Upload
others
View
4
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
10.10.2011 Promet i ekologija 1
Automobil je jedno brzo prijevozno sredstvo modernog društva
Rezultati ankete iz Švicarske na pitanje o automobilu:
⇒58% ‐ ne mogu zamisliti da idu na posao bez automobila
⇒56% ‐ smatra automobilpraktičnim, udobnim i štedljivimprijevoznim sredstvom
⇒50% ‐ smatra automobil multifunkcionalnim sredstvom
⇒45% ‐ smatra da donosi brojne prednosti obitelji
⇒44% ‐ smatra da je on glavni zagađivač okoliša
10.10.2011 Promet i ekologija 2
U 2000. godini bilo u upotrebi u svijetu približno 700 milijunaregistriranih cestovnih motornih vozila, a predviđa se njihovporast na 1,3 milijarde do 2030., a do 2050. preko 2milijarde.
U SAD je u prvih 35 godina poslije rata broj osobnih vozilapovećan za 214 posto
U Hrvatskoj udio osobnih vozila visokih 76% zbog čega ipredstavljaju i glavni izvor zagađenja zraka
Broj teretnih vozila, iako zastupljen samo sa 8% u ukupnombroju cestovnih motornih vozila, nisu zanemariv faktorzagađenja zraka (15% zagađenja od CO otpada na teškavozila)
10.10.2011 Promet i ekologija 3
GORIVO, ZRAK, IZGARANJE
Izgaranje ⇒ izgaranjem goriva u motoru nastaju produkti ‐ izgaranja → uobičajeni naziv: ispušni plinovi
a) potpuno izgaranje ⇒ produkti potpunog izgaranja su ‐ ugljikov (idealan proces) dioksid (CO2) i vodena para (H2O), kao i od zraka preostali dušik i kisik – ako je zrak bio u pretičku
b) nepotpuno izgaranje ⇒ Nepotpunim izgaranjem nastaju produkti (realan proces) koji su i dalje sposobni izgarati (djelomično izgorjeli ugljikovodici) i kao takvi u ispušnim plinovima iz motora vozila odlaze u okolinu.
Zbog toga se gubi dio energije (smanjen stupanj korisnog djelovanja motora). Osim toga u produktima nepotpunog izgaranja pojavljuju se sastojci koji su štetni za ljudsko zdravlje i okoliš.
10.10.2011 Promet i ekologija 4
ostali plinovi 0,2 kg
kisik O2; 3,4
kg
dušik N2; 11,1 kg
14,7 kg zraka
ugljik CO2; 0,86 kg
vodik H2; 0,14 kg
+ 1 kg goriva =
voden para H2O ;
1,3 kg
ostali plinovi; 0,2 kgdušik
N2; 11,1 kg
ugljik (IV)
oksid CO2;
3,1 kg
15,7 kg ispušnih plinova
Za motorna goriva koja se danas upotrebljavaju za pogon motora sunutrašnjim izgaranjem ( MUI ) određena je potrebna količina zrakaod 14,7 kg za potpuno izgaranje 1 kg goriva, a to se može vidjeti izgrafikona 1 sa masenim udjelima pojedinih plinova.
Grafikon 1.: Masena bilanca potpunog izgaranja
10.10.2011 Promet i ekologija 5
Omjer goriva i zraka može se prikazati pomoću faktora zraka λ ,
pa je λ = Z / Z0 Gdje je:
Z (kgz/kgg) – stvarna količina zraka potrebna za izgaranje 1 kg goriva
Z0 (kgz/kgg) – stehiometrijska količina zraka potrebna za izgaranje 1 kggoriva, (količina zraka potrebna da u potpunosti izgori 1kg goriva, ali tako da u produktima izgaranja nemaslobodnog kisika)
λ < 1 – bogata smjesa (višak goriva, a manjak zraka)
λ = 1 – stehiometrijska smjesa (Z = Z0)
λ > 1 - siromašna smjesa, (manjak goriva, a višak zraka)
10.10.2011 Promet i ekologija 6
Nepotpuno izgaranje najčešće uzrokovano pomanjkanjem kisika (bogata smjesa) ili lošom izmješanosti gorive smjese
Osim kroz ispušni sustav cestovna motorna vozila zagađuju zrak i isparavanjem goriva i maziva iz spremnika goriva (HC do 5%), kučišta motora (HC 20‐25%) i iz rasplinjača (ako ga vozilo posjeduje, HC do 15%).
