Od samego zaostrzania norm emisja spalin nie spada

22 lipca 2011, 12:14

Dane z ostatnich lat wskazują, że mimo coraz ostrzejszych norm czystości spalin faktyczna emisja spalin przez samochody jest o wiele wyższa niż oczekiwano. W tej sytuacji wymuszanie wymiany parku samochodowego na nowszy wcale nie gwarantuje odczuwalnej poprawy jakości powietrza, którym oddychamy.

Do tak interesujących spostrzeżeń doszła grupa ekspertów pracująca na rzecz Grupy Wysokiego Szczebla CARS21 (Competitive Automotive Regulatory System for the 21st Century), która została powołana przez Komisję Europejską w 2005 roku. Przez kilka lat odgrywała ona aktywną, choć nieformalną rolę w tworzeniu europejskich uregulowań prawnych dla sektora samochodowego. W październiku ubiegłego roku Komisja Europejska  zdecydowała się ją reaktywować. Teraz grupa opracowuje cele i ramy prawne dla branży  motoryzacyjnej.

W ocenie ekspertów jednej z grup roboczych CARS21, zajmującej się emisją zanieczyszczeń i polityką w zakresie dwutlenku węgla, w latach 90. XX wieku nastąpiła znaczna poprawa czystości atmosfery, w czym znaczny udział miał postęp technicznych w motoryzacji. Jednak jeśli chodzi o emisje cząstek stałych, ozonu i tlenków azotu (NOx), redukcje nie są tak duże, jak w przypadku innych zanieczyszczeń i wciąż nie ograniczono ich do poziomu bezpiecznego dla zdrowia ludzi. Okazuje się, że od kilku lat, szczególnie w dużych aglomeracjach, jakość powietrza nie ulega poprawie. Mimo coraz nowocześniejszych samochodów, stężenia cząstek stałych i tlenków azotu nadal znacznie przekraczają normy Unii Europejskiej.

Europejska Agencja Ochrony Środowiska w opublikowanym w styczniu 2011 roku raporcie o realizacji celów w zakresie ochrony powietrza, na podstawie danych z lat 1998-2008 podała, że koncentracja tlenków azotu zarejestrowana przez stacje pomiarowe przy ciągach komunikacyjnych pozostaje stabilna, a przecież – zgodnie z oczekiwaniami – powinna spadać. Jak to możliwe, skoro w tym okresie zaczęły obowiązywać ostrzejsze normy czystości spalin?

Według ekspertów, częściowo jest tu odpowiedzialne rosnące natężenie ruchu, ale dodatkowym czynnikiem jest mniejsza niż oczekiwano redukcja rzeczywistej emisji gazów spalinowych przez pojazdy. W 2008 roku, na 821 badanych stref zurbanizowanych w 21 państwach członkowskich, w 296 normy dziennych emisji cząstek stałych były przekroczone. Podobna jest sytuacja z normami emisji tlenków azotu. Trzeba przy tym wiedzieć, że za emisję obu tych czynników odpowiedzialne są zwłaszcza samochody z silnikami wysokoprężnymi.

Popularność diesli w ostatnich latach wzrosła – na początku lat 90. ubiegłego wieku tylko co piąty samochód osobowy zasilany był olejem napędowym, dziś – co drugi. Oznacza to, że w ciągu niewiele ponad 20 lat nastąpił 2,5-krotny wzrost udziału aut z dieslami w sprzedaży nowych samochodów. W krajach takich jak Francja czy Austria ich udział w rynku sięga ok. 70%.

Ta zmiana preferencji klientów z wyraźnym zwrotem w stronę silników Diesla nie mogła pozostać bez wpływu na charakter emitowanych przez nie spalin. O ile bowiem silniki wysokoprężne wytwarzają mniej tlenków węgla niż benzynowe, to emitują aż 20-krotnie więcej tlenków azotu. Związki te są bardzo trudne do wyeliminowania. Katalizatory samochodowe sprawnie radzą sobie przede wszystkim z eliminacją niespalonych węglowodorów i tlenku węgla, przekształcając je na dwutlenek węgla i wodę (parę wodną). Nie są natomiast w stanie przetworzyć dużego nadmiaru tlenków azotu powstających podczas spalania w silnikach wysokoprężnych. Dopiero w ostatnich latach i to głównie w samochodach ciężarowych, wprowadza się systemy obniżające poziom tego gazu w spalinach (mocną recyrkulację spalin). Podobny problem występuje z cząstkami stałymi. Katalizatory samochodów z silnikami wysokoprężnymi nie zatrzymują ich i trzeba stosować systemy filtrowania i dopalania spalin z diesli.

