Autor Organizace Název textu Datum Poznámka
doc.Ing. Milan Pospíšil, CSc. VŠCHT Liniové zdroje Březen 2001 Text neprošel redakční ani jazykovou úpravou
4. LINIOVÉ ZDROJE 4.1. EMISE ŠKODLIVIN Z PROVOZU MOTOROVÝCH VOZIDEL 4.1.1. Úvod Znečišťující látky vznikající při provozu motorových vozidel lze z hlediska sledování emisí rozdělit do čtyř hlavních skupin: !
první skupina zahrnuje základní složky spalin, jejichž maximální přípustný obsah ve výfukových plynech je v celosvětovém měřítku legislativně zakotven - uhlovodíky (CH), oxid uhelnatý (CO) a oxidy dusíku (NOx). Souhrnný pojem uhlovodíky zahrnuje nespálené uhlovodíky z paliva, produkty jejich částečné oxidace a uhlovodíky nově vzniklé během spalovacího procesu v důsledku termochemických reakcí. Stanovení těchto složek emisí při použití komerčně dostupných automatických analyzátorů spalin představuje v současnosti již zcela rutinní operaci.
!
druhou skupinu tvoří škodliviny, jejichž emise jsou omezovány nepřímo - spotřebou paliva (emise CO2), obsahem síry (emise SO2) a olova (emise Pb) v palivu.
!
do třetí skupiny je možné zařadit vybrané (zpravidla organické) sloučeniny. Jejich maximální přípustný obsah ve spalinách není zatím zpravidla legislativou závazně stanoven, ale přítomnost těchto složek v ovzduší je v poslední době cíleně sledována především z hlediska škodlivého vlivu na živé organismy i vlivu na kvalitu ovzduší (fotooxidační smog, přízemní ozón). Do této skupiny patří např. benzen, 1,3-butadien, formaldehyd, acetaldehyd a zahrnout sem lze i látky obecně nepříjemných vlastností, např. sirovodík (H2S). Analytické stanovení těchto sloučenin je po stránce metodické i technické velmi dobře zvládnuté a v blízké budoucnosti lze očekávat, že i některé z těchto látek budou zahrnuty mezi legislativně sledované škodliviny.
!
čtvrtou skupinu tvoří organické sloučeniny zastoupené ve spalinách pouze ve stopových koncentracích, které se sice vyznačují vysokým stupněm zdravotní rizikovosti (karcinogeny, mutageny), avšak vzhledem k jejich složitému analytickému stanovení jsou zatím sledovány ve výfukových emisích pouze sporadicky. Jsou to především polyaromatické uhlovodíky (PAH) a jejich nitrované deriváty (N-PAH).
Vývoj evropských emisních limitů pro osobní, lehká užitková a nákladní vozidla [1,2] je uveden v tabulce 4.1.1. Uvedené emisní limity názorně dokumentují snahu EU o zmírnění negativních dopadů provozu motorových vozidel na životní prostředí. Výrazné snižování emisních limitů nutí výrobce automobilů aplikovat při konstrukci motorů a výfukových systémů nejmodernější poznatky vědy a techniky. Přísné emisní limity plánované pro r. 2005 nebude možné splnit bez zdokonalených katalytických systémů s vysokou účinností i při studených startech motoru. V případě vznětových motorů pak i systémů radikálně snižujících výfukové emise částic a oxidů dusíku.
2
Tab. 4.1.1. Přehled evropských emisních limitů pro motorová vozidla Osobní a lehká užitková vozidla se zážehovými motory ( < 3,5 t)* Směrnice EU
Platnost od r.
Emisní limit (g/km)
EHK 83-02 (EURO 2)
1996
2,2
EHK 83-03 (EURO 3)
2000
2,3
0,2
0,15
EURO 4
2005
1,0
0,1
0,08
CO
CH
NOx
CH+NOx 0,50
Osobní a lehká užitková vozidla se vznětovými motory ( < 3,5 t)* Směrnice EU
Platnost od r.
Emisní limit (g/km) Částice
CO
EHK 83-02 (EURO 2)
1996
0,08
1,06
EHK 83-03 (EURO 3)
2000
0,05
0,64
0,50
0,56
EURO 4
2005
0,025
0,50
0,25
0,30
NOx
CH+NOx 0,71
Nákladní vozidla a autobusy ( > 3,5 t)** Směrnice EU
Platnost od r.
Emisní limit (g/kWh) Částice
CO
CH
NOx
EHK 49-02 (EURO 2)
1996
0,15
4,0
1,1
7,0
EURO 3
2000
0,10
2,1
0,66
5,0
EURO 4
2005
0,02
1,5
0,46
3,5
Pozn. * platí pro emise měřené při kombinovaném testu simulujícím jízdu ve městě (EHK 15) a na příměstských komunikacích (EUDC) ** platí pro emise měřené při 13-ti bodovém emisním testu EHK 49
4.1.2. Požadavky na kvalitu ovzduší v EU Rostoucí hustota obyvatelstva a průmyslová činnost významně ovlivňují kvalitu ovzduší. Je to především automobilová doprava, která negativně ovlivňuje čistotu ovzduší, a to zejména v městských aglomeracích. V první polovině devadesátých let se v zemích EU automobilová doprava podílela 50 - 60 % na celkových emisích CO a NOx, v případě emisí těkavých organických látek byl její podíl asi 35 %. Tyto primární složky výfukových plynů navíc urychlují tvorbu přízemního troposférického ozónu, která je typická zejména pro teplé klimatické podmínky a sluneční záření („letní smog“). Přehled nejvýznamnějších zdrojů emisí v EU je prezentován na obr. 4.1.2. [3]. S ohledem na tyto skutečnosti je pochopitelné, že problematice snižování emisí z motorových vozidel je věnována intenzivní pozornost již řadu let, v Evropě od začátku 90. let. Evropská komise pro životní prostředí, průmysl a energii v roce 1991 vyzvala dopisem Evropské asociace výrobců a motorových vozidel (ACEA) a ropných společností (EUROPIA) ke spolupráci na řešení této problematiky. Program s tímto zaměřením označovaný zkratkou EPEFE (European Programme on Emissions, Fuels
3
and Engines) byl zahájen na konci roku 1992, první experimentální práce v jeho rámci pak v roce 1994. Na základě získaných výsledků výše uvedená Evropská komise připravila návrh emisních limitů pro motorová vozidla a požadavků na kvalitu motorových paliv pro rok 2000. V roce 1997 byla zahájena druhá fáze výše uvedeného programu EPEFE, která připravuje podklady pro další zpřísnění požadavků na kvalitu paliv ve vztahu k dosažení požadované kvality ovzduší. Tyto požadavky by měly vstoupit v platnost v roce 2005. Stále se zpřísňující požadavky na kvalitu motorových paliv sledují splnění jednoho z hlavních cílů programu EPEFE, kterým je snížení emisí vybraných škodlivin pocházejících z dopravy v roce 2010, a to o 60 - 70 % ve srovnání s rokem 1990. Předpokládá se, že právě v r. 2010 se plně projeví pozitivní vlivy obměny vozového parku reflektující opatření pro zlepšení kvality ovzduší (emisní limity) přijatá v r. 2000 [4,5]. S využitím dostupných znalostí týkajících se vztahů mezi emisemi škodlivin z různých zdrojů a kvalitou ovzduší byl vypracován počítačový model umožňující předpovědět imisní situaci v městských aglomeracích v r. 2010. Pro tento účel bylo vybrán o 7 evropských měst– Atény, Haag, Kolín n. Rýnem, Londýn, Lyon, Madrid a Milán – reprezentujících městská sídla s různou kvalitou ovzduší, velikostí, geografickou polohou a s charakteristickými vozovými parky. Londýn a Lyon v tomto výčtu představují zástupce zhruba 80 % velkých evropských městských sídel, Atény svojí polohou a uspořádáním pak městskou aglomeraci s nejhorší kvalitou ovzduší [4].
4
a) zdroje CO v zemích EU W aste Treatment 6%
Industry 11%
Two HDV Wheelers 4% 4%
Households 10% Agriculture 1% Nature 3%
Other Mobile S ources 4%
Buses 1%
Road Transport 65 %
Passenger Cars 79 %
b) zdroje NOx v zemích EU F osil F uels Mining Ind. 1% W aste Treatment 13%
LD V 12%
A griculture 18%
LDV 9%
HD V 30 %
Nature 4%
Buses 5%
Industry 1% Two eelers <1 %
Other Mobile S ources 12 %
Road Transport 51 %
Passenger C ars 56 %
c) zdroje VOC v zemích EU S olvent Use 25%
Two W heelers 9%
Industry 6%
LDV 10% B uses 1%
Nature 17%
A griculture 4%
HD V 7%
Household s 3% Other Mo bile S ources 3%
F ossil F uels M ining Ind. 6%
Road Transport 36 %
Obr. 4.1.2. Zdroje emisí CO, NOx, VOC v zemích EU [3]
5
P assenger C ars 73 %
Pro objektivní posouzení dosažených změn v kvalitě ovzduší byly pro několik vybraných škodlivin s těsnou vazbou na provoz motorových vozidel – CO, benzen, NOx a přízemní ozón, definovány imisní standardy (viz tab 4.1.2) [3,4]. V případě CO a NOx standardy kvality ovzduší reflektují legislativu EU či WHO. Pro benzen zatím obdobné standardy ještě nebyly definitivně stanoveny, jsou proto uvažovány dvě různé koncentrační úrovně, obě z důvodu zdravotní rizikovosti tohoto polutantu velice nízké. Cílové hodnoty kvality ovzduší navrhované v EU jsou mnohem přísnější než v USA. Tab. 4.1.2. Porovnání standardů kvality ovzduší v EU, USA a Kalifornii Polutant -3
CO (mg.m ; ekviv. ročního průměru)
EU
US Federal
Kalifornie
1,5
1,5
1,5
-3
Benzen (µg.m ; roční průměr) - přísný standard - velmi přísný standard
10 2,5
NOx (µg.m-3; ekviv. ročního průměru)
66
257
211
Ozón (µg.m-3; 1-hodinový průměr)
180
240
180
Obecně se předpokládá, že: !
v případě CO budou standardy kvality ovzduší ve všech sledovaných městech dosaženy již v r. 2005. V budoucnosti nebude, pravděpodobně, tento polutant dále považován za prioritní
!
v případě benzenu bude v časovém horizontu 2005 – 2010 rovněž dosaženo významného snížení imisních koncentrací v městských lokalitách v důsledku používání účinných katalytických konvertorů výfukových plynů. Pravděpodobně jako u CO nebude benzen v budoucnosti již považován za prioritní polutant
!
v případě NOx i přes významný pokles emisí z dopravy v důsledku zavádění nových konstrukčních opatření na spalovacích motorech a systém pro čištění výfukových plynů bude nutné pro dosažení standardů kvality ovzduší v r. 2010 dále snižovat emise oxidů dusíku v intervalu 0 – 50 % v závislosti na městské lokalitě
Na základě dosavadních poznatků, získaných v rámci řešení programu EPEFE a zaváděných opatření týkajících se kvality paliva, předpokládá Evropská organizace ropných společností pro životní prostředí, zdraví a bezpečnost (CONCAWE) [3,4,6], že v roce 2010 by mohlo být v porovnání s rokem 1990 dosaženo následujícího snížení emisí škodlivin z dopravy: NOx o 70 %, CO o 75%, VOC o 80 %, benzenu o 85 % a emisí pevných částic ze vznětových motorů o 75 %. Přitom je předpokládáno zvětšení celkového objemu dopravy v uvedeném období o 30 %. Zvláštní pozornost je věnována ozónu a emisím látek podílejících se na jeho tvorbě tj. NOx a VOC. V roce 2010 by mělo dojít v porovnání s rokem 1990 ke snížení expozice ozónem u světové populace resp. vegetace o 63 % resp. 42 %.
6
Významná pozornost je věnována v posledních letech rovněž i emisím CO2. V roce 1999 bylo vydáno doporučení EU 99/125/EC [7] zabývající se problematikou postupného snižování výfukových emisí CO2. V této souvislosti je třeba poznamenat, že snižování emisí CO2 je úzce spojeno se snižováním spotřeby paliva u motorových vozidel či jejich transformaci za alternativní paliva obsahující menší podíl uhlíku v molekule (methan). Výchozím stavem byla průměrná hodnota vozového parku v roce 1995, která činila 186 g CO2.km-1. Emise CO2 by měly být postupně snižovány na hodnotu 170 g CO2.km-1 v roce 2003 (odpovídá spotřebě paliva 5,9 – 6,8 l/100 km), 160 g CO2.km-1 v roce 2007 (odpovídá spotřebě paliva 5,0 – 5,6 l/100 km) až na hodnotu 120 g CO2.km-1, což představuje limit, který by měla splňovat vozidla v roce 2012 (odpovídá spotřebě paliva 4,3 – 4,8 l/100 km). Předpokládá se, že vozidla splňující toto nejpřísnější kriterium by se na trhu mohlo objevit již počínaje r. 2000.
4.1.3. Tvorba přízemního ozónu Ozón přítomný v horních vrstvách atmosféry je výsledkem reakce molekul kyslíku (tvořeného v přízemních vrstvách fotosyntézou) s atomárním kyslíkem (vznikajícím fotochemickou disociací molekul kyslíku vyvolanou slunečním zářením). V dolních vrstvách atmosféry vzniká ozón jako tzv. sekundární polutant, a to reakcemi, na kterých se podílejí primární polutanty emitované do ovzduší především činností člověka [8]. Reakce, které se podílejí na tvorbě sekundárních polutantů obecně probíhají buď v homogenní plynné fázi podle radikálového mechanizmu nebo v heterogenní plynné fázi na částicích tuhého aerosolu. Příčinou vzniku troposférického (přízemního) ozónu jsou fotochemické reakce. Fotolýza NO2 poskytuje vedle NO rovněž i atomární kyslík, který následně reaguje s molekulárním kyslíkem za vzniku ozónu: NO 2 + hν → NO + O ⋅ O 2 + O⋅ → O 3
Tvorba ozónu v ovzduší souvisí s přítomností NOx i s přítomností reaktivních organických plynných látek. Je pochopitelné, že různé organické látky přispívají k tvorbě ozónu různou měrou. Carter [9] navrhl charakterizovat příspěvek jednotlivých uhlovodíků a kyslíkatých sloučenin k tvorbě ozónu tzv. maximální přírůstkovou reaktivitou (označovanou jako MIR), která vyjadřuje index tvorby ozónu. Pro vybrané uhlovodíky a kyslíkaté sloučeniny je hodnota tohoto indexu (MIR) uvedena v tabulce 4.1.3.
