Kehittyneet työkoneiden käyttövoimavaihtoehdot moottorinvalmistajan näkökulmasta 10.09.2015 Pekka Hjon
Agenda 1 Vallitseva tilanne maailmalla 2 Tulevaisuuden vaihtoehdot 3 Moottorinvalmistajan toiveet 2
Vallitseva tilanne maailmalla 1 Työkoneissa käytetään dieselmoottoreita Työkoneiden päästövaatimukset EU:ssa ja USA:ssa ovat lähes samat kuin tieliikenteen ajoneuvoissa - Moottoritekniikka ei poikkea autokäytöstä - Päästöjä alentava tekniikka asettaa vaatimuksia polttoaineelle => työkonepolttoaineen tulee olla samaa kuin tieliikennepolttoaine - Normin EN 590 noudattaminen on riittävä vaatimus huolettomaan käyttöön Maailmassa on useita maita, joissa päästövaatimukset ovat lievempiä tai puuttuvat kokonaan - Kustannussyistä moottoreita valmistetaan vanhemmalla tekniikalla näitä maita varten - Joissakin maissa Stage IIIA-tasoa (Brasilia, Kiina) - Uusimman tekniikan moottoreille sopivaa polttoainetta ei ole aina saatavana 3
Vallitseva tilanne maailmalla Painetta biopolttoaineiden käytölle Ensimmäisen sukupolven biodiesel eli rasvahappometyyliesterit (FAME) - EN 590 sallii enintään 7 % FAME-pitoisuuden ilmoittamatta käyttäjälle - FAME on palamisominaisuuksiltaan varsin hyvää, mutta säilyvyys on huono ja riski katalysaattoreiden myrkyttymiselle on olemassa. Lisäksi ruiskutuslaitteissa voi esiintyä korroosio-ongelmia => moottoreiden ja diesellaitteiden valmistajat suhtautuvat kielteisesti FAME-pitoisuuden kasvattamiseen - USA:ssa haluttaisiin paikallisesti 20 % FAME-osuutta 4
Vanhentuneen B7-polttoaineen (ei Suomesta) aiheuttamia hiukkasia ja bakteerikasvustoa common rail järjestelmän korkeapainepumpussa 5
Vallitseva tilanne maailmalla Painetta biopolttoaineiden käytölle Toisen sukupolven biodiesel, BTL, HVO - Synteettisiä dieselpolttoaineita, joiden ominaisuudet erittäin hyviä - Tiheys alempi kuin fossiilidieselillä, hyvät kylmäominaisuudet - Alentavat päästöjä myös vanhassa kalustossa - Hiukkassuodattimen kuormitus vähenee - Moottorin kannalta pitoisuutta ei tarvitse rajoittaa GTL eli maakaasupohjainen synteettinen diesel - Ominaisuudet kuten edellisillä, mutta ei ole bioperäistä 6
Agenda 1 Vallitseva tilanne maailmalla 2 Tulevaisuuden vaihtoehdot 3 Moottorinvalmistajan toiveet 7
Tulevaisuuden vaihtoehdot 2 Dieselmoottori säilyttää asemansa taloudellisimpana voimakoneena Tällä hetkellä työkoneiden päästömääräykset eivät tunnusta muuta kuin dieselpolttoaineen (fossiilista päästötesteissä) - Tähän voi tulla muutos, koska paikallisesti on halua käyttää parhaiten saatavissa olevaa biopolttoainetta - Maatalouskäytössä olisi halu hyödyntää omalla tilalla tuotettuja raaka-aineita - Laadunvalvontamielessä polttoaineiden valmistus pitäisi olla teollista, jotta vältyttäisiin laatuvaihtelun aiheuttamilta toimintahäiriöiltä - Takuutapauksissa moottorin valmistajalla ei ole korvausvelvollisuutta, jos polttoaineen laatu ei ole täyttänyt annettuja vaatimuksia 8
