MANAGEMENTSAMENVATTING

Transcriptie

1 MANAGEMENTSAMENVATTING Zware dieselvoertuigen hebben relatief hoge NOx- en PM-emissies. De verstrenging van de Europese emissiereglementering moet leiden tot een vermindering van deze emissies voor nieuwe voertuigen en is bovendien de drijvende kracht achter de ontwikkeling van uitlaatgasnabehandelingstechnieken. Deze laatste kunnen ook bijdragen tot de vergroening van bestaande wagenparken via retrofit. In 21 startte De Lijn met een demonstratieproject om de PM-emissies van bestaande bussen te reduceren. In een testfase werden 18 bussen uitgerust met een continu regenererende roetfilter (CRT). Een van deze bussen werd door Vito geëvalueerd in reëel verkeer in opdracht van Aminal. Deze evaluatie gebeurde in het kader van een ruimere studie Wetenschappelijke beoordeling van roetnabehandelingssystemen voor voertuigen. De CRT s zorgen voor een aanzienlijke reductie van PM (>9%) maar hebben geen invloed op de NOx-emissies. NOx-emissies, welke o.a. bijdragen tot de vorming van fotochemische smog, blijven relatief hoog. In deze studie wordt daarom het gebruik van NOx-reducerende strategieën onderzocht. Bij de Lijn is beslist om enkele gecombineerde uitlaatgasnabehandelingstechnieken te testen die zowel NOx als PM reduceren. Twee systemen worden in het kader van deze studie geëvalueerd in reële omstandigheden. Dit rapport bevat de resultaten van het tweede systeem gemeten onder reële condities. Bij De Lijn is een Euro2 bus uitgerust met een gecombineerd Filter + SCR systeem van Clean Air Power. SCR staat voor Selective Catalytic Reduction en maakt gebruik van ammoniak uit ureum als reductans om NOx in de uitlaat om te zetten in N 2. Metingen op deze bus zijn uitgevoerd met VOEMLaag (Vito s op-de-weg Emissie- en energie meetsysteem voor Lage-emissievoertuigen). De performantie is gemeten op circuit over 3 cycli (Fige, SORT en DUBDC) en in reële omstandigheden (Lijn 77 in Gent). De gemeten reducties bedragen 59-62% voor CO, 9-93% voor KWS en 7-88% voor NOx. PM emissies worden slechts gereduceerd aan maximum 2%. Ammoniakconcentraties in de uitlaat zijn gemeten met een tunable diode laser, gemonteerd op een verlengde van de uitlaat. Gemeten ammoniakemissies bedragen gemiddeld 3-37 ppm over de testcycli en 7 ppm in reëel verkeer. Ammoniakpieken tot 265 ppm zijn gemeten. Het systeem is een prototype en wordt aangepast door de fabrikant om de prestaties te verbeteren. Bij de vergelijking van beide gemeten PM/NOx systemen presteert de eerst gemeten bus met CRT+SCR systeem beter. De NOx emissiereducties van 83-86% tegen 7-88% zijn hoger of gelijk bij gemiddelde NH 3 emissies die met 5-12ppm wel licht hoger zijn dan 3-7ppm maar bij de Fige cyclus met 1 tegen 37ppm veel lager. De KWS reductie van 97-98% tegen 9-93% en vooral de CO reductie van 89-93% tegen 59-62% is eveneens beter. Bus 1 heeft een deeltjesemissie beneden,2 g/km en reduceert daarbij meer dan 9% van zijn uitstoot. Bus 2 reduceert slechts maximum 2%. Beide systemen worden door hun fabrikanten geoptimaliseerd en tijdens opvolgmetingen geherëvalueerd.

2 INHOUD Managementsamenvatting...1 Inhoud Inleiding Evaluatie van tweede PM/NOx uitlaatgas-nabehandelingstechniek bestaande uit Filter + SCR op een de Lijn bus in reëel verkeer Vergelijking tussen beide PM/NOx uitlaatgas-nabehandelingstechnieken...4 Afkortingen...7 APPENDIX A: Report on first measurement campaign on Euro 2 bus before retrofitting with Clean Air Power system APPENDIX B: Report on measurement campaign on Euro 2 bus retrofitted with Clean Air Power system 2