Zbog svoje velike brojčane zastupljenosti, nepovoljnih uvjeta rada motora, slabe cirkulacije zraka, nedovoljne kvalitete goriva, cestovna motorna vozila su primarni onečiščivaći zraka u gusto naseljenim mjestima
10.10.2011 Promet i ekologija 7
Sastav ispušnih plinova iz Ottovih(benzinskih) motora
Neškodljivi sastojci:
‐ dušik (N2)
‐ vodena para (H2O)
‐ kisik (O2 )
‐ ugljikov dioksid (CO2)
Škodljivi sastojci:
‐ ugljikov monoksid (CO)
‐ ugljikovodici (CH)
‐ dušikovi oksidi (Nox)
‐ sumporov dioksid (SO2 ) ‐ iz nečistoća u gorivu,
‐ krute čestice (PM)
‐ Spojevi s olovom (Pb)
‐ dušik (IV) oksid (NO2)
‐ amonijak (NH3)
10.10.2011 Promet i ekologija 8
Slika 1.: Učešće pojedinih vidova prometu u emisiji CO2
Cestovni promet82,9%
Pomorski promet2,5%
Zračni promet11,7%
Željezički promet2,9%
Cestovnipromet
Pomorskipromet
Zračni promet
Željezičkipromet
10.10.2011 Promet i ekologija 9
Do 2012. godine treble bi emisije CO2 biti 120 g po prijeđenom km → tako niskavrijednost može se ostvariti tek s potrošnjom od 4,5 l / 100 km za dizel motore,odnosno 5,0 l / 100 km za benzinske motore
Najvažniji staklenički plinovi su:‐ vodena para (H2O),
‐ ugljik (IV) oksid (CO2),
‐metan (CH4),
‐ dušik (II) oksid (N2O),
‐ klorofluorovodici,
‐ ozon (O3) u troposferi,
‐ sumpor (IV) oksid (SO2) itd.
60% efekta staklenika posljedica H2O, 25 % efekta staklenika posljedica CO2 i 5 %metana (CH4). U 2007. god. doprinos sektora promet ukupnoj emisiji stakleničkihplinova iznosio je u RH 20,3 %
10.10.2011 Promet i ekologija 10
Slika 4.: Razvoj i prognoza emisija NOX za Njemačku do 2010. god.
Slika 5.: Razvoj i prognoza emisija čestica za Njemačku do 2010. god.
u tisućama tona
u tisućama tona
10.10.2011 Promet i ekologija 11
Ugljik (II) oksid (CO) → vrlo otrovan, ima veliku sklonost vezivanja za hemoglobin (oko 250 puta više od kisika), a najveći izvor emisije CO je cestovni promet s oko 45% udjela u ukupnoj emisiji
Ugljikovodici (HC) → policiklički aromatski ugljikovodici (PAU) štetni jer djeluju kancerogeno, dovode do sekundarne kemijske reakcije i stvaranja smoga
Dušični oksidi (NOx) → indirektan staklenički plin koji u kombinaciji s drugim štetnim tvarima u gradskoj atmosferi (čestice i SO2) uzrokuje sumaglicu i smog, kisele kiše, ugrožavajući tlo, vodni i životinjski ekosistem, građevine i ljudsko zdravlje, najveći izvor cestovni promet sa oko 35% udjela u ukupnoj emisiji
Čestice i čađa Čađa je tvrdi filtrat ispušnih plinova a sastoji se od čestica ugljika; ovisi o sastavu goriva, a goriva s visokim odnosom ugljika i vodika su sklonija stvaranju čađe;
Čestice, naročito one promjera 10 mm i manje u kombinaciji sa SO2 i NOx uzrokuju gradski smog, naročito u zimskim mjesecima, one su problem ispušnih plinova diesel motora
UČINCI ZAGAĐENOG ZRAKA
• na čovjeka ‐ (bolesti respiratornih organa: rak, astma, bronhitis,)
‐ akutni i kronični
• na biljke
• na materijale ‐ (korozija, oštećenja pročelja zgrada)
10.10.2011 Promet i ekologija 12
Neke štetne tvari zraka i njihovo djelovanje na ljudsko zdravlje
10.10.2011 Promet i ekologija 14
Slika 3.: Razni uzroci oštećenja drveća uz prometnice / 12 /
SOL
UKUPNO ZAGAĐENJE ZRAKA
SMETNJE PRI FOTOSINTEZI
ISPUŠNI PLIN
OŠTEĆENJE DEBLA
TKIDANJE KORJENA UŠENJEM STALACIJA
ISUŠIVANJE TLA ZBIJANJE TLA
OŠTEĆENJA KORJENOVOG SUSTAVA
SOL
10.10.2011 Promet i ekologija 15
Zaštita ekosustava razlikuje dva pristupa:
1. Faza – sagledavaju se utjecaji prometa na okoliš (buka, štetne tvari itd.) i parcijalnim mjerama nastoje ublažiti
2. Faza – sagledavaju se i ostali utjecaji prometa na okoliš i oblikuje cjelovita politika zaštite prirode (“new environmental”)
Značenje homologacije cestovnih vozila za čistoću okoliša
Ukupno dosada donijeto 109 ECE pravilnika koji se odnose na područja:
10.10.2011 Promet i ekologija 16
Aktivne sigurnostiPasivne sigurnostiZaštite okoliša (emisije ispušnih plinova, buka, radijske smetnje i dr.)
