Brandstofverbruik

Uit Wikipedia, de vrije encyclopedie
Ga naar: navigatie, zoeken

Het brandstofverbruik is onder andere een eigenschap van motorvoertuigen. Bij het brandstofverbruik van voertuigen gaat het om de hoeveelheid brandstof die een voertuig nodig heeft om een bepaalde afstand af te leggen.

Eenheden[bewerken]

Het verbruik (officieel brandstofverbruikscijfer) van voertuigen kan op verschillende manieren uitgedrukt worden. In de omgangstaal wordt het meestal uitgedrukt als het aantal afgelegde kilometers per liter brandstof en als de reciproke hiervan genoteerd (L:km). Zo wordt een verbruik van 1 liter per 15 kilometer uitgesproken als "één op vijftien" en geschreven als "1:15".
Een andere manier, die dikwijls gebruikt wordt in geschreven voertuigspecificaties en door boordcomputers, is het aantal liters brandstof per 100 kilometer (L/100 km).
In landen die het Brits-Amerikaanse maatsysteem gebruiken wordt brandstofverbruik uitgedrukt in mijl per gallon (mpg). Deze eenheid is omgekeerd evenredig met de hoeveelheid liter per 100 km: neemt de mpg toe dan neemt de L/100 km af, en vice versa.

Invloedsfactoren[bewerken]

De rijsnelheid en rijstijl zijn de belangrijkste invloedsfactoren voor verschillen in benzineverbruik van identieke voertuigen bestuurd door verschillende bestuurders. Tevens moet men voor een goede schatting van het verbruik van een voertuig een langere periode (meerdere tankbeurten) de hoeveelheid liters en de afgelegde afstand bijhouden.[1] Van belang is dat het verbruik afhangt van hoeveel men in de stad of op de snelweg rijdt. Het voordeel van zuinige (vaak lichte) auto's is in de stad groter dan op de snelweg.[2]

Specifiek brandstofverbruik[bewerken]

Betonpomp: flink brandstofverbruik zonder een meter vooruit te komen
Het brandstofverbruik kan niet in liters per kilometer worden aangegeven. Er moet immers ook gekraand, gelierd en gelift worden. Bovendien spelen gewicht, belading en rolweerstand van de "klant" een rol

Vooral bij grotere dieselmotoren voor vrachtauto's wordt het specifiek brandstofverbruik opgegeven. Bij vrachtauto's kunnen immers zo veel verschillende uitvoeringen worden geleverd, dat er een oneindige hoeveelheid invloedsfactoren een rol gaat spelen. Te denken is hierbij aan de opbouw, belading, aantal assen, aantal aangedreven assen, sleep-, voorloop- en tandemassen, toepassing van bogie-liften en het gebruik (lokaal, regionaal, nationaal, internationaal, terrein), kraan- en liergebruik. Bovendien worden dergelijke motoren toegepast als scheepsdiesel in motorjachten, als aggregaat, als stationaire motor of als inbouwmotor geleverd aan andere merken. Om deze redenen wordt het verbruik niet aangegeven in liters per gereden kilometers, maar in grammen per geleverde kilowattuur (g/kWh).

Natuurkundig[bewerken]

Achter het brandstofverbruik van auto's gaan vele natuurkundige wetten schuil. Om het theoretische verbruik te berekenen zijn er verschillende gegevens van de auto en omstandigheden nodig. De factoren zijn in te delen in vijf sectoren: luchtweerstand, rolweerstand, efficiëntie, optrekken en klimmen, en overige.

Luchtweerstand heeft te maken met de afmetingen, de vorm (stroomlijn) en de snelheid van het voertuig. Naarmate het voertuig sneller rijdt, zal het brandstofverbruik stijgen. Duidelijk moet zijn, dat de snelheid die hier gebruikt wordt het verschil van de frontale windsnelheid en de snelheid van het voertuig is: bij tegenwind neemt de weerstand toe, bij meewind af. Als een relatief lichter voertuig groter is dan een zwaarder voertuig, zal dit bij hogere snelheden meer verbruiken dan het zwaardere voertuig. Kleinere voertuigen zijn veelal gewenst bij hogere snelheden, omdat hier de frontale oppervlakte en dus ook de luchtwrijving klein is.