Tulevaisuuden vaihtoehdot Työkoneissa kokeiltuja vaihtoehtopolttoaineita Biokaasu - Maatiloilla ja kaatopaikoilla syntyy metaania ongelmaksi asti, paha kasvihuonekaasu - Puhdistettu biokaasu vastaa maakaasua - Soveltuu helposti ottomoottoriin, mutta niitä ei ole maatalouskäytössä - Dieselmoottori voidaan varustaa kaksoispolttoainejärjestelmällä ja käyttää dieseliä sytytykseen - Kaasusäiliöt vievät tilaa ajoneuvosta ja tankkausväli jää lyhyeksi - Puhdistamattomana voidaan käyttää sähkön ja lämmön tuotantoon - Kaasu putken päästä, ei säiliöongelmaa - Vakionopeudella käyvä aggregaatti on helpommin saatavissa toimimaan kuin muuttuvanopeuksinen moottori - Puhdistamattoman biokaasun nakutusherkkyys pienempi kuin puhdistetun 9
Piensarjana valmistettu Valtra N103 biokaasutraktori kaksoispolttoainejärjestelmällä 10
Tulevaisuuden vaihtoehdot Työkoneissa kokeiltuja vaihtoehtopolttoaineita Etanoli - Bioetanolia tuotetaan suurehkoja määriä lähinnä bensiiniin lisättäväksi - Etanolin itsesyttyvyys on huono - Soveltuu helposti ottomoottoriin, mutta niitä ei ole työkonekäytössä - Dieselmoottori voidaan varustaa kaksoispolttoainejärjestelmällä ja käyttää dieseliä sytytykseen - Huonomman lämpöarvon takia litrakulutus kasvaa - Ruotsissa on käytössä linja-autoja, joissa on etanolille räätälöity dieselmoottori - Vaatii erittäin korkean puristussuhteen (n. 28:1) - Polttoaineeseen on lisättävä n. 5 % lisäaineita parantamaan syttyvyyttä ja voitelevuutta - Samaa moottoria ei voi ajaa dieselpolttoaineella 11
Diesel-etanolimoottori kaksoispolttoainejärjestelmällä, etanolin syöttö imusarjaan Testitraktori koekäytössä Brasiliassa 12
Agenda 1 Vallitseva tilanne maailmalla 2 Tulevaisuuden vaihtoehdot 3 Moottorinvalmistajan toiveet 13
Moottorinvalmistajan toiveet 3 Perinteinen dieselpolttoaine: Erilaiset päästövaatimukset V12 Engine ja polttoainelaatujen saatavuudet Comments eri maissa pakottavat valmistamaan erilaisia moottoreita samaan käyttötarkoitukseen - Päästövaatimusten globaalia harmonisointia toivovat kaikki suuret valmistajat - Se onnistuu vain polttoainevalmistajien tuella - Kehitettävien polttoaineiden tulisi soveltua olemassa oleviin moottoreihin - Maakohtaiset erot ovat edelleen liian suuria ja aiheuttavat kustannuksia, kun moottoreita ja polttoainelaitteita on testattava eri olosuhteissa - Pakokaasun jälkikäsittelylaitteiden merkitys on huomattava. Moottori saattaa sietää heikompilaatuista polttoainetta, mutta katalysaattorit eivät siedä
Moottorinvalmistajan toiveet 3 Kommentteja vaihtoehtopolttoaineista: - Koska maaöljyä korvaavien energiamuotojen käyttöä rohkaistaan ja CO 2 -päästöjä halutaan rajoittaa, on päästölainsäädännössä otettava jatkossa huomioon vaihtoehtopolttoaineet - Liikkuvan työkoneen järkevin energiavarasto on jatkossakin tankillinen nestemäistä hiilivetyä - Moottorin kehittäminen tietylle polttoaineelle on mielekästä vain, jos käyttöpotentiaali on riittävän suuri - Jos erilaisten polttoaineiden valikoima kasvaa, se nostaa jakelukustannuksia tai käyttö on toteutettava rajoitetulla alueella - Etanolille räätälöityä dieselmoottoria on vaikea ymmärtää, kun tuotetun bioetanolin luulisi kuluvan helposti esim. flexifuel-autoja lisäämällä => Sopii vain paikalliseen käyttöön 15