Biodiesel. Alternative Biofuels for Compression Ignition Engines. Influence of Fuel on Emissions and Health. Jorma Jokiniemi



Samankaltaiset tiedostot
Biodiesel. Alternative Biofuels for Compression Ignition Engines. Influence of Fuel on Emissions and Health. Jorma Jokiniemi

AJONEUVOTEKNIIKAN KEHITTYMINEN JA UUSIEN ENERGIAMUOTOJEN SOVELTUMINEN SÄILIÖKULJETUKSIIN. Mika Jukkara, Tuotepäällikkö / Scania Suomi Oy

Mika Jukkara, Tuotepäällikkö / Scania Suomi Oy. Biokaasu, Biodiesel, HVO vai Sähkö raskaan liikenteen käyttövoimana

KILPAILUTUS KANNUSTAA PUHTAAMPIEN BUSSIEN KÄYTTÖÖN

Taulukko 1. Bussien keskimääräisiä päästökertoimia. (

VTT TECHNICAL RESEARCH CENTRE OF FINLAND JÄLKIASENNETTAVIEN PAKOKAASUN PUHDISTUSLAITTEISTOJEN ARVIOINTI

Diesel and gas engines: Exhaust gas emissions control and measurements

Euro VI bussien ja Euro 6 dieselhenkilöautojen todellisen ajon NO x päästöt

Moottorikelkkojen pakokaasupäästöt. Tampere / ea

ReFuel 70 % Emission Reduction Using Renewable High Cetane Number Paraffinic Diesel Fuel. Kalle Lehto, Aalto-yliopisto 5.5.

Vetykäsitellyn kasviöljyn käyttö dieselmoottorissa

Topi Rönkkö Aerosol Physics, Faculty of Natural Sciences, Tampere University of Technology

CENGE - Controlling Emissions of Natural Gas Engines

Kehittyneet työkoneiden käyttövoimavaihtoehdot moottorinvalmistajan näkökulmasta Pekka Hjon

Seppo Niemi Energiatekniikka Teknillinen tiedekunta

Jälkiasennettavat pakokaasujen puhdistuslaitteet. Arno Amberla Version

LIIKENTEEN VAIHTOEHTOISET POLTTOAINEET

RASTU - Ajoneuvojen energiankulutus ja päästöt kaupunkiliikenteessä. Rastu päätösseminaari Innopoli 1, Otaniemi 4.11.

Moottoritekniikan kehityssuuntia ja tulevaisuuden polttoaineet

Particulate matter emission from transport

Petri Saari HSL Helsingin seudun liikenne JÄTTEESTÄ PUHTAITA AJOKILOMETREJÄ

Tiemerkintäpäivät 2018

Kokemuksia muiden kuin puupellettien poltosta

Raskas kalusto ja työkoneet, Euro VI/StageV

AKKREDITOITU TESTAUSLABORATORIO ACCREDITED TESTING LABORATORY PÖYRY FINLAND OY, ENERGIA, MITTAUSPALVELUT

PYSTYYKÖ VANHA KALUSTO PUHTAAMPAAN? Petri Saari 14 October 2014

AKKREDITOITU TESTAUSLABORATORIO ACCREDITED TESTING LABORATORY PÖYRY FINLAND OY, ENERGIA, MITTAUSPALVELUT

Energiatehokas ja älykäs raskas ajoneuvo HDENIQ. TransEco tutkijaseminaari Kimmo Erkkilä, VTT

RASTU Uusimpien raskaiden ajoneuvojen todellinen suorituskyky. Liikenteen ympäristöhaasteet seminaari Kimmo Erkkilä

KONEOPPIMINEN SISÄLLÖNTUOTANNOSSA CASE NESTE

Liikenteen ilmanlaatua heikentävien päästöjen kehittyminen

POLTTOAINEEN LAADUN VAIKUTUS POLTTOAINEEN KULUTUKSEEN RASKAASSA DIESELMOOTTORISSA

Voiteluaineiden vaikutus raskaiden ajoneuvojen polttoaineen kulutukseen. Kari Kulmala Neste Oil Oyj / Komponentit / Perusöljyt

NEXBTL:n käyttö varavoimanlähteenä. Polttomoottori- ja turboteknologian seminaari Jukka Nuottimäki

RASTU-SEMINAARI. Liikenteen tilaajan näkökulma. Reijo Mäkinen

Manuaalivaihteisto. With start stop Iskutilavuus (cm3) Ruiskutustapa. Direct Common Rail

