Non Road Mobile Machinery Directive – wpływ prawa

Non Road Mobile Machinery Directive – wpływ
prawa wspólnotowego na modernizację
i eksploatację lokomotyw spalinowych
dr inż. Jacek Kukulski – Laboratorium Badań Taboru - Instytut Kolejnictwa
Warszawa, dn. 28.10.2010
Celem Dyrektywy jest zmniejszenie poziomu emisji zanieczyszczeń
gazowych i pyłowych z silników spalinowych montowanych w
maszynach samojezdnych nieporuszających się po drogach
(pojazdy kolejowe: lokomotywy spalinowe, autobusy szynowe,
agregaty prądotwórcze),
Korzyści środowiskowe uzyskiwane przez kolej są istotnym warunkiem
dla wsparcia społecznego i politycznego dla tej gałęzi transportu.
Wartości zużycia oraz emisji CO₂ są niższe od tych uzyskiwanych przez
głównych konkurentów transportu drogowego.
.
Udział kolei w emisji zanieczyszczeń jest porównywalnie bardzo
niewielki i kształtuje się na poziomie 1 – 3%
Źródło: Z. Marciniak
Źródło: www.transportszynowy.pl; Jarosław Bartłomiejczyk
Wybrane dane techniczne modernizowanych lokomotyw spalinowych
Źródło: Jarosław Bartłomiejczyk
Od czasu zmiany dyrektywy 97/68/WE w 2004 r. dokonano postępu
technicznego w dziedzinie konstrukcji silników wysokoprężnych, dążąc do
dostosowania takich silników do granicznych wartości emisji spalin dla
etapów III B i IV.
Skonstruowano silniki sterowane elektronicznie, które w dużym stopniu
zastąpiły wcześniejsze mechanicznie sterowane układy wtrysku i regulacji.
Zmieniono obowiązujące ogólne wymagania w zakresie homologacji typu
określone w załączniku I do dyrektywy 97/68/WE oraz wprowadzono
ogólne wymagania homologacyjne dotyczące etapów III B i IV.
Dotychczas dla silników pojazdów kolejowych stosowane były
wymagania zawarte w kartach UIC 623 i UIC 624
(97/68/WE, norma ISO-8178-4).
Dla uzyskania zgodności między wymaganiami UIC, a Dyrektywą
2004/26 normy dla planowanego wcześniej standardu UIC III
ustanowiono takie same jak dla etapu IIIA (UIC 624:2006 aneks A).
Zawartość dyrektywy 97/68/WE Parlamentu Europejskiego
i Rady z dnia 16 grudnia 1997:
ZAŁĄCZNIK I - zakres, definicje, symbole i skróty, oznakowania
silników, warunki i badania, warunki oceny zgodności produkcji,
parametry określające rodzinę silników, wybór silnika macierzystego.
ZAŁĄCZNIK II - DOKUMENT INFORMACYJNY NR......
dotyczący homologacji typu i podający środki zapobiegające emisji
zanieczyszczeń gazowych i cząstek stałych zawieszonych w gazie z
silników spalinowych, przeznaczonych do instalowania w maszynach
samojezdnych nieporuszających się po drogach
ZAŁĄCZNIK III - PROCEDURA BADANIA
ZAŁĄCZNIK IV - CHARAKTERYSTYKA TECHNICZNA PALIWA
WZORCOWEGO DO BADAŃ HOMOLOGACYJNYCH I DO BADAŃ
POTWIERDZAJĄCYCH ZGODNOŚĆ PRODUKCJI
ZAŁĄCZNIK V - UKŁAD ANALIZY I POBIERANIA PRÓBEK
ZAŁACZNIK VI – ŚWIADECTWO HOMOLOGACJI
ZAŁĄCZNIK VII - SYSTEM NUMEROWANIA ŚWIADECTW
HOMOLOGACJI
ZAŁACZNIK VIII – WYKAZ HOMOLOGACJI TYPU SILNIKA / RODZINY
SILNIKÓW
ZAŁACZNIK IX – WYKAZ PRODUKOWANYCH SILNIKÓW
Zmiany w dyrektywie 97/68/WE
1) w załączniku nr I:
- dodano 8 punkt ,, Wymagania w zakresie homologacji typu dotyczące
etapów III B I IV”
Niniejszy punkt ma zastosowanie do homologacji typu silników sterowanych
elektronicznie, w przypadku których do określenia ilości i czasu wtrysku paliwa
stosowany jest elektroniczny układ sterujący (»silnik«).
