Turbo hjälper miljön?

Bilen är än så länge ett nödvändigt ont och i jakten på prestige har det tyvärr alltid varit populärt med stora, kraftiga bilar.

 

En gång i tiden, fanns fyrcylindriga motorer endast i de mer blygsamma bilarna. Det skulle helst vara V8a, V6a eller raka motsvarigheter, för att få till ett riktigt kraftpaket till bil.

 

Idag dominerar fyrcylindriga motorer och de monteras även in i lyxiga bilmodeller. Den stora skillnaden är naturligtvis att nu är fyrcylindrarna turboladdade. De är tvångsmatade med mer luft än normalt, så att de kan bränna proportionellt mer bränsle. Resultatet är en lätt, kompakt kraftenhet med relativt låg bränsleförbrukning som samtidigt avger mindre föroreningar.

En turbokompressor arbetar genom att de varma avgaserna från motorn driver en liten turbin som i sin tur driver en lika liten luftkompressor inrymd i samma kompakta hölje. Luften som sugs in i turboladdaren komprimeras och fler syremolekyler kan packas in i varje cylinder.  

Att kunna ”packa” en större luftmassa i cylindrarna gör att mer bränsle kan förbrännas vilket ökar kraftuttaget. I allmänhet kan en turboladdad 1,8-liters fyrcylindrig bensinmotor leverera samma kraft som i en traditionell 3-liters sexcylindrig motor. På samma sätt, kan en turboladdad V6a väl matcha en konventionell V8a.

Turboladdare är inte precis något nytt. General Motors monterade en till en Oldsmobile redan 1962. BMW gjorde en turboversion av sin klassiska 2002-modellen i början av 1970-talet. Senare samma årtionde, blev den turboladdade Saab 99-an en av de snabbaste familjebilarna. Praktiskt taget alla av de tidiga turboladdade bilarna använde fyrcylindriga motorer.

Det är inte bara effekttäthet och kompakthet som gjort turboladdade fyrcylindriga motorer attraktiva för motortillverkare. I allmänhet förbrukar en turboladdad-fyra cirka 15% mindre bränsle än en större sexcylindrig motor. Det högre lufttrycket levererar massor av syre som ger en bättre förbränning, bränsle/luft-blandningen i cylindrarna tenderar att bli mer ingående förbränd. Resultatet är renare avgaser.

Idag räknar man med att 25 % av lätta fordon som säljs i Amerika under 2015 är turboladdade, upp från 8 % 2010.

I Europa, där hälften av alla bilar och lätta lastbilar som säljs sedan länge är dieselmodeller, är fördelarna med turboladdning väl förstått. Eftersom dieslar antänder bränsle genom värme från kompressionen snarare än tändstift, behöver de mycket högre kompression för att fungera. För att klara de högre internlasterna måste alla motordelar göras mycket starkare, och därmed tyngre. Tyvärr tycker tunga svängmassor inte om att spinna snabbt.

 

 

Som ett resultat tenderar dieslar att verka i ett lägre, smalare band av motorhastigheter. Och eftersom de snurrar relativt långsamt, har de svårt att suga in tillräckligt med luft för att fylla sina cylindrar. Det är därför som dieselmotorer-vare sig i lastbilar, tåg, fartyg och generatorer samt personbilar-länge använt turboaggregat för att övervinna sin inneboende andnöd.

Inflöden av vatten till Östersjön

Det stora inflödet av salt vatten till Östersjön som sker just nu är allt annat än vanligt förekommande.

Inflöden av så kallat friskt vatten till Östersjön har goda effekter för Östersjöns miljö och levande organismer.

Egentliga Östersjöns djupvatten förnyas under bestämda förutsättningar genom att salt vatten från Kattegatt rinner in genom Bälten och Öresund.

Eftersom Östersjöns in- och utflöden, salthalt och syreförhållanden har övervaktas i över 100 år av bland annat SMHI finns det förhållandevis gott om data för att beskriva dem.

Vad som för många kan vara överraskande är att mätningarna visar att inflöden inte alls är något ovanligt. Däremot är inflöden som på ett avgörande sätt förändrar förhållandena i Östersjöns djuphålor sällsynta.

Förutsättningar

För att få ett kraftigt saltvatteninbrott krävs speciella förutsättningar. Vattenståndet i Östersjön skall vara lågt dvs. en högtrycksperiod före är gynnsamt. Sedan behövs en längre period, flera veckor, med lågtryck över Västerhavet och Östersjön som ger högt vattenstånd och kraftiga sydliga till västliga vindar.

Det inströmmande vattnet behöver dessutom ha en hög densitet dvs. hög salthalt (högre än 17 promille) och låg temperatur för att kunna tränga undan det befintliga djupvattnet på sin väg längs Östersjöns botten.