Općih uvjeta sigurnosti (mjerenje snage motora i potrošnje goriva i dr.)
POPISI ECE PRAVILNIKA KOJI SE ODNOSE NA EMISIJU ISPUŠNIH PLINOVA:
ECE ‐ R 15⇒ odnosi se na kontrolu emisije ispuha iz ottovih i dieselovihmotora osobnih ( putničkih ) i lakih teretnih vozila
ECE ‐ R 83 ⇒ zamijenio ECE ‐ R 15 → uveo složeniju i strožu kontroluECE ‐ R 24 ⇒ dimnost ispušnih plinova dieselovih motoraECE ‐ R 49 ⇒ odnosi se na kontrolu emisije ispuha srednjih i velikih
dieselovih motora za motorna vozilaECE ‐ R 84 ⇒ emisija ispušnih plinova motornih vozila s obzirom na
mjerenje potrošnje gorivaECE ‐ R 101⇒ emisija CO2 i potrošnja goriva
• ECE pravilnici = mijenjaju se amandmanima(dopunama)
• EEC smjernice = ne mijenjaju se amandmanima, već donošenjem novih smjernica
• Provjera homologacijske podobnosti vozila = zadatak da spriječi uvoz sigurnosno i ekološki nepodobnih vozila, koja u trenutku uvoza i prve registracije ne odgovaraju homologacijskim propisima u zemlji uvoza.
• U RH započela 1997. godine
10.10.2011 Promet i ekologija 17
• Da neko vozilo koje se prvi put pojavljuje na tržištu (ili motor koji se prvi put ugrađuje u postojeće vozilo) dobio uporabnu dozvolu koja omogućuje prodaju na području Europske zajednice, s ekološkog motrišta mora zadovoljiti ove testove:
• Test I ⇒ Provjera potrošnje i emisije štetnih plinova nakon hladnog starta
• Test II ⇒ Provjera emisije ugljičnog monoksida ( CO ) pri praznom hodu motora
• Test III ⇒ Provjera emisije štetnih plinova iz kućištamotora
• Test IV ⇒ Provjera isparivanja para ugljikovodika
• Test V ⇒ Provjera trajnosti dijelova uređaja za smanjenje emisije štetnih tvari
10.10.2011 Promet i ekologija 18
• Za različite skupine vozila ne primjenjuju se svi navedeni testovi već njihov izbor ovisi o tipu motora i namjeni vozila.
• Izbor pojedinih testova vidi se u narednoj tablici. Prije svakog testa (ispitivanja) pokusno vozilo mora prijeći najmanje 3000 km i mora biti potpuno ispravno.
• Zbog povećanja jednostavnosti i usklađivanja zakona na području Europske unije, smjernica 70/220/Eec propisuje oblik zapisnika o svakom obavljenom ispitivanju.
