Profi auto testovalo alternatívne palivá, zamerané na zníženie ekologického vplyvu dopravy
Profi auto: ZODPOVEDNOSŤ. TU A TERAZ (2)
29.2.2016 Profi auto 114 TIR. Autor: Peter Varga
Scania Take CO2NTROL. Priamo na testovacom polygóne Scania Democentre v Södertälje sme sa zoznamovali s technologickými novinkami značky zameranými na zníženie ekologického vplyvu dopravy.
Bioetanol
Ak hovoríme o alternatívnych palivách, potom musíme začať bioetanolom, ktorý ľudstvo pozná už vyše 100 rokov. Prvý motor schopný spaľovať bioetanol predstavila Scania už v roku 1989. Vtedy spĺňal emisné limity Euro 3. Aktuálne predstavený model P 280 je už štvrtou generáciou vozidiel poháňaných motorom na bioetanol a zároveň prvý, ktorý spĺňa emisné limity Euro 6. Scania však v skutočnosti nepracuje s čistým bioetanolom, ale s palivom označeným ED95, v ktorom 95 % tvorí bioetanol a 5 % aditíva zlepšujúce vznietenie paliva. Práve tieto aditíva sú zodpovedné za to, že motor môže bežať s klasickým princípom chodu vznetových motorov, teda s pasívnym vznietením paliva vplyvom zvýšenia teploty pri kompresii -bez nutnosti „umelého" dodania vonkajšej energie (zážihu).
Motor má v porovnaní s bežným dieselovým upravený vstrekovací systém a modifikované piesty pre zvýšenie kompresného pomeru. Spracovanie výfukového systému je prakticky identické ako pri dieselových motoroch Euro 6 - je založené na technológii SCR.
Bioetanol je v súčasnosti najdostupnejším alternatívnym palivom z obnoviteľných zdrojov z hľadiska kvantity aj geografickej perspektívy. Viac ako 90 % palív z obnoviteľných zdrojov na svete je založených práve na bioetanole. Jeho výroba je ľahká a lacná. Vyrába sa technológiou alkoholového kvasenia z rastlín s vyšším obsahom škrobu a sacharidov, ako sú kukurica, obilie, zemiaky, cukrová trstina či cukrová repa. Možno ho však vyrábať aj z organického odpadu či celulózy. V závislosti od toho, z akého materiálu je vyrobený bioetanol, poskytuje ED95 až 90 % zníženie tvorby CO2 v porovnaní s klasickým vznetovým motorom a má tiež pozitívny vplyv na zníženie tvorby oxidov dusíka NOx. Výhodou ED95 je jednoduchá logistika - môže sa uskladniť a tiež tankovať podobne ako bežná nafta. Má tiež dobré vlastnosti pri nízkej teplote a veľmi dôležitým plusom je, že jeho parametre časom nedegradujú.
Na to, aby sme dostali energiu adekvátnu litru nafty, potrebujeme 1,6 litra ED95. Deväťlitrový motor Scania DC09 116 na palivo ED95 má podobné výkonové parametre ako adekvátny motor na naftu. Vyvinie 206 kW (280 k) pri 1 900 ot.min-1, resp. 1 250 Nm pri 1 000 - 1 425 ot.min-1. Vďaka preplňovaniu turbodúchadlom s VGT poskytuje motor dobré reakcie aj v nízkych otáčkach.
Bioetanol, resp. ED95 sú vhodné na mestský a regionálny rozvoz tovaru.
Bionafta FAME
Druhou v rade je bionafta (označovaná tiež ako MERO -metylester repky olejnej alebo tiež z angličtiny ako FAME - Fatty Acid Methyl Esther, čo môžeme preložiť ako metylester mastných kyselín). Toto stopercentné prírodné palivo plne nahrádza klasickú naftu vyrobenú z ropy.
