LPG-busser i København - et opfølgningsprojekt

Transkript

1 LPG-busser i København - et opfølgningsprojekt Ken Friis Hansen, sektionsleder Michael Grouleff Jensen, civilingeniør Niels Ezerman, konsulent Teknologisk Institut, Energi Motorteknik Århus

2 Indholdsfortegnelse 1. Indledning Baggrund Formål Projektets indhold Emissionsmålinger Første serie emissionsmålinger Sammenligning af katalysatorer Anden serie emissionsmålinger Emissionsmåling på ny Dinex katalysator Tredje serie emissionsmålinger Måling af emissioner på vej og ved HT Miljøtilsyn Energiforbrug Driftsstabilitet og servicebehov Brand i busserne Servicebehov Driftsstabilitet Interview-undersøgelse Konklusion...16 Appendiks A. Første serie emissionsmålinger Appendiks B. Sammenligning af katalysatorer Appendiks C. Anden serie emissionsmålinger Appendiks D. Emissionsmåling på ny Dinex katalysator Appendiks E. Tredje serie emissionsmålinger

3 1. Indledning Nærværende rapport omhandler resultater og erfaringer fra opfølgningsprojektet LPG-busser i København, som er gennemført i perioden fra oktober 1997 til juni Projektets formål var at indsamle informationer og data omkring driften af LPG-busser i København. De indsamlede informationer vedrører primært bussernes energiforbrug, emissioner, servicebehov og regularitet; men også chaufførernes, værkstedspersonalets og passagerernes indtryk af busserne skulle belyses ved hjælp af interview-undersøgelser. I projektet deltog: Combus A/S, Hovedstadsområdets Trafikselskab (HT), Scania Busser Silkeborg A/S og Teknologisk Institut, Energi/Motorteknik. Projektet er gennemført med økonomisk støtte fra Færdselsstyrelsen. 2. Baggrund I forbindelse med HT's 6. udbud, som omhandlede drift af ca. 100 busser fra 28. september 1997, bød et antal entreprenører med LPG som eneste alternativ. Combus A/S vandt kontrakten med 47 busser, som alle er leveret af Scania Busser Silkeborg A/S. Disse 47 busser, plus 4 reservebusser, var de første fabriksnye LPG-busser i Danmark i nyere tid 1. Ved senere udbud er flåden af gasbusser blevet yderligere udvidet, således at der i løbet af sommeren 1999 kørte ca. 260 gasbusser i HT-området, som dermed har en af de største flåder af LPG-busser i Europa. 3. Formål Formålet med projektet var at skabe sammenligningsgrundlag mellem LPG og de øvrige teknologier, såsom diesel, hybrid 2, CNG 3 og DME 4. Projektet indeholdt derfor elementer, som muliggjorde sammenligning med de øvrige flådeforsøg: periodiske emissionsmålinger, registrering af energiforbrug, undersøgelse af brugeraccept og opfølgning på driftsstabilitet. Det var endvidere projektets formål at stille erfaringer og resultater til rådighed for offentligheden. Dette element savnes ofte i udlandet, hvor alternative brændstoffer indsættes, f.eks. som følge af en politisk beslutning, og der eksisterer derfor ikke noget projekt til opsamling af resultater. 1 Gasdrevne bybusser i Odense, Teknologisk Institut, hybridbusser i Ålborg, Teknologisk Institut, Naturgasbus i Vejle, Vejle Kommune, Demonstrationsprojekt: Anvendelse af DME til transportformål, Haldor Topsøe A/S,

4 4. Projektets indhold Projektet indeholdt følgende hovedelementer: Måling af emissioner af NO x, HC og CO efter "5-mode" på rullefelt blev gennemført 3 gange (ved projektstart, efter et halvt år og efter godt halvandet år). Gasforbruget blev registreret over hele projektperioden. Der blev ført logbog over busserne for dokumentation af driftsstabilitet og servicebehov. HT og Combus gennemførte en interview-undersøgelse blandt passagererne. For at få tilstrækkeligt statistisk materiale omfattede projektet emissionsmålinger på 3 LPGbusser og indsamling af data over forbrug og servicebehov for samtlige 51 busser. Der er ikke medtaget dieselbusser som reference, idet det vurderedes, at resultater fra nogle af de tidligere flådeforsøg vil kunne anvendes hertil. For at den tids- og årstidsmæssige variation kunne vurderes, var projektet planlagt til at vare et år, men kom i realiteten til at strække sig over mere end halvandet år. 5. Emissionsmålinger LPG-busserne er teknisk set meget avanceret opbygget. Motoren (DAF GG170LPG) på 8,66 liter er turboladet med ladeluftkøling og yder 170 kw ved 2000 rpm. Den er udstyret med elektronisk styret, flydende gasindsprøjtning og med λ-reguleret 3-vejs katalysator. LPGbusserne er i kategorien "EURO III", hvilket betyder, at de emissionsmæssigt er bedre end EURO III kravene, dog målt med EURO II måleproceduren. Emissionerne af NO x, HC og CO forventes derfor at være meget lave, mens partikelemissionen stort set forventes elimineret. Da der ved projektets start ikke fandtes en officiel godkendelsesprocedure for gasmotorer, blev emissionsmålingerne foretaget efter standarden for dieselmotorer, som hedder ECE R49 eller EØF 88/77 (13-mode-testen), hvor motoren i prøvebænk måles i 13 belastningspunkter. De enkelte emissioner og effekter, målt ved de forskellige belastninger, tillægges en forudbestemt vægt og summeres til én værdi. Grænseværdierne for de regulerede emissioner i EUROkravene er således opgivet i enheden g/kwh. Teknologisk Institut har tidligere vist, at et tilsvarende resultat kan opnås ved at måle bussen på rullefelt i fem forskellige driftspunkter, dog med andre vægtningsfaktorer. Ved emissionsmålingerne af LPG-busserne er denne "5-mode test" benyttet. Belastning og vægtning kan ses i følgende tabel. 3

