Priusfreunde.de

Schauen wir uns zunächst die Differenz in den Geschwindigkeiten aus der GPS- und der Sonden-Messung als Funktion des Winkels zwischen der Wind- und der Fahrtrichtung (-90 Grad) an. In der Darstellung bedeutet ein Winkel von 90 Grad, dass der Wind von Vorne kommt und bei -90 Grad kommt der Wind direkt von Hinten. Bei Null Grad ist der Wind senkrecht zu Fahrtrichtung.

Die schwarzen Punkte sind die einzelnen Messungen pro 0.5 Sekunden. Trotz der starken Streuung der Einzelmessungen sieht man sehr gut eine positive Korrelation zwischen der Geschwindigkeitsdifferenz und dem Winkel zwischen Wind und Fahrtrichtung. Dir roten Punkte sind die Messungen auf der Strecke, die der_Flieger hinter dem Sprinter gefahren ist. Man sieht hier schon sehr deutlich, dass auf dem Streckenabschnitt deutlich geringere Geschwindigkeitsdifferenzen gemessen werden, als bei den anderen Messungen bei denen der Winkel zwischen Wind und Fahrtrichtung im gleichen Bereich liegt.

Die ockerfarbenen Punkte sind Mittelwerte der Geschwindigkeitsdifferenz in Bins der Winkeldifferenz. Di ockerfarbene Gerade ist ein Gradenfit durch diese Mittelwerte. Aus der Steigung dieser Gerade lässt sich die Windgeschwindigkeit in Sondenhöhe bestimmen. Man erhält:

v_Wind= 11.47 +- 0.16 km/h,

also 39% der mittleren Windgeschwindigkeit in 10 m Hoehe. Der gemessene Wert vom 11.5 km/h ist die Windgeschwindigkeit in Sondenhöhe (1.1 m).

Wenn ich mir nun den Bereich in der Winkeldifferenz zwischen Fahrt- und Windrichtung anschaue, in den auch der Steckenabschnitt hinter dem Sprinter fällt, dann ergibt sich das hier gezeigte Bild:

Gezeigt ist die Verteilung der Einzelmessungen der Geschwindigkeitsdifferenz zwischen Sonde und GPS hinterm Sprinter (dunkelgelb) und den anderen Messungen im gleichen Winkeldifferenz-Intervall (dunkelblau). Der Wind kam schräg von Vorne (28-32 Grad zur Fahrtrichtung). Man sieht ganz deutlich, dass hinter dem Sprinter die Geschwindigkeitsdifferenz systematisch kleiner ist als bei den anderen Messungen.

Ich erhalte folgende Mittelwerte:


Die Relativgeschwindigkeit zum Wind war also hinterm Sprinter gut 14 km/h geringer als sie zu erwarten gewesen wäre, wenn der Sprinter nicht da gewesen wäre. Die mittlere GPS-Geschwindigkeit hinterm Sprinter war 99.32+-0.18 km/h. Die Relativgeschwindigkeit zur Luft war also 94.64+-0.40 km/h. Ohne Sprinter hätte sie 109.00+-0.58 km/h. Das macht einen Unterschied von 13.2%!

Im letzten Schritt wollen wir mal sehen, was das fuer den Fahrwiderstand des_fliegers Auris TS bedeutet. Dazu benutze ich die von ihm erhaltenen Fahrwiderstands-Koeffizienten aus dem CoC-Papier. Danach ist der Fahrwiderstand:

F = 150.9 + 0.036*v +0.0292 *v² [N],

wobei v die Geschwindigkeit in km/h ist. Setze ich die beiden Geschwindigkeitswerte aus dem vorstehende 'post' ein, dann ergibt sich:

Dieser Wert soll abschliessend noch mit der Simulation verglichen werden. Ich habe zwar keine Rechnung mit dem Abmessungen eines Sprinters sondern nur die für einen Kleintransporter bei 120 km/h (1.8 m hoch 1.9 m breit 5 m lang) und einen Truck bei 85 km/h (4 m hoch 2.5 m breit 15 m lang).