Ekspertów z grupy CARS21 najbardziej niepokoi fakt, że emisja tlenków azotu, ozonu i cząstek stałych nie maleje, mimo wprowadzania przez regulacje Unii Europejskiej coraz ostrzejszych norm i mimo stopniowego wzrostu udziału nowoczesnych aut.

„Choć podczas testów silnik spełnia normę Euro 5, okazuje się, że w normalnej eksploatacji, w rzeczywistych warunkach – już nie” – mówi Bogumił Papierniok, jeden ekspertów Stowarzyszenia Dystrybutorów i Producentów Części Motoryzacyjnych, desygnowanych przez Ministerstwo Gospodarki do prac w ramach CARS 21, na co dzień dyrektor zarządzający firmy Moto-Profil. „Cykl testowy, czyli sekwencja przyspieszeń i hamowań przygotowany jako imitacja warunków jazdy, jest sztuczny i nie odpowiada rzeczywistości. Duża część ostatniego spotkania grupy była poświęcona temu, jak prowadzić testy, by lepiej odzwierciedlały faktyczne warunki użytkowania pojazdów” – dodaje Bogumił Papierniok.

Warto tu przytoczyć wyniki badań prowadzonych przez Uniwersytet Techniczny w austriackim Grazu. Pomiary prowadzone w warunkach drogowych wskazują, że faktyczne poziomy emisji tlenków azotu przez samochody osobowe nie spełniających nawet normy Euro 1 (czyli wyprodukowane przed 1992 rokiem) i najnowszą Euro 5 – nie różnią się znacząco.

Normy opierają się standardowych testach, które tylko w przybliżeniu odpowiadają faktycznym warunkom jazdy. Są w nich np. nieobecne pewne sposoby użytkowania samochodu, np. jazda z prędkością przekraczającą 120 km/h. Takie testy imitują tylko ograniczoną liczbę wzorców zachowań, przy czym zwykle odpowiadają mało dynamicznym zachowaniom w idealnych warunkach jazdy.

Skoro wiadomo, jakie są kryteria oceny emisji spalin pojazdu, już na etapie jego projektowania można przystosować go tak, by jak najlepiej je spełniał. Jednym z zabiegów może być np. wydłużone przełożenia skrzyni biegów. W testach będzie to owocować obniżeniem emisji mierzonych czynników zanieczyszczenia atmosfery. Tymczasem w rzeczywistych warunkach kierowcy odczują niższą dynamikę pojazdów, więc będą włączać niższe biegi i dłużej ich używać zmuszając silniki do pracy z wyższymi obrotami (dla lepszego przyśpieszenia). W rezultacie nastąpi faktyczny wzrost emisji na drogach, choć na stanowisku testowym emisja jest zgodna z normą. Są to zarzuty podobne do padających pod adresem testów zderzeniowych. Ich krytycy zarzucają im, że popychają one konstruktorów do budowania aut najlepiej zdających egzamin z jednego tylko typu zderzeń, podczas gdy realne wypadki mają zazwyczaj inny przebieg.

Znormalizowane testy można więc traktować tylko jako wskaźnik efektywności urządzeń, jakimi są silniki. Wyjściem z tej sytuacji mogą być niestandardowe techniki badawcze, np. ruchome stanowiska  pomiarowe, które mogłyby być instalowane w pojazdach uczestniczących w realnym ruchu.

Problemy z redukcją emisji tlenków azotu w wielu krajach wiążą się z transportem drogowym, który jest źródłem do 40% ich emisji. Jak się okazało, efekty wprowadzenia norm Euro 5 i wcześniejszych w lekkich pojazdach użytkowych w zakresie redukcji emisji tlenków azotu są niższe niż oczekiwano. W rzeczywistych warunkach emitują ich one więcej niż wskazywałyby wartości, z którymi je homologowano. Dodatkowo, w przypadku samochodów osobowych i ciężarowych z silnikami Diesla, odpowiadających normom Euro 3 i 4, trzeba było obniżyć przewidywane wartości redukcji emisji o 20%. Są przesłanki by twierdzić, że także samochody spełniające normy Euro 5 i 6 będą mieć z tym problemy.

