EURO 6 I NORMY EMISJI SPALIN: Nowa flota na nowej drodze

Silniki spalinowe, bo to one są odpowiedzialne za zanieczyszczenie, emitują do atmosfery wiele szkodliwych i toksycznych substancji głównie w gazach spalinowych. Gazy te powstają bezpośrednio w trakcie przebiegu procesów spalania paliwa w komorach silników, jak również w wyniku innych procesów fizykochemicznych towarzyszących spalaniu.

Jednocześnie emisja spalin do środowiska odbywa się przez nieszczelności instalacji oraz zespołów układów paliwowych i zbiorników, m.in. na skutek zwiększonego odparowania paliwa, wynikającego ze zmiennych stanów pracy tych silników oraz odmiennych warunków atmosferycznych. Substancje takie jak: tlenek węgla (CO), węglowodory (HC), tlenki azotu (NOX) oraz cząstki stałe (PM), występujące w gazach spalinowych silników w stosunkowo dużych ilościach, są od wielu lat ściśle limitowane. Ze względu na zwiększającą się liczbę pojazdów oraz kilometrów dróg, stężenia ich są w ostatnim okresie drastycznie ograniczane.

Trujące gazy

Tlenek węgla powstaje w wyniku niedokończonego procesu spalania węglowodorów, w obszarze spalania silnika, zarówno o zapłonie iskrowym, jak i zapłonie samoczynnym, przy ograniczonej ilości powietrza. Zalicza się go do gazów silnie trujących. Jest on bezbarwny oraz bezwonny, jego chwilowe stężenie w spalinach może przekraczać poziom 10 proc. (objętościowo). Przebywanie człowieka w ciągu 30 minut w zamkniętym pomieszczeniu, np. garażu, gdzie stężenie tlenku węgla będzie wynosić 0,10 ÷ 0,20 proc. może spowodować ostre zatrucie, a nawet śmierć.

Przy stężeniu objętościowym dochodzącym do poziomu 0,01 proc. w ciągu dłuższego czasu mogą wystąpić przewlekłe lub ostre zatrucia. Podczas analizy spalin zbyt wysokie wartości stężenia CO wskazują na zbyt bogatą mieszankę paliwowo-powietrzną. W nowoczesnych pojazdach zastosowanie układów wtryskowych paliwa i katalizatora, pozwala na zmniejszenie emisji tlenku węgla (CO), jednak kosztem zwiększenia emisji dwutlenku węgla (CO2).

Wielkość emisji tlenków azotu jest zależna od ciśnień i maksymalnych temperatur w trakcie procesu spalania w komorze silnika. Podczas tego Procesu, azot z powietrza wchodzi w reakcję z tlenem tworząc tlenek azotu (NO) oraz nieliczne ilości dwutlenku azotu (NO2) i podtlenku azotu (N2O). Związki azotu i tlenu razem są nazywane tlenkami azotu i oznaczane jako (NOx). Uważane są one za najbardziej toksyczne gazy z silników spalinowych ZI i ZS. Tlenek azotu (NO) jest gazem bezbarwnym, ditlenek azotu ma kolor czerwono-brązowy o ostrym zapachu i trujących właściwościach. W pojazdach posiadających trójfazowy katalizator następuje redukcja emisji tlenków azotu zawartych w spalinach w wyniku czego uzyskuje się czysty azot (N2).

Dla uzyskania rzeczywistego obniżenia emisji spalin na terenie Polski, dla pojazdów ciężarowych, koniecznym będzie nie tylko wymiana istniejącej floty pojazdów na nowszą, spełniającą wyśrubowane normy, ale także budowa nowych dróg, w tym głównie autostrad i dróg szybkiego ruchu, budowa centrów logistycznych, tak aby pojazdy ciężarowe nie były zmuszane do poruszania się po drogach miejskich

Silnik to nie wszystko

Od 1 stycznia 2014 roku, zgodnie z przyjętymi wymaganiami, na terenie UE obowiązuje norma Euro 6 dla pojazdów ciężarowych. Wymusza ona na producentach pojazdów wdrożenie takich rozwiązań konstrukcyjnych, które pozwalają w znacznym stopniu na zmniejszenie ilości spalin, w tym głównie tlenków azotu (NOx).