7
Tab. 4.1.3. Maximální přírůstková reaktivita(MIR) pro tvorbu ozonu vyjádřená v g O3/g NMOG (nemetanového organického plynu) Sloučenina ethan propan 2-methylpropan n-butan 2,2-dimethylpropan 2-methylbutan n-pentan 2,2-dimethylbutan cyklopentan 2,3-dimethylbutan 2-methylpentan 3-methylpentan n-hexan 2,2-dimethylpentan methylcyklopentan 2,4-dimethylpentan 2,2,3-trimethylbutan cyklohexan 2-methylhexan 2,3-dimethylpentan 3-methylhexan c-1,3-dimethylcyklopentan t-1,3-dimethylcyklopentan 2,2,4-trimethylpentan n-heptan methylcyklohexan 2,5-dimethylhexan ethylcyklopentan 3,3-dimethylhexan 2,3,4-trimethylpentan 2,3-dimethylhexan 2-methylheptan 4-methylheptan 3-methylheptan di- a trimethylcyklo C5/C6 2,2,5-trimethylhexan oktan t-1,3-dimethylcyklohexan 2,4-dimethylheptan c-1,2-dimethylcyklohexan 3,5-dimethylheptan 2-methyloktan n-nonan 2,2-dimethyloktan 2,4-dimethyloktan iso - C10’ alkany
MIR 0,25 0,48 1,21 1,02 0,37 1,38 1,04 0,82 2,38 1,07 1,53 1,52 0,98 1,40 2,82 1,78 1,32 1,28 1,08 1,51 1,40 1,85 1,85 0,93 0,81 1,85 1,63 2,31 1,20 1,60 1,32 0,96 1,20 0,99 1,94 0,97 0,61 1,85 1,34 1,94 1,14 1,14 0,54 1,01 1,01 1,01
Sloučenina 3-methylnonan n-decan n-undecan n-dodecan
MIR 1,01 0,47 0,42 0,38
ethylen acetylen propylen propadien propin 2-methylpropen 1-buten 1,3-butadien 1,2-buten 1-butin c-2-buten 3-methyl-1-buten 2-butin 1-penten 2-methyl-1-buten 2-methyl-1,3-butadien t-2-penten c-2-penten 2-methyl-2-buten cyklopentadien cyklopenten 4-methyl-1-penten 3-methyl-1-penten t-3-hexen t-2-hexen 3-methyl-t-2-penten 2-methyl-2-penten c-3-hexen c-2-hexen,6,69 3-methyl-c-2-penten 3-methylcyklopenten 3-methyl-1-hexen t-2-t-3-hepten 2-methylhexen c-2-hepten 1-methylcyklonhexen t-4-octen 1-nonen n-decan
7,29 0,50 9,40 7,29 4,10 5,31 8,91 10,89 9,94 9,24 9,94 6,22 9,24 6,22 4,90 9,08 8,80 8,80 6,41 7,66 7,66 4,42 4,42 6,69 6,69 6,69 6,69 6,69 6,69 5,69 3,48 5,53 5,53 5,53 5,52 5,29 2,22 0,47
8
Sloučenina benzen toluen ethylbenzen m-xylen p-xylen styren o-xylen isopropylbenzen n-propylbenzen 1,3-methylethylbenzen 1,4-methylethylbenzen, 1,3,5-trimethylbenzen 1,2-methylethylbenzen 1,2,4-trimethylbenzen iso-butylbenzen 1,2,3-trimethylbenzen indane 1,3-dimethylbenzen 1,4-dimethylbenzen 1,2-dimethylbenzen 1-methyl-2-propylbenzen 1,4-dimethylethylbenzen 1,2-dimethyl-2-ethylbenzen 1,3-dimethyl-2-ethylbenzen 1,2,4,5-tetramethylbenzen 1,2,3,5-tetramethylbenzen methylindan 1,2,3,4-tetramethylbenzen
MIR 0,42 2,73 2,70 8,16 6,60 2,22 6,46 2,24 2,12 7,20 7,20 10,12 7,20 8,83 1,89 8,85 1,06 6,45 6,45 6,45 6,45 9,07 9,07 9,07 9,07 9,07 1,06 9,07
methyl-t-butylether (MTBE) ethyl-t-butylether (ETBE)
0,62 1,98
methanol, ethanol
0,56
formaldehyd acetadehyd akrolein propionaldehyd n-butyraldehyd krotonaldehyd pentanaldehyd hexanaldehyd benzaldehyd p-tolualdehyd aceton butanon
7,15 5,52 6,77 6,53 5,26 5,41 4,40 3,79 -0,56 -0,56 0,56 1,18
S použitím hodnot MIR a údajů o složení organických emisí je možno vypočítat tzv. specifickou reaktivitu hodnocené směsi emitovaných látek, např. výfukových plynů, charakterizující její příspěvek k tvorbě ozónu podle následujícího vztahu: Specifická reaktivita = ∑ NMOGi ⋅ MIRi ,
kde NMOGi je hmotnostní zlomek nemetanové složky v hodnocené směsi a MIRi je hodnota jejího indexu tvorby ozónu.
4.1.4. Požadavky na kvalitu motorových paliv V roce 1998 ustavili výrobci motorů a motorových vozidel, sdružení v asociacích ACEA (European Automobile Association), Alliance (Alliance of Automobile Manufactures), EMA (Engine Manufactures Association) a JAMA (Japan Automobile Association), komisi, která v roce 1998 poprvé definovala doporučené požadavky na kvalitu motorových paliv (World Wide Fuel Charter) v rámci celosvětové harmonizace jejich kvality, a to v souladu s vývojem nových technologií výroby motorových vozidel a systémů pro snižování emisí [10]. V dubnu loňského roku komise vydala revizi doporučených požadavků na kvalitu motorových paliv, automobilových benzinů a motorových naft. Zpřísňující se požadavky na tyto emise, které by motorová vozidla měla splňovat po celou dobu své životnosti při současném dosažení maximální účinnosti spalovaní paliva, budou vyžadovat paliva s významnou úpravou složení (s minimálním obsahem síry, nízkým obsahem aromátů a nenasycených sloučenin, se sníženým obsahem těžkých podílů, atd.). 4.1.4.1. Automobilové benziny Automobilové benziny jsou směsi uhlovodíků, popř. kyslíkatých sloučenin, jejichž destilační rozmezí se pohybuje v intervalu cca 30 - 215°C. Jedná se tedy o relativně velmi těkavé kapaliny, které se snadno odpařují již při pouhé manipulaci s nimi, t.j. ve výrobních závodech, v distribuční síti a nakonec i v palivovém systému samotných automobilů. Uhlovodíkové emise způsobené odparem z benzinů přispívají nezanedbatelnou měrou k celkovému znečištění ovzduší těkavými organickými látkami (Volatile Organic Compounds, VOC) a to i látkami prokazatelně škodlivými pro živé organismy. Při spalování benzinů v motorech automobilů jsou vedle CO2, H2O a N2 jakožto hlavních, relativně neškodných, složek výfukových plynů, do ovzduší emitovány škodlivé produkty nedokonalého spalování benzinů (CO, nespálené, tepelně pozměněné a částečně oxidované uhlovodíky) a škodlivé produkty vznikající oxidací vzdušného dusíku (NOx).
9
Složení emisí vzniklých odparem a stejně tak i produkce škodlivin ve výfukových plynech jsou do značné míry obrazem chemického složení paliva, i když podstatnou roli zde hraje i konstrukce motoru, režim spalování a jiné vlivy, které řeší automobilový průmysl. Otázka výroby automobilových benzinů, jejichž chemické složení a fyzikální vlastnosti by zaručovaly minimální tvorbu škodlivých emisí, je významnou měrou otázkou ekonomickou, protože z čistě technických hledisek je v podstatě známo, jak zajistit složení ekologicky přijatelných paliv. Výrobci paliv i automobilů však jsou a budou stále více nuceni, zejména pod tlakem legislativních opatření, přispívat k tomu, aby se negativní vliv automobilů se spalovacími motory na kvalitu ovzduší stále zmenšoval. V souvislosti se snahou o snižování emisí prošly určitým vývojem i požadavky na kvalitu automobilových benzinů. Pozornost byla nejprve věnována eliminaci olova. Od 1. 1. 2000 je v zemích EU prodáván pouze bezolovnatý benzin. Dvouletý odklad je povolen zemím (Řecko, Španělsko a Portugalsko), u kterých by striktní přechod na bezolovnatý benzin k výše uvedenému datu mohl způsobit určité sociálně-ekonomické problémy. V ČR došlo k přechodu na bezolovnatý benzin s ročním zpožděním oproti EU, a to od 1. 1. 2001. V prodejní síti čerpacích stanic v ČR jsou v současnosti k dostání bezolovnaté benziny Natural 91, Natural 95 a Natural 98 a benzin Speciál 91 s přídavkem speciální přísady na bázi alkalických kovů (Na, K) nahrazující olovo pro motory starších automobilů, které vyžadují pro bezporuchový provoz olovnaté benziny. Obsah Na nebo K v benzinu Speciál 91 se pohybuje na úrovni zhruba 30 mg/l, tyto kovy na rozdíl od olova minimálně zatěžují životní prostředí a vykazují i výrazně menší zdravotní rizikovost. Tab. 4.1.4. Požadavky na kvalitu automobilového benzinu v kvalitě Natural 95 definované evropskými předpisy Parametr
98/70/EC
EN 228
2000
2005
OČVM min OČMM min
95 85
95 85
95 85
RVP letní max (kPa)
70
60
n*)
E 100 min (% obj.)
40
46
n
E 150 min (% obj.)
-
75
n
Olefiny max (% obj)
n
18
n
Aromáty max (% obj.)
n
42
35
Benzen max (% obj.)
5
1
n
Kyslík max (% obj.)
2,5
2,7
n
Síra max (ppm)
500
150
50
Olovo max (g/l)
0,013
0,005
n
*)
n = neurčeno
10
Požadavky na kvalitu kapalných pohonných hmot, benzinu a nafty, platné od 1. 1. 2000, jsou definovány ve směrnici 98/70/EC, kterou společně vydaly Evropská rada (CEU) a Evropský parlament (EP) 13.10.1998. Pro automobilový benzin byl v této směrnici definován i požadaveky na oktanové číslo a obsahy síry a aromátů, které by měly vstoupit v platnost v roce 2005 s tím, že termín bude ještě dále upřesněn. Požadavky na kvalitu automobilového benzinu definované ve směrnici 98/70/EC jsou uvedeny společně se specifikací benzinu definovanou EN 228, platnou do roku 2000, v tab. 4.1.4. [10]. Významným parametrem kvality benzinu je obsah síry. Síra negativně ovlivňuje účinnost katalytického konvertoru výfukových plynů a významně tak ovlivňuje emise nežádoucích látek. Vedle toho síra také nepříznivě ovlivňuje i funkci senzorů detekujících obsah kyslíku ve výfukových plynech. Obdobně je tomu i v případě diagnostických systémů detekujících pokles účinnosti konvertorů. Stávající kalifornské předpisy vyžadují, aby vozidla byla takovými diagnostickými systémy vybavena. Síra v palivu způsobuje problémy i u moderních pohonných jednotek spalujících za účelem snížení spotřeby paliva (o 15 – 20 %), a tedy i emisí CO2, tzv. chudé směsi. Zatímco emise uhlovodíků a CO lze v tomto případě účinně snížit s použitím stávajících konvertorů výfukových plynů, problémem jsou emise NOx. U chudých směsí je třeba použít nové systémy pro snížení emisí NOx, které jsou ale vysoce citlivé vůči síře. Spalování chudých směsí proto vyžaduje použití prakticky bezsirného benzinu. Obsah kyslíkatých látek je dalším parametrem charakterizujícím kvalitu benzinu. Kyslíkaté organické sloučeniny, ethery, ethanol, případně další alkoholy, jsou přidávány jednak za účelem zvýšení oktanové hodnoty benzinu, a dále také za účelem snížení emisí CO, což platí hlavně pro vozidla nevybavená elektronickým řídícím systémem dávkování paliva. V případě kyslíkatých látek je však nutno vzít do úvahy jejich vysokou těkavost, především v souvislosti se snahou omezovat u automobilových benzinů emise odparem. Olefiny jsou nenasyceným typem uhlovodíků, které představují z hlediska oktanového čísla vhodnou komponentu automobilových benzinů. Jinak je tomu, hodnotíme-li tyto uhlovodíky z pohledu emisí. Jejich přítomnost je příčinou tvorby nežádoucích úsad, dále zvýšení emisí reaktivních uhlovodíků nežádoucích z pohledu tvorby ozónu a produkty jejich spalování tvoří toxické dieny. V rámci US Auto/Oil programu bylo např. zjištěno pro městské zatížené aglomerace, že pokles obsahu olefinů v testovaných benzinech z 20 na 5 % obj. měl za následek pokles hodnoty potenciálu tvorby ozónu o 13 - 25 %. Asi ze 70 % se na tomto poklesu podílel pokles obsahu nízkomolekulárních olefinů.
11
Další skupinou nenasycených uhlovodíků jsou aromáty. Tyto uhlovodíky jsou kvalitní oktanovou komponentou. Na druhou stranu jsou příčinou tvorby úsad ve spalovacím prostoru a nežádoucích emisí, včetně emisí CO2. Dosavadní zkušenosti ukazují, že složení emisí kopíruje složení paliva, tj. čím větší je obsah nějaké sloučeniny v benzinu, tím větší je i její obsah ve výfukových plynech. Se zvyšujícím se obsahem aromátů v benzinu se tedy zvyšuje i obsah těchto látek ve výfukových plynech. Velmi důležitá je rovněž skutečnost, že aromáty přítomné v palivu významně přispívají k emisím nežádoucího toxického benzenu. Výsledky emisních testů ukazují, že příspěvek l % hm. benzenu v benzinu má zhruba stejný vliv na obsah benzenu ve spalinách, jako příspěvek l0 % hm. ostatních aromatických uhlovodíků v palivu. Vliv dalších uhlovodíkových skupin (alkany, olefiny) na obsah benzenu ve výfukových plynech je zhruba 5x menší než příspěvek aromatických uhlovodíků [1,6]. Jak již bylo řečeno, aromáty v benzinu přímo ovlivňují i emise CO2; v rámci řešení EPEFE byla nalezena lineární závislost mezi emisemi CO2 a obsahem těchto uhlovodíků v palivu. Bylo zjištěno, že redukce obsahu aromátů v benzinu z 50 na 20 % obj. vede k 5 %nímu snížení emisí CO2. S rostoucím obsahem aromátů se zvětšují problémy vyvolané negativním působením těchto uhlovodíků na lidský organismus, nezanedbatelný je i jejich vliv na tvorbu fotochemického ozónu v atmosféře. Z těchto hledisek jsou zvláště nebezpečné benzen a polyaromatické uhlovodíky. Obsah aromatických uhlovodíků v benzinech je dán tím, jaké výrobní technologie jsou v jednotlivých rafineriích k dispozici. V souladu se současným trendem snižování obsahu aromátů včetně benzenu stále stoupá význam rafinérských technologií umožňujících výrobu vysokooktanové nearomatické nízkovroucí, resp. středněvroucí komponenty do automobilových benzinů. V této souvislosti je třeba zmínit výstavbu jednotky fluidního katalytického kraku s kapacitou 1 mil. t v rafinérii České rafinérské a.s. v Kralupech nad Vltavou, která po uvedení do provozu v 1. čtvrtletí letošního roku významně zvýší produkci nearomatických vysokooktanových složek jako ekologicky přijatelnější náhrady aromátů pro výrobu automobilových benzinů. Důležitou charakteristikou jak pro provoz zážehových motorů, tak i pro emise je těkavost automobilových benzinů. Je charakterizována dvojím způsobem, a to tlakem par a destilační křivkou. Požadavky na tlak par jsou samozřejmě dány ročním obdobím, resp. teplotou prostředí. Při vyšší teplotě jsou problémy s odpařováním paliva s nízkým tlakem par. Při nižší teplotě je naopak nutno, aby měl benzin vyšší tlak par, aby nedocházelo k problémům při startování vozidla a byl zajištěn požadovaný výkon pohonné jednotky. Zda palivo splní tyto požadavky, lze usuzovat i z jeho destilační křivky, resp. parametrů tuto křivku charakterizujících, především teploty, při které předestiluje 50 % benzinu, a množství benzinu, které předestiluje při 100 °C.