Rolweerstand wordt veroorzaakt door de vervorming van de banden en is afhankelijk van hoe zwaar het voertuig is, de grootte van de banden, het type band en de bandendruk. Hoe zwaarder het voertuig, hoe moeilijker het wordt om zich te bewegen. De rolweerstand wordt, in tegenstelling tot luchtweerstand, niet groter naarmate het voertuig sneller rijdt. Als een relatief lichter voertuig rijdt met een relatief lage snelheid, zal dit minder verbruiken dan een zwaarder voertuig, doordat de kracht die nodig is voor het verplaatsen van het voertuig, kleiner is.

Efficiëntie heeft te maken hoe zuinig een motor van zichzelf is. Momenteel worden bestuurders aangeraden om zo snel mogelijk naar een hogere versnelling te schakelen, als dit mogelijk is. Dan zou de auto zuiniger zijn. De motoren van de auto's werken bij lagere toerentallen meestal beter dan bij hogere.

Optrekken en klimmen hebben te maken met de mechanische energie van het voertuig. In het geval van optrekken is dit de kinetische energie, in het geval van klimmen de gravitatie-energie. Als een voertuig zwaarder is, zal er meer energie nodig te zijn om het voertuig op snelheid te brengen of een helling te laten beklimmen. Een lichter voertuig zal minder brandstof verbruiken voor elke keer dat het moet optrekken, in vergelijking met een zwaarder voertuig. Vaak moet er gewacht worden voor een stoplicht, waardoor het voertuig 0 energie heeft. Als het stoplicht op groen springt, zal het voertuig een stijging in kinetische energie krijgen. Het verschil in energie moet extra verbrand worden in de motor. Het beklimmen van een helling met een hoogteverschil van 9,8 meter kost voor ieder voertuig evenveel energie als het optrekken van 0 tot 50 km/uur.

Het is gemakkelijk deze twee vormen van energiegebruik samen te nemen omdat beide vormen eenvoudig in elkaar omgezet kunnen worden. Door een helling af te rijden kan een voertuig optrekken zonder brandstof te gebruiken door een negatieve afstand te klimmen, vertragend kan een voertuig een helling op rijden zonder extra brandstof te verbruiken. Daarnaast kunnen beide vormen van mechanische energie soms, met name bij elektrische voertuigen, teruggewonnen worden bij het remmen.

Overige zijn alle elektronica aan boord, navigatiesystemen, lampen, stuurbekrachtiging, achterruit en -stoelverwarming, airco et cetera. Dit getal blijft over het algemeen constant. De verwarming van de passagiersruimte heeft echter geen of nauwelijks invloed op het verbruik, aangezien dit met afvalwarmte van de motor gebeurt en dus geen extra energie kost.

Door de luchtweerstand en de rolweerstand te vermenigvuldigen met de snelheid die het voertuig heeft en het overige (in Watt) erbij te tellen, kom je op het vermogen van het voertuig uit. Het vermogen is het aantal joule dat het voertuig moet besteden, per seconde. Om erachter te komen hoeveel het voertuig verbruikt in liter/kilometer, wordt het vermogen gedeeld door de snelheid, gedeeld door de efficiëntie van de motor (kleiner dan 1). Hieruit volgt het verbruik van de auto in Joule per meter. Als deze waarde wordt vermenigvuldigd met 100.000 (100 kilometer) en gedeeld door de energetische waarde van een liter brandstof, krijgt men het aantal liter dat het voertuig verbruikt per 100 kilometer. Het optrekken en eventuele klimmen wordt hier weggelaten.

Voorbeeld

De Renault Twingo heeft een massa van ongeveer 790 kilogram en een frontaal oppervlakte van ongeveer 2,315 m2. De luchtwrijvingscoëfficiënt van de Twingo is 0,37.[bron?] De Porsche 997 is zwaarder dan de Twingo en weegt ongeveer 1500 kilogram. Het frontaal oppervlakte is ongeveer gelijk, iets groter, namelijk 2,34 m2. De luchtwrijvingscoëfficiënt van de Porsche 997 is kleiner dan die van de Twingo, namelijk 0,28.[bron?]

Om een goede vergelijking te maken en duidelijk te maken dat er een verschil is tussen efficiënt op de snelweg rijden en efficiënt in de stad rijden, nemen we aan dat beide motoren draaien met 15% rendement (normaal voor verbrandingsmotoren).[bron?]