Scania ponúka široký rad motorov Euro 6 schopných spaľovať bionaftu - ide o rôzne výkonové verzie 9-, 13- a 16-litrových motorov. Tieto motory sú schopné spaľovať bežnú naftu aj bionaftu. Preto sú vhodné pre diaľkovú dopravu, kde sa počíta s tým, že bionafta nie je dostupná všade a vodič musí natankovať aj bežnú naftu. Motory na bionaftu dosahujú podobnú efektivitu ako na obyčajnú naftu.
V 1,1 litri bionafty je toľko energie ako v jednom litri bežnej nafty.
Manipulácia s bionaftou je rovnaká ako s naftou. Bionafta nie je toxická a je rozložiteľná v prírode. Má však jednu obrovskú nevýhodu: časom stráca svoje parametre. Bionafta má potenciál zníženia CO2 o 66 %. Motory na bionaftu sa správajú rovnako ako motory na naftu.
HVO
Zaujímavou alternatívou do budúcna je tzv. HVO (Hydrogenerated Vegetable Oil), teda vysokokvalitná nafta, ktorú možno vyrábať z použitého oleja, repkového oleja, palmového oleja alebo zo živočíšneho tuku. Použitie týchto zdrojov má významný vplyv na zníženie tvorby ozónových plynov. V porovnaní s konvenčnou naftou umožňuje až o 90 % nižšiu tvorbu emisií CO2. HVO je netoxické, má stabilné vlastnosti (vekom aj teplotou) a je biologicky rozložiteľné. Má podobnú účinnosť ako bežná nafta, preto je aj spotreba prakticky rovnaká.
Liter nafty má toľko energie ako zhruba 1,05 litra HVO. Nevýhodou je slabá dostupnosť. To sa však zmení.
Čo sa týka motora, ten nepotrebuje žiadnu dodatočnú úpravu. Aktuálne každý dieselový motor Scania je schopný spaľovať aj HVO, resp. zmes HVO a bežnej nafty v akomkoľvek pomere. Použitie HVO je viacmenej rovnaké ako použitie nafty a aj servisné intervaly sú pri používaní HVO rovnaké ako pri používaní nafty. Výhodou HVO je, že je použiteľné celoročne a tiež, že pri jeho spaľovaní (na rozdiel od nafty) nevznikajú žiadne usadeniny v motore.
Zemný plyn
Už dnes je veľmi rozšíreným alternatívnym palivom aj zemný plyn. Možno ho použiť v stlačenej (CNG - Compressled Natural Gas) alebo skvapalnenej podobe (LNG - Liquifi ed Natural Gas). Scania má riešenie pre obe alternatívy. V oboch prípadoch však motor treba prestavať na princíp zážihových motorov. To znamená, že spaľovanie odštartuje umelo vytvorená iskra. Motory majú znížený kompresný pomer (v motore OC09 102 Euro 6 je kompresný pomer 12,6:1), v hlave valcov pribudnú zapaľovacie sviečky a tiež zapaľovacie cievky pre každý valec. Motory si zachovali preplňovanie a medzichladič stlačovaného vzduchu. Spomínaný motor pri zdvihovom objeme valcov 9,3 l vyvinie 250 kW (304 k) pri 1 900 ot.min-1, resp. 1 600 Nm pri 1 100 - 1 400 ot.min-1.
Práve pri hodnote krútiaceho momentu urobili konštruktéri za ostatné roky obrovský pokrok. Zatiaľ čo motory Euro 3 na plyn dosahovali sotva 60 % maxima krútiaceho momentu dieselového motora a motory Euro 5 na plyn zhruba 70 %, dnešné motory na plyn spĺňajúce emisné limity Euro 6 dosahujú rovnaký krútiaci moment ako ich dieselové ekvivalenty.
Konštruktéri to dosiahli úpravou sacieho potrubia, čím sa znížili čerpacie straty, použitím dvoch vstrekovačov na každý valec, rýchlejšou riadiacou jednotkou motora a separátnym manažmentom každého valca.
