Wokół Euro 4 (3) – DaimlerChrysler stawia na technologię SCR
Wchodzące w życie coraz to nowe normy czystości spalin zmuszają wszystkich producentów układów napędowych do wprowadzania rozwiązań, ograniczających emisję poszczególnych szkodliwych składników w spalinach. Na przełomie lat 2005/2006 zaczynają obowiązywać normy Euro 4, a od lat 2008/2009 wchodzą przepisy normy Euro 5. W poprzednich dwóch odcinkach naszego cyklu, przyglądaliśmy się w jaki sposób starają się spełnić coraz surowsze wymogi ekologiczne koncerny skandynawskie – Scania i Volvo. Tym razem opiszemy jakimi technologiami zdecydował się posłużyć w tym celu niemiecki potentat – DaimlerChrysler.
Osiągnięcie limitów zapisanych w przedstawionych powyżej normach niestety nie jest możliwe – tak jak w przypadku Euro 3 – poprzez doskonalenie samego silnika, zazwyczaj konieczne jest wyposażenie jednostki w skomplikowane i drogie systemy oczyszczania spalin. Co ciekawe, szwedzcy producenci silników poszli w zasadzie dwiema różnymi drogami – Volvo wybrało system SCR (selektywnej redukcji katalitycznej), który wymusza użycie substancji AdBlue. Scania tymczasem stara się ograniczyć emisję szkodliwych substancji stosując recyrkulację spalin oraz zwiększając ciśnienie wtrysku. DaimlerChrysler zdecydował się pójść tym samym torem, co Volvo i wprowadzić do swoich silników system SCR. W tym przypadku, redukcja tlenków azotu – a więc substancji, której emisję szczególnie ostro ograniczają normy Euro 4 i Euro 5 – odbywa się poza samym silnikiem – w katalizatorze. Zastosowanie takiej technologii umożliwia jednoczesne zmniejszenie zużycia paliwa. „Ponieważ paliwo stanowi ok. 30% wszystkich kosztów eksploatacji standardowej ciężarówki do transportu międzynarodowego w ciągu całego okresu jej eksploatacji, fakt ten będzie stanowił istotną zaletę naszych pojazdów.” – tłumaczy wybór technologii SCR Eckhard Cordes, członek zarządu działu samochodów użytkowych DaimlerChrysler AG.
Silniki Diesla od wielu lat uważane są za najlepsze rozwiązanie dla pojazdów użytkowych, stanowiąc udany kompromis pomiędzy ekonomiką, mocą, niezawodnością oraz długim okresem eksploatacji. Jednak ich piętą achillesową jest emisja tlenków azotu oraz cząstek stałych. Wszelkie próby ograniczenia produkcji tlenków azotu w samym silniku zazwyczaj owocowały wzrostem zużycia paliwa i emisji cząstek stałych. A ponieważ pojazdy użytkowe są zwykle wykorzystywane w celach zarobkowych, takie cechy jak zużycie paliwa mają kluczowe znaczenie dla odbiorców. I tu z pomocą przychodzi technologia oczyszczania spalin w układzie wydechowym (SCR), która pozwala ograniczyć emisję tlenków azotu bez ingerencji w samym silniku, a optymalizacja procesu spalania przyczynia się do znacznego zmniejszenia emisji cząstek stałych. Wchodzące w życie w październiku 2005 r. normy ekologiczne Euro 4 ograniczają maksymalne limity emisji tlenków azotu o 30%, a cząstek stałych aż o 80% w porównaniu do aktualnie obowiązujących norm Euro 3. W 2008 r. wejdą jeszcze ostrzejsze normy Euro 5. „Udoskonalanie technologii SCR umożliwi nam w przyszłości spełnienie kolejnych norm czystości spalin, a także ograniczenie zużycia paliwa.” – zapewnia Eckhard Cordes. System SCR został wszechstronnie przetestowany i udowodnił swoją przydatność podczas jazd próbnych, współfinansowanych przez bawarskie Ministerstwo Rozwoju i Ochrony Środowiska. W trakcie tych prób, pojazdy użytkowe Mercedes-Benz pokonały łączny dystans ok. 3,2 miliona kilometrów.