In de stad

Als de Twingo zich in de stad bevindt met een gemiddelde snelheid van 30 kilometer per uur en 10 keer per uur versnelt tot 50 kilometer per uur, zal ongeveer het verbruik van de auto 2,3 liter op 100 kilometer zijn zonder op te trekken en 10 liter op 100 kilometer met optrekken.[bron?] De Porsche 997 gaat minder zuinig met zijn brandstof om in de stad en rijdt 3,4 liter op 100 kilometer zonder op te trekken en 15,6 liter op 100 kilometer met optrekken.[bron?] Dit ligt ongeveer 33% hoger ten opzichte van de Twingo.

Op de snelweg

Als de Twingo zich nu op de snelweg zou bevinden met een snelheid van 100 kilometer per uur, zal deze ongeveer 6 liter per 100 kilometer verbruiken. De Porsche 997 zou 6,3 liter per 100 kilometer verbruiken.

Energielabel[bewerken]

Binnen een bepaalde prijs- of gewichtsklasse zijn er aanzienlijke verschillen in brandstofverbruik door verschillen in stroomlijning en in toegepaste motortechniek. Op het Energielabel dat sinds 2001 bij iedere nieuwe auto zit, staat het brandstofverbruik in vergelijking tot het verbruik van auto's uit dezelfde autoklasse. Het Energielabel drukt het verbruik uit in een letter A tot G. Per autoklasse geldt: een A-label auto is het meest zuinig, een G-label auto het minst. Het is dus echter zeker niet zo dat bijvoorbeeld een D-label auto altijd onzuiniger is dan een C-label auto: bij 't bepalen van 't energielabel wordt er nl. bijvoorbeeld ook gekeken naar de lengte van de auto. Zo is er bijvoorbeeld een Maybach te verkrijgen met 't energielabel D, terwijl er vele auto's zijn die minder uitstoot hebben maar toch als E of F gelabeld kunnen zijn.

Energielabel Zuinigheid ten opzichte van gemiddelde auto uit dezelfde autoklasse
A minimaal 20% zuiniger
B 10% tot 20% zuiniger
C maximaal 10% zuiniger
D maximaal 10% onzuiniger
E 10% tot 20% onzuiniger
F 20% tot 30% onzuiniger
G minimaal 30% onzuiniger

Subsidie[bewerken]

Vanaf 2006 is er een fiscale korting voor schone auto's om energiebesparing te bevorderen en broeikaseffecten tegen te gaan. Auto's met het Energielabel A verbruiken ongeveer 1 liter benzine voor 20 kilometer, en stoten relatief weinig van het broeikasgas koolstofdioxide uit. De consument kan per 2006 bij aanschaf van een auto met een A-label of B-label een korting krijgen op de aanschafbelasting (BPM). Voor auto's met een E-label, F-label of G-label wordt er juist een extra heffing toegepast op de bpm. Auto's die minder dan 110 gram CO2 per kilometer uitstoten zijn per 1 januari 2010 vrij van motorrijtuigenbelasting (wegenbelasting) en aanschafbelasting BPM.

Zuinige auto's[bewerken]

Onderstaande tabellen laten de 30 zuinigste benzineauto's en 30 zuinigste dieselauto's zien (juli 2009). Het verbruik is gebaseerd op werkelijk verbruik zoals opgegeven door een representatief aantal bestuurders, en zijn realistischer dan de theoretische waarden die de autofabrikanten opgeven in de technische gegevens.

Op www.werkelijkverbruik.nl houdt travelcard het verbruik bij van de auto's die met de tankkaart tanken. Het verbruik, en ook de rangschikking hieronder, wijkt af van de gegevens in de tabellen hieronder. Op www.werkelijkverbruik.nl scoort de Honda Insight lager (op 6,2) dan de Toyota Prius (op 5,77).

