RAPPORT Renere teknologi for dieselkøretøjer og arbejdsmaskiner Dato: 18. september 2002 Projektnr.: 1074512 Sagsbehandler: Ken Friis Hansen Centerchef Udført for: Miljøkontrollen Flæsketorvet 68 1711 København V Telefon: 33 66 58 00 Telefax: 33 66 71 33 e-mail: miljoe@miljoe.kk.dk Rapporten kan downloades på adressen www.miljoe.kk.dk Resultatet af undersøgelsen må kun gengives i sin helhed. I uddrag kun efter Teknologisk Instituts skriftlige godkendelse. Energidivisionen Center for Motorteknik Kongsvang Allé 29 8000 Århus C
Baggrund Luftforureningen og herunder specielt partikelforureningen fra trafikken er det største luftforureningsproblem i København. Københavns Kommunes Borgerrepræsentation besluttede derfor den 28. oktober 1999 at skærpe kravene til dieselkøretøjers udstødning, som udmøntede sig i følgende tiltag: Kommunens forvaltninger skal sørge for, at de dieselkøretøjer, de indkøber fra 1. januar 2000, har partikelfiltre, samt at eksisterende dieselkøretøjer inden 1. januar 2003 får eftermonteret partikelfiltre, hvor det er miljømæssigt fornuftigt. Forvaltningerne skal sikre, at de virksomheder og transportører, de indgår aftaler med, inden 1. januar 2003 har filtre på de dieselkøretøjer, der anvendes ved kørsel for kommunen. Kravene skal fremgå af udbudsmaterialer, kontrakter og øvrige aftaler. Der er ligeledes nedsat en arbejdsgruppe i kommunen, som undersøger muligheden for at fastlægge dynamiske miljøkrav for køretøjer og arbejdsmaskiner, der anvendes i forbindelse med anlægsaktiviteter rekvireret af Københavns Kommune. De dynamiske miljøkrav, som endnu ikke er politisk besluttede, lægger op til, at alle køretøjer og arbejdsmaskiner skal overholde EU's [nyeste] krav med hensyn til luftog støjemission senest 4 år efter implementeringen af kravene. Der er således lagt op til en række stramninger specielt vedrørende luftemissioner, samt at disse stramninger skal være dynamiske og sættes ind, hvor det miljømæssigt er fornuftigt. På baggrund af resultaterne af partikelforsøget i Odense, konkluderede Færdselsstyrelsens rapport af juni 2001, at partikelfiltre er en lovende teknologi, men at man i forbindelse med forsøget fandt nogle børnesygdomme. Der er imidlertid sket en rivende udvikling inden for filterteknologien, som har gjort, at filtrene i dag er væsentlig bedre egnede i forskellige driftssituationer og til flere forskellige typer køretøjer og arbejdsmaskiner. 2
Opgavens indhold For at Miljøkontrollen kan give den bedst mulige rådgivning samt stille de nødvendige krav mht. reduktion af luft- og støjemissioner fra køretøjer og arbejdsmaskiner, er der behov for at være opdateret med den seneste viden om den kommende udvikling. Derfor har Miljøkontrollen bedt Teknologisk Institut belyse følgende emner: 1. Effekten af partikelfiltre og katalysatorer 2. Er Miljøsyn en farbar vej? 3. Økonomiske betragtninger Effekten af partikelfiltre og katalysatorer Oxidationskatalysatorer til dieselkøretøjer har en virkningsgrad på partikler på maksimalt 40%, hvilket i de fleste tilfælde - og også i denne sammenhæng - anses for utilstrækkeligt. Oxidationskatalysatorer findes standardmonteret på en lang række dieselperson- og varebiler, formentlig primært fordi katalysatoren fjerner diesellugten fra udstødningen, som skyldes udslip af kulbrinter, og sekundært fordi katalysatoren hjælper med at overholde kravene til partikelforurening. Virkningsgraden for partikelfiltre opgives til 95-99% under laboratorieforhold og til mere end 80% under praktiske