12
Nespálené uhlovodíkové podíly paliva, které představují zhruba 70 - 80 % z celkového množství organických látek ve výfukových plynech, zahrnují v případě automobilových benzinů uhlovodíky C4 – C12. Mezi uhlovodíky jsou nejvíce zastoupeny benzen a jeho substituované deriváty. Menší část organických sloučenin pak tvoří uhlovodíkové produkty termických krakovacích či kondenzačních reakcí a polární produkty částečné oxidace uhlovodíků, dohromady cca 20 – 30 % organického podílu. Mezi typické uhlovodíkové produkty termických reakcí lze zařadit metan, ethan, ethylen, 1,3-butadienu, styren a dále pak především polyaromatické uhlovodíky (PAU). Jedná se většinou o látky reaktivní s vysokým potenciálem k tvorbě přízemního ozónu nebo látky s karcinogenními účinky. Mezi typické zástupce částečně oxidovaných organických sloučenin ve výfukových plynech patří těkavé aldehydy C1 – C7, které vykazují dráždivé účinky a jsou jim přisuzovány karcinogenní vlastnosti (formaldehyd, akrolein). 4.1.4.2. Motorové nafty Motorové nafty jsou směsí uhlovodíků s počtem atomů uhlíku 16 – 24, jejichž destilační rozmezí se pohybuje v intervalu cca 200 – 360°C. V porovnání s automobilovým benzinem představuje tedy motorová nafta ropný produkt s menší těkavostí. Obdobně jako u automobilového benzinu jsou i při spalování motorové nafty emitovány do ovzduší vedle CO2, H2O a N2 i škodlivé produkty jejího spalování - CO, nespálené, případně termicky pozměněné resp. částečně oxidované uhlovodíky a produkty oxidace vzdušného kyslíku, tj. NOx. Navíc oproti benzinu dochází při spalování motorové nafty i k emisím pevných uhlíkatých částic nebo aerosolu nespáleného paliva. Vozidla se vznětovým motorem spalujícím motorovou naftu vykazují v porovnání s vozidly se zážehovým motorem spalujícím benzin obecně menší emise CO a těkavých uhlovodíků, ale naopak větší emise NOx. Navíc uhlovodíky emitované vznětovým motorem se vyznačují nepříjemným zápachem. Požadavky na kvalitu motorové nafty platné od 1. 1. 2000 jsou definovány ve směrnici 98/70/EC, kterou společně vydaly Evropská rada (CEU) a Evropský parlament (EP) 13. 10. 1998. U motorové nafty byl již v této směrnici definován i požadavek na obsah síry, který by měl vstoupit v platnost v roce 2005, s tím, že závazný termín bude ještě upřesněn. Požadavky na kvalitu motorové nafty definované ve směrnici 98/70/EC jsou uvedeny společně se specifikací motorové nafty definované EN 590, platnou do roku 2000, v tab. 4.1.5. [10]. Rovněž u motorové nafty se očekává v rámci druhé fáze programu EPEFE další zpřísnění požadavků na její kvalitu ve vztahu k dosažení požadované kvality ovzduší. Tyto požadavky by měly vstoupit v platnost v roce 2005. V případě motorové nafty se
13
jedná, vedle již zmíněného obsahu síry, o specifikaci hustoty, teploty, při které předestiluje 95 % obj. paliva (T95), a obsahu polyaromátů. Tab. 4.1.5. Požadavky na kvalitu motorové nafty definované evropskými předpisy Parametr
98/70/EC
EN 590
Obsah síry (ppm) max.
2000
2005
500
350
50
49
51
n*)
Hustota při 15 °C max. (kg.m )
860
845
n
T95 % (°C) max.
370
360
n
-
11
n
Cetanové číslo min. -3
Obsah polyaromátů max. (% hm.) *) dosud neurčeno
Obsah síry je klíčovým parametrem kvality motorové nafty. Síra významně zvyšuje nežádoucí emise pevných částic a může způsobit korozivní opotřebení pohonné jednotky. Nepříznivě ovlivňuje účinnost oxidačních katalytických konvertorů výfukových plynů, de-NOx katalytických systémů i nově vyvíjených systémů pro snížení emisí NOx a pevných částic, t.j. katalytických systémů adsorbujících NOx a filtrů s kontinuální regenerací nebo s katalytickou funkcí snižujících emise pevných částic. Dosažení vysoké účinnosti těchto vyvíjených systémů, s jejichž využitím se v blízké budoucnosti počítá, vyžaduje použití paliva s minimálním obsahem síry, resp. prakticky bezsirného paliva. Zvýšení cetanového čísla v intervalu 50 - 58 jednotek pozitivně ovlivňuje startování za nízkých teplot, spotřebu paliva a snižuje hluk doprovázející jeho spalování a snižuje rovněž emise nežádoucích škodlivých látek. Hodnotu cetanového čísla nepříznivě ovlivňují přítomné aromáty. Emise škodlivin ovlivňuje i hustota motorové nafty. Změny v hustotě nafty zapříčiní změny ve výkonu pohonné jednotky a následně ovlivní i emise škodlivin a spotřebu paliva. Současný trend vyžaduje snížení hustoty motorové nafty a zúžení jejího rozmezí. S ohledem na snižování emisí aromátů a polyaromátů je žádoucí snížit i jejich obsah v palivu. Přítomnost aromátů v naftě ovlivňuje teplotu plamene a tedy i emise NOx. Aromáty se rovněž podílejí na tvorbě polyaromátů a pevných částic a zvětšují jejich emise. Těžké podíly motorové nafty jsou charakterizovány teplotou, při které předestiluje 90 resp. 95 % obj. paliva. Bylo zjištěno, že rovněž T95 ovlivňuje nežádoucí emise škodlivin. Současný trend vede k postupnému snižování této teploty. Mechanismus spalování ve vznětovém motoru je odlišný od zážehového motoru [11]. V kombinaci s odlišným složením paliva proto vznětový motor oproti
14
zážehovému motoru poskytuje vyšší emise NOx a především emise pevných částic. Množství uhlovodíkových emisí naopak dosahuje řádově menší úrovně než v případě zážehových motorů. V případě spalování motorových naft jsou ve výfukových plynech obsaženy výševroucí uhlovodíky C9 – C25, jejichž distribuce kopíruje do značné míry složení spalovaného paliva. Při spalování motorových naft vznikají zcela minimální emise plynných uhlovodíků C1 – C4 a těkavých aromátů včetně benzenu. Část nespálených uhlovodíků pochází i z motorového oleje (cca 10 - 20 %). Mezi tyto uhlovodíky patří polyaromáty a vysokovroucí netěkavé uhlovodíkové podíly >C20. Částečně oxidované podíly motorového oleje mohou tvořit významnou součást netěkavých polárních podílů, které jsou spolu s polyaromáty sorbovány na pevných částicích. V souvislosti s tvorbou pevných částic hraje významnou roli obsah síry v motorové naftě. Při spalování totiž ze sirných sloučenin organického původu vzniká v silně oxidační atmosféře vedle oxidu siřičitého také oxid sírový, který reaguje s kovy původem z aditiv do formy anorganických solí - síranů. Mikročástice nerozpustných síranů pak tvoří zárodek karbonových pevných částic. Složení emisí aldehydů je velmi podobné jako v případě spalování automobilových benzinů, převládají první dva zástupci homologické řady – formaldehyd a acetaldehyd. Mezi polyaromatickými uhlovodíky přítomnými ve výfukových plynech jsou dominantně zastoupeny uhlovodíky se třemi a čtyřmi kondenzovanými aromatickými kruhy v molekule (fluoreny, fenantreny, antraceny, fluoranteny, pyreny). Vícekondenzované struktury (benzo(a)pyren, benzofluoranteny) tvoří pouze minoritní část (do 10 %), zcela obdobně jako v případě spalování automobilových benzinů. PAU jsou ve větší míře sorbovány na pevných částicích [11]. 4.1.4.3. Alternativní motorová paliva S ohledem na stále se zpřísňující požadavky na kvalitu motorových paliv a emise škodlivin z jejich spalování jsou studovány i možnosti použití alternativní paliv jako náhrady klasických automobilových benzinů a motorové nafty. Jako náhrada automobilových benzinů jsou v reálné praxi široce uplatňovány především zkapalněné uhlovodíkové plyny (LPG), jejichž spotřeba dosahuje v ČR v hmotnostním vyjádření zhruba 4 – 5 % celkové spotřeby benzinů (v r. 2000 cca 70 tis. t LPG). Stále na významu nabývá i využití stlačeného zemního plynu (CNG), a to především pro pohon autobusů a nákladních automobilů v nejvíce zatížených městských aglomeracích. Většímu rozšíření CNG v dopravě v ČR zatím brání především nedostatečná infrastruktura distribuční sítě [12].
15
N atu ral
CNG
LPG
200
Re l. e mise (%)
180
150
140 120
120 100
100
100
100
94
86
100
100
100
50
50
40
36 27
24 20
0 NOx
CO
CNG
Alde hydy
136
100
100
EU R O 3
EU R O 3
100
LPG
450 EU R O 2
EU R O 2
EU R O 3
Re l. e mise (%)
150
100
P AU
EHK 15 se studeným motorem (městský cyklus) Š Felicia PickUp 1.3 (CNG) + Š Forman 135 (LPG) oxidačně-redukční (řízený)
NM
100
Aromáty
EU R O 2
emisní test: vozidla: katalyzátor:
HC
100
100
54
50 33
emisní test: motory: katalyzátor:
Obr. 4.1.3.
6
2
2
2
CO
HC
Č ástice
0 NOx
31
28 4
PAU
10
Alde hydy
13-ti bodový test EHK 49 ŠKODA Liaz (170 kW) CNG,LPG - oxidační (neřízený)
Porovnání výfukových emisí ze spalování bezolovnatého benzinu, motorové nafty, LPG a CNG
16
Obě plynná paliva vykazují velice dobré emisní vlastnosti především z hlediska toxických a karcinogenních organických sloučenin, které jsou podmíněny především nepřítomností aromatických uhlovodíků a heterosloučenin a rovněž i příznivějším poměrem uhlíku a vodíku z hlediska emisí CO2. Porovnání emisí ze spalování klasických motorových paliv a alternativních plynných paliv je prezentováno na obr. 4.4.1. [12]. Intenzivně jsou rovněž studovány možnosti využití kyslíkatých sloučenin jako alternativních motorových paliv – alkoholů a etherů a dále i výroba motorové nafty na bázi zemního plynu. Paliva vyrobená ze zemního plynu mají velmi dobré užitné vlastnosti - neobsahují síru a aromatické uhlovodíky. Problematice využití zemního plynu v dopravě je věnována samostatná kapitola 4.2.
4.1.5. Vliv konstrukce pohonné jednotky na emise škodlivin Pro současný stav automobilového průmyslu je charakteristický intenzivní výzkum a vývoj nových technologií, které by umožnily výrazně snížit nežádoucí emise škodlivin a současně udržet, případně ještě zlepšit termickou účinnost paliva. Je ovšem potřeba říci, že výrazné snižování emisí vyžaduje integrovaný přístup k řešení, tj. kombinaci použití moderní pohonné jednotky, progresivního katalytického konvertoru výfukových plynů a kvalitního paliva. Velká pozornost je pochopitelně věnována i snížení spotřeby paliva. Toto snížení vylepšuje ekonomiku provozu vozidla a vede ke snížení emisí výše diskutovaných škodlivin i emisí CO2. Na základě výsledků získaných v rámci řešení EPEFE byl učiněn i pokus o jisté zobecnění vzájemných vztahů mezi emisemi, konstrukcí pohonné jednotky a kvalitou paliva. I když se zatím nepodařilo tyto vztahy vyčerpávajícím způsobem objasnit, přesto byly formulovány následující obecnější závěry k této problematice [4]: !
změny kvality paliva bez změn v konstrukci pohonné jednotky nepřinášejí významnější zlepšení kvality ovzduší,
!
vliv konstrukce pohonné jednotky na snížení emisí je zhruba 6x větší než vliv změn v kvalitě paliva,
!
moderní pohonné jednotky vyžadují i použití kvalitnějšího paliva a nového typu vysoce účinného konvertoru výfukových plynů.
S novými emisními limity pro motorová vozidla v r. 2000 vstupují v EU v platnost další technická a organizační opatření, která zahrnují jednak preventivní opatření s cílem minimalizaci rizika náhlého zhoršení emisních parametrů vozidla při dlouhodobém provozu, jednak modifikaci emisních testů na současné podmínky silničního provozu [13]:
17
!
zavedení OBD (On-Board Diagnostic System), tj.- elektronických systémů umístěných ve vozidle určených pro monitorování emisí škodlivin. V případě velkého zhoršení emisních parametrů vozidla jsou schopny tyto systémy automaticky vozidlo odstavit z provozu. OBD systémy zahrnují např. přídavnou λ-sondu monitorující výfukové plyny i za katalyzátorem, on-line analyzátory uhlovodíků ve výfukových plynech. OBD systémy musí být v EU vybavena od r. 2000 veškerá nová osobní vozidla se zážehovými (benzinovými) motory, od r. 2003 osobní vozidla se vznětovými (naftovými) motory a od r. 2005 lehká užitková vozidla,
!
zavedení systém pravidelných technických prohlídek. Vozidla i v běžném provozu musí splňovat předepsané emisní limity (tzv. conformity test). Testování budou prováděna rovněž po 5 letech provozu nebo ujetí 80 000 km za účelem ověření správné funkce motoru a katalyzátoru (tzv. durability test),
!
úprava motorových zkoušek a jízdních cyklů pro zajištění dynamiky lépe odpovídající současnému provozu vozidel (vyšší rychlost, akcelerace, decelerace). Rovněž bude prováděno testování vozidel při nízkých teplotách (-7°C) s cílem monitorovat funkci katalyzátoru při odbourávání CO a CxHy při tzv. studených startech. Zvýšená pozornost při emisních testech bude věnována i zjišťování odparů z vozidel.
Splnění nových emisních předpisů a opatření bezpodmínečně vyžaduje např. použití startovacích katalyzátorů, které jsou přeřazeny standardním katalytickým konvertorům. Startovací katalyzátory umožňují minimalizovat emise škodlivin v prvních minutách jízdy vozidla se „studeným motorem“, kdy nízká teplota výfukových plynů ještě neumožňuje plnou funkci katalytického konvertoru.
4.1.6. Závěr Rostoucí hustota obyvatelstva a průmyslová činnost významně ovlivňují kvalitu ovzduší. V současnosti je z tohoto pohledu nejvíce patrný výrazný negativní vliv automobilové dopravy, a to zejména v městských aglomeracích. Snaha o zlepšení kvality ovzduší vedla k definování přísných standardů jeho kvality (standardy pro CO, benzen, NOx, přízemní ozón), vztahujících se vždy k určitému časovému horizontu (r. 2010). Je pochopitelné, že tyto standardy kvality ovzduší následně jednoznačně definují požadavky na emisní limity vozidel a kvalitu motorových paliv. Splnění stále přísnějších emisních limitů bude podmíněno použitím motorů s progresivním elektronickým řízením spalovacího procesu při současném nasazení účinných systémů pro snižování výfukových emisí. Změny v kvalitě motorových paliv vyžadují úpravu některých chemických a fyzikálně-chemických charakteristik. V této souvislosti budou nutné hlubší zásahy do technologické konfigurace ropných rafinérií, což za současné situace, v které se rafinérský průmysl nachází, bude poměrně obtížné a navíc to bude vyžadovat velké investiční náklady.
18
Změny v kvalitě paliva přinášejí výrazný efekt ve snížení emisí pouze ve spojení s pohonnou jednotkou moderní konstrukce. Významná je dále skutečnost, že emise škodlivin má zásadní vliv konstrukce a stav pohonné jednotky, vliv kvality paliva je několikanásobně menší. S ohledem na tyto skutečnosti vyplývá, že zlepšení kvality ovzduší v pražské aglomeraci vyžaduje radikální obměnu vozového parku a použití alternativních paliv alespoň u té části motorových vozidel, která je provozována v nejvíce zatížených městských částech.
4.1.7. Literatura [1]
McArragher at all: Fuel Quality, Vehicle Technology and their Interactions. CONCAWE Report No. 99/55, CONCAWE, Brussels 1999.
[2]
McArragher at all: Motor Vehicle Emission Regulations and Fuel Specifications – 1994 Update. CONCAWE Report No. 4/94, CONCAWE, Brussels 1994.
[3]
Explanatorz Memorandum Concerning the Proposals for a Directive of the European Parliament and Council Relating to the Quality of Petrol a Diesel Fuels. Brusel 1996.
[4]
Mac Kinven R., Mc Arragher J. S., Fredkrikson M.: Review of European Auto/Oil Programme and EPEFE. Proc. 1st International Colloquium „Fuels“, Esslingen 1997, p. 15.