5 Mode nr. Omdrejningstal Belastning % Vægtning 1 tomgang 0 0,25 3 maks. moment 25 0,16 4 maks. moment 50 0,16 6 maks. moment 100 0,25 8 maks. effekt 100 0,18 Tabel 1: 5-mode testen I december 1998 blev grænseværdierne og de tilhørende måleprocedurer for EURO III, IV og V endeligt fastlagt. Her blev der bl.a. specificeret en ny transient målemetode, ETC (European Transient Cycle), for gasmotorer, som senere også skal anvendes til dieselmotorer. Motoren i LPG-busserne burde derfor være testet i den nye transiente procedure for at være "ægte" EURO III. Dette forhold har en vis betydning for emissionerne, som det vil fremgå af det efterfølgende. 5.1 Første serie emissionsmålinger De første emissionsmålinger på de udvalgte busser med numrene: 5048, 5049 og 5050 blev foretaget, da busserne var fabriksnye, og inden de blev leveret til Combus. Der er ikke målt partikler i projektet, da emissionen forventes at være meget lav og dermed næsten umulig at bestemme på rullefelt. Detaljerede måleresultater kan findes i appendiks A-E. Resultaterne fra første serie emissionsmålinger på de nye busser, vægtet efter omtalte 5-mode, er givet sammen med motorleverandørens (DAF) produktionsværdier i det følgende skema. Bus nr Bus nr Bus nr DAF EUROIII NO x [g/kwh] 2,34 2,97 3,29 < 1 5 HC [g/kwh] 0,15 0,24 0,13 < 1 0,66 CO [g/kwh] 2,43 3,07 2,35 < 0,6 2,1 PM [g/kwh] < 0,05 0,10 Tabel 2: Emissionsmålinger ved projektstart Målingerne er foretaget den 21. og 23. oktober 1997, lufttryk: 1022/1017 mbar. Bus nr. 5048, reg.nr. OZ , kørt 256 km, målt effekt 160 kw Bus nr. 5049, reg.nr. OZ , kørt 320 km, målt effekt 159 kw Bus nr. 5050, reg.nr. OZ , kørt 317 km, målt effekt 162 kw Som det fremgår, var bussernes emissioner af NO x og CO højere end DAF s opgivelser - og for CO også højere end EUROIII ved første måling. Dette gav anledning til en del diskussion i styregruppen, specielt da DAF havde foretaget målinger, som lå væsentligt under de oplyste produktionsværdier. 4

6 En mulig forklaring på afvigelsen var, at busserne i Danmark ikke anvender samme katalysator, som motoren der er testet hos DAF i Holland. Desuden vil der imellem forskellige laboratorier altid være mindre afvigelser, ligesom der vil være forskel på prøvebænksmålinger og rullefeltmålinger. Katalysatoren, som DAF havde anvendt ved typegodkendelsen af motoren, var en Engelhard PTX-8095, det er en keramisk monolit katalysator bestående af to 9,5 x 6 blokke med et volumen på ca. 7 liter og en Palladium(Pd)-belægning. Katalysatoren på busserne i København var en dansk fremstillet Dinex 88301, det er en rullet metallisk katalysator med et volumen på ca. 6,6 liter og en Platin(Pt)-belægning. 5.2 Sammenligning af katalysatorer De to katalysatorer er altså afgørende forskellige, og styregruppen vedtog derfor at foretage en sammenlignende test mellem DAF-katalysatoren og Dinex-katalysatoren for at afgøre, hvilken indflydelse katalysatoren har på emissionen fra LPG-busserne. Til denne sammenligningstest leverede Scania en fabriksny bus (bus nr. 5158) og en katalysator af DAF -typen. DAFkatalysator Dinexkatalysator Gennemsnit af 3 tidligere målinger DAF EUROIII NO x [g/kwh] 1,98 6,76 2,87 < 1 5 HC [g/kwh] 0,04 0,19 0,17 < 1 0,66 CO [g/kwh] 0,84 2,26 2,62 < 0,6 2,1 Tabel 3: Sammenligning af katalysatorer Målingerne er foretaget den 18. og den 19. marts 1998, lufttryk: 1019/1028 mbar. Bus nr. 5158, ikke indregistreret, kørt 393 km, målt maks. effekt 163 kw med DAF-katalysator. Som det fremgår af tabel 3, var DAF-katalysatoren ca. en faktor 3 bedre på emissionerne end Dinex-katalysatoren, selvom resultaterne for NO x og CO stadig ligger over motorfabrikantens opgivelser. Det fremgår også, at NO x -emissionen for bus nr med Dinex-katalysatoren er højere end emissionerne fra de tre tidligere målte busser, hvilket kan skyldes selv små forskelle i justering eller styring af gasindsprøjtningen. 5

7 5.3 Anden serie emissionsmålinger Anden serie emissionsmålinger blev foretaget, efter at busserne havde været i drift i et halvt år. Busserne havde på daværende tidspunkt kørt km. Bus nr Bus nr Bus nr Gennemsnit af 3 tidligere målinger DAF EUROIII NO x [g/kwh] 11,59 9,35 11,42 2,87 < 1 5 HC [g/kwh] 0,81 0,30 0,53 0,17 < 1 0,66 CO [g/kwh] 9,55 7,31 9,85 2,62 < 0,6 2,1 Tabel 4: Anden serie emissionsmålinger Målingerne er foretaget den maj 1998, lufttryk: 1031 mbar. Bus nr. 5048, reg.nr. OZ , kørt km, målt effekt 150 kw Bus nr. 5049, reg.nr. OZ , kørt km, målt effekt 159 kw Bus nr. 5050, reg.nr. OZ , kørt km, målt effekt 153 kw Som det fremgår af tabel 4, er bussernes emissioner steget med en faktor ca. 3 mellem første og anden serie emissionsmålinger, dvs. på et halvt år. Emissionerne er meget højere end DAF s opgivelser og overskrider nu EURO III-grænseværdierne både på NO x og CO. Dette skyldes utvivlsomt, at katalysatorens virkningsgrad er aftaget som følge af overophedning pga. fejl i motorstyringen. Katalysatoren er dog ikke virkningsløs. Uden at have foretaget målinger før - eller uden - katalysatoren kan man ikke udtale sig om virkningsgraden, men ændringen i emissionerne svarer til, at virkningsgraden er faldet fra f.eks. 80% til 40%. 5.4 Emissionsmåling på ny Dinex katalysator På baggrund af de utilfredsstillende emissionsresultater ved halvårsmålingen besluttede styregruppen at udsætte tredje serie emissionsmålinger, som efter planen skulle foretages, når busserne har været i drift i 1 år, dvs. i oktober Det blev samtidig vedtaget at gennemføre en måling på bus nr. 5048, udstyret med en nyudviklet Dinex400 katalysator, som en mulig erstatning for de originale katalysatorer. For at bestemme katalysatorens virkningsgrad blev det desuden besluttet at måle bussens rå-emissioner, dvs. emissionerne uden katalysator. Målingerne med Dinex400 katalysator og uden katalysator blev foretaget den september 1998, lufttryk: 993 mbar. Bus nr. 5048, reg.nr. OZ , kørt ca km, målt effekt 146 kw med Dinex400 kat, 151 kw uden katalysator. 6