forhold. Nogle af filtrene er kombineret med en oxidationskatalysator og kan dermed også reducere emissionen af kulbrinter og kulilte. P.t. er det kun Peugeot, der kan levere personbiler fabriksmonteret med partikelfiltre, og så vidt vides kan ingen varevogne endnu leveres med partikelfilter. Mulighederne for at eftermontere partikelfiltre på person- og varebiler er endnu ikke alt for gode 1. Lastbiler og busser kan derimod som hovedregel leveres med partikelfilter fra fabrikken, eller eftermonteres, mens arbejdsmaskiner som hovedregel skal eftermonteres med filter. Den største forskel på partikelfiltrene er den metode, hvormed de opsamlede partikler afbrændes, altså hvordan filteret regenereres. Neden for er forskellige filtertyper kort beskrevet. Johnson Matthey, CRT 2 Johnson Matthey er en af verdens største katalysator- og filterproducenter. CRT-filteret (Continuous Regenerated Trap) er oprindeligt udviklet af Emissionsteknik i Sverige, som nu er en del af Johnson Matthey koncernen. 1 I fortsættelse af Odense-projektet vil der formentlig blive afprøvet partikelfiltre til eftermontering på personbiler og varevogne. 2 Alle de anvendte produktnavne er (eller kan være) registrerede varemærker for de respektive firmaer. 3
CRT er det mest kendte partikelfilter, og med et salg på over 12.000 enheder, er det også det mest udbredte på det europæiske marked. I Europa licensfremstilles CRTfiltre af Eminox i England, og de sælges som Eminox-CRT. Filteret sælges også af Volvo-CRT til original- eller eftermontering på busser og lastvogne. CRT er et passivt filter, som kontinuerligt regenereres ved hjælp af NO 2, som dannes i en forkatalysator. Johnson Matthey anbefaler, at man kun anvender CRT-filtre på turbomotorer og brændstof med mindre end 75 ppm svovl 3. CRT-filteret ventes i 2003 på markedet i en ny version, som afbrænder partiklerne ved lavere udstødningstemperatur og som er mere svovltolerant, og måske snart også i en version med katalytisk belagt filter, som kan nå endnu længere ned i temperatur 4. Engelhard DPX Engelhard er ligeledes en meget stor producent af katalysatorer og partikelfiltre. Filteret er dog endnu ikke helt så udbredt som CRT. DPX er et passivt filter, som kontinuerligt regenereres ved hjælp af NO 2, som dannes i selve filteret, der er katalytisk belagt. Filteret har i modsætning til CRT ingen forkatalysator. Også Engelhard anbefaler brændstof med mindre end 75 ppm svovl, hvis filter skal anvendes. Dinex Det danske firma Dinex Filter Technology A/S i Middelfart producerer nu DPXfiltre for Engelhard både til det danske og f.eks. det engelske marked. Desuden udvikler Dinex deres eget partikelfilter (ECR), som forventes at være leveringsklar i 2002 5. Silentor Med international målestok er Silentor et lille dansk firma, med speciale i lyddæmpere. Silentor bygger partikelfiltre med monoliter fra NoTox. Silentor er et passivt filter, som regenereres ved hjælp af et additiv, som tilsættes brændstoffet. I dag bruger Silentor additivet Octel Optimax 4804, som indeholder 4% jern og 1% Strontium. Additivet doseres normalt med 200 ppm om sommeren og 400 ppm om vinteren. Silentor kan fås både med og uden oxidationskatalysator. 3 I Danmark er svovlindholdet i lav-svovl diesel <50ppm. 4 SAE 2002-01-1271 The Use of the CRT to Control Particulate Emissions: Minimising the Impact of Sulfur Poisoning og SAE 2002-01-0428 Optimising the Low Temperature Performance and Regeneration Efficiency of the Continuously Regenerating Diesel Particulate Filter (CR-DPF) System. 5 Ifølge Dinex Filter Technology s hjemmeside www.dinex.dk. 4