RASKAAN AUTOKALUSTON PAKOKAASUPÄÄSTÖT

KANNUSTIMET JA RAJOITUKSET Mahdollisuudet vähäpäästöisten ajoneuvojen edistämiseen

Liikenteen biopolttoaineet

Ympäristökriteerit osana kokonaistaloudellisuutta

TÄUBLER OY. Vuorimiehenkatu Helsinki Finland. Puh: Fax:

Sensorit ulkoilman hiukkaspitoisuuksien seurannassa. Topi Rönkkö. Ilmanlaadun tutkimusseminaari

MAA JA BIOKAASUN KÄYTTÖ BUSSIEN SEUTULIIKENTEESSÄ

Poltto- ja voiteluainetekniset. vähentämiseksi. Liikenteen ympäristöhaasteet - Ilmasto ja ilman laatu Ari Juva, Neste Oil

Mitä polttoaineita moottoreihin tulevaisuudessa?

Tekniset tiedot Mallivuosi Amarok

diesel- ja maakaasumoottoreiden muodostamille partikkeleille

Seppo Niemi Energiatekniikka Teknillinen tiedekunta

Maakaasun käytönvalvojien neuvottelupäivät MAAKAASUTRUKIT. Ari Seppänen asiakaspalvelupäällikkö Maakaasun Siirtoyksikkö

Raskaiden ajoneuvojen energiatehokkuus ja sähköajoneuvot

Puun polton pienhiukkaset ja päästöjen vähentäminen

Sähköntuotanto energialähteittäin Power generation by energy source

Sähköntuotanto energialähteittäin Power generation by energy source

Sähköntuotanto energialähteittäin Power generation by energy source

Maailman ensiesittely: Scania Euro 6 ensimmäiset moottorit markkinoille

Voiteluaineiden vaikutus työkonedieselmoottorin pienhiukkaslukumääriin

Tieliikenteen vaihtoehtoiset käyttövoimaratkaisut vuoteen 2030: Bio, sähkö vai molemmat?

Sähköntuotanto energialähteittäin Power generation by energy source

Tekniset tiedot Mallivuosi Caddy

Päästötön moottoripalaminen

Sähköntuotanto energialähteittäin Power generation by energy source

Puunpolton päästöt - pienpoltto tulisijoissa vai pellettien poltto voimalaitoksessa

Tulevaisuuden polttoaineet kemianteollisuuden näkökulmasta. Kokkola Material Week 2016 Timo Leppä

Korkeaseosteiset biokomponentit henkilöautojen polttoaineisiin muut kuin etanoli

Sähköntuotanto energialähteittäin Power generation by energy source

Kuorma-automarkkinoiden kehitys Euroopassa

AKKREDITOITU TESTAUSLABORATORIO ACCREDITED TESTING LABORATORY

Sähköntuotanto energialähteittäin Power generation by energy source

Tampereen ilmanlaadun tarkkailu

AKKREDITOITU TESTAUSLABORATORIO ACCREDITED TESTING LABORATORY

Ympäristöystävällisen. kaupunkiliikenteen. kehittäminen Helsingissä, linja-autot Petri Saari HKL

Ajoneuvon OTM-493 kaikki tiedot

Tekniset tiedot Mallivuosi Caddy

Korkean setaaniluvun parafiiniset dieselpolttoaineet ja päästöjen oleellinen vähentäminen. ReFuel. Polttomoottoritekniikka/Aki Tilli 18.5.

Bussiliikenteen kilpailuttamiskriteerit ja ympäristöbonus

Sähköntuotanto energialähteittäin Power generation by energy source

Sähköntuotanto energialähteittäin Power generation by energy source

Biopolttoaineiden päästöjen ja palamisen tutkimus Kuopion yliopistossa

Liikennepolttoaineet nyt ja tulevaisuudessa

Polttoaineen kulutus kauppalaatuisilla bensiineillä 95E10 ja 98E5

Kehittyvä bussitekniikka ja vaihtoehtoiset energiamuodot

AKKREDITOITU TESTAUSLABORATORIO ACCREDITED TESTING LABORATORY

Autojen todelliset päästöt liikenteessä

Lämmitysenergia Sisältö. 1. Uusiutuvat tuotteet, miksi? 2. Nesteen cleantech-liiketoiminta 3. Uusiutuva polttoöljy? 22.5.