Benzine[bewerken]

Nummer Merk en model (aantal invoeren) l/100km
1. Honda Insight (31) 5,1
2. Toyota Prius (687) 5,2
3. Citroën C1 (271) 5,3
4. Daihatsu Cuore (258) 5,4
5. Fiat 126 (12) 5,4
6. Toyota iQ (52) 5,4
7. Toyota Aygo (391) 5,5
8. Peugeot 107 (139) 5,6
9. Daihatsu Trevis (21) 5,7
10. Honda Civic Hybrid (106) 5,7
11. Smart Roadster (379) 5,8
12. Smart Fortwo (1339) 5,9
13. Suzuki Alto (20) 6,1
14. Toyota Yaris (293) 6,2
15. Suzuki Splash (25) 6,2
16. Renault Twingo (478) 6,3
17. Kia Picanto (131) 6,3
18. Daihatsu Sirion (107) 6,3
19. Honda Jazz (162) 6,4
20. Kia Pride (13) 6,4
21. Renault Thalia (13) 6,4
22. Hyundai Atos (33) 6,5
23. Daewoo Matiz (39) 6,5
24. Hyundai i10 (59) 6,5
25. Fiat Cinquecento (76) 6,5
26. SEAT Arosa (91) 6,5
27. Audi A2 (189) 6,5
28. Chevrolet Matiz (32) 6,5
29. Fiat 500 (91) 6,6
30. Citroën 2CV (23) 6,6

Diesel[bewerken]

Nummer Merk en model (aantal invoeren) l/100km
1. Audi A2 3L (45) 3,6
2. Volkswagen Lupo 3L (89) 3,7
3. Smart ForTwo (1037) 4,2
4. Citroën C1 (33) 4,3
5. Citroën AX (21) 4,6
6. SEAT Arosa (33) 4,7
7. Audi A2 (204) 4,8
8. Peugeot 106 (27) 4,9
9. Citroën Saxo (19) 4,9
10. Citroën C2 (80) 4,9
11. Nissan Micra (12) 5,0
12. Fiat Panda (22) 5,0
13. Toyota Yaris (95) 5,0
14. Kia Picanto (11) 5,0
15. Fiat 500 (27) 5,0
16. Dacia Logan (20) 5,1
17. Volkswagen Lupo (62) 5,1
18. Citroën C3 (80) 5,2
19. Peugeot 205 (29) 5,2
20. Mini Mini Clubman (17) 5,2
21. Renault Clio (211) 5,2
22. Nissan Note (18) 5,2
23. Skoda Fabia (443) 5,2
24. Mazda 2 (24) 5,2
25. Ford Fiesta (238) 5,3
26. Volkswagen Polo (509) 5,3
27. Opel Corsa (382) 5,3
28. Smart Forfour (133) 5,3
29. Fiat Punto (75) 5,4
30. Renault Modus (33) 5,4

Bron: spritmonitor.de (2009)

CO2 uitstoot[bewerken]

De emissie van CO2 bedraagt ongeveer 2,32 - 2,4 kg CO2 per liter benzine: de massa van een liter benzine is ca. 0,71-0,77 kg/liter. In de benzine zit er aan elk koolstof atoom gemiddeld 2 waterstof atomen. Deze hebben samen een massa van 2. Bij verbranding worden de waterstof atomen vervangen door zuurstof en hebben gezamenlijk een massa van 32. Om ruw weg de koolstofdioxide uitstoot te bereken, kan dit berekend worden door de massa van een liter benzine te delen door 14 (koolstof 12 + waterstof 2 x 1) en te vermenigvuldigen met 44 (koolstof 12 + zuurstof 2 x 16).

770 gram benzine / 14 * 44 = 2420 gram CO2

Voor een liter diesel is dit 2,7 kg CO2 en voor een m3 aardgas (1 bar, 0 °C) is dit 1,8 kg CO2.[3]

Deze getallen betreffen uitsluitend de CO2 die aanwezig is in het product en die vrijkomt bij verbranding. Dit is echter maar een gedeelte van de totale hoeveelheid CO2 die deze brandstof veroorzaakt. Volgens de well to wheel methodiek is het beter om alle CO2 die ontstaat bij het opsporen, produceren, raffineren, transporteren en opslaan van deze brandstoffen toe te rekenen aan die brandstof. Biobrandstoffen worden op een vergelijkbare wijze beoordeeld. Bij het vervoer en productie van diesel komt ongeveer 0,6 kg CO2 per liter vrij, wat samen ongeveer 3,2 kg CO2, per liter diesel, is.