3 1 INLEIDING Deze opdracht omvat een literatuurstudie en de experimentele evaluatie van 2 PM/NOxuitlaatgas-nabehandelingssystemen. In deze studie ligt de nadruk op het gebruik van SCR als NOx-reductiestrategie. De meeste Europese voertuigconstructeurs hebben besloten SCR aan te wenden om te voldoen aan de toekomstige emissiereglementering (Euro4/5). Dit rapport bevat de resultaten van Deel B van deze studie, met name de evaluatie op een bus van De Lijn van een tweede gecombineerde PM/NOx uitlaatgasnabehandelingstechniek in reële condities. Deel A van deze studie omvatte de literatuurstudie en de evaluatie van een eerste systeem op een De Lijn bus. In dit rapport wordt ook een vergelijking gemaakt tussen beide PM/NOx uitlaatgasnabehandelingstechnieken. 2 EVALUATIE VAN TWEEDE PM/NOX UITLAATGAS- NABEHANDELINGSTECHNIEK BESTAANDE UIT FILTER + SCR OP EEN DE LIJN BUS IN REËEL VERKEER De emissies en het verbruik van de bus zijn gemeten voor en na retrofit. In eerste instantie wordt de bus gemeten voor ze uitgerust wordt met de nabehandelingstechniek om de basisemissies te kennen. Vervolgens wordt ze uitgerust en worden de emissie voor en na de nabehandelingstechniek simultaan gemeten. De gemeten emissies zijn CO, KWS, NOx, CO 2 en PM. Gegeven het SCR systeem wordt eveneens NH 3 gemeten. Daarnaast worden nog andere voertuig- en motorparameters gemeten en relevante parameters (vb. T) voor de goede werking van de nabehandelingstechniek. De gebruikte brandstof is zwavelarme diesel (< 5 ppm) die algemeen verkrijgbaar is in België. De emissies en het brandstofverbruik van de Euro 2 bus standaard en geretrofit met een Clean Air Power systeem bestaande uit een flow through deeltjesfilter en SCR zijn gemeten op circuit en in werkelijk verkeer. De gemeten reducties bedragen 59-62% voor CO, 9-93% voor KWS en 7-88% voor NOx. PM emissies worden slechts gereduceerd aan maximum 2%. De ammoniakemissies bedragen gemiddeld 3 37 ppm over de testcycli en 7 ppm in reëel verkeer. Ammoniakpieken tot 265 ppm zijn gemeten. De fabrikant heeft ondertussen het systeem aangepast om de NOx efficiëntie te verbeteren en de ammoniakemissies te verlagen. De geplande opvolgmeting zal het systeem herevalueren. De uitlaatgastemperatuur werd gemeten voor en na en toonde aan dat -op één rit in Gent nahet temperatuursprofiel van deze toepassing voldoet aan de voorwaarden zoals door de fabrikant vooropgesteld. Een uitgebreid verslag van de eerste en tweede meetcampagne uitgevoerd op deze bus is toegevoegd in Appendix A en B. Beide rapporten zijn opgesteld in het Engels zodat ze ook door de buitenlandse leveranciers van het systeem begrepen worden. 3

4 3 VERGELIJKING TUSSEN BEIDE PM/NOX UITLAATGAS- NABEHANDELINGSTECHNIEKEN Hieronder worden beide PM/NOx nabehandelingstechnieken aan elkaar vergeleken. Daar ze gemonteerd zijn op éénzelfde bustype en volgens dezelfde testcycli gemeten zijn, is dit goed mogelijk. Bus 1 is uitgerust met een CRT+SCR van Eminox/Haldor Topsoe/Grundfos en Bus 2 met een flow through Filter+SCR van Clean Air Power/Haldor Topsoe/Grundfos. De SCR van beide systemen is vergelijkbaar. De vergelijking naar emissies is gepresenteerd in Tabel 1 en 2 en in Figuren 1 tot 4. Bus 1 presteert beter over het grootste gedeelte. De NOx emissiereducties zijn hoger of gelijk bij NH 3 emissies die wel licht hoger zijn maar bij de Fige cyclus veel lager. Bus 1 is in zijn NOx en NH 3 emissies stabieler. De KWS reductie en vooral de CO reductie is eveneens beter. Tabel 1: Emissiereductie in % van Bus1 CRT+SCR en Bus2 Filter+SCR voor NOx, KWS, CO en PM gemeten over verschillende testcycli en in werkelijk verkeer (Gent, Lijn 77) Bus1 / 2 NOx 85 / / 8 84 / 7 86 / 78 KWS 98 / 9 98 / / / 93 CO 89 / 59 9 / / / 62 PM >9 / <2 >9 / <2 >9 / <2 >9 / <2 NOx vergelijking ,51-,88 6,43-,96 14,8-2,5 13,5-2,2 13,2-1,8 16,- 3,2 14,5-4,1 NOx reductie (%) ,6-4,4 2 1 Figuur 2: NOx emissiereductie in % met bovenaan voor-na emissies in g/km van Bus1 CRT+SCR en Bus2 Filter+SCR gemeten over verschillende testcycli en in werkelijk verkeer (Gent, Lijn 77) 4