Hiilimonoksi-din (CO) massa. Euro WMTCtestisykli,

Metsäbiomassaan perustuvien nestemäisten biopolttoaineiden ilmastovaikutukset

AJONEUVOTEKNIIKAN KEHITTYMINEN Erikoiskuljetusseminaari Mika Jukkara, Tuotepäällikkö / Scania Suomi Oy

Neste Oilin Biopolttoaineet

HDENIQ Energiatehokas ja älykäs raskas ajoneuvo. Tilannekatsaus

Tekniset tiedot Mallivuosi Caravelle

Diesel DPF -puhdistussarja

Suomestako öljyvaltio? Kari Liukko

Yhteistyöllä öljystä uusiutuviin: Biopilot-hanke. TransSmart seminaari Nils-Olof Nylund, tutkimusprofessori VTT

Puun pienpolton p hiukkaspäästöt

Kevytrakennetekniikka ja hybridisointi alentavat polttoaineen kulutusta. Tommi Mutanen Kabus Oy

Tekniset tiedot Mallivuosi Transporter

Seppo Niemi. Moottori- ja polttoainetutkimuksia Vaasan yliopistossa ja Turun ammattikorkeakoulussa

AUTOALA SUOMESSA VUONNA Autoalan Tiedotuskeskuksen vuosittain julkaisema, autoalan perustietoja esittelevä kalvosarja

CFD:n KEHITTÄMISTARPEET JA KEHITTÄMISMAHDOLLISUUDET VTT:n NÄKEMYKSIÄ. Lars Kjäldman CFD kehitysseminaari

Luku 6 Liikenne. Asko J. Vuorinen Ekoenergo Oy. Pohjana: Energiankäyttäjän käsikirja 2013

Transkriptio:

Biodiesel Alternative Biofuels for Compression Ignition Engines. Influence of Fuel on Emissions and Health Jorma Jokiniemi Kuopion yliopisto VTT Tampereen teknillinen yliopisto KTL Tekes Ecocat Oy SisuDiesel Oy Preseco Oy 2006 2009

Motivaatio Toimivuus jälkikäsittelylaitteissa ja uusilla moottoritekniikoilla laitteet suunniteltu tavanomaisille dieselpolttoaineille, kuinka toimii rikittömän dieselpolttoaineen ja biodieseleiden yhdistelmillä? Emissioiden syvällinen karakterisointi tehty pääasiassa tavanomaisille dieselpolttoaineille Terveysvaikutuksista vain rajoitetusti tutkimuksia ja pääasiassa vain tavanomaisella dieselpolttoaineella Tarpeellinen, koska biopohjaisia moottoripolttoaineita otetaan käyttöön ilmastovaikutukset (CO 2 päästön vähennys) EU:n komissio on asettanut tavoitteen, että vuonna 2010 liikennepolttoaineissa olisi 5,75 prosenttia biopohjaista komponenttia. Vuonna 2020 tavoite on, että 20 prosenttia on valmistettu vaihtoehtoisista raaka aineista. Siitä 8 prosenttia olisi biopolttoaineita ja 12 prosenttia muuta, kuten turvetta, kivihiiltä ja maakaasua. ei haluta ojasta allikkoon

Biodiesel Polttoaineiden ominaisuus Jälkikäsittelytekniset vaikutukset Dieselmoottorit Pakokaasujälkikäsittely Terveysvaikutukset Moottoritekniset vaikutukset Päästömittaus

Biodiesel Polttoaineet Eurooppalainen vähärikkinen dieselpolttoaine Neste Oil:n NExBTL biodiesel RME Gas to Liquids, GTL Polttoaineiden ominaisuuksien mittaaminen fysikaaliset ominaisuudet (mm. tiheys, viskositeetti, kylmäominaisuudet jne.) kemialliset ominaisuudet (mm. koostumus, tuhka, energiasisältö, jne.) tekniset ominaisuudet mm. (setaaniluku, voitelevuus, korroosio, jne.) polttotekniset ominaisuudet