W testach CADC* samochody osobowe napędzane dieslami, spełniające normy Euro 5 emitowały tyle samo tlenków azotu (NOx), co diesle nie spełniające nawet normy Euro 1. Tymczasem samochody benzynowe spełniające normę Euro 3 i wyższe mają bardzo niską emisję NOx, w przypadku Euro 5 jest go 40 razy mniej w spalinach aut benzynowych niż diesli. Można sądzić, że działania podejmowane by promować niską emisję CO2 zaowocowały niespodziewanym, niepożądanym efektem ubocznym. Nawet strefy ograniczeń ruchu w miastach okazują się pod tym względem niewystarczające do realnego obniżenia stężenia tlenków azotu w centrach miast.

Według ekspertów skupionych w grupie roboczej CARS21 zapowiadana efektywność normy Euro 6 pod względem emisji NOx zostanie osiągnięta tylko, jeśli uda się opanować emisję w warunkach rzeczywistych. Już teraz widać, że wprowadzenie tej normy może wcale nie doprowadzić do osiągnięcia celów założonych na 2015 rok.

W ocenie ekspertów środkiem przejściowym może być doposażanie samochodów już będących w użytkowaniu w urządzenia służące oczyszczaniu spalin i redukcji wymienionych szkodliwych czynników, zwłaszcza w przypadku samochodów ciężarowych, autobusów i pojazdów użytkowanych w ruchu miejskim. Opracowywane są już nawet standardy rejestracyjne dla samochodów wtórnie doposażanych w urządzenia redukujące NOx i cząstki stałe. Mogłyby one obowiązywać od przyszłego roku.

Tzw. retrofitting można stosować zwłaszcza w silnikach dieslowskich, żeby spełniały wyższe standardy czystości spalin. Jednak przedstawiciele koncernów samochodowych niezbyt chętnie odnoszą się do tego pomysłu – twierdzi Bogumił Papierniok, ekspert SDCM w grupie roboczej CARS21. – Zamiast tego woleliby odnowić park samochodowy. Ale szybciej i taniej można osiągnąć wymierne efekty przez unowocześnienie pojazdów, które jeszcze wiele lat będą służyć. Sądzę, że stanowisko producentów samochodów jest negatywne, ponieważ nie skorzystaliby na retrofittingu. Na tym polu ogromną rolę do odegrania mieliby natomiast niezależni producenci, którzy dysponują wiedzą i możliwościami wystarczającymi, by opracować i dostarczyć takie urządzenia – uważa Bogumił Papierniok.

*Testy CADC (Common ARTEMIS Driving Cycles) to próba stworzenia nowych metod testowych, pozwalających lepiej odwzorować rzeczywiste warunki jazdy i skuteczniej oceniać faktyczną emisję gazów spalinowych przez silniki samochodowe. Testy te są rozwijane w ramach europejskiego programu badawczego ARTEMIS. Test CADC składa się z wielu zróżnicowanych cykli, odwzorowujących różnorodne warunki jazdy (5 cykli miejskich, 5 pozamiejskich i 4 autostradowe).
 

Opublikowane przez: Redakcja
Motoryzacja dla Wszystkich

Dowiedz się więcej

Motoryzacja dla Wszystkich
Motoryzacja dla Wszystkich

Mobilność jest kluczem do współczesnego świata. Ludzie znajdują się w nieustannym ruchu, bo tego wymaga ich aktywność zawodowa i prywatna. Samochody, mimo trudności, jakie wiążą się z ich posiadaniem, wciąż są znacznie popularniejsze niż komunikacja zbiorowa. Ważne jest zatem, by ludziom umożliwić mobilność, chroniąc ich tym samym przed wykluczeniem społecznym. Motoryzacja przynosi korzyści dla wszystkich, […]

Kongres FIGIEFA/SDCM w Warszawie
Kongres FIGIEFA/SDCM w Warszawie

Już 29 września 2011 r. Warszawa stanie się motoryzacyjną stolicą Europy: w stołecznym Hotelu InterContinetal odbędzie się wyjątkowe wydarzenie dla niezależnej branży motoryzacyjnej – Kongres FIGIEFA/SDCM. Spotkają się tam przedstawiciele producentów i dystrybutorów części motoryzacyjnych z Polski i zagranicy, reprezentanci europejskich organizacji i stowarzyszeń branżowych, politycy i decydenci, by w tak szerokim gronie rozmawiać o […]