[5]
Cabra L.: The European Auto-Oil Results: Questions and Challenges the Future. Proc. 1st International Colloquium „Fuels“, Esslingen 1997, p. 35.
[6]
Annex - Report on the Auto Oil Programme. Brusel 1996.
[7]
99/125/EC: Commision Recommedation of 5 February 1999.
[8]
Degobert P.: Automobiles and Pollution. IFP, Paris 1995.
[9]
Carter W. P. L.: A Method for Evaluating the Atmospheric Ozone Impact of Actual Vehicle Emissions. SAE Paper No. 900710, 1990.
[10] “World Wide Fuel Charter”. Vydáno asociacemi výrobců motorových vozidel a motorů ACEA, Alliance, EMA a JAMA, duben 2000. [11] Pospíšil M., Blažek J., Maxa D., Šimáček P., Fiedlerová Z.: Emise ze spalování kapalných a plynných paliv v motorových vozidlech. Sborník X. odb. konference „Znečištění ovzduší a zdraví“. Špičák 2000, str. 33 – 47. [12] Šebor G., Pospíšil M., Blažek J., Maxa D.: Využití plynných paliv v dopravě. Sborník X. odb. konference „Znečištění ovzduší a zdraví“. Špičák 2000, str. 22 - 32. [13] Koltsakis G. C., Stamatelos A. M.: Catalytic Automotive Exhaust Aftertreatment. Prog. Energy Combust. Sci. 23, str. 1-39.
19
4.2. Zemní plyn v dopravě 4.2.1. Úvod Automobilový provoz je v současné době jedním z největších znečišťovatelů životního prostředí. Rostoucí počet motorových vozidel stále více zatěžuje životní prostředí, zejména ve městech. Výrazně se na tom podílejí výfukové zplodiny z automobilů. Ve velkých aglomeracích se doprava podílí na tvorbě škodlivin více než polovinou. Největším zdrojem škodlivých látek je především autobusová a těžká nákladní doprava s naftou poháněnými motory. Soustavné zhoršování životního prostředí vlivem dopravy si vyžádalo řešení. Devadesátá léta dvacátého století znamenala zásadní převrat v ekologickém posuzování motorových paliv ve vyspělé části světa s postupným rozšiřováním i do dalších částí. Po prakticky úplném vyloučení olova a zavedení katalyzátorů výfukových plynů v technicky nejvyspělejších oblastech světa dochází k postupnému radikálnímu zpřísňování emisních limitů pro motorová vozidla. S nástupem 21.století vejdou v platnost nové, přísnější emisní předpisy, které již dnes nutí výrobce aut vyvíjet dokonalejší pohonné jednotky a rafinérie zlepšovat kvalitu motorových paliv. Tradiční paliva, benzín a nafta, sice svoji historickou úlohu ještě zdaleka neukončila, nicméně vývoj získávání energie pro pohon vozidel spěje v posledních letech k využití i jiných zdrojů. Alternativní pohony dopravních prostředků se dostávají stále více do popředí zájmu vlád i podnikatelské sféry. Na alternativní pohon jezdí na začátku 21.století nejvíce vozidel na propan butan (5 milionů), na metanol (4 miliony) a na zemní plyn (více než 1,2 milionu), téměř každá světová automobilka má již ve svém programu vozidla s alternativním pohonem. Plynná paliva patří tedy mezi nejvíce využívané alternativní pohonné hmoty. Mezi motoristy vzrůstá obliba plynového pohonu, který je z hlediska ekologie vhodnější než dosud nejrozšířenější pohon na benzín nebo naftu a je i ekonomicky výhodnější. Dosavadní praktické zkušenosti s provozem motorových vozidel na plyn potvrdily konkurenceschopnost tohoto provozu s kapalnými palivy. Vzhledem k ekologickým vlastnostem je velmi aktuální využívání plynového pohonu především v městských aglomeracích s vysokým stupněm dopravního zatížení, a to např. u vozidel zajišťujících zásobování, vozidel taxislužby, policie, pošt, případně u dalších komunálních vozidel např. zajišťujících svoz domovního odpadu. A především u autobusů městské hromadné dopravy ve větších městech, průmyslových aglomeracích, v lázeňských a rekreačních oblastech. Máme-li stručně charakterizovat využívání zemního plynu v dopravě na začátku 21.století, můžeme říci, že se jedná o řešení ekologické, ekonomicky výhodné, v praxi ověřené, technicky vyřešené, bezpečné a ihned použitelné.
20
4.2.2. Vlastnosti zemního plynu Z chemického hlediska je zemní plyn směs plynných uhlovodíků s proměnnou příměsí neuhlovodíkových plynů. Jeho hlavní složkou je metan CH4. Zemní plyn je hořlavý, výbušný plyn, bez barvy, bez zápachu a bez chuti. Je nejedovatý, má zanedbatelné toxické vlastnosti. Je lehčí než vzduch. Vlastnosti zemního plynu tranzitního (t = 15 °C, p = 101,325 kPa, suchý γ = 0): CH4 98,20 % vyšší uhlovodíky 0,94 % CO2 0,10 % 0,77 % N2 S 0,20 mg/m3 Výhřevnost: 34,08 MJ/m3 Spalné teplo: 37,82 MJ/m3 Hustota: 0,69 kg/m3 Meze výbušnosti: 5 – 15 % Zápalná teplota: 650 °C 3 Množství spalovacího vzduchu: 9,56 m vzduchu/m3 ZP Teplota plamene: 1 957 °C
4.2.3. Výhody a nevýhody zemního plynu oproti klasickým pohonným hmotám 4.2.3.1. Výhody Ekologické výhody Ekologické výhodu zemního plynu v dopravě jsou jednoznačné, vyplývají z chemického složení - poměru atomů uhlíku a vodíku v molekule. Zemní plyn je tvořen 98 % metanem CH4 s příznivým poměrem C:H = 1:4 (pro srovnání nafta C:H = 1:1,82). Vozidla na zemní plyn produkují výrazně méně škodlivin než vozidla s klasickým pohonem. A to nejen dnes sledovaných škodlivin - oxidů dusíku NOx, oxidu uhelnatého CO, pevných částic PM, ale i karcinogenních látek polyaromatických uhlovodíků, aldehydů, aromátů včetně benzenu. Rovněž vliv na skleníkový efekt je u plynových vozidel menší v porovnání s benzínem či naftou. Zkušenosti z praktického použití vozidel s pohonem na zemní plyn ukázaly, že provoz těchto vozidel se oproti provozu vozidel s naftovými motory z hlediska životního prostředí vyznačuje především následujícími výhodami. !
Výrazné snížení emisí pevných částic (PM – Particulate Matters), které jsou u naftových motorů považovány z důvodu mutagenních a karcinogenních účinků za nejzávažnější
21
!
Kouřivost vznětových motorů je u plynových pohonů prakticky eliminována.
!
Snížení dalších dnes sledovaných složek emisí - oxidů dusíku NOx a emisí oxidu uhelnatého CO
!
Snížení emisí oxidu uhličitého (skleníkového plynu) cca o 10 – 15 %
!
Výrazné snížení nemetanových, aromatických a polyaromatických uhlovodíků (PAU), aldehydů
!
Snížení tvorby ozónu v atmosféře nad zemí, který způsobuje tzv. „letní smog“
!
Spaliny z motorů na zemní plyn neobsahují oxid siřičitý (SO2)
!
Do zemního plynu se nepřidávají aditiva a karcinogenní přísady
!
Plynové motory mají tišší chod, úroveň hluku plynových autobusů oproti naftovým je díky „měkčímu“ spalování nižší o 50 % vně vozidel, o 60-70 % uvnitř vozidel
!
Při tankování nevznikají žádné ztráty paliva (odpařování nafty)
!
Nemožnost kontaminace půdy v důsledku úniku nafty na silnici, v garáži
Tab. 4.2.1. Srovnání emisí produkovaných naftovými motory a motory na zemní plyn výsledky různých měření Pevné částice NOx HC CO CO2
Snížení o 85 – 90 % Snížení o 50 – 60 % Srovnatelné, resp. zvýšení nedosahující limitu snížení o 75 – 90 % snížení o 15 – 30 %
Ústav technologie ropy a petrochemie Vysoké školy chemicko - technologické v roce 1997 v rámci výzkumného projektu „Vliv druhu a složení konvenčních a alternativních paliv na emise vznětových motorů se zřetelem k pohonům používaným v městské dopravě“ měřil emise ve výfukových plynech vznikající ze spalování zemního plynu a nízkosirnaté motorové nafty v motorech LIAZ, které se používají k pohonu autobusů MHD Karosa. Vedle základních složek emisí (dnes sledovaných) tj. CO, CxHy, NOx a pevných částic, byla pozornost věnována rovněž nestandardním organickým složkám emisí, aromátům včetně benzenu, polyaromatickým uhlovodíkům a aldehydům. Výsledky měření - porovnání základních a organických složek emisí vznikajících při spalování zemního plynu a motorové nafty v motorech LIAZ ve srovnání s emisním limitem EURO II. (platným od roku 1995) a EURO III. (připravovaným od roku 2001) jsou vidět na následujících grafech.
22
Obr. 4.2.1. Porovnání emisí vznikajících při spalování zemního plynu a motorové nafty
Výsledky emisních měření ukázaly, že motor spalující zemní plyn, vybavený moderním systémem elektronické regulace a řízení přípravy palivové směsi, představuje z ekologického hlediska vhodnější alternativu než vznětový motor
23
spalující motorovou naftu. Plynový motor má výrazně menší emise CO, NOx, pevných částic, polyaromatických uhlovodíků (PAU) i aldehydů. Při srovnatelné spotřebě paliva (cca 0,25 kg/kWh) vykazoval motor na zemní plyn zhruba o 15% menší produkci CO2 než motor spalující motorovou naftu. Plynový motor emitoval přibližně 10× menší množství stanovených skupin polyaromatických uhlovodíků než naftový motor, a to včetně zvláště sledovaných karcinogenních polyaromátů. Jediným nedořešeným problémem zatím zůstává vyšší obsah uhlovodíků ve výfukových plynech, způsobený prakticky jen nespáleným metanem. Zkušenosti ze zahraničí ukazují, ze tento problém lze úspěšně řešit použitím speciálního konvertoru výfukových plynů. S ohledem na prokázaný přínos k ochraně ovzduší, především pokud jde o emise pevných částic, oxidů dusíku a rizikových složek emisí organických látek (aromáty, PAU, aldehydy) je náhrada nafty zemním plynem velkým ekologickým přínosem, zvláště pro automobilový provoz ve velkých městech, kde se doprava významně podílí na znečištění venkovního ovzduší. 2. Ekonomická výhodnost Náklady na pohonné hmoty jsou nižší, provoz „plynových“ automobilů je tedy levnější. Na konci roku 2000 je cena stlačeného zemního plynu zhruba třetinová ve srovnání s benzínem. 3. Provozní výhody !
lepší směšování plynu se vzduchem umožňuje rovnoměrnost palivové směsi, možnost pracovat s vysokým součinitelem přebytku vzduchu, rovnoměrnější plnění válců, menší zatěžování motoru
!
vysoká antidetonační schopnost - vysoké oktanové číslo zemního plynu (130) umožňuje motoru pracovat i v oblasti výrazného ochuzení palivové směsi, zvyšuje odolnost vůči klepání motoru
!
díky čistotě paliva se prodlužuje životnost motorového oleje i samotného motoru, nevytvářejí se karbonové usazeniny.
!
ve srovnání s naftovými motory
!
!
snížení hlučnosti motoru.
!
lepší startování při nízkých teplotách (odpadá používání zimní nafty)
u dvoupalivových systémů ! zachována možnost užívání benzínu ! zvýšení celkového dojezdu (o cca 200-250 km)
!
zamezení zcizení pohonných hmot.
24
4. Vyšší bezpečnost !
zemní plyn oproti benzinu, naftě, LPG je lehčí než vzduch
!
zápalná teplota zemního plynu je oproti benzínu dvojnásobná
!
tlakové nádrže vyrobené z oceli, hliníku nebo kompozitních materiálů jsou bezpečnější než nádrže na kapalné pohonné hmoty.
!
při tankování nemůže dojít ke znečištění případně proniknutí paliva do země
5. Jednoduchost distribuce plynu k uživateli !
zemní plyn je přepravován již vybudovanými plynovody, jeho používáním se snižuje počet nákladních cisteren s kapalnými pohonnými hmotami na silnicích
6. Větší perspektiva !
oproti produktům ropy (benzínu, naftě, propan butanu) vzhledem k jeho větším zásobám oproti ropě
4.2.3.2. Nevýhody (překážky bránící rychlejšímu rošíření CNG v dopravě) 1. Nedostatečná infrastruktura plnicích stanic Každé alternativní palivo, které se snaží konkurovat tradičním pohonným hmotám, trpí neexistencí dostatečné infrastruktury potřebné k rozšíření jeho užití. Zejména se jedná o problém malého počtu CNG plnicích stanic. 2. Vyšší náklady a) vyšší náklady na vozidlo !
přestavby vozidel na plyn zvyšují cenu vozidla vzhledem k investici na pořízení (schválení)
!
plynové zástavby do vozidla
!
sériově vyráběné plynové vozy jsou dražší (menší počty kusů, individuelní výroba)
!
vyšší náklady na plnicí stanice, na díly plynových zástaveb
b) vzhledem k doposud malému rozšíření a tudíž malosériové výrobě plynových vozidel jsou náklady vyšší. Lze očekávat, že náklady klesnou s širším využíváním plynu v dopravě. c) provozování vozidel na zemní plyn je výhodné zejména u aut s vysokým počtem ujetých kilometrů za rok. U nich se vyšší pořizovací náklady díky levnějšímu provozu rychle vrátí.
25
3. Zhoršení stávajícího komfortu !
Malý počet plnicích stanic plynu v porovnání s hustou sítí čerpacích stanic na kapalné pohonné hmoty
!
Nutnost pravidelných kontrol plynových zástaveb
!
Zmenšení zavazadlového prostoru nebo užitného prostoru o prostor, který zabírá tlaková nádrž (je možno řešit umístěním tlakové nádrže na střechu (autobusy), pod vozidlo (osobní, nákladní automobily) nebo do jiných prostor)
4. Provozní nevýhody !
zvýšení celkové hmotnosti automobilu a tím snížení povolené hmotnosti užitečné v důsledku instalace tlakové nádrže na plyn (řešením je užití tlakových lahví z kompozitních materiálů, které jsou až 5× lehčí než tradiční ocelové)
!
zpřísněná bezpečnostní opatření (garážování, opravy ...)
!
snížení výkonu motoru (o cca 5-10%) u přestavovaných vozidel
!
menší dojezd plynových vozidel oproti klasickým palivům
26
5. Přijetí veřejností Veřejnost je vůči novým palivům spíše netečná, chybí větší ekologické povědomí. Mnozí se domnívají, že zlepšení životního prostředí lze dosáhnout dalším vývojem klasických paliv než zaváděním nových, alternativních. 6. Nedostatečná nabídka plynových automobilů od výrobců Výrobci aut reagují na tržní poptávku. Dokud bude o plynová vozidla malý zájem, výrobci je nezařadí do svých výrobních programů. Dokud nebudou vozidla k dispozici, bude malá poptávka. Rovněž na vývoj nových technologií současných paliv je vynakládáno mnohem víc finančních prostředků než na vývoj alternativních technologií. 7. Nedostatek finančních prostředků Zejména na budování nových plnicích stanic, nákup nových plynových autobusů … 8. Malý zájem provozovatelů vozidel Jedná se především o městské dopravní podniky. 9. Minimální podpora státu V porovnání se státy západní Evropy jsou v České republice alternativní způsoby pohonu vozidel málo podprovány.