5 KWS vergelijking 12 1,553-,1,637-,16,65-,15,61-,16,332-,33,573-,46,699-,49,562-,51 KWS reductie (%) Figuur 3: KWS emissiereductie in % met bovenaan voor-na emissies in g/km van Bus1 CRT+SCR en Bus2 Filter+SCR gemeten over verschillende testcycli en in werkelijk verkeer (Gent, Lijn 77) CO vergelijking 1 9 8,86-,1 1,6-,16 1,39-,1 1,36-,1 CO reductie (%) ,93-,38 1,47-,58 1,43-,58 1,53-, Figuur 4: CO emissiereductie in % met bovenaan voor-na emissies in g/km van Bus1 CRT+SCR en Bus2 Filter+SCR gemeten over verschillende testcycli en in werkelijk verkeer (Gent, Lijn 77) 5

6 Tabel 5: Gemiddelde NH 3 emissie van Bus1 CRT+SCR en Bus2 Filter+SCR gemeten over verschillende testcycli en in werkelijk verkeer (Gent, Lijn 77) Bus1 / 2 NH 3 (ppm) 1 / 37 9 / 5 5 / 3 12 / 7 NH3 vergelijking 35 3 NH3 (ppm) Figuur 6: Gemiddelde NH 3 emissie van Bus1 CRT+SCR en Bus2 Filter+SCR gemeten over verschillende testcycli en in werkelijk verkeer (Gent, Lijn 77) De deeltjesemissie van beide bussen is zeer sterk verschillend. Bus 1 heeft een emissie beneden,2 g/km en reduceert daarbij meer dan 9% van zijn uitstoot. Bus 2 heeft een emissie van,2 tot,3 g/km en reduceert slechts maximum 2%. Dat is een erg lage waarde voor een deeltjesfilter. De vergelijking van de gemeten emissiereductiepercentages met de procentuele reductie van de EU emissiestandaarden van Euro 2 naar Euro 5 (ongeveer 6% voor CO en KWS, 7% voor NOx en 87% voor PM) geeft aan dat voor beide bussen m.b.t. de gasvormige emissies Euro 5 met deze technologie kan gehaald worden vertrekkend van een Euro 2 voertuig. Voor de deeltjesemissie geldt dit enkel voor bus 1. Het brandstofverbruik van beide bussen is tijdens de cycli op circuit duidelijk -met ruwweg 1%- toegenomen in vergelijking met hun standaardmeting. Dit is echter niet enkel te wijten aan de hogere uitlaatgastegendruk veroorzaakt door de nabehandeling maar ook aan het extra gewicht -van één ton: extra batterijen, extra meetsystemen en de nabehandeling zelfin de bussen tijdens de metingen met nabehandeling. Daarenboven is tussen beide metingen aan bus 1 de sturing van de versnellingsbak gewijzigd. 6

7 Bij de metingen in Gent is voor beide bussen geen significant verschil gemeten naar verbruik. De ritten met uitlaatgasnabehandeling zijn wel trager gereden als gevolg van drukker verkeer. De uitlaatgastegendruk tenslotte is bij de bussen gelijk. De maximale waarden liggen rond 13 hpa. AFKORTINGEN CO : koolstofmonoxide CO 2 : koolstofdioxide CRT : Continuous Regenerating Technology EU EU5: Euro Euro 5 (Europese limieten voor uitlaatgasemissies van voertuigen) HD : Heavy Duty KWS : koolwaterstoffen NH 3 : ammoniak NOx : stikstofoxiden (NO en NO 2 ) PM : Particulate Matter (deeltjes) SCR : Selective Catalytic Reduction 7