VTT TECHNICAL RESEARCH CENTRE OF FINLAND JÄLKIASENNETTAVIEN PAKOKAASUN PUHDISTUSLAITTEISTOJEN ARVIOINTI

Transkriptio

1 1 JÄLKIASENNETTAVIEN PAKOKAASUN PUHDISTUSLAITTEISTOJEN ARVIOINTI

2 2 UUSIEN PÄÄSTÖMÄÄRÄYSTEN VOIMAANTULO EURO 4 uudet tyypit kaikki uutena myytävät autot EURO 5 uudet tyypit kaikki uutena myytävät autot Euro 4/5 luokissa sama hiukkasraja, 80 % alempi kuin Euro 3 luokassa uusiin autoihin verrattuna Euro 3 autotkin tulevat olemaan likaisia!

3 3 PÄÄSTÖMÄÄRÄYSTEN KEHITTYMINEN

4 4 VTT TECHNICAL RESEARCH CENTRE OF FINLAND EURO 4 & 5 PÄÄSTÖRAJOJEN TÄYTTÄMINEN Development target Kaksi päälinjaa: EGR + hiukkassuodatin SCR (+ hiukkassuodatin) Particulates g/kwh II: Cooled EGR + Trap Current engine technology (I: Cooled EGR) III: DENOx by SCR US 07 EU NOx g/kwh AVL 2001

5 5 RETROFIT Koska bussin normaali käyttöikä on luokkaa 15 vuotta, saattaisi pakokaasun puhdistuslaitteistojen jälkiasennus (retrofit) olla järkevää tietyissä tilanteissa Suomessa on käytössä erittäin korkealuokkainen dieselpolttoaine, joka ei aiheuta rajoituksia Mittavia retrofit ohjelmia ainakin USA:ssa, Japanissa, Ruotsissa ja Hong Kongissa

6 6 RETROFIT - SELVITYS Tekijöinä TEC TransEnergy Consulting Oy ja VTT (raportti ) tilaajina HKL Suunnitteluyksikkö ja YTV Mitkä ovat tekniset vaihtoehdot? Mihin suorituskykyyn eri järjestelmät yltävät? kahden järjestelmät testaus alustadynamometrissa VTT:llä Mikä on eri järjestelmien luotettavuus ja kestoikä? Miten järjestelmien sertifiointi/hyväksyntä on hoidettu maailmalla? Miten eri järjestelmät voitaisiin huomioida HKL:n ja YTV:n liikenteen pisteytysjärjestelmissä?

7 7 KYSYMYKSEEN TULEVAT JÄRJESTELMÄT Dieselkatalysaattorit (DOC) DOC:illa ei kovin merkittäviä päästövähenemiä Katalysaattorien ja suodattimien välimuodot (POC, partial-dpf) Hiukkassuodattimet (DPF) SCR (urea-katalysaattorit) EGR (pakokaasujen takaisinkierrätys) Yhdistelmät, esim. SCR + DPF tai EGR + DPF

8 8 MITATUT JÄRJESTELMÄT Referenssiautona Euro 2 tasoinen Volvo DH10A runsaasti mittaustuloksia VTT:n projekteissa SCR katalysaattorin ja CRT:n yhdistelmä ruotsalaisen ETG:n toimittama järjestelmä koeauto lainassa Ruotsista Partial-DPF katalysaattorin ja hiukkassuodattimen välimuoto laitetoimittajana Finnkatalyt asennus jatkuvassa seurannassa olevaan HELB:in Volvo bussiin Volvon VEC järjestelmä (EGR + DPF) kokeiltu aikaisemmin VTT:n penkkimoottorissa

9 9 HIUKKASKATALYSAATTORIN PERIAATE Ei tukkeutumisen vaaraa! Kuva: Emitec

10 10 JÄLKIASENNETTAVAN SCR- JÄRJESTELMÄN RAKENNE Säätö perustuu ilmamäärä ja NO x -antureihin Kuva: ETG

11 11 TYYPILLISIÄ g/km PÄÄSTÖARVOJA (perusvarusteiset autot) Euro 1 diesel Euro 2 diesel Euro 3 diesel CO THC NO x PM

12 12 PARTIAL DPF SUORITUSKYKY JÄLKIASENNETTU PDPF/BRAUNSCHWEIG (g/km) CO (g/km)*10 HC (g/km)*10 NOx (g/km) PM (g/km)* BR alkup. BR suora BR pdpf Hiukkasten vähenemä ~ 40 %

13 13 SCR SUORITUSKYKY JÄLKIASENNETTU CRT + SCR/BRAUNSCHWEIG (g/km) BR SCR BR ilman ureaa CO (g/km)*10 HC (g/km)*10 NOx (g/km) PM (g/km)*100 Euro 2 luokasta Euro 5/EEV luokkaan!

14 14 VOLVO VEC MOOTTORIMITTAUS CO (g/kwh) HC (g/kwh) NO x (g/kwh) PM (g/kwh) Perusmoottori 0,4 0,2 5,6 0,06 Pelkkä EGR 1,4 0,2 2,7 0,21 EGR + CRT alle 0,05 alle 0, ,01 VEC päästöluokka EEV EEV Euro 4/Euro 5 EEV Euro 2 luokasta Euro 4/5 luokkaan!