4.2.4. Současný stav využívání zemního plynu v dopravě 4.2.4.1. Zemní plyn v dopravě ve světě a v Evropě Na zemní plyn ve světě dnes jezdí více než 1,2 milionu vozidel ve více než 50 zemích. Počet plnicích stanic se blíží 4 tisícům. Roční celosvětová spotřeba zemního plynu pro pohon vozidel se odhaduje na cca 3 mld. m3. V Evropě jezdí na zemní plyn 400 tisíc vozidel a k dispozici je téměř 900 plnicích stanic.
27
Tab. 4.2.2. Počty vozidel na zemní plyn a plnicích stanic v jednotlivých zemích (10/2000) Země
Počet vozidel na zemní plyn
Počet plnicích stanic
Argentina
579 000
850
Itálie
340 000
340
Pakistán
90 000
80
USA
89 000
1 300
Brazílie
75 000
93
Rusko
35 000
207
Venezuela
32 000
170
Kanada
20 500
220
Egypt
20 000
35
Kolumbie
10 000
26
Německo
7 000
146
Francie
4 500
105
Švédsko
1 600
25
1 261 000
3 950
CELKEM
Argentina
Itálie
Zemní plyn je využíván jak v osobních a dodávkových automobilech, tak v autobusech, lehkých a těžkých nákladních automobilech. Vzhledem
28
k ekologickým vlastnostem zemního plynu je velmi aktuální využití plynového pohonu především v městských aglomeracích s vysokým stupněm dopravního zatížení, a to u autobusů městské hromadné dopravy, vozidel zajišťujících zásobování, svoz odpadu, vozidel taxislužby, policie, pošt, případně u dalších komunálních vozidel. Sériová silniční vozidla na CNG vyrábí v Evropě 13 automobilek, v USA 30 automobilek s 90 různými modely, v Japonsku pak všechny významné automobilky. K nejaktivnějším patří !
v kategorii osobních automobilů BMW, Mercedes-Benz, Honda (Civic), Volvo (V70, S80), Ford, Toyota (Crown, Corola), Nissan, Daewoo, Mazda (Demio), Fiat (Marea, Multipla)
!
v kategorii dodávkových a nákladních automobilů Mercedes-Benz, Ford, Toyota, Nissan, Mitsubischi, Citroën
!
v kategorii autobusů všichni významní výrobci např. Mercedes-Benz, Iveco, MAN, Volvo, Neoplan, Nissan, Isuzu, Renault, Van Hool, Scania.
29
Největší počet plynových vozidel na světě provozuje americká pošta US Postal Service. Z celkového počtu 208 tisíc vozidel má US Postal Service 7 400 vozidel na stlačený zemní plyn, což představuje více než 95 % vozidel pošt využívajících alternativní paliva. Převážnou většinu plynových vozidel představují poštovní dodávkové vozy. Ve světě jezdí již sta tisíce vozidel na zemní plyn více než 10 let, z hlediska spolehlivosti, vhodnosti použití, výkonu, uživatelského komfortu nejsou dnes vozidla na zemní plyn horší než vozidla na benzín nebo naftu a výrazně předčí tato vozidla z hlediska emisí. 4.2.4.2. Česká republika Zemní plyn jako pohonná hmota se začal v České republice uplatňovat od roku 1981, kdy byla provedena první přestavba vozidla na zemní plyn. V roce 1985 byla vypracována komplexní studie řešící náhradu kapalných paliv zemním plynem, podle níž v cílovém roce 1995 mělo být postaveno několik desítek plnicích stanic a na zemní plyn mělo jezdit několik tisíc vozidel, především nákladních automobilů a autobusů.
30
V roce 1989 byla v plynárně Měcholupy uvedena do provozu plnicí stanice stlačeného zemního plynu určená zejména pro autobusy v Praze. Prvních 5 autobusů poháněných stlačeným zemním plynem zahájilo v Praze provoz v roce 1991. V té době se rozšiřovalo používání plynových autobusů v městské dopravě i do dalších měst, hlavně na Moravě - Havířov, Frýdek Místek, Uherské Hradiště, Prostějov .. Zde je potřeba zdůraznit, že veškeré plynové autobusy byly přestavěny na zemní plyn z původních autobusů naftových, nejednalo se o plynové autobusy od výrobce. Takový způsob se může jevit jako složitý, finančně náročný a neefektivní. Nový autobus se musí částečně demontovat a upravit na plynový pohon. V té době to však byl jediný možný způsob, zahraniční plynové autobusy byly až 3 x dražší a český výrobce plynové autobusy nenabízel. Absence nabídky plynového autobusu od českého výrobce byla jedním z důvodů, proč po slibném začátku plynofikace autobusů řadu let v podstatě stagnovala. Rovněž plynové osobní a nákladní automobily byly individuálně přestavované, neexistovaly ani sériově vyráběné automobily na zemní plyn ani nebyly schváleny hromadné přestavby vozidel – homologace. Individuální přestavby se v praxi neosvědčily, to byl hlavní důvod, proč se dobře rozbíhající program plynofikace zpomalil až zastavil. Česká republika byla počátkem 90.let v plynofikaci dopravy na předním místě ve světě !!! Díky stagnaci se ale před ní dostaly a dostávají další evropské země, které s plynofikací dopravy začínaly později. Neváhaly však využit poznatků z počátečních fází plynofikace a počet vozidel na zemní plyn i plnicích stanic tam nyní úspěšně roste (př. Německo, Francie). Od roku 1999 se situace naštěstí začíná měnit. V oblasti osobních automobilů v roce 1999 byly schváleny hromadné přestavby vozidel na zemní plyn. Homologace se týká celé řady vyráběných vozů ve Škodě Mladá Boleslav. U autobusů český výrobce motorů Škoda LIAZ ukončil vývoj plynového motoru, který podle platného testu EHK splňuje emisní limit EURO 3. V současné době jsou homologovány plynové motory s výkony 175 kW a 210 kW.
31
Autobus Lahti s plynovým motorem Škoda Liaz V současnosti stlačený zemní plyn CNG využívá v České republice cca 300 vozidel, z toho je: !
150 osobních vozidel
!
80 autobusů v 5 městech
!
50 nákladních automobilů.
!
Veřejných plnicích stanic CNG je v České republice 8 (2 plnicí stanice jsou v Praze, jedna v Liberci (provoz zahájen 12/2000), zbytek je na Moravě – Havířov, Frýdek Místek, Uherské Hradiště, Prostějov, Znojmo.)
!
Pomaloplnicí stanice nejsou v České republice používány.
!
V nejbližších letech je uvažováno s výstavbou plnicích stanic v Karlových Varech, Plzni, Hradci Králové a v řadě měst Severních Čech.
32
Aktuální ceny stlačeného zemního plynu se pohybují mezi 9 – 11 Kč/m3, což představuje cca 1/3 oproti ceně benzínu a 2/3 ceny LPG. Zemní plyn je tak nejvýhodnější pohonnou hmotou současnosti. Celkový prodej zemního plynu pro pohon vozidel v České republice v roce 1999 byl cca 3 miliony m3. Největšími provozovateli vozidel na zemní plyn jsou: !
Pražská plynárenská, a.s. (přes 70 osobních a dodávkových automobilů)
!
Dopravní podnik Havířov (42 autobusů) - patří na přední místa evropského žebříčku v počtu provozovaných plynových autobusů
!
Dopravní podnik Uherské Hradiště (19 autobusů)
4.2.5. Zemní plyn v městské autobusové dopravě Nejvíce autobusů na zemní plyn v současnosti jezdí v těchto zemích: ! USA 3 800 !
Kolumbie
2 600
!
Mexiko
1 100
!
Francie
350
!
Austrálie
312
!
Švédsko
250
!
Německo
240
!
Japonsko
211
!
Dánsko
200
!
Kanada
200
33
!
Portugalsko
!
Švýcarsko
92
!
Česká republika
82
128
4.2.5.1. Využití zemního plynu v městské dopravě ve vybraných evropských zemích Německo Autobusy na zemní plyn jezdí ve 23 městech, jejich počet je cca 200. Největší počet, 72 plynových autobusů, jezdí v současnosti v Saarbrückenu. Cílem je do roku 2004 převedení celého vozového parku, 140 autobusů, na zemní plyn. Norimberská městská dopravní společnost VAG Verkehrsaktiengesellschaft Nürnberg disponuje největší evropskou rychloplnicí stanicí. VAG plánuje zvýšit současný počet 41 plynových autobusů do roku 2003 na více než 100 autobusů. Další německá města s autobusy na zemní plyn jsou Hannover, Hamburg, Augsburg, Regensburg, Mühlhausen, Gotha, Arnstadt, Bad Kissingen, Bad Harzburg, Bad Reichenhall, Bad Füssing, Chemnitz, Greiz, Mannheim, Heringsdorf, Offenburg, Halle, Mainz, Lüneburger.
Hannover
Francie Ve Francii je zemní plyn vhodnou alternativou při vytváření nebo obnovování vozového parku v podnicích, obecných institucích či ve veřejné dopravě, prioritně je využíván v autobusech městské hromadné dopravy, ve vozidlech zajišťujících městské
34
služby např. zásobování, svoz domovního odpadu, ve služebních vozidlech plynárenských společností. V roce 1998 jezdily na zemní plyn ve Francii 3 autobusy, o dva roky později se jejich počet zvýšil na 350 v téměř 30 francouzských městech. Podíl autobusů na zemní plyn ve Francii dosáhl 30% a stále roste. Pro nejbližší roky je již objednáno dalších zhruba 1.000 plynových autobusů, dalších 70 měst plánuje jejich zařazení do městské dopravy v nejbližší době.
Nice
Konkrétně zemní plyn pro pohon autobusů si zvolily např. Paříž (do roku 2002 106 autobusů na zemní plyn), Nice, Bordeaux, Poitiers, Colmar, Montbeliard, Strasbourg, Le Mans, Orsay, Valence, Nancy, Nantes, Les Ulis, Dunkerque, Chambery, Lille. Rusko Moskevská radnice oznámila svůj záměr, týkající se postupného převodu veřejné městské dopravy na zemní plyn. Jedná se o začátek ekologického programu, v jehož rámci by mělo v roce 2000 jezdit 5 000 autobusů na zemní plyn, v roce 1999 vystavěno 6 plnicích stanic, v roce 2000 dalších 24 a v roce 2001 bude následovat dalších 40 plnicích stanic. Zároveň je připravován zákon o užití zemního plynu jako pohonné hmoty. Skandinávie V současnosti jezdí ve Švédsku 250 autobusů na zemní plyn, nejvíce v Malmö 122 z celkového počtu 175 městských autobusů.
35
V Helsinkách jezdí 29 autobusů na stlačený zemní plyn. Na základě pozitivních výsledků dopravní společnost Helsinki City Transport rozhodla o jejich rozšíření na 100 –120 autobusů (32% vozového parku) do roku 2003 – 2005. V norském Trondheimu jezdí 6 autobusů na zkapalněný zemní plyn. Španělsko Na konci roku 2000 na zemní plyn jezdilo 120 autobusů, nejvíce jich jezdí v Madridu, více než 50. Portugalsko Stlačený zemní plyn v autobusech je využíván ve čtyřech městech – v Lisabonu (20 CNG autobusů), Portu (75 CNG autobusů), Braze (30 CNG autobusů) a Aveiru (3 CNG autobusy). Řecko Řecko se rozhodlo řešit kritický stav ovzduší v hlavním městě Aténách plynofikací městské dopravy. Do poloviny roku 2001 zde bude v provozu 295 CNG autobusů a Atény se tak budou moci chlubit největším vozovým parkem plynových autobusů v Evropě. 4.2.5.2. Využití zemního plynu v městské dopravě v České republice V České republice jezdilo na konci roku 1999 82 autobusů na zemní plyn v následujících městech: !
Havířov
42
!
Uherské Hradiště
19
!
Frýdek Místek
8
!
Prostějov
7
!
Znojmo
2
!
Brno
2
!
Česká Lípa
2
Plynové autobusy jezdily v 90. letech také v Praze a v Mladé Boleslavi, z nejrůznějších důvodů byl jejich provoz ukončen.
36
ČSAD Havířov se v počtu provozovaných autobusů na plynový pohon řadí na první místo v České republice a na jedno z předních míst i v evropském měřítku. Provozuje 42 autobusů typu Karosa upravených na pohon stlačeným zemním plynem. První autobusy byly uvedeny do provozu v roce 1991, v následujících dvou letech počet vzrostl na 24 a postupně se zvyšoval na dnešní počet. Kromě prvních 10 autobusů, na jejichž přestavbu přispěl Úřad města Havířova účelovou dotací, byla celá akce financována z vlastních zdrojů ČSAD Havířov.) V průběhu 8 let provozu havířovský dopravní podnik realizoval a ověřil provoz několika desítek autobusů na zemní plyn, využívání zemního plynu jako pohonné hmoty je dnes již rutinní záležitostí. V roce 1999 autobusy na zemní plyn ujely téměř 2 miliony km, spotřebovaly cca 1,2 milionu m3 zemního plynu. Spotřeba zemního plynu v havířovských autobusech se pohybuje mezi 40-50 m3/100 km ve městě, na dálkových trasách i 28 m3/100 km. Dojezd autobusů je 350 – 500 km.
Havířov
Česká republika byla počátkem 90. let v plynofikaci městské dopravy na předním místě v Evropě i ve světě. Bohužel díky řadu let neměnnému stavu se před nás dostávají další a další země. Jinde neváhají s využitím poznatků z počátečních fází plynofikace a počet autobusů na zemní plyn roste nyní téměř geometrickou řadou. Doufejme, že nové skutečnosti, především dokončení vývoje plynového motoru LIAZ a nabídky plynových autobusů od českých výrobců, napomohou k rozvoji plynofikace městské dopravy a tím i ke zlepšení životního prostředí v našich městech.
37
Hlavní požadavky provozovatelů plynových autobusů - dopravních podniků: !
nabídka autobusu s plynovým motorem od tuzemského výrobce (ne přestavby naftových autobusů)
!
nízkopodlažní plynové autobusy (dopravní podniky větších měst)
!
příznivá ekonomika (brzká návratnost vyšší pořizovací ceny plynových verzí autobusů závisí na rozdílu cen zemního plynu a nafty, dotaci státu ...)
!
vybudování CNG plnicích stanic jiným subjektem, případně získání finančních prostředků na výstavbu vlastních plnicích stanic
Současná nabídka plynových autobusů v České republice: 1. KAROSA, a.s. Vysoké Mýto ! nízkopodlažní City Bus (plynový motor, šasi - Renault, zbytek Karosa) !