Dieselmoottorit Moottorit IDI diesel, eri jälkikäsittelylaitteita, ahdettu, työkonemoottori DI diesel (SCR), Euro 3, työkonemoottori DI diesel, Euro 4 linja auto alustadynamometrilla DI diesel, esim. common rail SCR eri jälkikäsittelytekniikoita HD Scania (ei SCR) moottori tai linja auto tai henkilöauto alustadynamometrillä (common rail) Mittaukset Moottorilaboratoriomittaukset standardiolosuhteissa kulutus kestävyys/tekniset ongelmat Euro 3 PM raja 0,10 g/kwh v. 2000 Euro 4 PM raja 0,02 g/kwh v. 2005

Pakokaasujälkikäsittely Eri jälkikäsittelymenetelmät hapetuskatalysaattorit POC, Particle Oxidation Catalyst SCR hiukkassuodattimet Mittaukset mittaukset kts. päästömittaukset pre ja post emissiomittauksia hiukkaset kaasut vertailu tavanomaiseen dieselpolttoaineeseen

Päästörajat raskaat ajoneuvot Normi CO g/kwh HC g/kwh NO x g/kwh PM g/kwh Savu m 1 Euro 3 2,1 0,66 5,0 0,10 0,8 v.2000 Euro 4 1,5 0,46 3,5 0,02 0,5 v. 2005 Euro 5 1,5 0,46 2,0 0,02 0,5 v. 2008 Dieselautojen päästöt: hiilimonoksidi: 500 mg/km, hiukkaset: 5 mg/km (80 prosenttia vähemmän päästöjä kuin Euro 4 standardissa), typpioksidit (NOx): 180 mg/km (yli 20 prosenttia vähemmän päästöjä kuin Euro 4 standardissa), hiilivetyjen ja typpioksidien päästöt yhteensä: 230 mg/km.

Emissiomittaukset lakisääteiset (CO, HC, NOx, PM) muut kaasut (NO,NO2, NH3, N2O, SO2, O2, CO2, aldehydit) hiukkasten lukumääräjakauma termodenuderi eri laiteet (ELPI, FMPS) TEM/SEM kuvat hiukkasmassa fraktio OC/EC (ehkä myös fraktiona) epäorgaaninen koostumus (mm. anionit, tuhka, metallit) orgaaninen koostumus (SOF/IOF, PAH, nitro PAH) kaasufaasi (osittainhaihtuva aines) orgaaninen koostumus (PAH) absorbentti annulaarinen denuder

100 without DPF FTP cycle with DPF Percentage 80 60 40 20 Percentage 100 80 60 40 20 ~100 fold reduction in total PM mass 0 soot SOF Component 0 soot SOF Component Soot and SOF fractions for diesel with and without trap [Maricq 2002]

Schematics of Diesel particle and vapor phase compounds nucleated sulphuric acid and/or hydrocarbons Adsorbed/condensed hydrocarbons and sulphuric acid/sulphates solid carbon (soot) spheres 20 50 nm with inner structure form agglometes 80 150 nm

Biodiesel hanke Alustavia Tuloksia

Measurements at the emission laboratory of VTT in Espoo 4.6. 19.6.2007 Department of Physics, Tampere University of Technology, P.O. Box 692, 33101Tampere, Finland. Keskinen J., Virtanen A., Rönkkö T., Lähde T., Heikkilä J. Vehicles Research Group, VTT Technical Research Centre of Finland, P.O. Box 1000, 02044 VTT, Finland. Kytö M., Murtonen T., Solla A., Vesala H. University of Kuopio, Department of Environmental Science, Fine Particle and Aerosol Technology Laboratory, P.O. Box 1627 Kuopio, Finland. Jokiniemi J., Kuuspalo K. Test engine: EURO IV heavy duty diesel engine. Test fuels: EN590, GTL, RME. After treatment: POC+DOC (Particle oxidation catalyst + diesel oxidation catalyst). Tests: European steady state cycle and four steady state conditions. Steady state modes: 11, 3, 10 and 12. VTT group: Tampere group: distribution Kuopio group: Regulated emissions, dilution for OC/EC samples. ELPI and SMPS measurements. Dilution for all particle size measurements. FMPS measurements, OC/EC measurements.