10.10.2011 Promet i ekologija 19
Redni broj Test
Ottovi motori Dieselski motoriVozila za prijevoz do 6 putnika i mase m<2,5 t
Vozila za prijevoz više od 6 putnika i mase m>2,5 t
Vozila za prijevoz do 6 putnika i mase
m<2,5 t
Vozila za prijevoz više od 6 putnika i mase m>2,5 t
1. Prosječna emisija štetnih plinova u ispušnim plinovima + + + +
2. Emisija CO pri praznom hodu ‐ + ‐ ‐
3. Emisija plinova iz kućišta motora + + ‐ ‐
4. Emisija od isparavanja + ‐ ‐ ‐
5. Trajnosti dijelova uređaja zasmanjenje emisije štetnih tvari + ‐ + ‐
10.10.2011 Promet i ekologija 20
Cestovna motorna vozila učestvuju sa skoro 60 % u ukupnoj emisiji CO, u emisiji NOx sa oko 40%, a u emisiji VOC sa oko 20%. Učešće u emisiji SO2 tek 3% zbog bolje kvalitete goriva.
NAPOMENA: VOC – hlapivi organski spojevi – može ih se smatrati ugljikovodicima.
Dijelimo ih:‐metan (HC4)‐ nemetanske hlapljive organske spojeve (NMVOC)
30 % Redovita kontrola i podešavanje vozila
15 % Čišća, bolja goriva
2 % Smanjenje graničnih vrijednosti emisijeza nova vozila
Quelle US - EPA
10.10.2011 Promet i ekologija 21
Tablica 4.: Potencijal smanjenja emisija štetnih komponenata u
SAD‐u / 21 /
TRENDOVI SMANJENJA EMISIJA :
‐ preventivne mjere (eko test i sl.)‐ smanjenje potrošnje fosilnih goriva‐ poboljšanjem kvalitete goriva‐ primjenenom alternativnih goriva‐ tehnološkim usavršavanjem motora‐ ekonomskim poticajima
• Dva osnovna načina redukcije : (Hrvatska)
– ‐ podešavanje rada postojećih motora i njihovo dovođenje u ispravno stanje
– Zamjena voznog parka s novijim ekološki prihvatljivijim voznim parkom s REG‐KAT
– ZAKONSKI PROPISI:
• Prve propise donio je kralj Eduard I 1300. godine, a ispitivanja su počela u ranim pedesetim godinama u SAD
• Stalno smanjenje štetnih tvari ⇒ imperativ automobilske industrije• Najstrože zakone propisuje Kalifornija
• Najniže granice dopuštenih emisija u Kaliforniji propisuje SULEV norma koja je stupila na snagu 2003. godine
10.10.2011 Promet i ekologija 22
• U Kaliforniji postoji dugoročni program uvođenja novih vozila u promet koja će s vremenom imati sve niže emisije. Programski su ta vozila nazvana specifičnim nazivima:
• TLEV ( Transitional ‐ Low ‐ Emission Vehicles ) : Dopuštene granice emisije po ovoj kategoriji uvedene su 1994. Cilj je bio smanjiti emisiju komponenata koje doprinose stvaranju ozona ( razni ugljikovodici ).
• LEV ( Low ‐ Emission Vehicles ) : Treba zamijeniti TLEV od 1997. Propisane granice emisije tako su niske da zahtijevaju dodatne mjere tehničkih rješenja za smanjenje sirove emisije, povećanje učinkovitosti katalizatora i uvođenje alternativnih goriva.
• ULEV ( Ultra ‐ Low ‐ Emission Vehicles ) : Predviđalo se postupno uvođenje od 1997. godine.Previđene granice dopuštene emisije još su niže od granica LEV‐a i moguće ih je dostići samo s novom tehnikom smanjivanja emisije i alternativnim gorivima.
•• ZEV ( Zero ‐ Emission Vehicles ) : Predviđalo se da bi se od 1998. počelo s 2% udjela novih vozila, čija
bi emisija organskih plinova bez metana bila NMOG = 0,00 g/km ( NMOG = Non ‐Methan Organic Gas ). Tehnički je vrlo teško postići te vrijednosti, aosobito dopuštenu emisiju neizgorjelih ugljikovodika. Približno zadovoljavjuću razinu emisije moguće je postići jedino ukupnim mjerama na motoru i izvan njega.
10.10.2011 Promet i ekologija 23
Tablica 5.: LEV propisi u državi Kaliforniji /12/
10.10.2011 Promet i ekologija 24
10.10.2011 Promet i ekologija 25
Tablica 6.: Kalifornijski standardi za ispušne plinove lakih vozila za 2003. god. FTP 75, g/mi /14/
Tablica 5.: Standardi Eu za ispušne plinove osobnih vozila g/km
10.10.2011 Promet i ekologija 26