Zmiany w dyrektywie 97/68/WE
1) w załączniku nr I:
- dodano definicje (strategii kontroli emisji; reagent);
- dodano wymagania ogólne obejmujące (podstawową
i pomocniczą strategię kontroli emisji, a także wymagania
w zakresie dokumentacji)
Reagent - oznacza każdy ulegający zużyciu lub nienadający się do powtórnego użycia
czynnik, który jest wymagany i stosowany na potrzeby skutecznego działania układu
dodatkowego oczyszczania spalin.
Podstawowa strategia kontroli emisji, uruchamiana w całym zakresie roboczym
prędkości obrotowej i momentu obrotowego, jest zaprojektowana w taki sposób,
by silnik mógł spełnić wymogi przepisów niniejszej dyrektywy
Pomocnicza strategia kontroli emisji może być stosowana w silniku lub
maszynie samojezdnej nieporuszającej się po drogach pod warunkiem,
że pomocnicza strategia kontroli emisji, w przypadku jej uruchomienia,
modyfikuje podstawową strategię kontroli emisji w reakcji na określony
zestaw warunków otoczenia lub eksploatacji, natomiast nie zmniejsza
trwale skuteczności systemu kontroli emisji.
Pomocnicza strategia kontroli emisji może być uruchamiana w szczególności w
następujących celach:
a) sygnałami pokładowymi, w celu ochrony przed uszkodzeniem silnika (wraz z
zabezpieczeniem układu obiegu powietrza) lub maszyny samojezdnej
nieporuszającej się po drogach, w której zamontowany jest silnik;
b) do celów strategii i bezpieczeństwa eksploatacji;
c) w celu zapobiegania nadmiernej emisji, podczas zimnego rozruchu lub
rozgrzewania, podczas zatrzymywania;
d) w przypadku konieczności zwiększenia poziomu emisji jednego z
regulowanych zanieczyszczeń w określonych warunkach otoczenia lub
eksploatacyjnych, w celu utrzymania poziomu kontroli wszystkich pozostałych
regulowanych zanieczyszczeń w ramach granicznych wartości emisji właściwych
dla danego silnika.
Wymagania w zakresie dokumentacji
a) pakiet dokumentacji, dołączony do wniosku o udzielenie homologacji typu,
zawiera pełny opis strategii kontroli emisji. Dowody takie załącza się do teczki
informacyjnej, o której mowa w załączniku II;
b) materiały dodatkowe obejmują wszelkie parametry zmodyfikowane przez
każdą pomocniczą strategię kontroli emisji oraz warunki brzegowe, w jakich
działa dana strategia, w szczególności:
- opis logiki sterowania, strategii sterowania czasem oraz punktów przełączania
podczas wszystkich trybów pracy dla układu paliwowego i innych podstawowych
układów, skutecznie ograniczających poziom emisji (np. układ recyrkulacji spalin
(EGR) lub dozowania reagentu);
- szczegółowy opis algorytmów lub czujników (jeżeli dotyczy) stosowanych do
celów identyfikacji, analizy lub diagnozowania nieprawidłowości w pracy układu
kontroli emisji NO x ;
- tolerancje stosowane w celu spełnienia wymagań określonych w pkt 8.4.7.2.,
niezależnie od zastosowanych środków.
Wymagania w zakresie zapewnienia prawidłowego działania systemu
kontroli emisji NO x
- Producent przekazuje informacje w pełni opisujące parametry pracy systemu
kontroli emisji NO x;
- Jeżeli system kontroli emisji wymaga użycia reagentu, wówczas producent
zobowiązany jest do podania parametrów takiego reagentu, w tym jego rodzaju,
stężenia;
-Producent wykazuje, że wielkość emisji amoniaku podczas obowiązującego
cyklu testu emisji w ramach procedury homologacji typu, w przypadku użycia
reagentu, nie przekracza średniej wartości wynoszącej 25 ppm;
- Jeżeli do maszyny zamontowane lub przyłączone są oddzielne zbiorniki z
reagentem, należy dodatkowo zapewnić metodę pobierania próbek reagentu z
wnętrza takich zbiorników.