Nach Aussagen des_fliegers war der Abstand zum Sprinter zwischen 60 und 70 Meter. Ich nehme mal das 1.35-fache des Sicherheitsabstandes. Dann ergibt sich der folgende Vergleich mit den Berechnungen mittig hinter dem vorausfahrenden Fahrzeug:

Die Grafik ist wie folgt zu verstehen: Berechnet wird mit openFOAM die Geschwindigkeit zur Luft in drei Dimensionen. Fuer eine gegeben Hoehe bei dem gewählten Abstand (siehe oben) ergibt sich eine bestimmte Relativgeschwindigkeit zur Luft. Diese Geschwindigkeit wird in obige Formel eingesetzt. Das ergibt den realen Fahrwiderstand. Dann wird das Verhältnis zum Fahrwiderstand bei der nominellen Geschwindigkeit gebildet. Das Verhältnis ist dann dargestellt.

Trotz der unterschiedlichen Fahrzeugabmessungen ist der Unterschied des Windschatten-Effekts zwischen Transporter und Truck bei, auf die Geschwindigkeit bezogen, gleichen Relativabstand gering.

Bemerkenswert ist auch wie gut die Messung vom Flieger (schwarzer Datenpunkt mit Fehlerbalken) mit der Simulation fuer den Transporter übereinstimmt. Die gute Übereinstimmung hat mich selbst erstaunt.

Bei dieser Betrachtung wurde mit Mittelwerten fuer die Windgeschwindigkeit und -richtung gerechnet. Inwieweit es aber genau zum Zeitpunkt des Fahrens hinterm Transporter keinen Wind bzw. aus ganz anderer Richtung gab, kann nicht gesagt werden. Solche systematischen Unsicherheiten können nicht bestimmt werden. Was aber dagegen spricht, ist die relativ lange Strecke und Zeit, die er hinter dem Sprinter gefahren ist. Böen mit solch grosser räumlichen und zeitlichen Ausdehnungen scheinen mir nicht sehr wahrscheinlich.

Fahrten bei deutlich geringeren Windgeschwindigkeiten wären sicherlich wünschenswert.

MarieCurie schrieb:


Weiter oben hatte ich auch schon auf den Fall des "Kolonne-Fahrens" hingewiesen und dass ich erwarte, dass der Windschatten der vorausfahrenden Fahrzeuge auch einen Einfluss auf die Fahrzeuge hinter einem haben sollte.



ob dann der Vorrausfahrende bei einer Kolonnenfahrt auch einen (kleinen positiven) Effekt bemerkt?



super Arbeit von Dir

Theoretisch wird der tatsächlich angeschoben.

Solange man mit Unterschallströmung unterwegs ist, "wissen" die Luftmoleküle, dass da gleich was kommt. Schall breitet sich ja auch nach Luv aus.

Jedoch ist das veränderte Stömungsfeld vor dem Fahrzeug nicht so weitreichend, dass der Vordermann das auch spüren oder messen kann.

Mir fehlen die Smileys. Deswegen sage ich: Respekt vor der Ausarbeitung @MarieCurie und @der_flieger ich habe so viel Rennleitungskontakt in den letzten 5 Jahren hinter mir. Ich hätte mich das nicht mal getraut Man weiß nie wie teuer es wird

Interessant wäre Bildschirmvideo Hybrid Assistant, dann braucht man keine Kamera installieren.
Und als Wert km/Liter da sieht man die Effekte schon bei Sekunden Gaspedal weg nehmen.

@MarieCurie
@der_flieger
Auch von mir ein paar "Daumen hoch"
Was mir nun jedoch noch fehlt, vielleicht hab ich das auch überlesen, wie viel konnte denn jetzt eingespart werden (hochgerechnet auf einen gängigen Wert)?
Wenn das die Daten noch nicht hergeben, vielleicht kann man das ja in etwa schätzen. Und wie lang ist die Strecke gewesen, die hinter dem Transporter hergefahren wurde?
Sehe ich das richtig, daß die Geschwindigkeit hinter dem Transporter irgendwas zw. 95-100 km/h war?

Gruß
Tom

MarieCurie schrieb:
Wenn ich mir nun den Bereich in der Winkeldifferenz zwischen Fahrt- und Windrichtung anschaue, in den auch der Steckenabschnitt hinter dem Sprinter fällt... ...wo dessen Sog den Winkel vermindert...?