Karosa 900, vázáno na závaznou objednávku 50 kusů autobusů
2. ČSAD BUS Ústí nad Labem ! Karosa 900 zastavěná plynovým motorem Liaz 3. OKD Doprava ! Karosa 900 zastavěná plynovým motorem Liaz
4.2.6. Legislativa Problematika plynných paliv v dopravě je řešena v silničním zákoně. Definovány jsou zde technické podmínky pro plynová vozidla poháněná jak CNG, tak LPG. Povinnosti při provozu, opravách i údržbě plynových vozidel jsou uvedeny ve Vyhlášce 213/91 Sb. Právní předpisy Zákon č.38/1995 Sb. ve znění zákona č.355/1999 Sb. o technických podmínkách provozu silničních motorových vozidel na pozemních komunikacích (V současnosti se připravuje nový Zákon o technických podmínkách provozu vozidel na pozemních komunikacích, předpokládané schválení r.2001) Prováděcí předpisy k zákonu č.38/1995 Sb. jsou dva: Vyhláška MD č.102/1995 Sb. o schvalování technické způsobilosti a technických podmínkách provozu silničních vozidel na pozemních komunikacích Vyhláška 103/1995 Sb. o pravidelných technických prohlídkách a měření emisí silničních vozidel
38
Vyhláška Ministerstva dopravy a spojů č. 102/1995 Sb. Část pátá § 89 Vozidla poháněná stlačeným plynem 1. Zařízení pro pohon stlačeným plynem znamená soubor všech částí na vozidle, které slouží k funkci pohonu motoru stlačeným plynem, zejména části pro plnění, zásobníky, potrubí, armatury, všechny ventily, regulační a zajišťovací orgány a směšovací zařízení. 2. Všechny části zařízení pro pohon stlačeným plynem musí být konstruovány, vyrobeny a namontovány tak, aby splňovaly technické podmínky a jejich použití a zástavba ve vozidle musí být schválena. 3. Emise škodlivin výfukových plynů u vozidel poháněných stlačeným plynem nesmí překročit hodnoty stanovené v § 51 této vyhlášky. U vozidel s přestavěným pohonem motoru na jiný druh paliva platí hodnoty stanovené těmito předpisy pro motor před jeho přestavbou. 4. Pro schválení způsobilosti typu vozidla poháněného motorem s pohonem stlačeným plynem musí být splněny podmínky podle odstavce 2 tohoto paragrafu a dále podmínky stanovené pro schválení typu dané kategorie vozidla podle příslušného ustanovení této vyhlášky. § 91 Schvalování technické způsobilosti plynového zařízení V dokumentaci pro schválení technické způsobilosti plynového zařízení podle této vyhlášky musí být předložena technická dokumentace plynového zařízení, návod k obsluze a údržbě, bezpečnostní pokyny , údaje o maximálním tlaku, doklad o ověření vhodnosti pro daný plyn a doklady o tom, že prvky plynového zařízení, které nejsou homologovány podle zvláštního předpisu (Vyhláška č.176/1960 Sb. – EHK č.67), avšak podléhají schválení podle předpisu o státním zkušebnictví ,byly schváleny příslušnou autorizovanou zkušebnou. Toto schválení slouží výhradně jako podklad pro schválení hromadné přestavby typu vozidla na pohon stlačeným plynem nebo zkapalněným plynem. § 92 Provoz vozidel poháněných stlačeným nebo zkapalněným plynem 1. Při provozu a obsluze vozidel poháněných stlačeným plynem nebo zkapalněným plynem musí být dodrženy tyto podmínky: a) při úniku plynu a poruše plynového zařízení musí být neprodleně uzavřeny uzavírací ventily tlakových nádob, uzavírací ventily musí být uzavřeny i po ukončení pracovní směny vozidla,
39
b) v kabině vozidla při plnění tlakových nádob, ošetřování a údržbě vozidla je zakázáno kouřit a zacházet s otevřeným ohněm, u vozidel vybavených nezávislým topením musí být toto mimo provoz, c) obsah plynových nádob je dovoleno vypouštět jen do volného prostoru , kde nehrozí vznícení vypouštěného plynu, nebo do nádob k tomu určených, d) je zakázáno vjíždět do uzavřených skladovacích garážních a obdobných prostorů, u nichž není výslovně vjezd vozidel poháněných stlačeným plynem povolen, e) před vjezdem do opravny, nebo do společné garáže musí být odpovědný pracovník tohoto objektu informován o tom, že vozidlo je poháněno stlačeným plynem, f) tlakové nádoby na vozidle nesmí být vystaveny působení vnějších zdrojů tepla, g) v případě, že v průběhu jízdy (provozu) vozidla vznikne závada uvedená v § 93 odst. 2 písm. a) až e) této vyhlášky, musí být vozidlo ihned odstaveno a učiněna bezpečnostní opatření. 2. Provozovatel vozidla poháněného stlačeným nebo zkapalněným plynem je povinen zajistit, aby řidiči a jiné osoby obsluhující vozidlo byli seznámeni s podmínkami uvedenými v odstavci 1 tohoto paragrafu, s bezpečnostními pokyny a s návodem postupu v případě dopravní nehody. § 93 Technická nezpůsobilost plynového zařízení 1. Při zjištění závady plynového zařízení musí být toto ihned vyřazeno z provozu. 2. Za závady podle odstavce 1 se pokládají zejména a) unikání plynu z kteréhokoli části plynového zařízení a porucha odvětracího systému, b) trvalé odpouštění plynu pojistnými ventily, c) trhlina, nebo poškození, které by mohly způsobit unikání plynu, d) porucha redukčního zařízení, regulátoru tlaku, směšovače, tlakoměru, uzavíracích ventilů a upevnění nádob, e) dochází-li k průtoku plynu do směšovače při vypnutém motoru, f) překročení přípustných limitů škodlivých exhalací ve výfukových plynech. 3. Pohon stlačeným plynem musí být vyřazen z provozu také tehdy, jestliže nebude provedena periodická zkouška tlakových nádob, nebo technická kontrola plynového zařízení v předepsané lhůtě.
Vyhláška 213/91 Sb. - ČÚBP a ČBÚ o bezpečnosti práce a technických zařízení při provozu, údržbě a opravách vozidel.
40
Vyhláška ČÚBP a ČBÚ č. 18/1979 Sb., kterou se určují vyhrazená tlaková zařízení a stanoví některé podmínky k zajištění jejich bezpečnosti ve znění vyhlášky ČÚBP a ČBÚ č. 97/1982 Sb. a vyhlášky ČÚBP a ČBÚ č. 551/1991 Sb. (Nádrže, které ve vozidlech tvoří zdroj plynného paliva, jsou vyhrazenými tlakovými zařízeními ve smyslu této vyhlášky) Plynová zařízení instalovaná ve vozidlech nejsou vyhrazenými plynovými zařízeními určenými Vyhláškou ČÚBP a ČBÚ č. 21/1979 Sb., ve znění Vyhlášky ČÚBP a ČBÚ č. 554/1990 Sb. Legislativa emisí výfukových plynů V České republice jsou limity sledovaných emisí ve výfukových plynech určeny předpisy EHK-OSN. Pro motorová vozidla kategorií M2, M3, N2, N3 platí jako závazný předpis EHK č. 49 v platném znění. GAS, s. r. o. Speciální TPG na garážování a provoz autobusů s pohonem na CNG není zpracován. Plynofikace garáží MHD se řeší individuálně doplněním stávajících provozních předpisů o pasáž, týkající se garážování a údržby vozidel na CNG. Technická doporučení GAS ! TD 304 02 - Plnící stanice stlačeného zemního plynu pro motorová vozidla. !
TD 800 02 - Umísťování a provoz spotřebičů spalujících zkapalněné uhlovodíkové plyny v prostorách pod úrovní terénu.
Technické informace GAS ! Technická informace GAS č. 629 - Čerpací stanice pro stlačený zemní plyn !
Technická informace GAS č. 628 - Některé zásady provozu vozidel s pohonem na stlačený zemní plyn (CNG)
4.2.7. Bezpečnost provozu CNG vozidel Vyhláška 213/91 Sb. - ČÚBP a ČBÚ o bezpečnosti práce a technických zařízení při provozu, údržbě a opravách vozidel řeší problematiku zásad bezpečnosti práce pro CNG i LPG. Základní povinnosti provozovatelů plynových vozidel jsou uvedeny v paragrafech 8,12. §8 Provoz, oprava, údržba a kontrola vozidla 2. Při provádění oprav, údržby a kontrol vozidel je pracovník zejména povinen
41
e) uzavřít všechny ventily tlakových zásobníků plynu na vozidle a všechny plnicí ventily při opravách vozidel s plynovým zařízením s výjimkou oprav, které to vylučují, f) vypustit plyn ze zásobníků a provést odplynění plynového zařízení vozidla před prováděním svářečských prací nebo prací, při kterých může dojít ke vzniku výbušné směsi nebo k její iniciaci, g) při opravách nebo údržbě vozidel s plynovým zařízením seznámit se s havarijním plánem pracoviště. 4. Provozovatel je povinen provádět na vozidlech s plynovým zařízením pravidelné vizuální prohlídky plynového zařízení a kontroly těsnosti podle technologického postupu zpracovaného na základě technické dokumentace dodané výrobcem zařízení. Lhůty kontrol plynového zařízení nesmí být delší než 1 měsíc. V případě, že to vyžaduje technický stav vozidla a na základě zkušeností z jeho provozu je provozovatel povinen určit lhůty kratší. § 12 Garáže, servisy a opravny 5. Prostory pro garážování vozidel s plynovým zařízením se musí vybavit indikátory, které zajistí optickou a akustickou signalizaci výskytu plynu při dosažení 25% dolní meze výbušnosti. Při překročení této hodnoty je nutno zakázat vstup do tohoto prostoru a zabezpečit, aby jej všechny osoby opustily a provést opatření podle havarijního plánu. Obecné bezpečnostní zásady při používání plynu k pohonu motorových silničních vozidel 1. Montáž, opravy, servis a zkoušky plynového zařízení provádí pouze odborná firma svými odborně způsobilými pracovníky. Montáž plynového zařízení lze provést jen u vozidel, která splňují podmínky pro provoz vozidel na pozemních komunikacích stanovené zvláštními předpisy a podmínky pro provedení plynového zařízení a jeho zabudování do vozidla. U vozidel lze provést změnu paliva na plyn jen se souhlasem výrobce vozidla, jeho akreditovaného zástupce nebo znalce nebo orgánu státní správy určeného k řízení o schválení technické způsobilosti vozidla při změně jeho podstatné části. Při montáži musí být dodržen postup stanovený v technické dokumentaci plynového zařízení. Montovat lze pouze prvky nebo části zařízení homologovaná. 2. Bezpečný a spolehlivý stav plynového zařízení se ověřuje odborným posouzením (revizí) plynového zařízení v předepsaných lhůtách. Pravidelné revize, kontroly těsnosti a funkčnosti systému provádí osoba s odbornou způsobilostí. Vždy dodržovat předepsané termíny revizí, tlakových zkoušek nádrží.
42
3. Těsnost plynového zařízení kontrola těsnosti ověřuje se pěnotvorným prostředkem nebo detektorem. Při zjištění úniku okamžitě uzavřít uzavírací ventily na plynovém systému. Zdroj úniku (netěsnost) odstraní odborná firma. 4. Plnění nádrží vozidel provádí jen plnicí stanice provozovaná oprávněnou firmou. Periodické tlakové zkoušky nádrží může provádět pouze oprávněná firma. 5. Vypouštění plynu odpouštěcím ventilem se provádí jen v místě, kde je zajištěn jeho rozptyl a nehrozí jeho zapálení. 6. Při delším odstavení vozidla je nutné uzavřít uzávěr na nádrži a zbytek plynu v potrubí spotřebovat provozem motoru až do stavu jeho samostatného odstavení
4.2.8. Technická řešení pohonu vozidel na zemní plyn 4.2.8.1. Vozidla Z hlediska palivových soustav se plynová vozidla dělí na: !
jednopalivová – monofuel (převážně autobusy, některá nákladní auta)
!
dvoupalivová - bifuel s možností přepínání mezi konvenčním a plynným palivem (většina osobních aut)
!
smíšená - dual fuel společně využívající konvenční i plynné palivo
Využívat zemní plyn jako pohonnou hmotu lze na základě jedné z následujících variant: !
individuální přestavba vozidla a následné schválení způsobilosti k provozu
!
typová (hromadná ) přestavba vozidla v rámci homologace přestaveb
!
sériově vyráběné vozidlo v automobilce s pohonem na plyn
Přestavby jsou nejčastěji využívány u osobních a nákladních vozidel. Sériově jsou vyráběny zejména autobusy. Individuální přestavby Každý automobil přestavovaný na plynový provoz individuálně musí projít kontrolou plynové zástavby a splnění emisních limitů v uznané státní zkušebně: !
VÚMV (Výzkumný ústav motorových vozidel) Praha
!
ÚSMD (Ústav silniční a městské dopravy) Praha, České Budějovice, Pardubice a následně na příslušném Dopravním inspektorátu.
Individuální přestavba umožňuje přestavět pouze omezený počet automobilů stejného typu ročně.
43
Typové (hromadné) přestavby - homologace Automobil lze přestavět na plynový pohon v rámci povolení k hromadným přestavbám příslušného typu vozidla. Povolení k hromadným přestavbám vydává Ministerstvo dopravy a spojů ČR. Přestavby provádí držitel povolení nebo jím pověřená organizace. Pro provoz na CNG mají v současnosti homologaci pouze vozidla vyráběná ve Škodě Mladá Boleslav (Škoda Favorit, Felicia, Pick up, Octavia). Sériově vyráběné automobily na zemní plyn Z technického hlediska nejlepší varianta. Automobilka může odstanit některé nevýhody s využíváním plynu spojené např. umístění plynových nádrží …
Umístění tlakových nádob v interiéru vozidla
Technické řešení automobilu na stlačený zemní plyn Základní komponenty zařízení pro provoz na zemní plyn jsou: 1. Plnicí ventil 2. Tlaková nádoba (palivová nádrž zemního plynu) U osobních automobilů bývá tlaková nádoba většinou umístěna v zavazadlovém prostoru vozidla, u autobusů pak v zavazadlovém prostoru nebo na střeše (nízkopodlažní autobusy). 3. Propojovací vysokotlaké plynové potrubí 5. Regulátor tlaku plynu 6. Krokový motorek 7. Směšovač 8. Elektronika - řídící jednotka, emulátor (přerušovač vstřiku)
44
9. Přepínač plyn-benzín včetně ukazatele množství paliva 10. Katalyzátor s lambda sondou
Osobní automobil – schéma CNG zástavby
Autobus - schéma CNG zástavby
45
4.2.8.2. Plnění vozidel stlačeným zemním plynem Plnicí stanice stlačují zemní plyn z distribuční sítě a plní jím plynové tlakové nádoby ve vozidlech na provozní tlak 20 – 22 MPa. Plnicí konektor výdejního stojanu se připojí pomocí rychloupínacího systému na plnicí ventil ve voze. Plnicí stanice zemního plynu zahrnuje následující zařízení: !
přípojku zemního plynu
!
kompresorovou jednotku
!
plynový zásobník (volitelný)
!
sušení plynu (volitelné)
!
expanzní zásobník
!
měřící, řídící a regulační zařízení
!
plnicí stojan včetně plnicí hadice
Podle způsobu provedení plnicího procesu jsou používány: a) stanice pro rychlé plnění Plnění se provádí z tlakových zásobníků (vzájemně propojených), plněných kompresory z rozvodné sítě zemního plynu, ze kterých se rychle může naplnit tlaková nádoba ve vozidlech. Doba plnění je srovnatelná s čerpáním kapalných paliv (3 - 5 minut).
46
b) stanice pro pomalé plnění
Plnění se provádí přímo pomocí kompresoru, přičemž může být plněno několik vozidel současně. Plnění trvá 4 až 8 hodin.
4.2.9. Ekonomika CNG vozidel Úvodem kapitoly o ekonomice je nutno poznamenat, že při přechodu na plynový pohon musí být jako primární uvažováno hledisko ekologické. Efekt procesu plynofikace se nejvýrazněji projeví při soustředění provozu plynových vozidel u společnosti s potřebným technickým vybavením a zázemím a s cíleným přechodem na tento pohon. Ekonomika plynofikace motorových vozidel je závislá na řadě faktorů, z nichž nejdůležitější jsou: !
vzájemný poměr prodejních cen zemního plynu, benzínu, případně nafty
!
finanční náklady na přestavbu vozidla na plyn, pořízení plynové verze
!
provozní náklady - projezdy vozidel, rozdíl spotřeby nafty, benzínu a zemního plynu
!
náklady na údržbu a opravy - rozdíl zemní plyn, klasické pohonné hmoty
Příklady zjednodušených propočtů ekonomiky plynofikace Osobní automobily: Cena pohonných hmot (12/2000): !
benzín Natural: 30 Kč/litr
!
