Agrárágazat főoldal   Agrárágazat 2012 Március






Tartalomjegyzék Az ökológiai gazdálkodás hazai helyzete  Trendek és kitörési pontok Szárítótechnológia generálkivitelezése beruházó szemével 4. - Tisztító rendszer Utolsó lap

Traktormotor levegőszennyező hatása és mérséklésére szolgáló új eljárások





Az utóbbi évtizedben a traktormotorok jelentős fejlődésen mentek keresztül. A fejlesztések elsősorban a dízelmotorok levegőszennyező hatásának mérséklését szolgálták. A hatósági környezetvédelmi előírások teljesítése érdekében a dízelmotorok kipufogógáz utókezelésében új eljárások kerültek alkalmazásra.

Traktormotor levegőszennyező hatása

A dízelmotor működése során jelentős mennyiségű levegőt használ fel, 1 kg gázolajhoz 16-24 kg (13-20 m3) levegő szükséges. A keletkező kipufogógáz alkotói közül csak a nitrogén (N2), az oxigén (O2) és a vízgőz (H2O) környezetbarát, az összes többi szennyezőanyag a széndioxid (CO2) is. A CO2 a Föld felmelegedését segíti elő az „üvegház” hatás révén. A motorban képződő CO2 mennyisége az elfogyasztót hajtóanyag (gázolaj) tömegétől és összetételétől függ.

A traktordízelmotor kezeletlen kipufogógáz mennyiségének 0,3%-a károsanyag, és ennek mintegy felét (50%-át) a nitrogénoxidok (NOx) teszik ki. A kipufogógázban lévő kénoxidok (SOx) mennyisége a hajtóanyag (gázolaj) kéntartalmának mérséklésével csökkenthető. A levegőbe kerülő nitrogén- és kén-oxidok önmagukban is mérgezőek, de ezek a gázok felelősek a levegő fokozódó savasodásáért, a savas esők kialakulásáért. Hatásukra egyes növények anyagcseréje megváltozik, így pl. erdőpusztulást okozhatnak, s szintén a savas esők számlájára írható a mészkőből készült épületek, műemlékek rohamos romlása. A két gáznak a füstköd, a szmog kialakulásában is fontos szerepe van.

Az el nem éget szénhidrogének (HC) mérgezőek és egy része (pl. benzpirén) erős rákkeltő hatású. A dízelmotorban kismértékben keletkezik az emberre mérgező hatású szénmonoxid (CO) is.

A dízelmotor kipufogógázban lévő valamennyi szilárd rész (por, korom, fém kopadék stb.) tömegének jellemzésére a részecskék (angolul: particulate matter, rövidítve PM) elnevezést használják. A részecskék szemcse finomságát a következő képen jelölik: PM2,5, amely azt jelenti, hogy 2,5 µm-nél kisebb átmérőjű részekből áll a részecske tömege. Finom részecskéknek nevezik a 2,5 µm-nél, ultrafinomnak pedig a 0,1 µm-nél kisebb átmérőjű szilárd részeket. A korszerű traktordízelmotor sajnos finom és ultrafinom részecskéket állit elő. A finom részecskék egészségkárosítóak, légzőszervi megbetegedéseket és rákkeltő hatást okoznak. A részecskék mennyiségének keletkezése a motor üzemeltetési körülményeitől, a hajtóanyagtól és a levegőszűrés minőségétől függ elsősorban.

Traktormotor levegőszennyező hatására vonatkozó hatósági előírások

A mezőgazdasági traktorok világméretű elterjedésükkel egyre inkább hozzájárulnak a Föld légkörének szennyeződéséhez. A traktoron és a közelében dolgozó munkások, valamint a vidéki lakosság egészségének megóvása érdekében hatósági előírások korlátozzák a traktormotor megengedhető levegőszennyezésének mértékét.

Általában a következő kipufogógáz-összetevők mennyiségének kibocsájtására (emissziójára) vonatkoznak a hatósági korlátozó előírások:

- szénmonoxid (CO),

- szénhidrogének (HC), nem metán tartalmú szénhidrogének (NMHC),

- nitrogénoxidok (NOx),

- részecske (PM).

A traktordízelmotora vonatkozó 1996-ban Amerikában, az U.S. EPA által megfogalmazott korlátozó előírásokat és az amerikai kipufogógáz emissziós vizsgálatok módszerét kisebb modósítással több ország átvette, 1997-ben az Európai Unió is. Az EU határértékeit és vizsgálati módszerét az Uniós csatlakozásunk előtt a 44/2001. (XII. 18.) KöHÉM rendelet hazánkban is kötelezővé tette.

A traktormotor teljesítményének csoportba sorolásának függvényében az emissziós előírások határértékei az évek folyamán egyre szigorodnak. Az 1. ábra szemlélteti a két legkellemetlenebb károsanyag a nitrogénoxidok (NOx) és a részecskék (PM) mennyiségének drasztikus korlátozását. Az U.S. EPA előírásaiban a besorolási fokozatokra a „tier” [tiőr] angol szót használják, amelynek magyar jelentése sor, számsor. A Tier 4 fokozatos, részleges bevezetése miatt „előzetes” Interim Tier 4 és „végleges” Final Tier 4 fokozatot is megkülönböztetnek.