@Tom0071:
Also der berechnete Fahrwiderstand war 416 N hinterm Sprinter und ohne Windschatten wären 502 N zu erwarten gewesen. Die auf einer Strecke zu leistende Arbeit ergibt sich durch Multiplikation des Fahrwiderstandes mit der zurückgelegten Strecke, d.h.

Arbeit = Kraft * Stecke [Nm] bzw. [Ws] .

Hierzu muss noch der Energiebedarf (Verbrauch und Verluste) im elektrischen Zweig hinzugezählt werden. Dieser betrug auf des_fliegers Fahrt praktisch genau 2 kWh/100 km

Pro 100 km ergibt sich damit ein durchschnittlicher Gesamtenergiebedarf:

das ist eine Ersparnis von rund 2.4 kWh/100 km oder 15% im Windschatten. Nehme ich des_fliegers Durchschnittsverbrauch von 4.4 l/100 km auf dieser Fahrt als Anhaltswert, würde eine Fahrt im Windschatten eine Einsparung von 0.66 l/100 km ergeben. Da die Strecke hinterm Sprinter nur rund 10% der Gesamtstrecke betrug, ist für diese Fahrt die Einsparung entsprechend kleiner. Es ging aber nicht um den Beitrag fuer diese Fahrt, sondern darum, zu zeigen, dass Windschattenfahren einen messbaren Effekt hat und diesen zu quantifizieren.

@Smoothie:
Ich verstehe nicht ganz, was Du damit sagen willst.

Dankeschön @MarieCurie

0,66 l/100 km ist eine Menge
Kommt natürlich darauf an, wie weit man fährt. Der Test wurde mit einem AURIS HYBRID gemacht, mit einem RAV4 Hybrid dürfte der Effekt viel höher ausfallen.

Es ist das gleiche wie bei allen Maßnahmen zum Energiesparen beim Betrieb eines Fahrzeugs.
Muss man also täglich Autobahn fahren, weil man eben 130 km einfach nur zur Arbeit fahren muss, dann ist das hier eine Lösung.

Pulse&Glide auf 130 km - da kann man gleich beim Arbeitgeber mit dem Wohnmobil auf dem Parkplatz stehen.
Windschatten ist da die Lösung, wenn man Strecke in kurzer Zeit machen muss/möchte.

Also @MarieCurie als Frau vom Fach „w.z.B.w.“ was zu beweisen war
Vielen Dank. Auch wenn ich es wohl nie nutzen kann.

@ MarieCurie
Ich glaub, ich bin da irgendwo ausgestiegen. Ist aber nicht wichtig, ich möchte hier den Fluss nicht stören.
Danke für dein Engagement.

@MarieCurie:
Vielen Dank. Mir ging es um eine entsprechende Größenordnung der Einsparung. Somit kann man abschätzen, ob es sich lohnt, hinter einem Fahrzeug her zu fahren oder eben halt nicht. Man muß ja immer abschätzen, welche Einsparung größer ist, die zeitliche oder die finanzielle in Bezug auf den verbrauchten Sprit. Der Verschleiß selbst spielt mEn auf die selbe Strecke keine große Rolle, ob man die nun mit 80 oder 120 zurücklegt.

Mein Fazit daraus wäre, in Baustellen, wo man eh nur mit 80 und weniger durch kann, sollte man sich dann an den Vordermann "hängen" und durchaus die 5km/h mehr in Betracht ziehen anstatt nach ein paar Minuten der Erste in der Schlange zu sein, weil man sich eben an die vorgegebenen 80 gehalten hat und der Vordermann halt nicht so sehr.
Und das macht auch nur Sinn, wenn es längere Baustellen sind. Bei den kurzen Baustellen ist es eher das gleichmäßige Fahren, was einen Einspareffekt bringt.
Soviel für den Gelegenheitslangstreckenfahrer.

Wer sich dann noch mit LKW-Tempo anfreunden kann, ist unter Umständen auch im Windschatten gut aufgehoben. Für mich persönlich wäre das nichts. Das ist mir einfach zu langsam.

Ansonsten wird das eher schwer, einen geeigneten Windschattenspender zu finden, hinter dem man schon mal eine Weile bleiben kann. Da ist gleichmäßiges Fahren der bessere Garant für einen günstigen Spritverbrauch.