CNG: 9,20 Kč/m3 resp. 13,10 Kč/kg (Praha)
47
Škoda Felicia (průměrná spotřeba 7,8 litrů benzínu nebo m3 CNG/100 km) Provozní náklady: !
benzín: 2,34 Kč/km
!
zemní plyn: 0,72 Kč/km
Úspory při používání CNG oproti benzínu při ujetí 100 km:
162 Kč
Náklady na přestavbu automobilu na pohon CNG: Návratnost investice do přestavby vozidla na CNG:
40 tisíc Kč po ujetí 24 690 km na CNG
Škoda Octavia (průměrná spotřeba 8,8 litrů benzínu nebo m3 CNG/100 km) Provozní náklady: !
benzín: 2,64 Kč/km
!
zemní plyn: 0,81 Kč/km
Úspory při používání CNG oproti benzínu při ujetí 100 km:
183 Kč
Náklady na přestavbu automobilu na pohon CNG: Návratnost investice do přestavby vozidla na CNG:
40 tisíc Kč po ujetí 21 860 km na CNG
Autobus City Bus Karosa – Renault (průměrná spotřeba 39 litrů nafty nebo 50 m3 CNG na 100 km)
Cena pohonných hmot pro Dopravní podnik (10/2000): !
nafta: 18 Kč/l bez DPH
!
zemní plyn: 7,54 Kč/m3 bez DPH (Praha)
Provozní náklady: !
nafta: 7,02 Kč/km
!
zemní plyn: 3,77 Kč/km
Úspory při používání zemního plynu oproti benzínu při ujetí 100 km: Rozdíl mezi cenou plynové a naftové verze autobusu: Roční proběh autobusu v Praze:
325 Kč 1 milion Kč bez DPH 80 000 km
Návratnost vícenákladů na pořízení CNG autobusu: po ujetí cca 308 000 km tj. 3,85 roku.
Z výše uvedeného vyplývá, že provozování vozidel na plyn je výhodné zejména u aut s vysokým počtem ujetých kilometrů za rok. U nich se prostředky vynaložené na provoz na zemní plyn rychle vrátí a pak jsou již provozní náklady oproti provozu na benzín výrazně nižší. Vozidlo jezdí levněji a hlavně, ekologicky.
48
Česká republika má v současné době z evropských zemí patrně nejvýhodnější poměr ceny zemního plynu: benzínu, naftě. Současné výhodné zdanění zemního plynu pro dopravu je politickou záležitostí, včetně případného zavedení spotřební daně ve vazbách na evropskou legislativu. Při posuzování návratnosti zvýšených ekonomických nákladů na plynofikaci vozidel jsou důležitým faktorem případné garance v cenách plynu. Plynná paliva v dopravě jsou ve většině států Evropské unie daňově zvýhodněna (Směrnice 92/82/EEC stanovující minimální sazby spotřebních daní z uhlovodíkových paliv a maziv). Důvody jsou hlavně ekologické. Při kopírování současných trendů v Evropské unii by měl být i v České republice po vstupu do Evropské unie zachován současný výhodný poměr cen zemního plynu a klasických pohonných hmot. Tab. 4.2.3. Porovnání spotřebních daní pohonných hmot - minimální sazby EU a platné sazby v ČR Benzín Motorová nafta Zkapalněný plyn pro dopravu - LPG Stlačený plyn pro dopravu - CNG *)
Minimální sazba EU
Minimální sazba EU*
Sazba v ČR
12,74 Kč/litr 9,26 Kč/litr 3,78 Kč/kg 3,20 Kč/m3
18,90 Kč/litr 14,86 Kč/litr 8,47 Kč/kg 5,95 Kč/m3
10,84 Kč/litr 8,15 Kč/litr 2,85 Kč/kg 0,00 Kč/m3
platná návrh k r. 2002 od 1. 7. 1999
4.2.10. Programy podpory plynofikace dopravy Jedním ze základních předpokladů optimálního rozvoje plynofikace dopravy je podpora orgánů výkonné moci (vláda, oblastní, městské orgány) v usměrňování legislativních, cenových a daňových nástrojů, případně v zajištění finančních prostředků pro program plynofikace dopravy. Konkrétně podpora orgánů výkonné moci (vláda, oblastní, městské orgány) při rozvoji plynofikace dopravy spočívá především v: !
iniciaci a podpoře programů plynofikace dopravy
!
demonstračních projektech
!
daňových úlevách (př. nižší daňové zatížení zemního plynu jako motorového paliva)
!
finanční podpoře např. dotacích do rozvoje sítě plnicích stanic, nákup plynových autobusů
!
legislativní podpoře
!
plynofikaci vlastních vozových parků, veřejné dopravy
!
podpoře výzkumu a vývoje
49
Evropské projekty na podporu ekologické dopravy V důsledku politického tlaku a tlaku veřejného mínění zaměřila Evropská komise jednu z cest v oblasti výzkumu a vývoje do oblasti energetiky, životního prostředí a udržitelného rozvoje. V zemích EU je nejrychleji se rozvíjejícím se sektorem doprava. Spotřeba energie v tomto odvětví se od roku 1970 více než zdvojnásobila a dosahuje třetiny celkové spotřeby energií. Oblast dopravy s sebou navíc přináší řadu dalších problémů ovlivňujících život obyvatel – špatná kvalita vzduchu, produkce skleníkových plynů, vyčerpávání energetických zdrojů … Na podporu řešení problematiky dopravy a městského prostředí vyhlásila Evropská komise počátkem 90.let ještě v rámci THERMIE programu 3 cílené dopravní projekty - ANTARES, JUPITER a ENTRANCE, na které navázalo dalších 7 projektů – CENTAUR, ENTIRE, EVD-Post, JUPITER-2, NGVeurope, SAGITTAIRE a ZEUS. Zemního plynu nebo bioplynu se týkají následující projekty: CENTAUR Projekt zaměřený na postupy zvýhodňující hromadnou dopravu před soukromou, na zavádění energeticky účinnějších vozidel, čistých technologií. CNG je testován v Bristolu a Grazu. ENTIRE Projekt demonstroval vhodnou kombinaci komerční a veřejné dopravy ve městech se snižováním emisí, zaměřuje se na racionální využívání energie v městské dopravě. V Kolíně nad Rýnem byly pořízeny nákladní vozy pro svoz komunálního odpadu s pohonem CNG, kurýrní služba UPS přestavěla vybraná vozidla z naftového pohonu na CNG. Salamanca uvedla do provozu CNG autobusy. JUPITER-2 Cílem projektu bylo zavést nové, čistší autobusy do městské dopravy. CNG autobusy byly zkoušeny v Bilbau, Florencii, Merseyside a Nantes.
50
NGVeurope Projekt získává zkušenosti se zaváděním automobilů poháněných zemním plynem a bioplynem. Na 250 plynových vozidlech ve vybraných 13 městech (Colmar, Goteborg, Poitiers, Řím, Augsburg …) v 7 zemích Evropy jsou demonstrovány výhody používání zemního plynu v městské dopravě. Od uvedeného projektu se očekává především: !
kvantifikace snížení emisí škodlivin v důsledku užití zemního plynu
!
získání zkušeností z praktického provozu plynových vozidel
!
rozšíření infrastruktury plnicích stanic ve vybraných městech
!
rozšíření informovanosti veřejnosti o výhodách zemního plynu v dopravě
ZEUS Projekt je zaměřen na odstranění tržních bariér, které brání širšímu uplatňování ekologických vozidel v dopravě evropských měst. CNG je zkoušen v Aténách, Brémách, Helsinkách. Národní programy podpory plynofikace dopravy V řadě zemí provádějí vlády nebo municipality aktivní politiku nebo podporují užití alternativních paliv v dopravě. Jako vhodný příklad lze uvést sousední Německo. Německé Federální ministerstvo pro životní prostředí a ochranu přírody iniciovalo a podporovalo několik demonstračních projektů vozidel na zemní plyn. Po skončení prvního programu „Nákladní automobil poháněný plynem s nízkými emisemi“ byl počátkem roku 1996 spuštěn následný program „Strategie dopravy s vozidly na zemní plyn“, do kterého bylo vybráno město Augsburg v hustě zalidněné oblasti, lázně Bad Harzburg/Wernigerode a Heringsdorf v turistické oblasti na ostrově Usedom. Až 80% vícenákladů souvisejících s používáním zemního plynu byly kryty z uvedeného programu, zahrnujícího asi 530 vozidel. Politika životního prostředí podporuje široké nasazení vozidel poháněných zemním plynem. K 1. 10. 1995 se daň na zemní plyn jako motorové palivo snížila z 47,60 DM/MWh na 18,70 DM/MWh na období 5 let. Od dubna 1999 bylo v Německu v rámci prvního stupně ekologické daňové reformy prodlouženo snížení daně pro zemní plyn jako pohonnou hmotu do konce roku 2009. Nad to odpadá dosavadní omezení rozsahu platnosti pro veřejnou dopravu, takže nyní všechna vozidla poháněná zemním plynem spadají do oblasti snížené daňové sazby. Touto
51
úpravou je výrobcům automobilů, potenciálním uživatelům vozidel poháněných zemním plynem, provozovatelům čerpacích stanic a plynárenskému průmyslu poskytnuta jistota pro plánování do budoucna uskutečnitelných investic v tomto novém poli užití. Největší spolková země - Bavorsko, nejbližší soused České republiky, je vedoucí silou rozvoje plynofikace dopravy v Německu. V současné době je v Bavorsku v provozu 18 veřejných plnicích stanic, dalších 17 je v plánu v nejbližší době. Z nejvýznamnějších projektů lze zmínit provozování veřejné autobusové dopravy v Národním parku Bavorský les, v lázeňských městech Bad Kissingen, Bad Reichenhall, Bad Füssing. Město Augsburg bylo v roce 1996 Federálním úřadem pro životní prostředí vybráno do národního programu „Modelové město pro plynová vozidla“. Pro rozvoj plynofikace dopravy bylo v roce 1994 založeno bavorské sdružení pro pohon vozidel na zemní plyn. Dnešních 34 členů sdružení zahrnuje bavorské plynárenské společnosti, bavorská ministerstva - životního prostředí, ekonomiky, dopravy, sdružení obcí, výrobce a provozovatele vozidel, plnicích stanic, firmy přestavující vozidla, asociace ... Vládní a komunální podpora plynofikaci dopravy v Německu rychle přináší výsledky. Během několika let přesáhl počet vozidel na zemní plyn 5 tisíc, současný počet veřejných plnicích stanic je cca 120. Česká republika Program ISPA v ČESKÉ REPUBLICE
ISPA (Instrument for Structural Policies for Pre-Accession) je nový rámcový program Evropské unie, který má pomáhat zemím, žádajícím o vstup do EU, při plnění a sladění souboru předpisů nutných pro vstup. Je zaměřený na životní prostředí a dopravu. MŽP vydalo Směrnici o podmínkách předkládání předběžných žádostí o poskytnutí finančních prostředků v rámci ISPA. Tato směrnice obsahuje priority v i úseku “Ochrana klimatu a kvalita ovzduší”. Podporovat lze projekty investičního charakteru, jejichž náklady nesmí být v zásadě menší než 5 mil. Euro (cca 175 mil.Kč). Pro prioritní oblast Ochrana klimatu a kvalita ovzduší jsou stanovené kategorie prioritních opatření, na jejichž realizaci lze podporu z Programu ISPA žádat. Pro oblast plynofikace dopravy to je C.1 Podpora veřejné dopravy – plynofikace městské a příměstské hromadné a komunální dopravy (zejména výstavba infrastruktury)
52
Opatření na něž je požadována podpora, mohou mít charakter: !
samostatného investičního projektu
!
finančně a technicky samostatné části investičních projektů
!
skupiny věcně souvisejících investičních projektů
!
rámcového investičního projektu
Kromě investičních akcí v některé z kategorií nebo v jejich kombinaci může být požadována podpora na: !
přípravné studie vztahující se k některému z výše uvedených investičních opatření
!
technickou pomoc pro zajištění přípravy, realizace a vyhodnocení výše uvedených investičních projektů
Státní fond životního prostředí
SFŽP podporuje opatření ke zlepšení životního prostředí ve všech složkách životního prostředí. Jedná se o ochranu ovzduší, vod, přírody a krajiny, odpadové hospodářství, podporu technologií a obnovitelných zdrojů energie. Mezi podporovanými opatřeními v dřívějších letech patřila i investiční podpora zaměřená na ekologizaci městské hromadné dopravy. V letech 1992-96 bylo podpořeno 11 akcí o celkových investičních nákladech ve výši 965 milionů Kč, z čehož podpora činila 837 milionů Kč. V oblasti CNG lze jmenovat podporu plynofikace MHD v Uherském Hradišti (podpora 5,4 milionu Kč) a v letech 1996-7 podporu na akci „Plynové motory pro autobusy a účelové podvozky“ pro Škodu Liaz,a.s. ve výši 12 milionů Kč. S ohledem na zkušenosti s realizovanými akcemi je od roku 1999 v Přílohách Směrnice MŽP připraven program 5.3. „Program na podporu vybudování infrastruktury ekologizované MHD“. Cílem programu je podpora rozšíření MHD provozované na zemní plyn nebo s elektrickým pohonem, a to vybudováním nebo rozšířením technického zázemí t.j. výstavbou plnicích nebo dobíjecích stanic. Podmínkou pro poskytnutí podpory je soulad navrhovaného opatření s územním plánem dotčeného území, resp. s dopravní koncepcí. Program je prioritně zaměřen na území měst a okresů vyžadujících zvláštní ochranu ovzduší. V roce 1999 a 2000 byl maximální limit podpory/dotace 30 milionů Kč. V souladu s usnesením vlády ČR č. 632/2000 a s ohledem na finanční možnosti SFŽP se předpokládá celková podpora na opatření dle programu 5.3. v roce 2001 do výše cca 75 milionů Kč a v následujících letech do výše 90 milionů Kč.
53
4.2.11. Další alternativní pohonné hmoty – stav vývoje a užití I ropné společnosti začínají otevřeně přiznávat, že éra ropy pomalu končí. Zčásti je to dáno tím, že ubývá snadno dostupných ložisek. Ale především vyspělé státy stále zpřísňují předpisy, které stanovují obsah škodlivin z automobilových motorů. Spalovací motory poháněné benzínem nebo naftou nebudou moci stále zpřísňovaným emisním limitům vyhovět. Budoucnost automobilismu je v tzv. čistých technologiích „ultra clean“, „zero emission“, přicházejících v úvahu zejména pro centra velkých měst. Na průnik na trh dopravy, dnes obsazený tradičními pohonnými hmotami, se chystá celá řada alternativních paliv a nových technologií. Podívejme se na vybrané alternativní pohony podrobněji. 4.2.11.1. Zkapalněný zemní plyn - LNG (Liquefied Natural Gas) Na LNG dnes ve světě jezdí přibližně 1.100 vozidel, z toho je 800 autobusů a 300 nákladních vozidel. V praxi je LNG využíván zejména v Severní Americe – USA, Kanadě pro dálkovou autobusovou a nákladní dopravu (např. společnosti Huston Transit, Roadway …). Zkapalněný zemní plyn pronikl i do dopravy železniční, lokomotivy na LNG provozují společnosti Consolidated Natural Gas Company, Burlington Northern a Deutsche Bahn. Velmi úspěšně je zkapalněný zemní plyn používán pro pohon chladírenských aut, kde kapalný plyn slouží nejen jako pohonná látka, ale při odpařování i jako dodavatel chladu (např. projekty REWE a MESSER v Německu nebo Marks & Spencer ve Velké Británii).