Energietechnik Bremen, ELR Tyske Energietechnik Bremen fremstiller et partikelfilter med elektrisk regenerering, med betegnelsen ELR. Denne filtertype muliggør brug af filtre ved lave udstødningstemperaturer, idet de opsamlede sodpartikler afbrændes løbende ved hjælp af strøm fra køretøjets generator. Unikat Svenske UNIKAT AB leverer et filtersystem, hvor afbrændingen af partikler sker ved hjælp af strøm fra elnettet. Dette system kræver, at køretøjet er tilkoblet elnettet (400 volt) i ca. 8 timer for hver ca. 8-10 timers kørsel. Unikats filtre anvendes ofte f.eks. på gaffeltrucks og andre typer arbejdsmaskiner. Der findes flere fabrikater partikelfiltre til eftermontering, og nye kommer hele tiden til, men meget få er kommercielt tilgængelige, og i praksis markedsføres faktisk kun ovennævnte filtre i Danmark 6. Udviklingen foregår primært på filtre med lavere regenereringstemperatur, som dels vil udvide filtrenes anvendelsesområde til køretøjer med lavere udstødningstemperatur, og dels vil sikre en mere pålidelig regeneration. Selvom der, af markedsmæssige årsager, ikke publiceres meget om filtre på nye personbiler, er der vel ingen tvivl om, at Peugeot ikke får lov at være alene på markedet. Flere bilproducenter har antydet, at de snart (formentlig 2003) er klar til at levere nye dieselpersonbiler med partikelfiltre. Peugeot forventer i 2003 at komme med et andengenerationsfilter, som bl.a. kan undvære additiver, til deres personbiler. På varevogne vil det formentlig vare endnu mindst 2-3 år, inden man vil se fabriksmonterede partikelfiltre, da miljøkravene til varevogne er lavere, og da fokus på varevogne generelt er lavere. Nogle steder i verden har man etableret typegodkendelsesordninger for partikelfiltre, og herhjemme forventes Færdselsstyrelsen inden længe at etablere en tilsvarende ordning 7. Færdselsstyrelsen har allerede lavet en kravspecifikation for partikelfiltre, og en vejledning til indkøbere af partikelfiltre bl.a. på baggrund af erfaringerne fra storskalademonstrationsforsøget med partikelfiltre i Odense 8. Teknologisk Institut anbefaler ubetinget, at man kun indkøber partikelfiltre, som overholder Færdselsstyrelsens kravspecifikation. Udenlandske kravspecifikationer kan afvige noget fra Færdselsstyrelsens, bl.a. er den schweiziske noget mere omfattende, da godkendelsen har målrettet filtre til anvendelse i minedrift, hvor der stilles helt andre miljøkrav. 6 Se f.eks. www.dieselnet.com 7 Godkendelsesordninger findes bl.a. i Californien, Storbritannien, Sverige og Schweiz. 8 Se Færdselsstyrelsens hjemmeside www.fstyr.dk 5
Odenseforsøget har desuden givet to væsentlige erfaringer om montering af partikelfiltre: Det er meget vigtigt at afklare køretøjets driftsmønster, inden filtertypen bestemmes. Det er hensigtsmæssigt at foretage målinger af køretøjets udstødningstemperatur f.eks. over en uges tid, for at afgøre om temperaturen er tilstrækkelig høj. De fleste filterleverandører vil være i stand til at udføre de nødvendige målinger, hvis de ikke er til rådighed. Derudover skal motoren være fornuftigt vedligeholdt, før man monterer et partikelfilter. Det er måske fristende at sætte et partikelfilter på en vogn, som forurener meget, så er problemet jo løst - men kun for en kort tid! Et partikelfilter kan ikke håndtere meget store mængder sod og kan blive tilstoppet og ødelagt efter nogle få timers kørsel, hvis bilen soder for meget. Man skal derfor ikke glemme sit