Er munur á bensíneyðslu bíls eftir því hvort hann fer norður yfir Holtavörðuheiðina eða suður?

Svar

Spurningin í heild var svona:

Er munur á bensíneyðslu bíls sem fer norður yfir Holtavörðuheiðina eða suður? -- Gefið að það sé ómarktækur vindur og bílnum er haldið á sama hraða báðar leiðir.

Þetta er góð og forvitnileg spurning. Forsendan um sama hraða báðar leiðir er raunhæf; hægt er nú á dögum að aka þessa leið alla fram og til baka með svipuðum hraða ef hann er hóflegur og umferð lítil. Hins vegar er ekki víst að eldsneytisnotkun verði í lágmarki með því móti en um það er ekki spurt.

Spyrjandi gerir sér grein fyrir að vindur og hraði skipta máli. Til dæmis eyðir bíllinn meira eldsneyti á kílómetrann í mótvindi en í logni eða meðvindi og má þá hafa í huga að vindhraðinn 10 m/s með eða móti bílnum veldur breytingu á loftmótstöðu sem jafngildir því að hraði bílsins minnki eða aukist um 36 km/klst. Einnig eyðir bíllinn meiru ef ekið er til dæmis á 105 km/klst en ef ekið er á 90 km/klst. Eldsneytisnotkun margra bíla á ekinn kílómetra er hófleg á þeim hraða, en það fer þó meðal annars eftir gírakerfinu og notkun þess. Loftmótstaðan vex um það bil um 20% þegar hraðinn er aukinn um 10%.

En hugsanlegur hæðarmunur skiptir hér líka máli. Það kostar álíka mikla orku að lyfta bíl um 50 metra og að koma honum upp í 100 km/klst. Ef staðurinn Q er í meiri hæð en P þá fer yfirleitt meira eldsneyti í að fara frá P til Q en frá Q til P. Þessi munur er vel mælanlegur í aksturstölvum, ef hæðarmunur mælist í hundruðum metra.

Kort sem sýnir leiðina frá Borgarnesi yfir Holtavörðuheiðina og niður í Hrútafjarðarbotn.
Við þurfum því að hugleiða hvað við meinum með því að fara „yfir Holtavörðuheiði“. Norðan megin finnst okkur líklega að leiðin byrji (eða endi) niðri í dalbotninum í Hrútafirði, í lítilli hæð yfir sjó. Sunnan megin er óljósara hvar hún byrjar en margir mundu trúlega vilja miða við Fornahvamm. Þar erum við hins vegar í 200 m hæð og því lítill vafi á því að bíll eyðir minna eldsneyti í ferð þaðan norður í Hrútafjarðarbotn en til baka, miðað við forsendur spurningarinnar.

En hvað þá ef enginn hæðarmunur er? Ef við reiknum ferðina til dæmis frá Borgarnesi, sem er við sjó, og niður í botn í Hrútafirði? Ef leiðin norður frá hæsta stað á heiðinni væri spegilmynd leiðarinnar sunnan megin yrði eldsneytiseyðslan augljóslega hin sama báðar leiðir. Svo er hins vegar ekki. Leiðin norðan megin er yfirleitt brattari og miklu styttra þeim megin niður frá hæsta punkti en sunnan megin. Þegar við förum niður brekkurnar norðan megin þurfum við nokkrum sinnum að nota bremsurnar á bílnum eða hemla með vélinni. Þá eyðum við orku sem skilar sér ekki aftur og á suðurleiðinni verður miklu minni orkunotkun af þessum toga. Talsvert af orkunni sem við notum til að komast upp á hæsta punkt norðan megin frá skilar sér aftur á suðurleiðinni í minni eldsneytisnotkun á kílómetra þegar við ökum niður aflíðandi brekkur sem krefjast ekki hemlunar. Eðlisfræðingar mundu segja þetta þannig að staðarorkan sem bíllinn hefur á hæsta punkti vegarins nýtist miklu betur til að gefa bílnum hraða þegar hann fer suður frá þeim punkti en norður.

Það kostar ívið meira eldsneyti að fara í logni frá Borgarnesi í Hrútafjarðarbotn en til baka. Myndin er úr vefmyndavél Vegagerðarinnar. Þegar veður leyfir sést á henni vegarkafli á Holtavörðuheiði, séð til norðurs frá myndavélinni.
Niðurstaðan er því sú að það kostar ívið meira eldsneyti að fara frá Borgarnesi í Hrútafjarðarbotn en til baka, í logni og með sama hraða. Bílstjórar sem hafa góðar aksturstölvur í bílum sínum geta séð þetta, til dæmis með því að fylgjast með meðaleyðslu á ekinn kílómetra. Höfundur svarsins telur sig sjá þetta í ferðum sínum austur fyrir fjall þar sem orka týnist á austurleið vegna hemlunar í Kömbunum, og það kemur fram í marktækum mun á meðaleyðslu þegar hún er mæld fyrir ferðina í heild. Einnig er hægt að nota aksturstölvuna til að sjá áhrif vinds, hraða og hæðar í slíkum ferðum.

Rétt er að taka fram að svarið er miðað við bíl sem gengur fyrir hefðbundnu eldsneyti, bensíni eða dísilolíu. Það mundi til dæmis ekki eiga við um tvinnbíla þar sem hemlunarorka er nýtt sérstaklega.

Heimild:

en.wikipedia.org - Fuel economy in automobiles

Kort:

• Google Maps. Sótt 21.9.2011.