LNG truck REWE + mobilní LNG plnicí stanice
54
LNG plnicích stanic je ve světě 35, z toho 28 v USA. Nárůst využívání LNG je v nejbližších letech očekáván v Asii (Čína, Korea) a v Evropě (Anglie, Německo, Španělsko). Zkapalněný zemní plyn je téměř 100% metan, který je zchlazen na – 1620C při atmosférickém tlaku. Výhody LNG oproti CNG: ! větší dojezd vozidla na srovnatelnou úroveň s klasickými pohonnými hmotami !
vysoká hustota energie (srovnatelná s ropnými látkami)
!
menší objem palivových nádrží
Nevýhody LNG oproti CNG : ! uchovávání za velmi nízkých teplot !
odpar z nádrže při delší odstávce vozidla
!
složitější a nákladnější technologie v porovnání se stlačeným zemním plynem
4.2.11.2. Bioplyn (biogas, kompogas) Mezi významné využití odpadů patří energetické využití odpadů, zejména pak využívání bioplynu. Bioplyn patří mezi druhotné zdroje obnovitelných energií, kromě jeho spalování pro výrobu tepla nebo využití v kogeneračních jednotkách je možno bioplyn využívat i pro pohon motorových vozidel. V dopravě se bioplynem rozumí palivo vzniklé biologickými procesy z organických hmot, které je pro účely pohonu motorových vozidel zbaveno nežádoucích příměsí, zejména oxidu uhličitého a sirovodíku, tak aby odpovídalo požadavkům na zemní plyn (obsah metanu vyšší než 95%, výhřevnost srovnatelná). V praxi je jako bioplyn především využíván vyčištěný skládkový plyn. Bioplyn v dopravě nachází nejširší uplatnění v Evropě ve Švédsku, Dánsku, Rakousku, Švýcarsku, Francii a Itálii, mimo Evropu pak v Brazílii, USA, Chile a na Novém Zélandu. Ve Švédsku dnes bioplyn využívá více než 150 městských autobusů ve 14 městech a 400 nákladních vozidel (především pro svoz komunálního odpadu). Nejvíce autobusů na bioplyn jezdí v Linköpingu, všech 62 městských autobusů. Hlavní nevýhodou používání bioplynu je jeho omezené množství a pouze lokální možnost použití.
55
4.2.11.3. Propan butan (LPG - Liquefied Petroleum Gases, Autogas, GPL) Propan butan je v současnosti nejvíce využívaný plyn v dopravě. Ve světě jezdí cca 5 milionů vozidel, nejvíce v Itálii (1,1 milionu), Austrálii (490 tisíc), Severní Americe (400 tisíc), Holandsku (380 tisíc). Propan butan je hlavně využíván v osobní dopravě, výjímečně i v městské hromadné dopravě př. Vídeň - 550 LPG autobusů. LPG stanic je v Evropě cca 5 tisíc, nejvíce v Itálii - 2 tisíce. V České republice jezdí na LPG asi 150 tisíc vozidel, převážně osobních vozidel a 100 autobusů (Dopravní podnik Most-Litvínov). Do roku 2005 se má tento počet podle názorů odborníků zdvojnásobit. Čerpacích stanic LPG je v provozu cca 500, z nichž 200 je součástí klasických čerpacích stanic. Oproti CNG má LPG v České republice výhody zejména v poměrně široké síti čerpacích stanic, vysokém počtu firem provádějících plynové přestavby a v širší nabídce plynových vozidel. Propan butan je směs zkapalněných rafinérských plynů - uhlovodíků, obsahující převážně propan a butan a menší množství vyšších uhlovodíků, přičemž poměr obsahu propanu a butanu v LPG je v různých zemích odlišný. Propan butan se za normálních atmosférických podmínek vyskytuje v plynné formě. Poměrně snadno, ochlazením nebo stlačením, ho lze převést do kapalného stavu. Snadný přechod mezi oběma skupenstvími je pro praktické využití velmi výhodný. Hlavní nevýhodou propan butanu je jeho vazba na ropu (je vyráběn v rafinériích jako jeden z produktů zpracování ropy) a z toho vyplývající negativa jako např. nestabilní kvalita, cenový vývoj kopírující ropu, menší perspektiva (oproti zemnímu plynu) … 4.2.11.4. Vodík Využití vodíku v dopravě je v podstatě dvojí. 1. Spalování vodíku v klasických motorech Vodík (stlačený nebo zkapalněný) se spaluje obdobně jako běžné pohonné hmoty. Tento způsob má v současnosti ovšem dvě podstatné nevýhody: !
výroba vodíku je v dnešní době drahá
!
vodík ve směsi se vzduchem je silně výbušný
56
2. Využití vodíku v palivových článcích (viz další kapitola) Vodík je ekologickým palivem budoucnosti. Je-li vyráběn elektrolyticky s pomocí solární energie, je vůbec nejčistším palivem. V uzavřeném cyklu je vodík získáván z vody a jeho spalováním opět voda vzniká. 2 H2O → 2H2 + O2 → 2H2O Ostatní škodliviny, dnes vznikající ze spalování fosilních paliv, při spalování vodíku buď vůbec nevznikají, nebo vznikají v důsledku druhotných vlivů. Skleníkový plyn CO2 díky absenci uhlíku v molekule vodíku při jeho spalování nevzniká. Minimální množství oxidů dusíku zapříčiňuje dusík obsažený ve vzduchu a jejich množství závisí na teplotě spalování. K závěru, že je vodík perspektivní palivo budoucnosti došli odborníci již dávno, nicméně teprve v posledních dvou desetiletích se výzkumné práce na jeho využití v praxi zintenzívnily. Kromě USA, Kanady a Japonska se výzkumu využití vodíku věnuje v Evropě zejména Německo. Vynikajícím příkladem technologie budoucnosti ekologicky uzavřeného cyklu - je světově ojedinělý projekt výroby, skladování a využívání plynného i kapalného vodíku na mnichovském letišti.
57
4.2.11.5. Palivové články - Fuell cells Kromě spalování vodíku v klasických spalovacích motorech, kde stlačený nebo zkapalněný vodík se spaluje obdobně jako běžné pohonné hmoty, lze vodík využívat v palivových článcích. Pohonnou jednotkou ve vozidle je elektromotor a elektřina pro něj je, na rozdíl od elektromobilů poháněných akumulátory, vyráběna přímo ve vozidle v palivových článcích. Elektřina vzniká exotermní elektrochemickou reakcí vodíku s kyslíkem (ze vzduchu). Používán je buď vodík vyrobený jinde nebo vodík chemicky vyvinutý přímo v automobilu v tzv. reforméru (např. ze zemního plynu, metanolu, benzínu apod.) Kromě elektřiny vzniká také voda nebo vodní pára. Nejedná se tedy o spalování paliva, nýbrž o chemickou reakci - opak elektrolýzy. Pro praktické použití s dodávkou elelektrické energie o vyšším využitelném napětí se palivové články řadí do baterií o stovkách až tisících článků, stejnosměrný proud je následně konvertován střídačem na proud střídavý. V dopravě se uplatňují palivové články nízkoteplotní zejména membránové PEM pracující při teplotách 20-100 °C s vysokým poměru výkonu k hmotnosti článku. Proti klasickým akumulátorům elektromotorů mají palivové články řadu výhod, především: !
vyšší jízdní dojezd
!
ekologickou čistotu
!
vyřazené palivové články nezatěžují životní prostředí těžkými kovy jako klasické olověné
!
akumulátory
!
nižší váhu v porovnání s bateriemi klasických elektromobilů
Vývojem vozidel s palivovými články se zabývá celá řada automobilek - Ford, BMW, Toyota, Honda, Mitsubishi, Renault, Peugeot, Volkswagen a další. Nejznámějším projektem je NECAR automobilky Daimler Benz
58
Přes značné prostředky věnované výzkumu palivových článků a přes jistotu, že první malosériová vozidla s palivovými články se objeví již v nejbližších letech, není bezprostřední jejich rozšíření jisté. Hlavní současnou překážkou zavedení palivových článků do praxe je zejména jejich vysoká cena. Systém palivových článků je několikanásobně dražší než benzínový motor. Kromě toho existují další nepříjemné provozní problémy – velký objem a vysoká hmotnost palivových článků, provoz v zimě, nutnost ohřevu na provozní teplotu … 4.2.11.6. Hybridní vozidla K pohonu slouží hybridní systém skládající se z klasického motoru a elektromotoru. Podle jízdních podmínek se používá jeden nebo druhý motor. Na krátkých vzdálenostech (ve znečištěných centrech městech) využívají vozidla elektromotor s nulovými emisemi. Klasický motor uvede řidič do chodu jen při meziměstských jízdách nebo při dobití akumulátorů. Chceme-li mít výčet možných alternativních paliv a technologií úplný, musíme k předchozím připočíst vozidla využívající dnešní alternativní pohonné hmoty metanol, etanol, bionaftu, elektromobily s klasickými akumulátory a „ekologicky nejčistší vozidla“ - solární automobily. Tab. 4.2.4. Porovnání klasických a alternativních pohonných hmot Benzín
Nafta
Zemní plyn
Propan butan
Vodík
Elektřina
CNG
LPG
H2
Akumulátory
Vliv na životní prostředí CO
0
+
+++
+++
+++
+
HC - nespálené uhlovodíky
0
+
++
+++
+++
+
NOx
0
-
+++
++
+++
+
PM - pevné částice
0
-
+++
+++
+++
++
CO2
0
+
++
++
+++
-
Cena paliva
0
+
+++
++
---
---
Pořízení (přestavba) automobilu
0
0
--
-
---
---
Infrastruktura
0
0
---
-
---
---
Komfort užití
0
0
-
-
--
--
Nabídka vozidel na trhu
0
0
---
--
---
---
Přijetí veřejností
0
0
--
-
--
--
Ekonomika
Provoz
Vysvětlivky - trochu horší + trochu lepší
- - zřetelně horší + + zřetelně lepší
--+++
výrazně horší výrazně lepší
59
0
stejné
Tab. 4.2.4. Porovnání klasických a alternativních pohonných hmot Pohonná hmota
Výhřevnost
Oktanové (cetanové) číslo
Benzín Natural 95
46 MJ/kg = 33 MJ/l
95
Nafta
43 MJ/kg = 36 MJ/l
(40 - 55)
Propan
46 MJ/kg = 23 MJ/l
100
Butan
54 MJ/kg = 27 MJ/l
93
Zemní plyn - CNG
49 MJ/kg = 34 MJ/m3
128
1 litr benzínu 1 litr nafty 1 litr LPG
= 0,9 - 1,0 m3 CNG = 1,2 litru LPG = 1,1 - 1,2 m3 CNG = 1,3 litru LPG = 0,7 - 0,8 m3 CNG
4.2.12. Budoucnost dopravy Pro rozvoj nového trhu je potřeba mít spolehlivý výrobek. Technologie pro vozidla na zemní plyn musí být moderní a současně spolehlivá. A ta existuje. Ve světě na zemní plyn jezdí více než 1,2 milionů vozidel a jejich počet se neustále zvyšuje. Vodíkové automobily dnes ještě na silnicích neuvidíme, vozidla na zemní plyn nebo bioplyn již ano. Zatímco výzkum vodíkových technologií probíhá a automobilový svět bude čekat na jeho výsledky, můžeme jezdit na uvedené plyny. Do doby dořešení všech otázek využívání vodíku v dopravě je zemní plyn nejvhodnější ekologickou alternativou klasických pohonných hmot - benzínu a nafty. Lepší automobil na ekologický alternativní pohon již dnes, než vodík zítra. Zkušenosti z dnešního využívání plynu v dopravě významně napomohou budoucímu využití vodíku jako nejčistší pohonné hmoty. Po roce 2000, zejména v prvním desetiletí, jednoznačně zůstane jako hlavní zdroj motorových paliv ropa. Pozornost je a bude soustředěna na výzkum a vývoj nových technologií, nových katalyzátorů, jimiž lze dále snížit množství emisí výfukových plynů. S tenčícími se zásobami ropy budou současné klasické pohonné hmoty - benzín, nafta - ztrácet na významu, ostatní dnešní alternativní paliva buďto v průběhu příštích 30 letech skončí spolu s ropnými látkami (př.propan butan) nebo je nebude možno získávat v dostatečném množství a budou využívána převážně lokálně (bioplyn, metanol, etanol, rostlinné oleje). Experti předpokládají, že okolo roku 2020 bude 15 až 20% vozidel (přibližně 120 milionů) používat alternativní pohonné hmoty a do poloviny 21.století spalovací motory již nebudou existovat, nahradí je palivové články nebo solární pohon. Ani v éře elektromobilů na bázi palivových článků se ale plyn z dopravy nevytratí. Vždyť nárůst užití zemního plynu v 21.století se předpokládá zejména pro výrobu elektrické energie a jako chemická surovina. Elektřina z plynu tak může
60
pohánět elektromobily a vodík, případně metanol pro palivové články mohou být také vyráběny ze zemního plynu. Zemní plyn a vodík mají velkou šanci změnit se ze současných alternativních pohonných hmot na běžně užívané pohonné hmoty nebo zdroj pohonných hmot budoucnosti a zaujmout na trhu dopravy významné místo.
61
4.2.13. Užívané termíny a zkratky AFV (Alternative Fuel Vehicle)
vozidlo na alternativní pohon
NGV (Natural Gas Vehicle)
vozidlo s pohonem na zemní plyn
CNG (Compressed Natural Gas)
stlačený zemní plyn
LNG (Liquefied Natural Gas)
zkapalněný zemní plyn
LPG (Liquefied Petroleum Gas)
propan-butan
Bi-fuel vehicle
vozidlo s dvojpalivovým systémem zpravidla plyn – benzín
Mono-fuel vehicle
vozidlo s jednopalivovým systémem
EURO I., II.,III., IV.
evropské standardy emisí výfukových plynů
CH4
metan
CO
oxid uhelnatý
CO2
oxid uhličitý
NOx
oxidy dusíku
HC (hydrocarbons)
uhlovodíky
NMHC (nonmethane hydrocarbons)
uhlovodíky vyjma metanu
PM (Particulate Matters)
pevné částice
LEV (Low Emission Vehicle)
vozidlo s nízkými emisemi
ULEV (Ultra Low Emission Vehicle)
vozidlo s velmi nízkými emisemi
SULEV (Super Low Emission Vehicle)
vozidlo se super nízkými emisemi
ZEV (Zero Emission Vehicle)
vozidlo s nulovými emisemi
OEM (Original Equipment Manufacturer) automobilka, přímý dodavatel ECM (Electronic Control Module)
elektronická řídící jednotka
MPI (Multi Point Injection)
vícebodové vstřikování paliva
kompozitní nádrž
nádrž z kompozitních materiálů tj. ultralehkých zesílených vláken, hlavní výhodou je výrazně nižší hmotnost oproti klasickým nádržím ocelovým
lambda sonda
kyslíková sonda (čidlo)
katylyzátor výfukových plynů
zařízení, snižující emise výfukových plynů. Složen většinou z 3 vzácných kovů – platiny, palladia, rhodia - proto název trojcestný katalyzátor
EHK
Evropská hospodářská komise při Organizaci spojených národů (OSN)
62
4.2.14. Použité zdroje Sborníky přednášek: !
International NGV Conference: 2000 - Jokohama, 1998 – Kolín nad Rýnem
!
Annual European NGV Conference: 2000 - Barcelona,1999 - Amsterdam,1997 - Florence
!
International Gas Union Congress: 1997 - Copenhagen, 2000 - Nice
!
IRGUC 1998
!
Piešťany - 1.medzinárodná konferencia „Motorová vozidlá na pohon CNG“
!
Karlovy Vary - 3.mezinárodní konference ekologické městské dopravy
!
GAS, s. r. o.: 1999, 1994 - konference „Plyn v dopravě“
Publikace: !
GAS, s.r.o.: Plynárenská příručka
!
L. Fišer: Automobily na alternativní pohon LPG
!
M.R.Cedrych: Jezdíme na plyn
!
Flughafen München GmbH - Project description
Časopisy, bulletiny: !
NGV Worlwide
!
NGV World Magazine
!
Natural Gas Fuels
!
IANGV Newsletter
!
ENGVA News
Internet: ENGVA - European Natural Gas Vehicle Association
www.engva.org
IANGV - International Association for Natural Gas Vehicles
www.iangv.org
Natural Gas Vehicle Coalition
www.ngvc.org
Erdgasfahrzeuge
www.erdgasfahrzeuge.de
Metano per autotrazione
www.metano.org
World LPG Association
www.worldlpg.com
LPG klub
www.lpg.cz
Alternative Fuels Data Center, U.S. Dept. of Energy.
www.afdc.doe.gov
Hydrogen & Fuel cell Letter
www.hfcletter.com
Fuel cells 2000
www.fuelcells.org
HyWeb
www.hydrogen.org
63