vedligehold, heller ikke efter at filteret er monteret. Vedligeholdstilstanden kan f.eks. vurderes vha. Miljøsyn, se efterfølgende afsnit. Det er således nødvendigt med en individuel vurdering af det enkelte køretøj og den enkelte arbejdsmaskine, for at afgøre om montering af partikelfilter er mulig, og hvilken type filter, der bør anvendes. Desuden bør man naturligvis samtidig vurdere den miljømæssige gevinst ved montering af filteret, samt udgiften set i relation til køretøjets/maskinens værdi. Man kan f.eks. starte med en kortlægning af maskinparken hos forvaltninger, samt virksomheder og transportører, som kommunen har aftaler med. En sådan kortlægning behøver ikke at være voldsomt omfattende, men bør inkludere: Maskintype (lastbil, gravemaskine...) Motorstørrelse (liter, effekt) Anvendelse (brandbil, nødgenerator...) Årlig brug (driftstimer, kilometre, liter brændstof) Alder (årgang) Tilstand (tiptop, ok, godt brugt, udtjent) Ud fra disse oplysninger kan man foretage en grovsortering i nogle kategorier som: Formentlig egnet til partikelfilter Undersøges nærmere Formentlig uegnet til partikelfilter Miljømæssig gevinst for lille til partikelfilter Økonomisk udgift for stor og derudfra begynde en evt. montering af partikelfiltre i ovenstående prioriterede rækkefølge. 6
Når først partikelfiltrene er monterede, vil der være behov for løbende service. Ved service tømmes filteret for aske, som består af ikke-brændbart materiale. Dette gøres for at sikre filterets funktion, og for at undgå at motorens modtryk stiger, hvilket kan medføre et forhøjet brændstofforbrug. Normalt er denne service begrænset til nogle få værkstedstimer årligt, men det er meget vigtigt at være opmærksom på arbejdsmiljøet i den forbindelse. Netop arbejdsmiljøet har været genstand for megen diskussion. Arbejdstilsynet har i brev af 27. maj 2002 til Færdselsstyrelsen angivet, hvilke arbejdsmiljømæssige hensyn, der generelt bør tages ved servicering og vedligehold af partikelfiltre. Arbejdstilsynet har bl.a. lagt en rapport fra BST Fyn til grund for vurderingerne. Både Arbejdstilsynets brev og BST Fyns rapport er vedlagt i Appendiks B. Arbejdstilsynet har vurderet, at filterservice kan foregå sikkerheds- og sundhedsmæssigt forsvarligt under følgende forhold: Der foretages en effektiv støvsugning af filtersystemet koblet til central udsugningsanlæg. Der foretages en effektiv støvsugning af området, hvor filterskiftet [eller service] har fundet sted med kobling til centralt udsugningsanlæg. Der bruges egnede personlige værnemidler og tekniske hjælpemidler, som beskrevet af BST Fyn 9. Der foretages en afgrænsning af arbejdspladsen, der hindrer, at forurening spredes til øvrige arbejdspladser. Endvidere anbefaler Arbejdstilsynet, at rensning og vending af filteret bedst sker ved, at arbejdet foregår i et særligt rum/værksted, hvor der samtidig ikke udføres andet arbejde, og hvor der er etableret effektiv ventilation i rummet. Selve filterrensningen kan foregå manuelt eller - endnu bedre - ved anvendelse af en rensemaskine. Maskinen fjerner aske og sod fra filteret ved trykluftspuling i en lukket beholder. Dette sker hel- eller halvautomatisk, og restsod og aske opsamles og sendes til Kommunekemi. En sådan maskine koster i størrelsesordenen kr. 100.000. Det vil formentlig være mest hensigtsmæssigt at overlade service af filtrene til et værksted, medmindre man selv har en større flåde af køretøjer. Dermed undgås investeringen i en rensemaskine, samtidig med at service udføres af erfarent personale og arbejdsmiljøproblemerne minimeres. Nogle værkstæder har allerede vedligeholdelsesaftaler med f.eks. busoperatører, hvor de renser, vender og foretager modtryksmåling for kr. 1.800 ekskl. moms. Med nye pakninger, bolte etc. er det ca. kr. 2.500 pr. gang én til to gange om året. 9 Der henvises til BST Fyn A/S rapport 8002-32 af 28. marts 2001 Filterskift på bybusser. De personlige værnemidler, der henvises til, er engangsbeskyttelsesdragt, handsker og åndedrætsværn. 7