Az európai előírás jelölésére a „Stage”[steidzs] angol szót (magyar jelentése fokozat, szint) használják. A nagyjából megegyező európai és amerikai előírások összetartozását a 1. ábra mutatja.

Az új traktordízelmotor levegőszennyező hatása jelentősen csökken és 2014-től gyakorlatilag a káros hatás meg fog szűnni. A gyártok abban érdekeltek, hogy kisebb teljesítmény kategóriába sorolják be (kisebb értékre állítsák be) motorjaikat, mert így könnyebben, kisebb ráfordítással teljesíthetik a környezetvédelmi előírást.

Traktormotor levegőszennyező hatását mérséklő eljárások

A traktordízelmotor levegőszennyező hatásának mérséklésére a motor kipufogógázát – mielőtt a szabadba kikerülne – utókezelésnek vetik alá. Az alkalmazott utókezelési eljárások:

-          kipufogógáz visszavezetés (EGR),

-          dízeloxidációs katalizátor (DOC),

-          AdBlue folyadék

-          NOx katalizátor technika (SCR),

-          dízel részecskeszűrés (DPF),

-          ezek kombinációja.

 

A fejlesztések során kezdetben a kipufogógáz visszavezetésével (EGR, Exhaust Gas Recirculation) mérsékelték a NOx kibocsátást. A dízelmotor mivel légfelesleggel üzemel, ezért hajlamos a NOxelőállítására. Ha az égéstérben a felesleges friss levegő helyett külső vagy belső módon részben kipufogógázt juttatnak vissza, csökkenthető a Nox képződés mértéke. A nagymértékű külső kipufogógáz visszavezetés hatékonysága nagyobb, de az itt beépített hűtő és a hosszú csővezeték alkalmazása miatt a motor gázolaj fogyasztása növekszik. A kipufogógáz visszavezetés (EGR) megoldás általános előnye, hogy egyszerűen és olcsón megvalósítható, karbantartást nem igényel.

A dízeloxidációs katalizátor (DOC, Diesel Oxidation Catalyst)), elsősorban az el nem égett szénhidrogéneket (HC-t) oxidálja, önmagában nem használják.

Az AdBlue folyadék és a NOx katalizátor technika (SCR, Selectiv Catalytic Reduction) rendszer felépítését a 2. ábra szemlélteti. A rendszer előnye, hogy a kipufogógáz NOx összetevőit igen jó hatásfokkal (kb. 85%) redukálja, más eljárásokhoz képest kb. 5%-os gázolajfogyasztás mérséklést eredményez. Hátránya az AdBlue folyadék 3÷5%-os (gázolajfogyasztással arányos) fogyasztása. Ez egy újabb üzemanyag megjelenését jelenti a traktorüzemeltetésben. Az AdBlue ára olcsóbb, mint a gázolajé, ezért az SCR technika hosszabb távon gazdaságosabb üzemeltetést jelent.

Dízel részecskeszűrést (DPF, Diesel Particulate Filter) alkalmaz a motortechnika a részecskék visszatartására. A nagymértékű kipufogógáz visszavezetés mellett és oxidációs katalizátor (DOC) után alkalmazzák a részecske szűrőt (DPF). A monolit katalizátorok felépítéséhez hasonló „falon átszűrő technológia” (Wall Flow Filter Technology) rendszer működését a 3. ábra mutatja. Az üzemeltetés során kiszűrt dízel részecskék lerakódása miatt megnövekszik a DPF áramlási ellenállása, ezért 10÷20 üzemóránként a rendszert automatikusan regenerálják. Mivel a regenerálás jelenleg a koromtartalom elégetésére korlátozódik hosszabb idő után 2000÷3000 üzemóránként a nem égethető részecskéket is el kell távolítani, ezt a műveletet hívják tisztításnak.

Jelenleg az amerikai gyártok inkább a DPF megoldást, míg az európaiak elsősorban az SCR technológiát alkalmazzák. 2014-től viszont nem lesz választás, mert mind a két megoldást egymásra épülve kell majd használni  a hatósági előírásokat teljesítése érdekében.

 

A mezőgazdasági traktor egyre összetettebb, egyre drágább lesz és az üzemeltetési költségek is növekednek. A traktor üzemeltetéséhez egyre nagyobb szaktudással rendelkező munkásgárda szükséges, ennek képzésére is fel kell készülnie a magyar mezőgazdaságnak.

Dr. Varga Vilmos

Szent István Egyetem

Gépészmérnöki Kar

Gödöllő









Hirdessen itt! A szükséges információkat elolvashatja, ha erre a szövegre kattint.


A fenti dokumentummal kapcsolatos felelősség meghatározása

Agagrárágazat Archívum, év/hónap
2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012
12 12 12 12 12 12 12 12 12 12 12
11 10 10 11 11 11 11 11 11 11 11 10
10 09 09 10 10 10 08 10 10 10 09
08 08 09 09 08 06 09 09 09 09 08
06 06 08 08 06 05 08 08 08 08 07
05 05 06 06 05 04 06 06 06 06
04 04 05 05 04 03 05 05 05 05 05
03 03 04 04 03 02 04 04 04 04 04
02 01 03 03 02 03 03 03 03 03
01 02 02 02 02 02 02 02
01 01 01 01 01