Brandstofverbruik in woningen[bewerken]

warmteverliesdiagram voor woningen

In het nevenstaande diagram wordt aangetoond, dat het gemiddelde temperatuurverschil in een jaar tussen de binnen- en buitentemperatuur ongeveer 10° is. Hiermee is, met buitenwandgegevens en jaarverbruik van aardgas, vast te stellen of het brandstofverbruik verantwoord is. De buitenwandgegevens bestaan uit de warmtegrens en de warmtedoorlating in watts per graad temperatuurverschil en per vierkante meter warmtegrens. De warmtegrens bestaat uit buitengevels, dakvlakken en wanden of vloeren en wanden of vloeren die grenzen aan onverwarmde ruimten. De temperatuur in die onverwarmde ruimten is ongeveer de helft van de binnen-buitentemperatuur in de verwarmde ruimten, zodat die tussenwanden en vloeren voor de helft van hun oppervlak kunnen worden meegerekend. Toevallig is de hoeveelheid joules in een m³ aardgas gelijk aan het aantal seconden per jaar, waardoor een m³ aardgas per jaar gelijkgesteld kan worden aan 1 watt. Bij een gemiddeld temperatuurverschil van 10° per jaar is het gasverbruik per jaar :

10 x de warmtegrens x de warmtedoorlating.

Rekenvoorbeeld bij een wederopbouwwoning, als kopwoning van een aaneengeschakelde rij woningen, voorzien van c.v. en met bruto afmetingen van 6 x 8 m² en een gevelhoogte van 5,6 m, waarop een onverwarmde zolder en waaronder een kruipruimte. ( De zoldervloer is dus de bovengrens ). 2 x 6 x 5,6 + 8 x 5,6 + 2 x ½ x 6 x 8 ( m² ) = 160 m². Bij een gemiddeld warmtedoorlating van 2 watt per graad en per m² is het gasverbruik voor de woningverwarming : 10° x 2 m³/°.m² gas per jaar x 160 m² = 3200 m³ gas per jaar. Voor badwater en koken moet men rekening houden met 20 Mj + 10 Mj ( ± 1 m³ aardgas ) per bewoner per dag. Als men de warmtedoorlating wil vaststellen moet men het jaarlijks gasverbruik delen door 10 x de warmtegrens. Een alternatief voor het vaststellen van de warmtedoorlating is, om warmtemetingen binnen en buiten te verrichten op een koude dag en aan het begin en het eind van de opmetingen de gasmeterstand op te nemen, waarbij de verbrandingswarmte van aardgas 32 Mj is. Wanneer de warmtedoorlating is vastgesteld op minder dan 2 ( Watt/m².°C ), waarbij energiebesparend is gebouwd, doordat bijvoorbeeld het dakbeschot waterdicht is afgedekt, porisosteen, bimsbeton, of holle bouwsteen is gebruikt en vaak later dubbele beglazing is aangebracht. Deze woningen krijgen vaak door een isolatie-adviseur de classificatie G, terwijl woningen, waarvan niet bekend is of de toegepaste isolatie aangetast is door muizen, insecten of vocht, meestal de classificatie D of hoger krijgen.

Voor gebouwen, anders dan woningen, dient een correctiefactor te worden vastgesteld. Voor bijvoorbeeld een gemeenschapshuis, waarbij de energiekosten zorgwekkend hoog zijn, met een dagelijks gebruik van 2,4 uur en een nachttemperatuur van 15° C, is de correctie factor 0,8. Die als volgt wordt vastgesteld : In het woningendiagram zijn er 24 x 2 = 48 vakjes voor warmteverlies. Daarvan zijn er 24 + 10 = 34 voor alleen de nachtverwarming. ( correctiefactor 34 / 48 = 0,7 ). Daarbij komen 2,4 + 2 = 4,4 vakjes voor dagverwarming. 34 + 4,4 = 38,4 ; 38,4 / 48 = 0,8.

Bij verlaging van de nachttemperatuur moet men rekening houden met het langer koud blijven van muren en meubels. Warmteverlies door ventilatie kan redelijkerwijs gecompenseerd worden door warmteafgifte door de zon, mensen en apparatuur.

Zie ook[bewerken]

Portal.svg Portaal Auto
Bronnen, noten en/of referenties