Når filteret er udtjent og skal bortskaffes, vil man normalt returnere det til leverandøren, som overtager ansvaret for, at filteret bortskaffes eller genanvendes miljørigtigt. Sådan er forholdet også beskrevet i den kravspecifikation, Færdselsstyrelsen har udarbejdet, og som det anbefales at benytte. Et udtjent partikelfilter vil oftest indeholde en mængde mere eller mindre fastbrændt aske, hvoraf en del består af forskellige tungmetaller fra smøreolie, slid på motor, samt evt. tilsat additiv. De udtjente filtre vurderes dog ikke at udgøre noget større miljøproblem, hvis blot de behandles korrekt. Miljøsyn Teknologisk Institut, Center for Motorteknik, har udviklet en teknik til miljø- og energibestemt vedligehold, primært til større dieselmotorer, hvor man med udgangspunkt i motorens energiforbrug og forurening vurderer motorens tilstand. Metoden kaldes Miljøsyn, og er detaljeret beskrevet i Appendiks A. Kort fortalt går Miljøsyn ud på, at motoren kortvarigt belastes hårdt, samtidig med at emissionerne måles med en 5-gastester og en opasitetsmåler 10. Typisk anvendes spidsværdierne af kvælstofoxid (NO) og opasitet (røggastæthed) herefter til at vurdere motorens tilstand, mens kuldioxid (CO 2 ) bruges til at kontrollere målingernes validitet. Miljøsyn kan i princippet udføres på alle typer af køretøjer og maskiner og kan let udføres i marken med mobilt udstyr. Resultaterne kan ikke nødvendigvis sammenlignes på tværs af køretøjs- eller maskintyper, men kan anvendes relativt for at belyse ændringer i emissionerne, som indikerer en forringelse af vedligeholdstilstanden eller nedbrud af evt. katalysator eller partikelfilter. Resultaterne kan ikke direkte sammenlignes med EU-emissionskrav, men ved opbygning af en måledatabase kan man, rent statistisk, sammenligne Miljøsynresultater og EU-emissionsklasser. Dette er bl.a. gjort i HUR, hvor der er opsat (vejledende) grænseværdier for NO og opasitet ved Miljøsyn for busser afhængig af Euro-norm, således at nyere busser (Euro2) skal overholde strengere krav ved Miljøsyn end ældre busser (Euro1). Støj har hidtil ikke været medtaget i forbindelse med Miljøsyn, men er en oplagt mulighed, som kun vil kræve små ændringer af den hidtidige procedure og udstyrspakke. Man kunne forestille sig at kombinere Miljøsyn med en inspektion af køretøjet/ arbejdsmaskinen, men de vigtigste parametre for en motors emissioner kan kun i meget begrænset omfang kontrolleres ved en inspektion, uden adskillelse af dele af motoren, hvilket ville være væsentligt mere omkostningskrævende. I de tilfælde, hvor Miljøsyn indikerer et problem på motoren, kan det ofte diagnosticeres direkte ud fra målingerne. Blandt denne type fejl kan nævnes: 10 Ved de periodiske syn belastes motorerne kun ganske let, og dieselmotorer måles kun med opasitetsmåler. 8