AdBlue – niezbędny do Euro 4
Tak jak wspominaliśmy, układ SCR wymaga zamontowania dodatkowego zbiornika zawierającego wodny roztwór karbamidu (zwany „AdBlue”) oraz elektroniczny układ regulujący jego dawkowanie do układu wydechowego, a także ceramicznego katalizatora wbudowanego w tłumik. Redukcja tlenków azotu odbywa się dzięki amoniakowi, który powstaje w wyniku zetknięcia się karbamidu z gorącymi gazami spalinowymi (nie można używać amoniaku w czystej postaci, gdyż jest substancją niebezpieczną, której użycie w ruchu ulicznym wymagałoby stosowania bardzo ścisłych reguł ostrożności). Uzyskany w ten sposób amoniak łączy się w katalizatorze z tlenkami azotu, zamieniając je w niegroźne dla środowiska azot i parę wodną. Dawka karbamidu jest obliczana przez układ sterujący silnika, a zużycie tej substancji odpowiada ok. 6% zużycia paliwa. Oznacza to, że zasięg ciężarówki ze 100-litrowym zbiornikiem na AdBlue wyniesie nieco ponad 5 000 km. Karbamid jest nietoksyczną, bezbarwną i bezwonną substancją, rozpuszczalną w wodzie, stosowaną w rolnictwie, a także w przemyśle tekstylnym, kosmetycznym i farmaceutycznym. Skład roztworu „AdBlue” jest opisany normą DIN 70070.
Oprócz instalacji systemów oczyszczających spaliny, konieczne jest także wprowadzenie zmian w samym silniku. Modyfikacje układu wtryskowego oraz turbodoładowania pozwalają ograniczyć emisję cząstek stałych. Resztę cząstek stałych zatrzymują katalizator i układ SCR.
Zgodnie z planami, od pierwszej połowy 2005 r. rozpocznie się proces wprowadzania silników Euro 4 z systemami SCR do produkowanych pojazdów. W październiku 2006 r. (termin bezwzględnego obowiązywania Euro 4), wszystkie samochody ciężarowe, autobusy i autokary koncernu DaimlerChrysler będą już posiadały układy SCR i będą spełniać normy Euro 4. Następnie przewiduje się doskonalenie technologii SCR, tak aby odpowiednio wcześnie móc osiągnąć poziom emisji spalin wymagany normami Euro 5.
Euro 4 – konieczne inwestycje w infrastrukturę
Aby jednak pojazdy wyposażone w układy SCR mogły swobodnie poruszać się po drogach, konieczna jest budowa odpowiedniej infrastruktury, która zapewni dobrą dostępność czynnika redukującego AdBlue. Dlatego, DaimlerChrysler oraz przedsiębiorstwa przemysłu paliwowego podjęły współpracę mającą na celu zagwarantowanie szerokiej dostępności tej substancji zanim wejdą w życie normy Euro 4. Pierwszym namacalnym skutkiem podjętej inicjatywy było otwarcie (z firmą TOTAL) 26 listopada 2003 r. w Stuttgarcie pierwszej stacji tankowania AdBlue. W uroczystości wzięli udział Eckhard Cordes oraz Jean-Paul Vettier – dyrektor naczelny działu marketingu TOTAL. Pierwszym pojazdem, który zatankował roztwór AdBlue był testowy Mercedes-Benz Actros wyposażony w układ SCR. Obecnie, w Niemczech działa już kilkanaście pilotażowych punktów tankowania AdBlue, które są całkowicie zintegrowane z dotychczasowymi stacjami paliw sieci TOTAL. Klienci mogą tankować roztwór karbamidu równocześnie z napełnianiem zbiornika oleju napędowego, a po tankowaniu wartość obu zatankowanych substancji jest podawana na fakturze. Producenci AdBlue oraz przemysł paliwowy wspólnie pracują nad umożliwieniem nabierania tej substancji na stacjach firmowych, w dużych bazach należących do największych przewoźników oraz parkingach dla ciężarówek transportu międzynarodowego. W ten sposób, obie strony starają się zapewnić użytkownikom pojazdów wyposażonych w układ SCR możliwość swobodnego podróżowania w momencie wprowadzenia tego typu konstrukcji na rynek.