15 15 VTT TECHNICAL RESEARCH CENTRE OF FINLAND RETROFIT KUSTANNUKSET Retrofit kustannuksia arvioitaessa on huomioitava ainakin seuraavat tekijät: laitteiston investointikustannus oletettu kestoikä asennuskustannus vuotuinen ajosuorite huoltokustannukset polttoaineen kulutuksen lisä mahdollisen lisäkemikaalin tarve

16 16 RETROFIT KILOMETRIKUSTANNUS ERI AJOSUORITTEILLA RETROFIT-KUSTANNUS /km Hapetuskatalysaattori Hiukkaskatalysaattori CRT CRT + SCR CRT + EGR

17 17 VÄLTETTYJEN PÄÄSTÖJEN ARVO /km EURO 2 -KALUSTOSSA VÄLTETTYJEN PÄÄSTÖJEN ARVO VÄLTETTYJEN PÄÄSTÖJEN ARVO /km PM NOx /km PM NOx Euro 2 hiukkaskat. Euro 2 CRT Euro 2 CRT + SCR Euro 2 CRT + EGR 0 Euro 2 hiukkaskat. Euro 2 CRT Euro 2 CRT + SCR Euro 2 CRT + EGR Vasemmalla NOx /t, PM /t, oikealla NOx /t, PM /t.

18 KUSTANNUS/HYÖTYTARKASTELU 18 Ajosuorite (1000 km) Euro 1/keskiarvo Hiukkaskatalysaattori CRT CRT + SCR CRT + EGR Euro 1/korkea Hiukkaskatalysaattori CRT CRT + SCR CRT + EGR Euro 2/keskiarvo Hiukkaskatalysaattori CRT CRT + SCR CRT + EGR Euro 2/korkea Hiukkaskatalysaattori CRT CRT + SCR CRT + EGR Euro 3/keskiarvo Hiukkaskatalysaattori CRT CRT + SCR CRT + EGR Euro 3/korkea Hiukkaskatalysaattori CRT CRT + SCR CRT + EGR = kannattava Laskettu kaksilla eri päästöjen haitta-arvoilla: -keskiarvo -korkea

19 19 RETROFIT POTENTIAALI BUSSILIIKENTEEN PÄÄSTÖT BUSSILIIKENTEEN PÄÄSTÖT - RETROFIT NOx (t/a), PM*100 (t/a) NOx PM Euro 3 Euro 2 Euro 1 NOx (t/a), PM*100 (t/a) NOx PM Euro 3 Euro 2 Euro 1 Euro 1: hiukkaskatalysaattorit Euro 2: DPF + SCR Euro 3: DPF + EGR NO x -65 %, hiukkaset 75 % 7 M /a, ~ /t NO x, /t PM

20 20 VTT TECHNICAL RESEARCH CENTRE OF FINLAND VERIFIOINTIJÄRJESTELMÄT Varmistettavia asioita: suorituskyky kestoikä soveltuvuus (moottorin/puhditusjärjestelmän yhteensopivuus) vaatimukset käyttöolosuhteille Tunnettuja verifiointijärjestelmät US EPA CARB (California Air Resources Board) sveitsiläinen VERT (hiukkassuodattimien verifiointi)

21 21 EPA:N VERIFIED RETROFIT TECHNOLOGIES LIST lista jatkuu...

22 22 SUOSITUKSIA (1) Retrofit teknologioiden mahdollisuuksia olemassa olevan autokannan päästöjen vähentämisessä kannattaa harkita, koska olemassa olevan ja uuden autokannan päästöerot tulevat kasvamaan Liikenteen tilaajien tulee arvioida vaihtoehtoisia tapoja mahdollisten retrofit ohjelmien kustannusten jaosta, mukaan lukien kannustimiin ja pakollisuuteen perustuvat järjestelmät Retrofit ajattelun tulee lähteä siitä, mikä tai mitkä ovat kriittisimmät päästökomponentit (hiukkaset vai typen oksidit vaiko molemmat yhdessä)

23 23 VTT TECHNICAL RESEARCH CENTRE OF FINLAND SUOSITUKSIA (2) Retrofit strategioissa tulee huomioida autokaluston jakautuma ja erilaiset ajosuoritteet eri autoryhmissä Retrofit hankkeissa tulee hyväksyä vain suorituskyvyltään ja kestävyydeltään luotettavasti varmennettuja järjestelmiä tapauskohtaisesti voidaan vaatia selvitettäväksi säänneltyjen päästöjen lisäksi myös ns. ei-säännellyt päästöt Verifioinnin perusteena voi CARB, EPA ja VERT verifiointien lisäksi olla akkreditoidun laboratorion tekemä testaus joko moottoritai alustadynamometrissa

24 24 SUOSITUKSIA (3) Laitteiden toimittajat ja ajoneuvojen käyttäjät velvoitetaan osoittamaan, että laitteita käytetään sellaisissa ajoneuvoissa ja sellaisissa käyttöolosuhteissa että puhdistustekniikoilla on edellytykset toimia suunnitellusti Edellytetään, että asennukset tehdään asiantuntevasti pätevien henkilöiden toimesta, ja että laitteistoja huolletaan asianmukaisesti Kehitetään yhteistoimintamalli, jossa ulkopuolinen asiantuntijataho avustaa liikenteen tilaajia retrofit järjestelmien arvioinnissa ja hyväksymisessä liikenteeseen