Wymagania w zakresie eksploatacji i czynności obsługowych
Udzielenie homologacji typu uzależnione jest, zgodnie z art. 4 ust. 3, od zaopatrzenia każdego operatora
maszyny samojezdnej nieporuszającej się po drogach w pisemne instrukcje, zawierające:
a) szczegółowe ostrzeżenia, objaśniające usterki, jakie mogą wystąpić wskutek nieprawidłowej
eksploatacji lub obsługi technicznej zamontowanego silnika, wraz z informacją o stosownych środkach
naprawczych;
b) szczegółowe ostrzeżenia dotyczące nieprawidłowej eksploatacji maszyny, wskutek której mogą
wystąpić usterki silnika, wraz z informacją o stosownych środkach naprawczych;
c) informacje na temat prawidłowego użycia reagentu, wraz z instrukcją uzupełniania reagentu pomiędzy
normalnymi przeglądami technicznymi;
d) wyraźne ostrzeżenie, że świadectwo homologacji typu wydane dla odnośnego typu silnika zachowuje
ważność wyłącznie w przypadku spełniania wszystkich poniższych warunków:
- eksploatacja i obsługa techniczna silnika przebiega zgodnie z dostarczonymi instrukcjami;
- jeżeli doszło do nieprawidłowej eksploatacji lub obsługi technicznej, podjęto bezzwłocznie działania
naprawcze;
- nie wystąpił przypadek zamierzonej nieprawidłowej eksploatacji silnika, w szczególności rozłączenia
lub braku obsługi technicznej układu EGR lub układu dozowania reagentu.
W załączniku III do dyrektywy 97/68/WE wprowadzono następujące zmiany:
— cykl NRSC (cykl stacjonarny dla maszyn niedrogowych), który stosuje się w celu
pomiaru emisji tlenku węgla, węglowodorów, tlenków azotu oraz cząstek stałych w
etapach I, II, III A, III B i IV
— cykl NRTC (cykl niestacjonarny dla maszyn niedrogowych), który stosuje się w
celu pomiaru emisji tlenku węgla, węglowodorów, tlenków azotu oraz cząstek stałych
w etapach III B i IV,
— do silników przeznaczonych do napędu wagonów silnikowych stosuje się cykl
NRSC do pomiaru emisji zanieczyszczeń gazowych i cząstek stałych w etapach III A
i III B.
— do silników przeznaczonych do napędu lokomotyw stosuje się cykl NRSC do
pomiaru emisji zanieczyszczeń gazowych i cząstek stałych w etapie III A i w etapie III
B.
Test NRTC
Ustalony cykl testu niestacjonarnego, bazowany ściśle na warunkach
pracy silników o zapłonie samoczynnym w niedrogowych maszynach
ruchomych, przeprowadza się dwa razy:
— pierwszy raz (rozruch zimny) po kondycjonowaniu silnika w
temperaturze laboratorium, gdy temperatury czynnika chłodzącego i oleju
w silniku, urządzeń do dodatkowego oczyszczania spalin i wszystkich
urządzeń pomocniczych do ograniczenia emisji z silnika ustabilizowały
się w przedziale między 20 °C a 30 °C,
— drugi raz (rozruch gorący) po 20 minutach kondycjonowania.
CharakterystykaA
W przypadku silników autobusów szynowych o mocy 130 kW, jednak nie większej
niż 560 kW
Identyczny z cyklem C1 normy ISO 8178-4:2007 (wersja poprawiona 2008-07-01).
Ch a r a k t e r y s t y k a B - dla silników o mocy 19 do 560 kW pracujacych przy stałej
prędkości obrotowej
Identyczny z cyklem D2 normy ISO 8178-4: 2002(E).
Ch a r a k t e r y s t y k a D dla silników Lokomotyw spalinowych
Identyczny z cyklem F opisanym w normie ISO 8178-4: 2002(E).”;
Przebieg badania poziomu emisji
Obliczanie emisji jednostkowych
Obliczanie emisji masowej
Obliczanie emisji masowej
Źródło: oprac. własne na podstawie pracy CNTK
Źródło: Z. Marciniak
Źródło: oprac. własne na podstawie pracy CNTK
Wprowadzenie wymagań dla etapu IIIB spowoduje, bowiem wzrost kosztu
silnika spalinowego wg szacunków od 8 do 20%, kosztów utrzymania
lokomotywy od 10 do 15%, zużycia paliwa do 5%.
Dla obecnie eksploatowanych lokomotyw powyższe wymagania nie obowiązują
aż do momentu, gdy zajdzie potrzeba odnowienia lub modernizacji lokomotywy
lub wymiany silnika na nowy.
Można tylko wymieniać np. uszkodzony silnik na silnik tego samego typu (jeżeli
oczywiście jest jeszcze produkowany). Nowy silnik musi spełniać opisane
wymagania.
Unijne prawo zabrania, bowiem wprowadzania do obrotu handlowego na
obszarze Unii silników niespełniających wymienionych wymagań
Dziękuję za uwagę