Slidte, tilsodede eller defekte indsprøjtningsdyser Forkert justeret indsprøjtningspumpe (leveringsmængde og indsprøjtningstidspunkt) Defekt turbolader Utætte slanger og ladeluftkøler Tilstoppet luftfilter. Det vil derfor formentlig være meget lidt ekstra information, man vil få ud af en inspektion, og da inspektionen vil være ret arbejdskrævende, vurderes det ikke at være kosteffektivt. Miljøsyn bør udføres af trænede fagfolk, som er rutinerede i håndtering af måleudstyr, og som har indsigt i sammenhæng mellem vedligehold og Miljøsyn. Det bør desuden tilstræbes, at målingerne udføres af en uvildig instans. I praksis anbefales det at udlicitere Miljøsyn til en ekstern konsulent, og p.t. tilbyder både Teknologisk Institut og Statens Bilinspektion at udføre Miljøsyn. Såfremt man selv ønsker at udføre Miljøsyn, vil 2-3 dages efteruddannelse sikkert være nødvendigt, og det bør tilstræbes, at det uddannede personale begrænses til få personer, som så til gengæld får større rutine, frem for flere personer, som sjældent laver Miljøsyn. Hvor ofte Miljøsyn bør udføres, afhænger i høj grad af formålet med at udføre Miljøsyn. Hvis formålet er at kontrollere, at køretøjet/arbejdsmaskinen er fornuftigt vedligeholdt, vil målinger én gang om året være tilstrækkeligt. Ved anvendelse af partikelfiltre bør det sikres, at filtrene ikke har været vendt mindre end 4 uger før Miljøsyn. I modsat fald kan aske fra filteret påvirke resultatet for opasitet. Økonomiske betragtninger Det er svært at angive et prisniveau for partikelfiltre. De fleste systemer er nærmest håndbyggede, og mange sælges til eftermontering, hvilket naturligvis afspejler sig i prisen. Som eksempel kan nævnes, at der er betalt i intervallet kr. 40.000-55.000 ekskl. moms og montering pr. stk. for de ca. 125 partikelfiltre til tunge køretøjer, der blev indkøbt til eftermontering i forbindelse med Færdselsstyrelsens storskalaforsøg med partikelfiltre i Odense (nogle enkelte filtre var endda dyrere). I forbindelse med køb af et nyt køretøj vil et busselskab eller en vognmand typisk give ca. kr. 30.000 ekskl. moms i merpris for et originalt monteret partikelfilter. Netop fordi filtrene er håndbyggede og fremstillet i meget små serier, er der heller ikke væsentlig prisforskel på et partikelfilter til en stor eller lille motor. Dermed udgør et partikelfilter naturligvis en forholdsvis større udgift på en lille arbejdsmaskine end på en stor lastbil. På lidt længere sigt, dvs. frem mod 2005, hvor Euro4 kravene træder i kraft, vil partikelfiltre overgå til masseproduktion, konkurrencen vil tiltage, og priserne vil falde. 9
Teknologisk Institut vurderer, at partikelfiltre til busser og lastbiler i OEM-leverance 11 vil komme ned i et prisleje under kr. 10.000 ekskl. moms. Til eftermontering forventes et prisniveau på ca. kr. 15.000 ekskl. moms og montering. Nogle typer partikelfiltre, primært de aktive, er noget dyrere. Unikat-filtre kræver f.eks. etablering af 400 volt elinstallation og eltilslutning til filter på køretøj, hvilket skønsmæssigt vil koste ca. kr. 30.000 ekskl. moms pr. filter. Energietechnik Bremens ELR-filter er i sig selv ca. dobbelt så dyrt som de øvrige og kan kræve udskiftning af køretøjets generator for at sikre tilstrækkelig eleffekt. På filtre, som anvender et brændstofadditiv, f.eks. Peugeot og Silentor, skal additivudgiften naturligvis medregnes. Erfaringerne fra Odense viser, at denne udgift udgør ca. 5-10 øre/liter diesel for Silentor 12. For Peugeot, som anvender flere systemer for at sikre afbrænding af partiklerne, er udgiften formentlig noget lavere. Endelig kræver alle filtre en løbende service. Normalt er denne service begrænset til nogle få værkstedstimer årligt. Nogle entreprenører tegner en vedligeholdskontrakt