8 Bus nr Original Dinex Bus nr Ny Dinex400 Bus nr Uden kat Dinex400 virkningsgrad [%] EURO III NO x [g/kwh] 2,34 1,21 16, HC [g/kwh] 0,15 0,13 1, ,66 CO [g/kwh] 2,43 1,64 21,7 92 2,1 Tabel 5: Emissionsmålinger med Dinex400 katalysator og uden katalysator Som det fremgår af tabellen, overholdt den nye Dinex400 katalysator EUROIII, og den var noget bedre end den originale" Dinex, da den var ny i oktober Af hensyn til overholdelse af EUROIII efter ½-1 år kunne man måske godt ønske sig, at specielt CO havde været lidt lavere. Katalysatorens virkningsgrad kan dog ikke blive ret meget højere. Det fremgår også, at motorens emissioner uden katalysator er endog meget høje, og det er derfor uhyre vigtigt, at katalysatoren fungerer, hvis LPG-busserne skal være et miljøvenligt alternativ til dieselbusser. Scania og Dinex gennemførte samtidig et måleprogram 5 for at teste to nye Dinex-katalysatorer sammenlignet med DAF-katalysatoren. Dette testprogram viste, at den ny Dinex400 katalysator var den bedste. Efterfølgende blev de originale Dinex-katalysatorer på de første 51 busser udskiftet med den nye katalysator af typen Dinex400. Busserne i måleprogrammet fik dog monteret hver sin katalysatortype for at teste holdbarheden. Bus nr fik monteret en Dinex400 katalysator (oktober 1998), bus nr fik monteret DAF katalysatoren (februar 1999), og bus nr fik monteret en Dinex200 katalysator (februar 1999). 5.5 Tredje serie emissionsmålinger For at opnå driftserfaringer med de 3 katalysatorer, Dinex400, DAF og Dinex200, blev tredje serie emissionsmålinger udskudt til lige inden sommerferien 1999, hvor alle tre busser skulle have kørt mindst 6 måneder med de nye katalysatorer. Af forskellige årsager fik bus nr og nr dog først monteret deres katalysatorer i februar Tredje serie emissionsmålinger blev foretaget primo juni 1999, efter at busserne havde været i drift i godt og vel 1½ år. Busserne havde på daværende tidspunkt kørt km. Målingerne er foretaget den juni 1999, lufttryk: mbar. Bus nr. 5048, reg.nr. OZ , kørt km, målt effekt 161 kw Bus nr. 5049, reg.nr. OZ , kørt km, målt effekt 141 kw Bus nr. 5050, reg.nr. OZ , kørt km, målt effekt 110 kw 5 Måling af emissioner fra gasmotor, Teknologisk Institut,

9 Bus nr Dinex400 Bus nr DAF Kat. alder 8 mdr. 4 mdr. 4 mdr. Bus nr Dinex200 DAF EUROIII NO x [g/kwh] 1,22 16,2 1,34 < 1 5 HC [g/kwh] 0,06 1,10 0,26 < 1 0,66 CO [g/kwh] 1,72 20,0 2,55 < 0,6 2,1 Tabel 6: Tredje serie emissionsmålinger Den manglende effekt på bus nr viste sig efterfølgende at skyldes en indsugningsslange mellem turbolader og ladeluftkøler, som ikke var korrekt monteret og dermed utæt. Dette medførte, at motoren ikke fik det korrekte ladetryk og derfor doserede lavere brændstofmængde, hvilket naturligvis medførte lavere effekt. Fejlen er dog uden betydning for emissionerne. Som det fremgår, var Dinex400 katalysatoren på bus nr ikke blevet mærkbart ringere i den 8-måneders periode fra september 1998 (tabel 5) til juni 1999 (tabel 6). Bussen overholdt stadig EURO III. Lidt dårligere så det ud for Dinex200 katalysatoren, som efter 4 måneders drift overskred EUROIII grænseværdien for CO. Helt slemt så det ud for DAF-katalysatoren, som efter 4 måneders drift var virkningsløs. Katalysatoren må formodes at være totalt ødelagt, hvilket bl.a. kunne forklare den lave effekt (141 kw), der blev målt på bussen. 5.6 Måling af emissioner på vej og ved HT Miljøtilsyn For at kontrollere, at entreprenørernes materiel overholder de emissionsværdier, som HT og entreprenøren har indgået kontrakt om i hele udbudsperioden, har HT arbejdet på at indføre en Miljøtilsynsordning udviklet i samarbejde med Teknologisk Institut 6. Miljøtilsynet går i al sin enkelthed ud på, at bussen, i forbindelse med det årlige syn hos Statens Bilinspektion, gennemgår en ekstra emissionsmåling, hvor man under en acceleration på vej fra 0 til 70 km/t måler maksimal værdier af NO x og opacitet (røggastæthed) med transportabelt udstyr. HT og SBI har også målt enkelte LPG-busser i Miljøtilsynsordningen. Resultaterne for opaciten har, som forventet, været meget lave, mens NO x har været højere end forventet. Der synes altså at være modstrid mellem de stationære målinger i prøvebænk og på rullefelt, hvor LPGbussernes emissioner, når katalysatoren fungerer, er lave og transiente målinger i HT's Miljøtilsyn, hvor emissionerne er højere. Teknologisk Institut gennemførte derfor en Miljøtilsynstest på bus nr for at kunne sam- 6 Teknisk rapport, HT Miljøtilsyn, Teknologisk Institut,