All dies sind auch sehr situationsabhängige Umstände. Am enfachsten ist daher für mich das Nutzen des Windschattens in den längeren AB-Baustellen.

Daher nochmal meinen Dank an @MarieCurie für die rechentechnische Umsetzung und an @der_flieger für das Sammeln der Daten.

Gruß
Tom

Längere Baustellen sehe ich auch als sinnvoll an, um sich einen geeigneten "Vordermann = LKW" auszusuchen. Die Baustellen werden ja 2 km vorher angezeigt. Da hat man auch Zeit, sich ein passendes Gefährt auszusuchen, d.h. lang und grosse Querschnittfläche ohne winddurchlässige Flächen. Dafür braucht man vielleicht ein paar Sekunden mehr, um durch die Baustelle zu kommen, wird aber durch einen geringeren Verbrauch "belohnt".

Auch bei Autobahnstrecken die vielleicht nur 20 oder 30 km lang sind, kann man sich überlegen, ob man die paar Minuten, die man hinter einem LKW länger braucht, zugunsten der CO₂-Ersparnis in Kauf nimmt.

Tom0071 schrieb:Ansonsten wird das eher schwer, einen geeigneten Windschattenspender zu finden, hinter dem man schon mal eine Weile bleiben kann.Es ist ja gar nicht notwendig hinter einem LKW her zu fahren. Ein Sprinter / Kleintransporter / SUV ist auch bei höheren Geschwindigkeiten ein geeigneter Windschatten-Spender. Auch dort sind Einsparungen von 15 % verglichen zum Fahren ohne Windschatten möglich (siehe mein letztes Diagramm), ohne dabei den Sicherheitsabstand zu unterschreiten.

Wobei ich ergänzen möchte, dass nach meinen 2×300km Windschattenexperimenten sich SUV, Kleintransporter & Co als schlechte "Schatten" erwiesen haben. Die Vögel fahren einfach zu unruhig mit zu vielen Tempo- und Spurwechseln usw.

Am entspanntesten und berechenbarsten erwiesen sich osteuropäische Trucker, da scheinen die Tempomaten optimaler justiert zu sein und die ziehen auch sonst sehr konstant durch Moderat dichter Verkehr und Tempolimits wie in NL sind natürlich auch hilfreich.

Baustellen wäre mir persönlich zu heikel (unübersichtlich, dann wird doch plötzlich gebremst usw.)

Ansonsten tolle Arbeit von MarieCurie. Die errechnete Einsparung von ~15% deckt sich sehr gut mit meinen Erfahrungen. Ich lag mit dem Yaris bei ~4l mit Klimi, gegenüber den üblichen ~4.5l im Sommerbetrieb.

Probierts mal aus!

O.

Lange Autobahnbaustellen kann man durchaus dafür nehmen, wenn der Verkehr gleichmäßig fließt. Nur bin ich tendenziell oft zu langsam und somit öfters an der Spitze einer Schlange zu finden und somit eher selber der Schattenspender statt Schattennutzer. Liegt wahrscheinlich daran, daß ich dann auch das Auto mit angezeigten/eingestellten 80 fahren lasse, wenn da auch Schilder angenagelt sind, die 80 anzeigen.

Da mir persönlich das LKW Tempo dann doch zu langsam ist - ich will ja auch nicht einschlafen beim Fahren und hinter einem Fahrzeug ist es mEn nochmal deutlich langweiliger - muß ich @Optimist hier Recht geben. Die Sprinter und so die fahren mir auch zu ungleichmäßig und unberechenbar. Dann fahr ich lieber meinen Stiefel und laß mich bei Bedarf überholen.

Ansonsten ist das auch immer sehr abhängig von der Situation, ob man sich die Zeit nehmen kann, um hinter einem LKW & Co. für ein paar Kilometer her zu fahren. Man kann sich halt bestimmte Dinge nicht aussuchen und ist dann mehr fremdbestimmt.
Ist halt sehr abhängig von der Situation und auch vom persönlichem Empfinden des Fahrers. Gibt halt keinen allgemeingültigen Weg dafür. Als Anregung kann man das aber durchaus nutzen. Vielleicht spart man ja das eine oder andere Gramm ein. Kleinvieh macht aus Mist.

Gruß
Tom