PONSSE metsäkoneet ja SCR-moottoriteknologia
sisällys 1. Päästörajat tiukkenevat koneet paranevat 2. Päästörajoitusten aikataulu 3. PONSSE SCR-ratkaisu 4. SCR-järjestelmän etuja 5. Suorituskyky ja taloudellisuus 6. Asiakaskommentteja
Päästörajat tiukkenevat koneet paranevat Päästörajojen aikataulut Euromot 3B / Tier 4i 130kW 1.1.2011 <130kW 1.1.2012 Euromot 4 / Tier 4 Final 130kW 1.1.2014 <130kW 1.1.2014 EPA <130kW 1.10.2014 EU Uusia rajoituksia Euroopan unionin Euromot-säädöstö ja Pohjois-Amerikan Tier-säädöstö ovat asettaneet päästörajoituksia myös ei-tieliikennekäyttöisille diesel-työkoneille. Euromot- ja Tier-järjestelmät on harmonisoitu päästörajojen osalta, mutta säädöksissä on myös merkittäviä eroja. Säädöstöt koskevat päästörajoituksia typen oksideille (NOx) ja partikkeleille. Ensimmäiset Euromot- ja Tier-vaiheet astuivat voimaan vuosina 1999 ja 1996. Vuonna 2006 alkaneet 3. tasot saavutettiin säätämällä moottorin polttoaineen syöttöä ja palotapahtumaa, mikä verotti osansa moottorin hyötysuhteesta ja suorituskyvystä. Vuonna 2011 voimaan astuneet Euromot III b ja Tier 4 i -tasot kiristivät Nox -päästöjä 50 % ja partikkelipäästöjä 90 % edellisistä Euromot III a ja Tier 3 -tasoista. Nämä NOx -tasot vaativat jo uutta teknologiaa moottoreihin yleensä joko EGR tai SCR -järjestelmää.
Uutta teknologiaa Lyhyesti selitettynä EGR (exhaust gas recirculation) tarkoittaa, että osa pakokaasuista johdetaan takaisin moottorin imuilmaan ja sitä kautta sylintereihin. Oksideja syntyy vähemmän, kun pakokaasu korvaa osan hapesta ja alentaa palotapahtuman lämpötilaa. Haittapuolena on palotapahtuman huonompi hyötysuhde. EGR-järjestelmän lisäksi tarvitaan käytännössä partikkelisuodatin (DPF) pakojärjestelmään. SCR-järjestelmä (selective catalytic reduction) puolestaan perustuu DEF-lisäaineen ruiskuttamiseen pakokaasun sekaan katalysaattorissa. SCR-järjestelmässä kemiallinen reaktio pelkistää typen oksidit vaarattomaksi typeksi ja vesihöyryksi. Seuraavat Euromot ja Tier-tasot astuvat voimaan 2014, jolloin sallitut päästötasot alentuvat edelleen. Tämä tulee vaatimaan lisää teknisiä ratkaisuja, kuten EGR- ja SCR-tekniikoiden yhdistämisen. TULEVAISUUDEN PÄÄSTÖRAJOITUKSET 130-560 kw (175-750 HP) -moottoreille Lähes yhdenmukainen päästörajoitusten lainsäädäntö Euroopassa ja Pohjois-Amerikassa NOx Vaihe II EPA = Pohjois-Amerikka EU = Eurooppa Vaihe III a Vaihe III b Vaihe IV 50% vähennys 90% vähennys Partikkelit Vaihe II ja III a Vaihe III b ja IV 90% vähennys 2006 2011 2014
PONSSE scr-ratkaisu Pakokaasu NH 3 + NOx >N 2 + H 2 O Moottori Katalysaattori Moottorinohjausyksikkö Urea Ilma SCR-teknologia (Selective Catalytic Reduction) SCR on jälkikäsittelyjärjestelmä, joka alentaa typen oksidien (NOx) määrää pakokaasussa. SCR-menetelmässä pakokaasun sekaan ruiskutetaan ilmaa ja DEF-liuosta (Diesel Exhaust Fluid). DEF on veden ja urean liuos, joka pakokaasun lämmön avulla pelkistää pakokaasun typen oksideja (NO x) vaarattomaksi typeksi ja vesihöyryksi. Vaatii katalysaattorin, joka sijaitsee äänenvaimentimessa. SCR-järjestelmän komponentit: Lämmitetty DEF-säiliö (lämpenee moottorin esilämmittimen avulla, moottorin jäähdytysnestekierron kautta) Paineilmajärjestelmä sisältäen kompressorin, säiliöt ja kuivaimen DEF-annosteluyksikkö DEF-ruiskutusjärjestelmä Katalysaattori (pakoputken äänenvaimentimen yhteydessä) Putkitus
1. Pumppuyksikkö pumppaa lisäaineen paineilman avulla. 2. Annosteluyksikkö sekoittaa lisäaineen ja paineilman sekä ruiskuttaa sen pakokaasujärjestelmään. 3. Lämmitysventtiili päästää moottorin jäähdytysnesteen lämmittämään DEF-säiliötä. 4. 25 litran DEF-lisäainesäiliö sisältää myös lämpötila-anturin ja pinnankorkeusanturin. 5. Paineilmajärjestelmä, johon kuulu kuivain ja kaksi paineilmasäiliötä.