på partikelfilteret, som omfatter al service og vedligehold. Udgiften hertil ligger på ca. kr. 1.800-2.500 ekskl. moms pr. service, som skal udføres 1-2 gange pr. år afhængig af køretøj og driftsmønster. Der kan være flere fordele ved en sådan vedligeholdskontrakt, dels er udgiften kendt og fast, dels udføres service af erfarent, faguddannet personale med det rette udstyr (f.eks. filterrensemaskine) og dels minimeres arbejdsmiljøproblemerne, når service laves ét bestemt sted og af en begrænset gruppe. Miljøsyn tager i gennemsnit ca. 1 time pr. køretøj/arbejdsmaskine, og vil hos en konsulent koste ca. kr. 1.000 ekskl. moms, hvis flere Miljøsyn kan laves i serie. Selve udstyrspakken til Miljøsyn dvs. 5-gastester, opasitetsmåler, strømforsyning og bærbar pc med dataopsamling, koster i størrelsesordenen kr. 100.000-125.000 ekskl. moms. 11 OEM betyder Original Equipment Manufacturer. OEM-leverance betyder således underleverance direkte til bus- og lastvognsproducenter. 12 Silentor anbefaler 200 ppm additiv tilsætning om sommeren og 400 ppm om vinteren. På nogle problemkøretøjer har doseringen dog været helt oppe på 1.000-1.100 ppm. Odense Bytrafik oplyser, at additivet koster kr. 6.125,- for 20 kg. 10
Appendiks A: Miljøsyn Teknologisk Institut, Center for Motorteknik, har udviklet en teknik til miljø- og energibestemt vedligehold, primært til større dieselmotorer, hvor man med udgangspunkt i motorens energiforbrug og forurening vurderer motorens tilstand. Teorien bag metoden er, at en motors tilstand afspejles i motorens luftforurening. Ved måling af luftforureningen er det således muligt at udtale sig om motorens tilstand. En egentlig standardiseret luftforureningsmåling er dog meget tids- og ressourcekrævende og uegnet til brug i marken, og Motorteknik har derfor udviklet et hurtigere, lettere og billigere alternativ. For nøjagtigt at kunne udtale sig om en motors tilstand uden at skille motoren ad, bør man i princippet måle motorens belastning (omdrejningstal og effekt) og udslippet af gasser og partikler. Som erstatning for motorens belastning måles CO 2 -udslippet, som er direkte proportional med brændstofforbruget, som igen afhænger entydigt af belastningen. Som erstatning for partikelforureningen måles opasitet (røggastæthed), som er en, i denne forbindelse, acceptabel forsimpling. Rent udstyrsmæssigt tog Motorteknik udgangspunkt i almindeligt værkstedsudstyr, som, i modsætning til laboratorieudstyr, er transportabelt, robust og forholdsvis billigt. Til måling af udstødningsgasserne anvendes en såkaldt 5-gastester, som måler NO, HC, CO, CO 2 og O 2, og en opasitetsmåler, som måler røgtæthed. Næsten tilsvarende testere findes på mange værksteder, og anvendes af SBI ved periodisk syn. For at få et reelt billede af motorens tilstand, og for at sikre reproducerbare målinger, skal motoren belastes. Hvordan belastningen opnås, varierer efter, hvilket køretøj eller hvilken maskine, der ønskes målt. HC, CO og partikler (opasitet) er alle resultater af en ufuldstændig forbrænding, mens CO 2 fremkommer ved enhver forbrænding og kun afhænger af brændstofforbruget. NO x dannes af luftens kvælstof (N 2 ) ved høj temperatur, dvs. primært ved høj motorbelastning. På nogle køretøjer kan man belaste motoren ved at sætte i gear, holde på bremsen, og give fuld gas samtidig. Motoren belastes op mod momentomformeren, som kortvarigt kan aftage belastningen. Andre køretøjer belastes bedre f.eks. ved acceleration af køretøjet fra stilstand til en given hastighed, men så skal man måle under kørsel. Maskiner, f.eks. generatorer, belastes ved at lade maskinen udføre sit normale arbejde. 11
