Proposta ENAMA per la Classificazione Energetica dei trattori agricoli

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1 Proposta ENAMA per la Classificazione Energetica dei trattori agricoli 8 Novembre 2018 Sala Armonia Padiglione 36 EIMA International 2018 Bologna Fiere

2 Introduzione Indice Efficienza Energetica ENAMA Obiettivo task Indice Efficienza Energetica (EEI) dei trattori agricoli e forestali: Identificare procedure di prova internazionali per le prestazioni Raccolta dati prove Definire un indice EEI Creare una classificazione Energetica

3 Procedure di prova internazionali per le prestazioni Codice 2 OCSE L OCSE definizione di trattore agricolo e forestale come: Trattori semoventi, con almeno due assi o cingoli, progettati per svolgere le seguenti operazioni, principalmente per fini agricoli e forestali: trainare rimorchi; trasportare, trainare o spingere attrezzi o macchinari agricoli e forestali e, se necessario, fornire energia per azionarli con il trattore in movimento o fermo

4 Prove necessarie per l ottenimento dell approvazione Codice 2 OCSE o prove alla PTO (presa di forza) o prova del sollevatore e prese idrauliche o prove di trazione

5 Dati prove prova Codice 2 alla PTO Durante la prova alla PTO è prevista una prova di consumo di carburante definita «5 extra points». Significato Settaggio Operazione tipica (1) power obtained at rated engine speed in the main test maximum power at rated engine speed in the main test (2) high power at max. speed 80% of power obtained in point (1) at maximum speed setting (3) high power at 90% speed 80% of power obtained in point (1) with governor control set to 90% of rated engine speed Heavy drawbar work Heavy drawbar or PTO work at standard speed (4) low power at 90% speed 40% of power obtained in point (1) with governor control set to 90% of rated engine speed Light PTO or drawbar work (5) high power at 60% speed 60% of power obtained in point (1) with governor control set to 60% of rated engine speed (6) low power at 60% speed 40 % of power obtained in point (1) with governor control set to 60 % of rated engine speed Heavy drawbar or PTO work at economy PTO speeds or automatic engine speeds, near the most economical operating range of engine Light drawbar or PTO work at reduced speeds

6 Dati prove prova Codice 2 di trazione La prova di trazione si divide in due parti: 1) «Drawbar power»: rilievo max potenza (kw) e max trazione (kn) alle diverse velocità. 2) «Fuel consumption»: misura del consumo di carburante alla velocità di 7,5 km/h e tra 7 e 10 km/h. Da rilevare Settaggio (1) maximum drawbar power available in the selected gear/speed setting at rated speed (2) a pull equal to 75 per cent of the pull corresponding to maximum power at rated speed (3) a pull equal to 50 per cent of the pull corresponding to maximum power at rated speed (4) reduced engine speed in a higher gear/speed setting, which is able to develop the same pull and travelling speed as in 2) (5) reduced engine speed in the same gear/speed setting used in 4) with the same pull and travelling speed as in 3).

7 Principali definizioni usate nell identificazione dell EEI - Consumo di carburante (OECD): quantità di carburante usato durante uno specific periodo da un veicolo / macchina - Consumo orario (OECD): quantità di carburante consumato in volume (l/h) o massa (kg/h), durante un ora di prova - Consumo specifico di carburante (OECD): la massa di carburante consumato per unità di lavoro (g/kwh) - Energia specifica (OECD): lavoro per unità di volume di carburante consumato (kwh/l) - Specific volumetric fuel consumption (SVFC): volume di carburante consumato per unità di lavoro (l/kwh). (R. D. Grisso), SVFC is the most common measure of the energy efficiency of a tractor.. SVFC is generally not affected by the engine size and can be used to compare energy efficiencies of tractors having different sizes and under different operating conditions.

8 Indice di Efficienza Energetica ENAMA Paramenti e considerazioni iniziali - Vengono utilizzati i valori medi di SVFC (l/kwh) dei «5 extra points» alla prova PTO e della prova di trazione (fuel consumption test) - Tutti i dati della potenza sono corretti in base a fattori ambientali standardizzati (pressione 99 kpa, temperatura 25 C) in base alla ISO I valori medi di SVFC (l/kwh) vengono confrontati con quelli della potenza alla PTO a rated speed - L efficienza della trasmissione durante la prova di trazione viene considerata ma non si fa distinzione tra i diversi tipi di trasmissione