10 menligne alle tre målemetoder, og resultatet blev en NO x -værdi på 850 ppm. Da denne rapport blev skrevet, var der ikke fastlagt endelige grænseværdier for Miljøtilsyn, men den foreslåede NO x -grænseværdi var 750 ppm for EUROIII. For nærmere at belyse LPG-bussernes emissioner - og her primært NO x - i daglig drift på en vejstrækning blev det besluttet at gennemføre en måling på bus nr på Linje 4 i Århus, umiddelbart efter tredje emissionsmåling på rullefelt, juni For sammenligningens skyld blev der også målt en EUROII dieselbus (Bus 357, Volvo DH10A, lejet hos Århus Sporveje). Der er ved måling på vej brugt samme type transportabelt udstyr som ved Miljøtilsyn. Som det fremgår af figur 1 er Linje 4 rimelig typisk for busdrift i større byområder. Ruten er 12,7 km lang og tager ca. 42 min. at gennemkøre. Maksimal hastighed er 59 km/t, mens gennemsnitshastigheden er 18,4 km/t, og der er kort afstand imellem stoppene. Dette kørselsmønster er med andre ord ret transient og modsvarer dermed HT's Miljøtilsyn snarere end stationære test på rullefelt. 60 Bus linje 4 i Århus Hastighed [km/t] :10 10:15 10:20 10:25 10:30 10:35 10:40 10:45 10:50 10:55 Figur 1: Hastighedsprofil for linje 4 i Århus. 9

11 3000 Bus linje 4 i Århus NOx [ppm] :20 10:25 10:30 10:35 10:40 10:45 10:50 10:55 11:00 11:05 Figur 2: NO x målt for LPG-bus på linje 4 i Århus 3000 Bus linje 4 i Århus NOx [ppm] :10 10:15 10:20 10:25 10:30 10:35 10:40 10:45 10:50 10:55 Figur 3: NO x målt for diesel-bus på linje 4 i Århus 10

12 Som det fremgår ved sammenligning af figur 3 og 4 er udstødningsgassens indhold af NO x i ppm 7 oftest væsentligt højere for LPG-bussen end for dieselbussen. I transiente forløb, under acelleration, er LPG-bussens NO x meget høj, hvilket bekræfter resultaterne fra Miljøtilsyn. Den høje NO x i transiente forløb skyldes motorens reguleringssystem, ikke katalysatoren. Ved sammenligning af den absolutte emission skal der tages højde for, at LPG-bussen har en mindre udstødningsmassestrøm, idet gasbussen, i modsætning til dieselbussen, er forsynet med et gasspjæld, som begrænser indsugningsluft-massestrømmen i alle driftssituationer pånær fuldlast. Desuden kan der være forskel i ladetrykket. Linje 4 i Århus Diesel LPG Indsugningsluftflow kg/km 19,6 9,37 Brændstofforbrug kg/km 0,406 0,527 Udstødningsmassestrøm kg/km 20,0 9,89 NO x g/km 16,8 7,22 CO g/km 3,25 5,03 Tabel 7: Resultater fra Linje 4 i Århus, målt med transportabelt udstyr Som det fremgår af tabel 7 er dieselbussens udstødningsmassestrøm målt over hele Linje 4 i Århus dobbelt så stor som LPG-bussens, hvilket medfører, at samlet bliver dieselbussens NO x over dobbelt så høj som LPG-bussens, hvilket bekræfter resultaterne fra rullefelt. Målingerne på Linje 4 i Århus viser således, at LPG-bussernes emissioner er lave under daglig drift, når katalysatoren fungerer, hvilket er samme konklusion, man kan drage ud fra rullefeltmålingerne. Ved Miljøtilsynsmålingerne er NO x høj, som den også er under acceleration på vej, men det har ingen reel betydning for emissionen. Man må derfor konkludere, at der bør indføres en speciel NO x -grænseværdi for LPG-busserne i Miljøtilsyn Energiforbrug Combus registrerer løbende gasforbruget ved tankning af de enkelte busser. Det gennemsnitlige forbrug for en LPG-bus ligger på 1,16 km/l, mens en dieselbus kører 2,25 km/l. Der kan ses en lille forskel på LPG-forbruget i bymidten (1,11 kml) og uden for bymidten (1,21 km/l), samt en lille forbedring i forhold til første halvår af projektet hvor forbruget blev opgjort til 1,06 km/l. Da gasbusserne nu næsten fuldstændig har fortrængt dieselbusserne fra Københavns centrum er det svært at sammenligne forbruget direkte. Ved sammenligning med dieselbusser skal der desuden tages højde for forskellene i brændstofsammensætning. Omregnet til CO 2 -udslip giver Combus registreringer, med de nævnte forbehold, ca % mere CO 2 for LPG. 7 ppm betyder"parts per million" eller millionte-dele. 1 ppm er således 1/ % eller 0,0001% 8 Miljøtilsyns målemetoden er udviklet til dieselbusser. 11

13 Det økonomiske regnskab er mere kompliceret. Dels varierer indkøbsprisen for brændstoffet med tiden, og dels er prisen afhængig af gældende afgifter. På figur 4 er vist variationen i Combus s indkøbspris for diesel og LPG i perioden: juli 1998 til juni Priserne er indekseret til 100 i juli 1998, dog ikke således at forstå at diesel- og LPG-priserne var ens. 250 Prisvariation på brændstof 200 Prisindex juli august september oktober november december januar februar marts april maj juni Diesel LPG Figur 4: Udvikling i Combus s indkøbspris I skrivende stund får busselskaberne 10 øre/liter refusion på diesel og 30 øre/liter på LPG (forhøjet afgiftstilbagebetaling). Fra år 2000 falder LPG refusionen fra 30 til 25 øre/liter for helt at bortfalde i år Samlet betyder disse forhold, at der dags dato, regnet i kr/km, ikke er væsentlig forskel på diesel og LPG. Årstidsvariationer betyder, at LPG er lidt dyrere om vinteren og billigere resten af perioden. 7. Driftsstabilitet og servicebehov Når man indsætter ny teknologi, må man påregne en række større eller mindre vanskeligheder. Selvom LPG-busserne ikke er sat i drift som led i et demonstrationsprojekt, men er indkøbt til almindelige driftsopgaver, var det forventet, at der ville være nogle børnesygdomme med den nye teknologi. Vanskelighederne har dog vist sig at være noget mere omfattende end forventet. 12