Zmiany w badaniach emisji spalin w samochodach – nowe pole do nadużyć
Zmiany w badaniach emisji spalin w samochodach – nowe pole do nadużyć

Niemieckie stowarzyszenie na rzecz ochrony środowiska Deutsche Umwelthilfe Association (DUH) skrytykowało propozycję nowych przepisów UE, które sprowadzają się do zaprzestania pomiarów emisji spalin – z pewnością będzie to prowadzić do manipulacji. Co zmiany oznaczają dla warsztatów niezależnych? Badania emisji spalin w samochodach osobowych: zanieczyszczone powietrze i straty dla warsztatów Jak dowiedziało się stowarzyszenie Deutsche Umwelthilfe […]

Komentarze

Komentarz musi być dłuższy niż 5 znaków!

Proszę zaakceptuj regulamin!

Redakcja nie ponosi odpowiedzialności za treść komentarzy, które są wyłącznie prywatną opinią ich autorów. Jeśli uważasz, że któryś z kometarzy jest obraźliwy, zgłoś to pod adres redakcja@motofocus.pl.

Anonim, 28 lipca 2011, 8:18 0 0

No cóż, artykuł bardzo ciekawy, a problem istotny. Szkoda tylko, że efekty pracy ekspertów CARS21 takie mierne.

Odpowiedz

Anonim, 28 lipca 2011, 10:05 0 0

może wyniki by nie były tak paradoksalne gdyby wziąść pod uwagę, że wielu wycina filtry cząstek stałych, które mają także za zadanie obniżyć azotany...

Odpowiedz

Anonim, 28 lipca 2011, 12:10 0 0

Problem istotny? Nie sądzę. Cała ta "ekologia" to jedna wielka farsa i wyłudzanie pieniędzy. Każdy kto choć trochę siedzi w zagadnieniach diagnostyki układów zasilania wie, że w normalnej eksploatacji spełnienie warunków pracy silnika potrzebnych do "zadziałania" normy emisji spalin Euro 4 lub Euro 5 jest bardzo problematyczne, szczególnie w pojazadach eksploatowanych w warunkach zmiennych czyli np. w mieście. A tu się okazuje, że eksperci, nawiasem mówiąc Ci sami, którzy te normy opracowali, doszli do wniosku, że one nie działają. Śmiech na sali :-)))))))))))))))) Najgorsze, jednak jest to, że sprawy zaszły tak daleko, że tego już nie cofniemy i będziemy brnąć w kolejne odmiany "ekologicznych" pojazdów.

Pozdrawiam,
Jarek Opole.

Odpowiedz

Anonim, 28 lipca 2011, 12:49 0 0

Szanowni Forumowicze,

artykuł nie zaskakuje informacjami. Katalizatory silników ZS (diesla) nie usuwają tlenków azotu - to wynika z ich konstrukcji. Różnią się tym od katalizatorów silników ZI.

Filtry cząstek stałych to rozwiązanie pożądane, ale wymagające jeszcze dopracowania. Słusznie zauważył autor komentarza 193.107.196., że usuwanie filtrów cząstek stałych jest absolutnie niedopuszczalne. Podobnie jest z zaworami układów recyrkulacji spalin.

Dodam od siebie, że serwisom samochodowym nie wolno wprowadzać zmian konstrukcyjnych w pojazdach, a jeśli te wprowadzane zwiększają emisję składników szkodliwych, mogą być ukarane kwotą do 1 mln złotych. Są do tego podstawy prawne.

To, że samochód np. bez filtra cząstek stałych przechodzi pozytywnie badania na stacji kontroli pojazdów nie ma znaczenia, bowiem te badania są o wiele mniej dokładne, od badań homologacyjnych (natomiast znacznie tańsze) i nie zastępują badań homologacyjnych. Demontaż filtra cząstek stałych czy zaślepienie zaworu recyrkulacji spalin narusza warunki udzielenia homologacji w zakresie wpływu pojazdu na środowisko naturalne, dlatego może być karalne, jeśli emisja cząstek stałych zwiększy się ponad wartości określone w udzielonej homologacji.

W mojej opinii, jednym z powodów kłopotów z emisją składników szkodliwych jest tylko częściowe wprowadzenie idei systemów diagnostyki pokładowej EOBD w Europie. Dlaczego częściowe?