Czołowi producenci pojazdów wprowadzili już odpowiednie rozwiązania, jak np. dodatkowe układy katalizatorów i na rynku oferowana jest szeroka gama pojazdów z silnikami spełniającymi normę Euro 6. Jednak wprowadzenie nowej normy z reguły oznacza wzrost cen. Szacuje się, że w odniesieniu do pojazdów z normą Euro 5 cena nowego pojazdu wzrośnie o średnio 8 tys. euro. Jednakże większa cena podczas zakupu to dopiero początek.

Nowe, wyśrubowane do granic wykrywalności normy emisji, powodują konieczność zastosowania nowoczesnych rozwiązań, wymagających specjalistycznego sprzętu do jego obsługi. Koniecznym zatem będzie korzystanie tylko z autoryzowanych stacji obsługi pojazdów, posiadających odpowiednie zaplecze. Obawę także rodzi koszt obsługi nowego pojazdu, w tym głównie koszt materiałów eksploatacyjnych (płyny oraz filtry). Zwiększona liczba układów w pojeździe w późniejszym czasie jego eksploatacji będzie również powodować zwiększoną ilość odpadów stałych, w tym także odpadów niebezpiecznych, takich jak katalizatory. Niezbędne więc będzie opracowanie technologii utylizacji tego typu elementów.

Dodatkowo nowoczesne technologie wytwarzania pojazdów powodują często zwiększoną energochłonność podczas procesu produkcji, tym samym zwiększając emisję spalin w zakładzie wytwórczym. A co za tym idzie – może się okazać, że zmniejszona emisja z pojazdów w trakcie ich eksploatacji będzie równoważona zwiększoną emisją podczas procesu produkcyjnego. Oczywiście, należy pamiętać, że w przypadku zakładów wytwórczych emisja związana jest tylko z pewnym obszarem, a także możliwe są do zastosowania środki w postaci filtrów na kominach czy specjalistycznych układów umożliwiających oczyszczenie spalin.

Niezawodność i naprawy układów

Inną stroną tego zagadnienia jest niezawodność nowych układów w dłuższym okresie oraz opłacalność ich naprawy. Często, zastosowanie nowych technologii wymaga wprowadzenia pewnych poprawek i modyfikacji, związanych z powstaniem problemów nieprzewidzianych w procesie projektowania. Ze względu na niewielką liczbę pojazdów spełniających tę normę trudno jest dokonać oceny, na ile nowe systemy będą niezawodne. Oczywistym jest, że producenci pojazdów będą zachwalać nową technologię i jej niezawodność, sugerując konieczność zakupu nowego pojazdu.

Dodatkowo, w obecnym czasie brak jest działań w Ministerstwie Transportu wprowadzenia nowych stawek, w opłatach na drogach krajowych, dla pojazdów spełniających normę Euro 6. Brak jest również dopłat lub ulg podatkowych dla przedsiębiorców zakupujących nowe pojazdy, co znajduje zastosowanie w innych krajach UE.

Nowe pojazdy, nowe drogi

Być może brak reakcji Ministerstwa Transportu jest spowodowany tym, że na wielkość emisji spalin ma wpływ szereg czynników, takich jak np. dynamika jazdy, średnia prędkość powiązana ściśle z rodzajem drogi (autostrady, drogi szybkiego ruchu, drogi jednojezdniowe, itp.), jakość paliwa, masa pojazdu, temperatura powietrza oraz wiele innych czynników, a nie tylko zmiany technologiczne pojazdów.

Dla uzyskania rzeczywistego obniżenia emisji spalin na terenie Polski, dla pojazdów ciężarowych, koniecznym będzie nie tylko wymiana istniejącej floty pojazdów na nowszą, spełniającą wyśrubowane normy, ale także budowa nowych dróg, w tym głównie autostrad i dróg szybkiego ruchu, budowa centrów logistycznych, tak aby pojazdy ciężarowe nie były zmuszane do poruszania się po drogach miejskich.

Należy spodziewać się, że w każdym roku będzie przybywać na drogach pojazdów spełniających normę Euro 6, jednak wydaje się, że proces ten będzie postępował powoli.

Autorem artykułu jest dr inż. Robert Wieszała, pełnomocnik Dziekana ds. Systemu Zapewnienia Jakości Kształcenia, Wydział Transportu, Politechnika Śląska 

Fot. Fotolia