TRANSEXPO 2005: SCR – recepta Volvo na Euro 4

W związku z wchodzącymi na przełomie 2005 i 2006 r. nowymi normami emisji spalin Euro 4, producenci autobusów zaczynają wprowadzać konstrukcje wyposażone w silniki spełniające te najnowsze przepisy. W Kielcach mogliśmy m.in. zobaczyć autobus MAN Lion’s City T oraz Solaris Urbino 12 z jednostką napędową Euro 4. Również firma Volvo rozpoczęła przygotowania do wprowadzenia nowej gamy silników i dlatego w Kielcach zwołała specjalną konferencję pt. „Technologia SCR – optymalna odpowiedź Volvo na nowe wymagania UE w zakresie emisji spalin – Euro 4 i Euro 5”.

Nadchodzi Euro 4

Jak już pisaliśmy na łamach InfoBusa, normy Euro 4 szczególnie ostro ograniczają emisję cząstek stałych (o 80%) i tlenków azotu (o 30%). Normy Euro 5, które wejdą w życie na przełomie 2008 i 2009 r., ograniczą emisję tlenków azotu o dalsze 40%. W celu osiągnięciu limitów emisji spalin na poziomie obu tych norm, koncern Volvo zdecydował się na rozwiązanie typu SCR (selektywna redukcja katalityczna).Układ ten przetwarza szkodliwe dla środowiska tlenki azotu w posiadający neutralną charakterystykę azot i parę wodną. Jednocześnie, system ten – co z pewnością ucieszy przewoźników – przyczynia się do zwiększenia wydajności pracy silnika, a więc pośrednio także do obniżenia poziomu zużycia paliwa. Do innych zalet układu SCR, Volvo zalicza solidną i niezawodną konstrukcję, możliwość stosowania w jednostkach napędowych o dużej mocy oraz brak znaczącego wpływu na układ chłodzenia silnika. Nie bez znaczenia są także niskie koszty serwisu oraz długie okresy międzyprzeglądowe. Jak zapewnia koncern, wszystkie jego silniki są tak skonstruowane, aby zapewnić możliwie jak najefektywniejsze spalanie. Umożliwiają to m.in. wtryskiwaczy najnowszej generacji, dzięki którym wartość energetyczna oleju napędowego wykorzystywana jest w sposób bardzo wydajny. Jednak w trakcie każdego procesu spalania, a więc i w silniku Diesla, powstają duże ilości tlenków azotu. System SCR umożliwia jednak przechwycenie i zneutralizowanie ich w sposób prosty i skuteczny. Jest to znana i gruntownie przetestowana metoda oczyszczania gazów spalinowych, stosowana od dawna w stacjonarnych agregatach prądotwórczych. Polega ona na wtryskiwaniu mieszanki mocznika i wody („AdBlue”) do gazów spalinowych, gdzie pod wpływem wysokiej temperatury zamienia się w amoniak i dwutlenek węgla. Następnie, gazy spalinowe wędrują do katalizatora, gdzie amoniak reaguje z tlenkami azotu, zamieniając je w czysty azot oraz parę wodną. W dodatkowym katalizatorze „Clean Up”, w azot i wodę zamieniane są także wszelkie pozostałości amoniaku w spalinach.

SCR – co to jest?

Na system SCR składają się: zbiornika AdBlue, układ wtryskiwania AdBlue oraz katalizator SCR. Dzięki temu, że składa się z niewielu części, a jego działanie oparte jest na prostej zasadzie, system ten okazuje się dość niezawodny. Układ SCR współpracuje z systemem diagnostyki pokładowej, dzięki czemu kierowca jesty informowany zarówno o przekroczeniu wartości emisji spalin, jak i konieczności uzupełnienia płynu AdBlue w zbiorniku. Od 2007 r., przepisy będą wymagały automatycznego ograniczenia maksymalnego momentu obrotowego silnika w przypadku, kiedy system SCR przestanie działać.
Wadą tego systemu jest natomiast fakt, że jego skuteczność zostaje ograniczona przy niskiej temperaturze spalin. Aby zapewnić prawidłowe funkcjonowanie układu w takich warunkach, przed właściwym katalizatorem SCR montuje się katalizator dodatkowy, ograniczający m.in. emisję cząstek stałych. Podobne problemy mogą wystąpić podczas eksploatacji w bardzo zimnym klimacie, bowiem w temperaturze poniżej -11 °C, roztwór AdBlue zamarza. Dlatego konieczne jest stosowanie specjalnych układów podgrzewania zbiornika, który powoduje, że płyn powraca do stanu ciekłego zaraz po uruchomienia silnika. Co ważne, nawet jeśli przy bardzo niskiej temperaturze otoczenia system SCR przez krótką chwilę nie funkcjonuje, nie wpływa to negatywnie na samą jednostkę napędową. W przypadku, kiedy przewiduje się eksploatację pojazdu w bardzo niskich temperaturach, stosuje się specjalnie ogrzewane zbiorniki.

Dystrybucja AdBlue

Aby eksploatacja pojazdów z systemami SCR stała się możliwa konieczne jest jednak stworzenie odpowiedniej sieci dystrybucyjnej AdBlue. W tym celu, producenci pojazdów, przedsiębiorstwa z branży naftowej i chemicznej zdecydowały się podjąć wspólne starania, zmierzające do zaspokojenia rosnącego popytu na ten roztwór. Efektem tego projektu jest rosnąca liczba stacji benzynowych, na których można ten preparat zatankować. Wielu dostawców AdBlue zgłosiło gotowość współpracy z przewoźnikami posiadającymi własne stacje paliw przy budowie dystrybutorów z AdBlue oraz dostarczania tego roztworu. W autobusach Volvo montowane są zbiorniki AdBlue o trzech różnych pojemnościach – 34, 40 i 60 litrów. 40-litrowy zbiornik wystarczy na oczyszczenie spalin pochodzących ze zużycia ok. 1000 litrów oleju napędowego, co przy zużyciu AdBLue sięgającego 2-4 litrów na 10 km daje pojazdowi zasięg ok. 2500-3000 km. Odpowiada to trasie z Kopenhagi do Paryża i z powrotem. AdBlue to trwała, bezbarwna substancja w płynnej postaci. Składa się ona w 32,5% z mocznika oraz 67,5% ze zdemineralizowanej wody. AdBlue jest sklasyfikowany jako substancja nietoksyczna, a więc nie stwarzająca zagrożenia dla ludzkiego zdrowia. Płyn ten nie jest także palny ani wybuchowy, dzięki czemu nie podlega żadnym ograniczeniom przy transporcie i przeładunku. Jakość produkowanej substancji AdBlue jest na bieżąco monitorowana, w tym także pod kątem zgodności z normą DIN 70070. Będący składnikiem AdBlue mocznik składa się z kolei z amoniaku i dwutlenku węgla. Substancję tę uzyskuje się w procesie reakcji azotu, pobieranego z powietrza, z wodorem, uzyskiwanym np. z gazu ziemnego. Mocznik to substancja dobrze znana w przemyśle chemicznym. Jest on stosowany m.in. w nawozach sztucznych.