14 7.1 Brand i busserne Det mest omtalte problem har været de brande, som er opstået i 3 busser. Risikoen for, at en bus bryder i brand, er altid til stede, faktisk brænder der hvert år flere dieselbusser, men brandene i LPG-busserne har tiltrukket sig større opmærksomhed. Brandene opstod, når ét af bussens to brændstofanlæg, som føder 3 cylindre hver uafhængigt af hinanden, løb tør under kørsel. Når tanken løb tør, blev blandingen på de 3 cylindre for mager til at kunne antændes. Dette havde to konsekvenser: dels kom der uforbrændt gas ud i udstødningen, dels registrerede λ-sensoren, at blandingen var for mager (pga. ilt i udstødningen), og styreenheden justerede derfor blandingen federe på alle 6 cylindre, hvilket resulterede i endnu mere uforbrændt gas i udstødningen. Når større mængder uforbrændt gas nåede katalysatoren, blev denne meget varm, og under uheldige omstændigheder kunne trægulvet umiddelbart over katalysatoren antændes. Der var dog i alle tilfælde tale om brande, som begrænsede sig til motorrummet. Combus og Scania har nu installeret et sikkerhedssystem, som minimerer risikoen for nye brande i LPG-busserne. Sikkerhedssystemet er opdelt i et primært og et sekundært system. Det primære system består i en advarsel om uforbrændt gas i udstødningen. Det sekundære system består i en temperaturovervågning af katalysatoren. Begge systemer regulerer motoren ned til tomgang eller stopper den, om nødvendigt. Desuden er isoleringen af gulvkonstruktionen over katalysatoren ændret, og den ny gulvisolering har, under en test hos DAF i Holland, holdt gulvtemperaturen under 50 C - selv under provokeret fejltænding på 2 cylindre. Brandene og den megen medieomtale fik HT til at forlange en uvildig gennemgang af bussernes sikkerhed. Rapporterne fra Dansk Gasteknisk Center (DGC) anbefaler nogle mindre ændringer i bussernes opbygning, blandt andet installation af dobbelte tankmålere og afskærmning af gaspåfyldning mod motorrum (hvilket i øvrigt er et nationalt krav), men konkluderer ellers, at sikkerheden er tilfredsstillende. 7.2 Servicebehov Almindelig vedligeholdelse som f.eks. justering af ventiler er generelt mere tidskrævende end på en dieselbus. Service-intervallet er typisk to gange årligt, hvor dieselbussen normalt klarer sig med én gang. Tændrørsskift, som jo af gode grunde ikke finder sted på dieselbusser, skal ligeledes udføres ca. 2 gange om året. Olieskift følger intervallet for tændrørskift, ca km, og svarer derfor til diesel, som kører til km afhængig af olietype. Combus registrerer løbende servicebehov på alle busser i et edb-system og har til formålet oprettet en række under-fejlgrupper for LPG-busserne, hvor fejl i bussernes første halvår blev registreret. Af udskrifterne fra systemet fremgår det tydeligt, at der har været en del problemer med busserne. 13

15 Der er i perioden fra den 1. januar 1997 til den 15. juni 1998 registreret i alt 233 fejl. Det svarer til et gennemsnit på 4,5 fejl pr. bus. Bus nr. 5048, 5049 og 5050, som følges ved emissionsmålingerne, har været ramt af henholdsvis 5, 4 og 3 fejl. De mest hyppige fejl er kølesystem (70 fejl), motorstyring/injektordriver (55 fejl) og udstødningsrør (32 fejl). Heraf har førstnævnte og sidstnævnte ikke direkte noget med LPG-teknologien at gøre. De fleste problemer, relateret til LPG, er således af styringsteknisk karakter. Udover de her nævnte fejl, har der været mange fejl på fejlmeldesystemet, som gør, at Combus af forsigtighedsgrunde har taget bussen ud af drift, men fejlene bliver ikke registreret i den nævnte dataindsamling. Disse problemer er dog løbende blevet løst. Scania Busser har kørt en række såkaldte kampagner med systematiske ændringer på samtlige gasbusser. Følgende ændringer er foretaget fra opstart oktober 1997 til juli 1998: Udskiftning af udstødningsmanifold til ny type (ændret støbning) Udskiftning af ledningsnet på motor (EMC) Kontrol af prop turbo samt montage af låseblik Montage af afbryder for oliefyr ved gaspåfyldning Ændret afskærmning ved trinkasse (varme fra katalysator) Ændring af motorstyring med advarsel for uforbrændt gas i udstødning Ændring af program-motorstyring med bedre advarsel for uforbrændt gas Montage af magnetventil i Wastegate-styring for at undgå lufttab ved stoppet motor Ændring af sikrings-layout ved tændspoler, så motoren ikke kan køre på 3 cylindre Ændring af isolering i gulv over katalysator samt ophæng for katalysator (varme fra katalysator) Udskiftning af injektor-driver, motorstyring Montage af temperaturovervågning af katalysator, som automatisk stopper motoren ved overtemperatur Montage af afskærmning ved gaspåfyldning. Fra kampagner genkendes flere tiltag relateret til brandene og den efterfølgende sikkerhedsmæssige gennemgang af busserne. Da gasmotoren som bekendt er en Otto-motor (altså med gnisttænding) og har en højere arbejdstemperatur, må man også i fremtiden regne med hyppigere ordinære serviceintervaller for visse komponenter. Men når diverse service-kampagner har ryddet de sidste børnesygdomme af vejen, skønner HT og Combus ikke, at en gasbus vil være ude af drift hyppigere end en dieselbus. Scania oplyser, at det gennemsnitlige antal fejl på motorstyring og udstødning/katalysator efter 12 måneder er henholdsvis 8,0 og 6,8 på en bus leveret i 1997, mens de tilsvarende hyppigheder er 5,5 og 2,3 på en bus leveret i Antallet af fejl på motorstyringen er altså faldet 31% og på udstødning/katalysator 66% fra første til anden leverance. 14