Raskaan kaluston ajoneuvomittaukset 2006 q Bus A/SCR, Euro 4 Moottorin tilavuus 7.2 l Teho 213 kw, vääntö 1200 Nm SCR Korin pituus/leveys/istumapaikat 12,86/2,55/43 q Bus B/EGR, Euro 4 Moottorin tilavuus 8.9 l Teho 169 kw, vääntö 1050 Nm EGR + hapetuskatalysaattori Korin pituus/leveys/istumapaikat 12,9/2,55/44

Alustadynamometri

Bus A Linja auto, SCR Y akseleiden yksikkö g/km 10.0 NOx: 6.8% 0.14 PM: 30% 1090 CO2: 2.7% 10.00 CO: 5.4% 1.00 HC: not relevant 9.0 8.0 7.0 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0.12 0.10 0.08 0.06 0.04 0.02 1080 1070 1060 1050 1040 1030 1020 1010 9.00 8.00 7.00 6.00 5.00 4.00 3.00 2.00 1.00 0.90 0.80 0.70 0.60 0.50 0.40 0.30 0.20 0.10 0.0 EN590 NExBTL 0.00 EN590 NExBTL 1000 EN590 NExBTL 0.00 EN590 NExBTL 0.00 EN590 NExBTL

Bus B Linja auto, EGR + hapetuskatalysaattori Y akseleiden yksikkö g/km 10.0 NOx: 9.4% 0.14 PM: 46% 1200 CO2: 2.4% 0.90 CO: 78% 1.00 HC: not relevant 9.0 8.0 7.0 6.0 5.0 4.0 0.12 0.10 0.08 0.06 1180 1160 1140 1120 1100 1080 0.80 0.70 0.60 0.50 0.40 0.90 0.80 0.70 0.60 0.50 0.40 3.0 2.0 1.0 0.04 0.02 1060 1040 1020 0.30 0.20 0.10 0.30 0.20 0.10 0.0 EN590 NExBTL 0.00 EN590 NExBTL 1000 EN590 NExBTL 0.00 EN590 NExBTL 0.00 EN590 NExBTL

Alustavia ELPI tuloksia Linja auto EGR Particle size distribution over the Braunschweig test cycle, Bus B 2.0E+14 dn/dlogdp, [#/km] 1.5E+14 1.0E+14 5.0E+13 EN590 NExBTL 0.0E+00 0.01 0.1 1 Aerodynamic diameter, [mm]

European Stationary Cycle (ESC) http://www.dieselnet.com/standards/cycles/e sc.html

Biodiesel projekti: Kuopion yliopiston Dieselmoottori Valmistaja: Kubota Tyyppi: D 1105 T Iskutilavuus: 1123 ccm Sylinteri lkm: 3 Ruiskutus: E TVCS (IDI) Polttoainesyöttö: Rivipumppu Pakokaasuluokitus: CARB ULGE TIER STAGE 1 Käyttökohteet: Pienet työkoneet: Lakaisukoneet: MADVAC CN 100 (D 1105) ((turboton)) Pyöräkuormakaivurit: BOBCAT EF100 D 1105 T+D 1105 BOBCAT EF 200 D 1105 T Trukit: Donkey D 12 series D 1105 Ruohonleikkurit: Kubota F 2560 D 1105

Composition and health risks of particulate emissions from biodiesel vehicle engines (BIODIESEL health) Project coordination: Raimo O. Salonen, KTL Participants (responsible scientist): National Public Health Institute (KTL; RO Salonen, M R Hirvonen); Technical Research Centre of Finland (VTT; M Kytö); University of Kuopio (UKU; J Jokiniemi) Project period: 1.6.2007 31.12.2009 Measurements: emissions; chemical composition; inflammatory, cytotoxic and genotoxic activities of collected PM samples in mammalian cells

BIODIESEL health: Study objectives 1) To add a toxicological health study to an on going BIODIESEL emissions study (Jokiniemi et al.; Tekes 40227/06). 2) To compare the effects of the first and second generation biodiesel fuels and fossil diesel on the quantity and toxicological properties of particulate emissions from heavy duty diesel engines, and to investigate the composition and health effects of particulate emissions from a bus using natural gas. 3) To estimate the net effect of observed changes (quantity, chemical composition, toxicity) in particulate emissions on human health risks in urban environments.

Terveysvaikutukset Kerätään päästöistä näytteet terveysvaikutusten määrittämiseksi toksisuusprofiilit, KTL solutoksisuus liukoisuus hiukkasten fysikaalis kemialliset ominaisuudet kokojakauma kemia (SOF, anionit, PAH, nitro PAH, Ames, OC/EC, tuhka, metallit, jne.) morfologia toksisuusprofiilien ja hiukkasten ominaisuuksien välinen kytkentä >10µm? 5 10µm 1 5µm <1µm