SCR-järjestelmän etuja Moottorin parempi suorituskyky Erittäin hyvä reagointi moottorin äkilliseen kuormitukseen. Moottorin luotettavuus SCR vähentää moottorin lämpökuormitusta paremmin optimoidulla palotapahtumalla, mikä lisää monien moottorikomponenttien kestävyyttä. Pidemmät huoltovälit Huoltokulut alenevat, kun paremmin optimoitu moottori suo pidemmän huoltovälin kilpaileviin menetelmiin verrattuna. Parempi sietokyky polttoaineen laatuvaihteluille Helppo käyttää ja ylläpitää DEF-liuosta lisätään vain tarpeen mukaan. Haitalliset typen oksidit vaarattomaksi Merkittävästi pienempi ilmastovaikutus. Puhtaampi ja turvallisempi työympäristö myös koneen kuljettajalle. Useimmat suuret työkonemoottoreiden valmistajat ovat valinneet SCR-menetelmän tulevaisuuden tekniikaksi, jonka avulla saavutetaan Euromot 4- ja Tier 4 f -tasot. SCR-järjestelmän muita puolia: SCR-järjestelmä tuo moottoriin lisää komponentteja, mikä lisää huoltokohteita (suodattimien vaihto). DEF-lisäaine maksaa tosin vähemmän kuin polttoaine. Kokonaisvaikutus on positiivinen, koska polttoaineen säästö on suurempi kuin lisäaineen kulutus. DEF-lisäaineen jäätymispiste on -11ºC mikä täytyy muistaa aineen säilytyksessä, kuljetuksessa ja käsittelyssä. Suorituskyky ja taloudellisuus Päästöjä vähennettäessä SCR-järjestelmä antaa moottorista parhaan mahdollisen tehon ja väännön taloudellisesti heikentämättä palotapahtumaa. Käyttäjien kokemusten mukaan SCRmoottori vastaa selvästi paremmin äkilliseen kuormitukseen, esimerkiksi suurta puuta syötettäessä.
Nm 1150 1100 1050 1000 950 900 850 Euromot 3A Euromot 3B 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 RPM Vääntö on SCR-moottorissa suurempi kuin vanhemmassa saman teholuokan moottorissa. Myös kuormitukseen vastaaminen on huomattavasti parempaa, minkä ansiosta työskentely on jouhevaa ja nopeaa esimerkiksi suuria puita käsitellessä. g/kwh 220 215 210 205 200 195 190 185 Euromot 3A Euromot 3B 180 1000 1200 1400 1600 1800 2000 RPM Polttoaineen nimelliskulutus (polttoainegrammaa per tuotettu kilowattitunti) on SCR-moottorilla alhaisempi paremman hyötysuhteen ansiosta. Tämä tekee siitä polttoainetaloudellisesti paremman kuin Euromot III a- ja Tier 3 -tasoinen moottori vastaavissa olosuhteissa.