16 Gasbusserne er forsynet med to gastanke på hver 300 liter. Denne tankstørrelse overskrider, hvad Arbejdstilsynet vil godkende på køretøjer efter Arbejdstilsynets bekendtgørelse nr. 520 om F-gasbeholdere i køretøjer. Heri fastsættes det, at tankstørrelsen ikke må overskride 200 liter. Større tanke kommer under bekendtgørelsen nr. 746 om trykbeholdere, som indebærer, at der for hver af tankene med armaturer foretages en opstillingskontrol, udarbejdes en kontrolbog og foretages en inspektion hvert andet år. Såvel opstillingskontrollen som de løbende eftersyn foretages af Arbejdstilsynet. Danske bybusser skal besigtiges af Statens Bilinspektion hvert år. Ved denne besigtigelse bliver der fulgt op på en række parametre, der har betydning for færdselssikkerheden. I tilfælde, hvor gastanke er under 200 liter, ville Arbejdstilsynet også acceptere, at bilinspektionen kontrollerer, at disse er i orden. I forbindelse med gasbusserne var det ikke muligt at opnå aftale med Arbejdstilsynet om at foretage besigtigelse af tankene ved disse planlagte syn. Der er derfor behov for at indkalde busserne til ekstra besigtigelse af gastankene. Disse besigtigelser kan i nogen grad planlægges sammen med øvrige eftersyn. Proceduren giver imidlertid bindinger på planlægningen og disponering af busserne, både med hensyn til terminerne for eftersynene og i forbindelse med fleksibiliteten med hensyn til erstatningsbusser. 7.3 Driftsstabilitet Combus har desværre ikke noget system, som umiddelbart muliggør opgørelse af driftsstabiliteten på LPG-teknologien, forstået som forholdet mellem aktuel driftstid og ønsket driftstid. De mange kampagner har medført, at busserne ofte har været taget ud af drift, uden at der har været aktuelle tekniske problemer. Usikkerheden omkring brandårsager har også medført, at busser har været ude af drift, uden at der har været tale om fejl. 8. Interview-undersøgelse HT, Materielgruppen har bedt Megafon om at stille ca. 200 kunder nogle spørgsmål om HT's gasbusser. Resultatet er i hovedtræk følgende (%-tal afrundet): 75% har hørt om gasbusserne 20% mener, at de kan eksplodere, men kun 3% er utrygge ved at køre med gasbus 10% mener, at busserne krænger mere end tidligere, mens lige så mange mener det modsatte. Et stort flertal har ikke bemærket det 40% mener, at gasbussen støjer mindre, men 10% mener at gasbussen støjer mere. Blandt dem der mener, at den støjer mere var 65% placeret bagest i bussen. 20% har ved selvsyn noteret en mindre forurening fra busserne 60% opfatter den lidt blødere start fra stoppestedet som positivt 15

17 85% ville helst køre med gasbus, hvis de selv kunne vælge 90% opfatter gasbusserne som positivt for HT's image 10% mener, at den største fordel ved gasbusser er mindre støj og 55% mener, at miljøvenligheden er den største fordel Kundeundersøgelsen er en del af de opfølgningsaktiviteter, der startede, da de første gasbusser blev indsat i september Konklusion Efter ca. 1½ års drift af LPG-busserne i København kan der drages følgende konklusioner: Busserne har været ramt af flere børnesygdomme end forventet. Scania og Combus har dog fået afklaret stort set alle tekniske problemer. Driftsstabiliteten er forbedret, og sikkerhedsspørgsmålene er blevet afklaret. Der forventes derfor færre vanskeligheder med busserne i fremtiden, og Combus er tilfreds med busserne. Servicebehovet for LPG-busserne har i projektperioden været større end for tilsvarende dieselbusser, bl.a. på grund af børnesygdomme. Der må dog også fremover forventes et lidt større servicebehov og kortere serviceintervaller, ligesom Arbejdstilsynets regler medfører en ekstra synsdag hvert andet år. Energiforbruget ligger på ca. 1,16 km/l, hvilket er noget højere end for tilsvarende dieselbusser. Der er formentlig ikke nogen teknisk mulighed for af forbedre brændstofforbruget. Gearkassen kunne omprogrammeres til økonomi-kørsel på bekostning af trækkraften, men denne løsning er ikke attraktiv, da busserne i forvejen ikke har for høj trækkraft. Den originalt monterede katalysator viste sig at have en uacceptabelt lav levetid, formentlig pga. overophedning, som følge af motorstyringsproblemer. Katalysatoren er nu udskiftet på alle de første 51 busser. Den ny katalysator kan reducere emissionerne til under EUROIII niveau og har efter 8 måneders drift vist tilfredsstillende holdbarhed. Gasbusserne har høje NO x -værdier i HT's Miljøtilsyn, og målinger på vej har bekræftet, at emissionerne er høje under transient drift. Dette er dog uden betydning for bussernes emission målt i g/km, som er lave sammenlignet med diesel. Desuden er fraværet af partikelemission naturligvis en væsentlig fordel ved gasbusserne. Kundeundersøgelsen giver en overvejende positiv bedømmelse af gasbusserne, idet 85% helst vil køre med gasbus, hvis de selv kan vælge, og 90% opfatter gasbusserne som positivt for HT's image. En enkelt fordom eksisterer også, idet 20% mener, at gasbusserne kan eksplodere. 16