9 Power (kw) Metodologia Indice Efficienza Energetica (EEI) L indice ENAMA è diviso in due parti principali La prima parte è composta dalla media degli «SVFC» ottenuti ai 6 punti («5 extra points» più il consumo ottenuto a rated speed) rilevati durante la prova PTO: C 6P = i=1 6 SVFC i 6 (A) La seconda parte dell indice ENAMA è composta dai risultati ottenuti alla prova di trazione Engine speed (min -1 )

10 Metodologia Indice Efficienza Energetica (EEI) La seconda parte dell indice tiene in considerazione l efficienza della trasmissione, correggendo i dati della potenza (kw) in base ai valori di slip% rilevati durante le prove Questi nuovi valori sono espressi dalla seguente formula P CD = P D 1 Slip% (B) nella quale P D è la Potenza rilevata durante la prova di trazione e slip% il relativo slittamento

11 Metodologia Indice Efficienza Energetica (EEI) La prova di trazione «fuel consumption» viene effettuata in due diverse velocità: a 7,5 km/h e un altra tra 7 e 10 km/h. Per tali marce si calcola la media dei relativi SVFC (l/kwh) C 7D = i=1 5 SVFC i 5 (C) e C 10D = i=1 5 SVFC i 5 (D) Un possibile sviluppo potrebbe essere quello di attribuire un fattore di moltiplicazione ad una delle due velocità per dare maggior peso ad un tipo di lavoro piuttosto che a un altro

12 Indice Efficienza Energetica (EEI) - ENAMA Con i risultati di (A), (C) e (D) è possibile costruire l indice ENAMA che è dato dalla seguente media C APD = C 6P+ C 7D +C 10D 3 (F)

13 Classificazione trattori agricoli in base a EEI - ENAMA 0,60 0,55 0,50 C ADP 0,45 0,40 0,35 y = 0,416027e -0,001122x R² = 0, ,30 0,25 0, Power at rated engine speed at PTO test (kw) Indice ENAMA applicato ai risultati delle prove di 86 trattori approvati OCSE rapportato ai rispettivi «rated power (kw)» (linea di regressione del modello)

14 Aree di classificazione degli 86 trattori 0,60 0,55 0,50 0,45 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 E D C B A A : B : C : D : E : 0, CAPD -5% +5% -15% +15% Regression 5 0 Rappresentazione dei risultati ottenuti su 86 modelli di trattori divisi in 5 aree

15 Accuratezza modello ENAMA L accuratezza del modello ENAMA viene dimostrata confrontando i risultati ottenuti con quelli ottenuti utilizzando il modello Spagnolo, basato sui Codici OCSE C kt = C k ls + 1 hs (b) (b) Classification of Agricultural Tractors According to the Energy Efficiencies of the Engine and the Transmission based on OECD tests; J. Ortiz-Cañavate, J. Gil-Sierra, J. Casanova-Kindelán, V. Gil-Quirós

16 Index results Accuratezza modello ENAMA Analizzando graficamente i risultati dei due modelli: (F) ENAMA (b) Spagna otteniamo le seguenti rette di regressione e relativi valori R 2 (F) y = 0,416027e -0,001122x R² = 0, (b) y = 0,430387e -0,001457x R² = 0, ,45 Linee di regressione dei due modelli 0,4 0,35 0,3 (b) (F) 0, Power at rated engine speed at PTO test (kw)

17 Predicted data (b) Accuratezza modello ENAMA I risultati dei modelli (F) e (b) sono stati messi a confronto per valutarne l accuratezza 0,6 Regression line (b) + (F) 0,55 0,5 0,45 0,4 0,35 0,3 y = 1,0648x - 0,0223 R² = 0,758 0,25 0,2 0,250 0,300 0,350 0,400 0,450 0,500 0,550 Observed data (F)

18 Accuratezza modello ENAMA La retta di regressione lineare è espressa nel seguente modo y = 1,0648x - 0,0223 R² = 0,758 Un valore di R 2 vicino a 1 (R² = 0,758) indica una forte correlazione lineare tra i due modelli (strong uphill, positive, linear relationship)

19 Conclusioni e considerazioni finali L indice C APD può essere utilizzato per classificare i trattori agricoli e forestali in base alla loro efficienza energetica utilizzando i risultati delle prove dei Codici 2 dell OCSE, prendendo in considerazione sia l efficienza del motore che della trasmissione. I risultati dell indice ENAMA sono stati comparati con i risultati dell indice Spagnolo con una correlazione lineare R 2 di «0,758» (strong uphill, positive, linear relationship)

20 GRAZIE PER L ATTENZIONE progettoenagri@enama.it Il Progetto Enagri è stato realizzato con il contributo del Ministero delle Politiche Agricole Alimentari Forestali e del Turismo