Aby odnieść korzyść w postaci poprawy czystości powietrza, w długim okresie czasu, oraz ożywienie rynku usług motoryzacyjnych (więcej napraw):
1. samochody powinny być wyposażone w system diagnostyki pokładowej EOBD;
2. policja powinna mieć podstawy prawne do kontroli na drodze, czy w eksploatowanym samochodzie nie świeci się kontrolka MIL oraz czy w pamięci nie ma potwierdzonego kodu usterki; policja powinna mieć proste czytniki odczytujące zawartość pamięci kodów usterek, informację, ile kilometrów samochód przejechał z usterką oraz ile razy samochód był uruchamiany z usterką; - oczywiście, jeśli eksploatowany samochód jest uszkodzony, powinno to być karane;
3. serwisy powinny mieć dostęp do informacji serwisowych, aby mogły sprawnie usuwać uszkodzenia.

Obecnie warunki wymienione w pkt 2 i 3 nie są spełnione. Przeciwko kontroli stanu technicznego „na drodze”, z wykorzystaniem informacji z systemu diagnostycznego EOBD, protestują obrońcy wolności osobistych. Urzędnicy unijni nie potrafią też zmusić producentów samochodów do udostępniania informacji serwisowych.

Inne zagadnienie, to konieczność stworzenia nowych testów drogowych, które będą bliższe nowym silnikom z downsaizingiem, oraz będą lepiej odwzorowywać warunki ruchu w Europie.

Wymóg ograniczenia zużycia paliwa stoi przeważnie w sprzeczności z wymogiem zmniejszenia emisji składników szkodliwych, szczególnie właśnie emisji tlenków azotu. Z tego też powodu, mam odmienny pogląd od poglądu prezentowanego przez eksperta ekspert SDCM w grupie roboczej CARS21, Pana Bogumiła Papiernioka. Przywołany retrofitting, czyli modernizacja pojazdów przez wprowadzenie nowych elementów, przyniesie niewielkie efekty dla środowiska naturalnego, no może z wyjątkiem efektów dla serwisów i producentów tych elementów (pod warunkiem, że ich pracownicy nie opuszczą wcześniej grona żyjących, bo jeśli żyją w mieście są w sposób szczególny narażeni na działanie substancji szkodliwych, w większych stężeniach, niż dotyczy to mieszkańców np. wsi - przepraszam za tę sarkastyczną uwagę, jeśli kogoś razi).

Producent np. filtrów cząstek stałych, aby był on skuteczny, musi współpracować z producentem oprogramowania do układów sterowania i odwrotnie. Dlatego jeśli chcemy coś dodać do układów silnika, sterownik silnika musi ten element uwzględnić programie. Z tego też powodu retrofitting silników, w zakresie układów oczyszczania spalin, to nie jest dobre rozwiązanie.

Przypuszczam, że w naszym kraju sytuacja jest znacznie gorsza niż przedstawiona w Europie. Elementy silników i ich układów mają określony okres sprawności. Użytkownicy z bogatszej Europy, wspierani przez swoich polityków (przed wejściem do Unii Europejskiej i już w trakcje członkostwa, zostały obniżone wymagania w zakresie badań technicznych pojazdów, w tym również emisji składników szkodliwych) pozbywają się ich, sprzedając je na wschód. Na barki użytkowników „ze wschodu” spadają koszty utrzymania tych częściowo wyeksploatowanych pojazdów (ładny lakier, tapicerka w dobrym stanie, to tylko połowa prawdy), a przy tym producenci samochodów oferują np. filtry cząstek stałych lub części do tych układów po zdecydowanie zawyżonych cenach.

Ponadto za szybko jeździmy po miastach, stoimy w korkach. Tu rozwiązaniem jest płynny, choć wcale nie szczególnie szybki ruch (np. 70 km/h). W ruchu pojazdów problemem może nie są tak bardzo emisje globalne, ale emisje lokalne i lokalne stężenia składników szkodliwych.

Kierowcy powinni być też mocniej edukowani w kierunku zmiany techniki jazdy, a w szczególności dostosowania jej do nowych konstrukcji silników. Samochodami z nowoczesnymi silnikami benzynowymi z bezpośrednim wtryskiem benzyny np. EcoBoost Forda czy TSI Volkswagena, można jeździć bardzo sprawnie i dynamicznie w mieście, korzystając tylko z prędkości obrotowej silnika w zakresie od 1500 do 2000 obr/min.

Pozdrawiam
Stefan Myszkowski
stefan.myszkowski@skk.auto.pl

Odpowiedz