Under 1900-talet har Östersjön mottagit omkring 100 extrema inflöden.

Stora saltvatteninbrott

Saltvatteninbrotten klassificeras efter den volym vatten som rinner in genom Bälten och Öresund. Små inbrott är mindre än 100 km3, måttliga är mellan 100 och 200 km3, kraftiga är mellan 200 och 300 km3 samt mycket kraftiga är mer än 300 km3. Det inbrott som sker nu har hittills inneburit att 200 km3 runnit in. Alltså kan det till och med bli ett mycket stort inbrott.

Mycket kraftiga inbrott skedde 1897 (330 km3), 1906 (300 km3), 1922 (510 km3), 1951 (510 km3) samt 1993/94 (300 km3).

Kraftiga inbrott förekom 1898 (2 st), 1900, 1902 (2 st), 1914, 1921, 1925, 1926, 1960, 1965, 1969, 1973, 1976 samt 2003.

41 måttliga inflöden har skett sedan 1898.

Salt- och syrehalt

I egentliga Östersjöns djuphålor styrs salthalten huvudsakligen av de extrema inflödena. Varje inflöde kan registreras som en snabb ökning av salthalten och om antalet inflöden minskar eller uteblir sker en långsam sänkning av salthalten.

Syrehalten styrs däremot av en balans mellan nedfallet av syreförebrukande material, döda djur och växter, och inflöden av nytt och syrerik vatten. Vid få eller uteblivna inflöden förbrukas mer syre än som tillförs och syrehalten minskar.

Om syret tar slut fortsätter nedbrytningen av de döda organismerna med hjälp av svavelbakterier och svavelväte bildas. Svavelväte är ett dödligt gift, vilket gör att de djur som inte kan fly undan dör. Även fiskägg dör, vilket fått allvarliga följder för torskstammen i östra Östersjön.

Att Östersjön periodvis har döda bottnar är alltså kopplat till en naturlig process och inte till några giftutsläpp. Människan påverkar dock processen genom utsläpp av näringsämnen, som stimulerar tillväxten och därmed nedfallet av syreförbrukande material.

Nytt vatten från Kattegatt

För att tillföra nytt syre till djuphålorna krävs att nytt vatten tillförs och detta vatten måste både vara tyngre, alltså ha högre densitet (mao. vara saltare), än det gamla vattnet samt relativt nyligen ha varit i kontakt med atmosfären för att syremättas.

Den här typen av vatten kan för Östersjöns del bara fås från södra Kattegatt, dvs. i samband med extrema inflöden. Det inflödande vattnet rinner då på grund av sin tyngd nedför bottnen, fyller djuphålorna och lyfter undan eller blandas med det gamla vattnet.

När den första hålan är fylld rinner resterande vatten över kanten till nästa håla. På så vis fylls successivt Östersjöns djupområden med nytt vatten vid ett inflöde.

Förloppet i detalj

Det höga vattenståndet i Västerhavet medför att vatten rinner in i södra Östersjön genom Bälten och Öresund. Tröskeldjupet i Öresund är 8 m medan vattnet genom bälten skall över tröskeln vid Dars som är 18 m djup.

På sin väg genom sunden blandas det inströmmande vattnet med det befintliga vattnet och salthalten sjunker efter hand. Det vatten som rinner genom Öresund har kortare väg till djupområdet (53 m) i Arkonabassängen och späds därför mindre än det vatten som rinner genom bälten.

Inflödesvolymen genom Öresund är mellan en fjärdedel och en tredjedel av den totala volymen. När vattnet fyllt Arkonabassängen till 45 m börjar vattnet rinna över tröskeln till Bornholmsbassängen som är 105 m djup. När denna är fylld till 60 m rinner vattnet över genom Stolpe ränna till Gotlandsdjupet (259 m).

Innan Gotlandsdjupet är fyllt har det gått 5-6 månader. De stora saltvatteninbrotten når efter ett år västra Gotlandsbassängen med Landsortsdjupet (459 m), Norrköpingsdjupet (205 m) och Karlsödjupet (114 m) men rinner inte in till Bottenhavet.

Om densiteten på det inströmmande vattnet är lägre än det befintliga djupvattnet lagras det nya vattnet in ovanför.

Det nya bottenvattnet tränger undan det gamla bottenvattnet som blandas upp i högre vattenlager och höjer salthalten i ytvattnet. Det nya bottenvattnet kommer nu att ligga relativt stilla tills nästa saltvatteninbrott. Den höga syrehalten minskar efter hand på grund av förruttnelseprocesser vid nedbrytning av sjunkande plankton.

Källa: SMHI.se