.

4 Responses to “Krångligare och inte lika energisnål”

  1. Bra artikel med mycket enkla och tänkvärda fakta, men en sak är nog kraftigt överdriven; luftmotståndet ökar väl ändå inte exponentiellt i förhållande till hastigheten?

  2. Luftmotståndet ökar med kvadraten på hastigheten, inte ”exponentiellt” som det står i artikeln.

  3. Så är det naturligtvis. Slarvig användning av exponentiell i motsats till linjär.
    /göte

  4. Hej!
    Tack Göte. Det finns fortfarande människor som har sitt sunda förnuft kvar.
    Har själv haft samma tankar. Om man vill ha en energisnål och miljövänlig bil för att köra till jobbet med så behöver den inte ha alla ”extrautrustning” som större bilar har.
    Vi har själv två Volvo, 740 och 745, som kostar oss endast 18:- per mil inklusive allt d.v.s. skatt, försäkring, reservdelar, reparationer, drivmedel, ”värdeminskning” osv. De har katalysatorrening, är extremt driftsäkra, gått om plats och har bra komfort. 45.000 respektive 50.000 mil.
    Att det sedan inte finns luftkonditionering är ok. Bara att veva ner rutorna.
    Tack för ditt tänkvärda inlägg.
    //Evald i Bara