Asiakaskommentteja A&L Harju Oy Savukoskelta on ollut ensimmäisten joukossa mukana testaamassa Ponssen SCR-järjestelmää myös talvioloissa. Uusi järjestelmä oli luontevaa ottaa testaukseen uuden koneen myötä. Tähän asti kokemukset ovat olleet aivan myönteisiä, kertoo Lauri Harju. Uusi kone on ollut käytössä joulukuusta 2009, tunteja on kertynyt noin 7500. Polttoaineen kulutuksen arviointi on Lauri Harjun mukaan hyvin haastavaa ja riippuu monesta tekijästä. Tällä koneella tehdään pääosin päätehakkuita, jolloin kulutus noin 14 litraa tunnissa. Polttoaineen kulutusta meillä ei sinällään voi suoraan verrata, sillä muissa koneissa on eri kouramalli. Kiitosta saa kuitenkin moottorin parantunut tehokkuus. Vääntöä tuntuu olevan enemmän, eli ei kuormita niin paljon kuin perinteisen tekniikan moottori. Kyllä siitä oma vaivansa on. Liuos on tuotava sulana ja lämpimänä työmaalle. Säilyttäminen ei talviaikaan onnistu ulkona lainkaan. Lisäämme AdBluen tankkiin tankkauksen yhteydessä kerran vuorokaudessa, eli onneksi sen kanssa ei kuitenkaan erikseen tarvitse touhuta. Vaivannäöstä huolimatta Lauri Harju on sujut uuden järjestelmän kanssa. En suoraan lähtisi järjestelmää moittimaan. Edessähän tämä joka tapauksessa on kaikilla, kun säännöt tiukentuvat. Ylimääräiset tankkaukset tuovat oman vaivansa eikä AdBluen lisäkustannuksiakaan voi ainakaan kiitellä. Toisaalta moottorin osalta ei huollossa tai muussa ylläpidossa ole ollut eroa. A&L Harju Oy Lauri Harju, yrittäjä PONSSE Ergo 6w, ajettu 7500 h Nosturi C4, harvesteripää H6 Siinä missä tehot ja kulutus saavat kiitosta, suuri kysymysmerkki on ollut SCR-moottorin talviominaisuudet, sillä polttoaineeseen lisättävä urealiuos jäätyy -11 asteessa. Talvioloissa SCR-järjestelmän testannut Lauri Harju on rehti kommenteissaan.
Hannu Liikanen ja Jussi Tenhunen Kokemus SCR-moottorista on Karttulan Metsätyöllä positiivinen. Etenkin voimantunteeseen ollaan tyytyväisiä ja ero entisen malliseen moottoriin on huomattava. Kone syö todella hyvin puuta entiseen verrattuna. Tehoa löytyy, kun savutuksen estolla ei enää leikata tehoja konetta kuormittaessa. Moottori ei kyykkää ja se syöttää todella hyvin isollakin puulla mitalle ajo sujuu nopeasti, kertoo Jussi. Kulutuksessa ei ole muuten merkittävää eroa aiempiin moottoreihin, mutta avohakkuulla ja suurella puulla vanha söi noin litran enemmän tunnissa. Kulutus on uudella moottorilla ollut avohakkuulla noin 15,5 16,5 l/h ja harvennuksella noin 12 13,5 l/h. AdBluen kulutus ollut normaalisti 0,5 0,7 l/h eli noin 4 % polttoaineen kulutuksesta, sanoo Hannu. Yrittäjän mukaan terhakkuutta löytyy niin paljon enemmän, että yrityksen seuraavakin kone tulee olemaan SCR-moottorilla. Karttulan Metsätyö Hannu Liikanen, yrittäjä, kuljettaja Jussi Tenhunen, kuljettaja PONSSE Ergo 6w, ajettu 1200 h Nosturi C44, harvesteripää H6 Valmistaja pidättää oikeudet teknisiin muutoksiin ja parannuksiin.
PONSSE SCR-järjestelmä 04/12 2.FIN Copyright 2012 Ponsse Plc. PONSSE is a registered trademark of Ponsse Plc and other product names are trademarks of Ponsse Plc. Metsäkoneyrittäjän paras ystävä www.ponsse.com