18 Appendiks A Første serie emissionsmålinger oktober 1997

19 DAF LPG Combus Nr Signature: MGJ Date: 07/ ** Mode ************************************ ********** ********* ********* ********* ********* ********* Mode no Required engine speed rpm Required engine power % Gas emission measurement number no ** DT600 MEASUREMENTS ************************ ********** ********* ********* ********* ********* ********* Measurement no Date d/m/y 21/11/ /11/ /11/ /11/ /11/1997 Time h:m 14:06:26 14:27:08 14:47:06 14:56:10 15:07:18 dp intake mbar Intake temperature C ** NOTEBOOK MEASUREMENTS *************** ********** ********* ********* ********* ********* ********* Measurement no. Mode 8 Mode 6 Mode 4 Mode 3 Mode 1 NOx ppm HC ppm O2 % CO2 raw % CO raw ppm ** ADDITIONAL MEASUREMENTS ************ ********** ********* ********* ********* ********* ********* Intake vacuum mmh2o CO2 room, dry % Ambient air temperature C Relative ambient air humidity % Ambient air pressure mm Hg ** CALCULATIONS ***************************' ********** ********* ********* ********* ********* ********* Calculated intake air flow kg/s Air saturation vapor pressure kpa Ambient air humidity g/kg Density of air kg/m Fuel massflow g/s Exhaust massflow kg/s Average rpm rpm Power kw Specific fuel consumpsion g/kwh n.a. Air-Fuel ratio Fuel-Air ratio HC cal. from voltage signal ppm HC cal. from voltage signal, corrected ppm NOx cal. from voltage signal ppm ** Exhaust massflow ISO 8178 Part I/A1 ******************* ********** ********** ********** ********** ********** ********** H content of the fuel % mass C content of the fuel % mass S content of the fuel % mass Stoichiometric air demand kg/kg Excess-air-factor kg/kg Hydrogen-to-carbon ratio mol/mol Dry combustion air mass flow kg/h Fuel factor wet->dry concentration HC in dry exhaust ppm Exhaust gas ratio of components with carbon vol/vol Excess-air-factor based on components with carbon kg/kg Exhaust mass flow kg/h Exhaust mass flow kg/s Deviation between calculated and measured % ** Dry-to-wet conversion *************************** ********** ********** ********** ********** ********** ********** Humidity of dilution/intake air Hd=Ha g/kg Conversion factor KW1=KW Fuel specific factor FFH dry->wet Raw exhaust gas KW,r Diluted exhaust gas KW,e Dilution/intake air KW,d=KW,a CO raw exhaust wet basis ppm CO2 raw exhaust wet basis % O2 raw exhaust wet basis % NOx correction factor KHDIES NOx raw exhaust wet basis, corrected ppm *** Mass flows *********************************** ********** ********** ********** ********** ********** ********** NOx mass flow g/s HC mass flow g/s CO mass flow g/s CO2 mass flow g/s *** Mass/Mass *********************************** ********** ********** ********** ********** ********** ********** NOx mass pr. kg fuel g/kg HC mass pr. kg fuel g/kg CO mass pr. kg fuel g/kg CO2 mass pr. kg fuel kg/kg *** Mass/Energy ***************************************** ********** ********** ********** ********** ********** ********** NOx mass pr. kwh g/kwh n.a. HC mass pr. kwh g/kwh n.a. CO mass pr. kwh g/kwh n.a. CO2 mass pr. kwh kg/kwh n.a. Mode I alt Weight factor: 5-mode Weighted power kw Weighted NOx g/s Weighted HC g/s Weighted CO g/s Weighted bsfc g/s NOx g/kwh 2.34 HC g/kwh 0.15 CO g/kwh 2.43 Specific fuel g/kwh 274

20 DAF LPG Combus Nr Signature: MGJ Date: 07/ ** Mode ************************************ ********** ********* ********* ********* ********* ********* Mode no Required engine speed rpm Required engine power % Gas emission measurement number no ** DT600 MEASUREMENTS ************************ ********** ********* ********* ********* ********* ********* Measurement no Date d/m/y 22/11/ /11/ /11/ /11/ /11/1997 Time h:m 10:37:30 10:55:42 11:16:22 11:26:54 12:02:36 dp intake mbar Intake temperature C ** NOTEBOOK MEASUREMENTS *************** ********** ********* ********* ********* ********* ********* Measurement no. Mode 8 Mode 6 Mode 4 Mode 3 Mode 1 NOx ppm HC ppm O2 % CO2 raw % CO raw ppm ** ADDITIONAL MEASUREMENTS ************ ********** ********* ********* ********* ********* ********* Intake vacuum mmh2o CO2 room, dry % Ambient air temperature C Relative ambient air humidity % Ambient air pressure mm Hg ** CALCULATIONS ***************************' ********** ********* ********* ********* ********* ********* Calculated intake air flow kg/s Air saturation vapor pressure kpa Ambient air humidity g/kg Density of air kg/m Fuel massflow g/s Exhaust massflow kg/s Average rpm rpm Power kw Specific fuel consumpsion g/kwh n.a. Air-Fuel ratio Fuel-Air ratio HC cal. from voltage signal ppm HC cal. from voltage signal, corrected ppm NOx cal. from voltage signal ppm ** Exhaust massflow ISO 8178 Part I/A1 *************************** ********** ********** ********** ********** ********** H content of the fuel % mass C content of the fuel % mass S content of the fuel % mass Stoichiometric air demand kg/kg Excess-air-factor kg/kg Hydrogen-to-carbon ratio mol/mol Dry combustion air mass flow kg/h Fuel factor wet->dry concentration HC in dry exhaust ppm Exhaust gas ratio of components with carbon vol/vol Excess-air-factor based on components with carbon kg/kg Exhaust mass flow kg/h Exhaust mass flow kg/s Deviation between calculated and measured % ** Dry-to-wet conversion **************************************** ********** ********** ********** ********** ********** Humidity of dilution/intake air Hd=Ha g/kg Conversion factor KW1=KW Fuel specific factor FFH dry->wet Raw exhaust gas KW,r Diluted exhaust gas KW,e Dilution/intake air KW,d=KW,a CO raw exhaust wet basis ppm CO2 raw exhaust wet basis % O2 raw exhaust wet basis % NOx correction factor KHDIES NOx raw exhaust wet basis, corrected ppm *** Mass flows ************************************************ ********** ********** ********** ********** ********** NOx mass flow g/s HC mass flow g/s CO mass flow g/s CO2 mass flow g/s *** Mass/Mass ******************************************* ********** ********** ********** ********** ********** ********** NOx mass pr. kg fuel g/kg HC mass pr. kg fuel g/kg CO mass pr. kg fuel g/kg CO2 mass pr. kg fuel kg/kg *** Mass/Energy ********************************************** ********** ********** ********** ********** ********** NOx mass pr. kwh g/kwh n.a HC mass pr. kwh g/kwh n.a CO mass pr. kwh g/kwh n.a CO2 mass pr. kwh kg/kwh n.a Mode I alt Weight factor: 5-mode Weighted power kw Weighted NOx g/s Weighted HC g/s Weighted CO g/s Weighted bsfc g/s NOx g/kwh 2.97 HC g/kwh 0.24 CO g/kwh 3.07 Specific fuel g/kwh 291