Generator testes under normalt arbejde. Bemærk røgskyen, som opstår kortvarigt, når motoren belastes. Metoden har være afprøvet i forskellige sammenhænge på busser, tog og grusgravsmaskiner. Nedenstående figur giver et typisk eksempel på resultaterne, i dette tilfælde fra en gravemaskine i en grusgrav, som belastes op imod momentomformeren. Typisk eksempel på resultat af måling. Til venstre ses tre gentagne målinger af CO 2, til 12 40 10 35 30 CO2 [%] 8 6 4 Opacitet [%] 25 20 15 10 2 5 0 10 20 30 40 50 60 70 Tid [sek] højre de tilsvarende resultater for opasitet. 0 10 20 30 40 50 60 70 Tid [sek] Af figuren kan det ses, at gentagne målinger giver en acceptabel gentagelsesnøjagtighed. Det ses også, at CO 2 -værdien stiger forholdsvis hurtigt op til en konstant værdi, som indikerer konstant brændstofforbrug og dermed belastning. Opasiteten giver omvendt en tydelig spidsværdi, som visuelt ses som en kortvarig røgsky, når man belaster motoren. Til vurdering af motorens tilstand anvendes spidsværdierne af opasitet og NO, mens CO 2 -værdien bruges til at vurdere, om motoren er korrekt belastet, så resultaterne kan betegnes som gyldige. Målinger af denne type egner sig bedst til flådeejere, som har en større og forholdsvis ensartet vognpark. Teknologisk Institut mener, at metoden har gode perspektiver både til dokumentation af miljøstand, analyse af motortilstand og til fejlfinding som ekspertsystem. 12
Miljøsyn på busser i København Første anvendelse af metoden i stor skala bliver på busserne i Hovedstadsområdet, hvor busentreprenører kører på kontrakt for HUR (tidligere HT), og der ydes en vis merbetaling for miljøvenlige busser. HUR har således en interesse i at kunne kontrollere, at busserne overholder deres forureningsnorm i hele kontraktens varighed. Til det brug har Motorteknik udviklet et system, kaldet Miljøsyn, som kommer i drift i år 2002. Ved Miljøsyn måles bussens forurening under acceleration fra 0 til 70-80 km/t. Hele proceduren tager under 1 time pr. bus. På basis af erfaringer fra et større antal tidligere målinger har HUR opsat grænseværdier for NO x og opasitet gældende for forskellige forureningsklasser: Euro 1, 2 og 3 samt busser med partikelfilter. Entreprenøren er forpligtet til at sørge for, at den enkelte bus ikke overskrider grænseværdierne i hele kontraktperioden. De hidtidige erfaringer med Miljøsyn viser, at metoden klart er i stand til at udpege busser, som forurener meget, og at disse bussers forurening kan reduceres meget væsentligt ved passende vedligehold, typisk skift af indsprøjtningsdyser og/eller reparation og justering af indsprøjtningspumpe. Tilstandskontrol på IC3 Da DSB-Materiel henvendte sig til Teknologisk Institut omkring måling på IC3-togene, havde det to formål: dels at dokumentere, at motorerne miljømæssigt var bedre efter service på værkstedet, og dels at vurdere motorernes tilstand på andet end kørte kilometre. Der blev gennemført et pilotprojekt, hvor Motorteknik målte på et par IC3-tog hver med 4 dieselmotorer. Det bedste eksempel var en motor, hvor målingerne inden service viste høj CO 2 og opasitet, hvilket tydeligt indikerer luftmangel. Motorteknik forventede en fejl på turbo, slanger eller ladeluftkøler. Efter service var CO 2 og opasitet normaliseret, og fejlen lokaliseret til defekte slanger på højtrykssiden, som forudsagt. 13
Appendiks B: Brev fra Arbejdstilsynet og BST Fyn 14