A nielen maximálnou hodnotou Mk konkurujú svojim dieselovým súrodencom, ale aj priebehom krútiaceho momentu. Vo vyšších otáčkach dokonca majú o málo vyšší krútiak. A je to cítiť za jazdy. Motor reaguje rovnako agilne ako dieselový. Kedysi boli motory na plyn zhruba o 30 % menej efektívne ako ich dieseloví konkurenti, no dnes už to neplatí. Rozdiel v bežnej prevádzke je iba 7 % v spotrebe.
Zemný plyn je vlastne metán zo „srdca" Zeme. Rovnako ako nafta či benzín, aj zemný plyn je fosílne palivo, keďže však jeho molekula obsahuje jeden atóm uhlíka, pri jeho spaľovaní sa do ovzdušia dostáva výrazne menej CO2. CNG a LNG si vyžadujú diametrálne odlišný prístup ku skladovaniu. CNG potrebuje vysoký tlak (do 250 barov), LNG zasa extrémne nízku teplotu (mínus 82 až mínus 162 °C). Pre stlačený zemný plyn ponúka Scania dva druhy nádrže - ľahšiu z kompozitného materiálu vystuženého uhlíkovými vláknami, ktorá poskytuje dojazd zhruba 350 km, a oceľovú, ktorá pri rovnakom objeme, ale vyššom tlaku pojme plyn na zhruba 500 km. Nádrž na LNG poskytuje dojazd až do 1 100 km. Pri tankovaní oboch druhov plynu však treba byť obozretný.
Ak sa pozrieme na porovnanie energetickej hustoty, zistíme veľký rozdiel. Na získanie energie adekvátnej energii jedného litra nafty potrebujeme 1,7 litra skvapalneného zemného plynu a až 5 litrov stlačeného zemného plynu. Zemný plyn má potenciál 20 % zníženia tvorby CO2.
Vyskúšali sme si, samozrejme, oba druhy. Ich výhodou v porovnaní s naftou je výrazne tichší chod motora, ale nielen to. Motor ide oveľa mäkšie - po typicky tvrdom zvuku dieselového motora niet ani stopy. Vyplýva to z princípu práce motora, pri ktorom spaľovací tlak v komorách rastie pomalšie.
Motory na plyn majú certifikát PIEK, ktorý im umožňuje pracovať v Štokholme aj v noci, keď je inak platná ochrana hluku. Pri testovacích jazdách som tiež ocenil, že motor zaberá už z nízkych otáčok a ľahko ide do otáčok. To je výsledok výborného priebehu krútiaceho momentu.
Bioplyn
Ďalšou alternatívou je bioplyn, ktorý poskytuje až 90-percentné zníženie tvorby CO2. Samotný bioplyn vzniká vyhnívaním biomasy (rastlinná biomasa, živočíšna biomasa, komunálny odpad alebo odpad z potravinárskeho priemyslu) bez prístupu kyslíka ako výsledok látkovej výmeny metánových baktérií. Aj v tomto prípade môžeme plyn uskladniť pod vysokým tlakom (CBG -Compressed Biogas) alebo v skvapalnenom stave (LBG -Liquifi ed Biogas). Technologicky sú motory podobné ako na zemný plyn. A rovnako ako pri CNG, resp. LNG, aj motory na CBG a LBG poskytujú vysoký krútiaci moment v nízkych otáčkach.
Zároveň sú tichšie a majú príjemnejší mäkší chod ako ich dieseloví konkurenti. To ocení nielen vodič, ale najmä jeho okolie. Aj vozidlá na bioplyn môžu pracovať v Štokholme v noci. Plusom bioplynu je lacná a technologicky jednoduchá výroba, nie je toxický, naopak, nevýhodou je nestálosť vlastností. Všetky plyny sa vyznačujú čistým spaľovaním - motor sa nezanáša sadzami. Nevýhodou plynových motorov (na CNG, LNG, CBG aj LBG) je, že nie sú schopné jazdiť na naftu. Preto vzhľadom na dojazd a tiež na menej hustgú sieť čerpacíc hstaníc sa odporúčajú na použitie v mestskej a regionálnej rozvážkovej službe, pri zbere odpadu a pod.
Scania ponúka riešenie prakticky pre všetky známe druhy alternatívnych palív.