21 DAF LPG Combus Nr Signature: MGJ Date: 07/ ** Mode ************************************ ********** ********* ********* ********* ********* ********* Mode no Required engine speed rpm Required engine power % Gas emission measurement number no ** DT600 MEASUREMENTS ************************ ********** ********* ********* ********* ********* ********* Measurement no Date d/m/y 22/11/ /11/ /11/ /11/ /11/1997 Time h:m 14:38:06 14:46:34 15:02:36 15:13:50 14:19:26 dp intake mbar Intake temperature C ** NOTEBOOK MEASUREMENTS *************** ********** ********* ********* ********* ********* ********* Measurement no. Mode 8 Mode 6 Mode 4 Mode 3 Mode 1 NOx ppm HC ppm O2 % CO2 raw % CO raw ppm ** ADDITIONAL MEASUREMENTS ************ ********** ********* ********* ********* ********* ********* Intake vacuum mmh2o CO2 room, dry % Ambient air temperature C Relative ambient air humidity % Ambient air pressure mm Hg ** CALCULATIONS ***************************' ********** ********* ********* ********* ********* ********* Calculated intake air flow kg/s Air saturation vapor pressure kpa Ambient air humidity g/kg Density of air kg/m Fuel massflow g/s Exhaust massflow kg/s Average rpm rpm Power kw Specific fuel consumpsion g/kwh n.a. Air-Fuel ratio Fuel-Air ratio HC cal. from voltage signal ppm HC cal. from voltage signal, corrected ppm NOx cal. from voltage signal ppm ** Exhaust massflow ISO 8178 Part I/A1 ******************* ********** ********** ********** ********** ********** ********** H content of the fuel % mass C content of the fuel % mass S content of the fuel % mass Stoichiometric air demand kg/kg Excess-air-factor kg/kg Hydrogen-to-carbon ratio mol/mol Dry combustion air mass flow kg/h Fuel factor wet->dry concentration HC in dry exhaust ppm Exhaust gas ratio of components with carbon vol/vol Excess-air-factor based on components with carbon kg/kg Exhaust mass flow kg/h Exhaust mass flow kg/s Deviation between calculated and measured % ** Dry-to-wet conversion *********************************** ********** ********** ********** ********** ********** ********** Humidity of dilution/intake air Hd=Ha g/kg Conversion factor KW1=KW Fuel specific factor FFH dry->wet Raw exhaust gas KW,r Diluted exhaust gas KW,e Dilution/intake air KW,d=KW,a CO raw exhaust wet basis ppm CO2 raw exhaust wet basis % O2 raw exhaust wet basis % NOx correction factor KHDIES NOx raw exhaust wet basis, corrected ppm *** Mass flows ******************************************* ********** ********** ********** ********** ********** ********** NOx mass flow g/s HC mass flow g/s CO mass flow g/s CO2 mass flow g/s *** Mass/Mass ******************************************* ********** ********** ********** ********** ********** ********** NOx mass pr. kg fuel g/kg HC mass pr. kg fuel g/kg CO mass pr. kg fuel g/kg CO2 mass pr. kg fuel kg/kg *** Mass/Energy ***************************************** ********** ********** ********** ********** ********** ********** NOx mass pr. kwh g/kwh n.a. HC mass pr. kwh g/kwh n.a. CO mass pr. kwh g/kwh n.a. CO2 mass pr. kwh kg/kwh n.a. Mode I alt Weight factor: 5-mode Weighted power kw Weighted NOx g/s Weighted HC g/s Weighted CO g/s Weighted bsfc g/s NOx g/kwh 3.29 HC g/kwh 0.13 CO g/kwh 2.35 Specific fuel g/kwh 281

22 DAF LPG m. Dinex-kat. Combus Nr Signature: MGJ Date: 20/ ** Mode ************************************ ********** ********* ********* ********* ********* ********* Mode no Required engine speed rpm Required engine power % Gas emission measurement number no ** DT600 MEASUREMENTS ************************ ********** ********* ********* ********* ********* ********* Measurement no Date d/m/y 19/03/ /03/ /03/ /03/ /03/1997 Time h:m 15:15:08 15:31:02 15:42:10 15:51:38 16:02:34 dp intake mbar Intake temperature C ** NOTEBOOK MEASUREMENTS *************** ********** ********* ********* ********* ********* ********* Measurement no. Mode 8 Mode 6 Mode 4 Mode 3 Mode 1 NOx ppm HC ppm O2 % CO2 raw % CO raw ppm ** ADDITIONAL MEASUREMENTS ************ ********** ********* ********* ********* ********* ********* Intake vacuum mmh2o CO2 room, dry % Ambient air temperature C Relative ambient air humidity % Ambient air pressure mm Hg ** CALCULATIONS ***************************' ********** ********* ********* ********* ********* ********* Calculated intake air flow kg/s Air saturation vapor pressure kpa Ambient air humidity g/kg Density of air kg/m Fuel massflow (estimated) g/s Exhaust massflow kg/s Average rpm rpm Power kw Specific fuel consumpsion g/kwh n.a Air-Fuel ratio Fuel-Air ratio HC cal. from voltage signal ppm HC cal. from voltage signal, corrected ppm NOx cal. from voltage signal ppm ** Exhaust massflow ISO 8178 Part I/A1 ***************************** ********** ********** ********** ********** ********** H content of the fuel % mass C content of the fuel % mass S content of the fuel % mass Stoichiometric air demand kg/kg Excess-air-factor kg/kg Hydrogen-to-carbon ratio mol/mol Dry combustion air mass flow kg/h Fuel factor wet->dry concentration HC in dry exhaust ppm Exhaust gas ratio of components with carbon vol/vol Excess-air-factor based on components with carbon kg/kg Exhaust mass flow kg/h Exhaust mass flow kg/s Deviation between calculated and measured % ** Dry-to-wet conversion ****************************************** ********** ********** ********** ********** ********** Humidity of dilution/intake air Hd=Ha g/kg Conversion factor KW1=KW Fuel specific factor FFH dry->wet Raw exhaust gas KW,r Diluted exhaust gas KW,e Dilution/intake air KW,d=KW,a CO raw exhaust wet basis ppm CO2 raw exhaust wet basis % O2 raw exhaust wet basis % NOx correction factor KHDIES NOx raw exhaust wet basis, corrected ppm *** Mass flows ************************************************** ********** ********** ********** ********** ********** NOx mass flow g/s HC mass flow g/s CO mass flow g/s CO2 mass flow g/s *** Mass/Mass ******************************************* ********** ********** ********** ********** ********** ********** NOx mass pr. kg fuel g/kg HC mass pr. kg fuel g/kg CO mass pr. kg fuel g/kg CO2 mass pr. kg fuel kg/kg *** Mass/Energy ************************************************ ********** ********** ********** ********** ********** NOx mass pr. kwh g/kwh n.a. HC mass pr. kwh g/kwh n.a. CO mass pr. kwh g/kwh n.a. CO2 mass pr. kwh kg/kwh n.a. Mode I alt Weight factor: 5-mode Weighted power kw Weighted NOx g/s Weighted HC g/s Weighted CO g/s Weighted bsfc g/s NOx g/kwh 6.76 HC g/kwh 0.19 CO g/kwh 2.26 Specific fuel g/kwh 306