Tiskane izdaje
Škandal s Volkswagnovim goljufanjem pri meritvah dizelskih izpustov je odprl mnoga vprašanja, tudi o vsebini samih testiranj, o položaju dizelskih motorjev v osebnih vozilih in njihovi prihodnosti. Na naša vprašanja je odgovarjal Samuel Rodman Oprešnik, doktor strojništva in asistent v laboratoriju za motorje z notranjim zgorevanjem in elektromobilnost na Fakulteti za strojništvo Univerze v Ljubljani.
Kakšna je v krivda Volkswagna? Nam še vi natančno razložite, kaj je bilo v njihovem početju protizakonito? Kako vidite razmere v »avtomobilski« Evropi?
Za začetek bi poudaril, da v Volkswagnovem primeru ni protizakonito to, da je avtomobil v realnem življenju na cesti za nekaj desetkrat presegel predpisane maksimalne izpuste, ki se izmerijo na testu v laboratoriju. To razhajanje obstaja, običajno pa ni tako veliko. Problem je v tem, da bi moral v realnem prometnem toku uporabljati enako programsko opremo kot na testu, v tem primeru pa je šlo za dvojno (dualno) programsko opremo. To se je že dogajalo pri dizelskih motorjih za težka vozila in tudi kazni so se že plačevale (ZDA, 1998, Caterpillar in še nekatera podjetja, op. p.).
Če pa gremo na sam standard, je tako, da je trenutno v Evropi ta težava še bistveno večja, ker je aktualni testni cikel, ki se izvaja v laboratorijskem okolju, NEDC (New European Driving Cycle), zastarel – tako glede hitrostnega profila kot posledično potrebne moči motorja, z blagimi pospeševanji in majhno končno hitrostjo 120 km/h, pa še to za zelo kratek čas.
Kot je znano, se v Evropi pripravlja nov testni cikel, za katerega se v luči teh dogodkov piše, da se bo res hitro začel uporabljati.
Gre za testni cikel WLTC (Worldwide Harmonized Light Vehicles Test Cycle), ki je bil sprejet v okviru ZN in je po hitrostnem profilu zahtevnejši od NEDC. A to še ni vse, v Evropi bomo uvedli tudi test izpustov onesnažil z avtomobilom v realnem prometnem toku, saj je v strokovnih krogih že dolgo poznan razkorak med izpusti onesnažil in porabo goriva vozil na homologacijskih testih in v realnem prometnem toku. Gre za test RDE LDV (Real Driving Emissions Light Duty Vehicle), ki bo uveden v dveh fazah in je za proizvajalce velik izziv. Te novosti bodo zajete v standardu evro 6c (veljal naj bi od septembra 2016), vnaša pa take spremembe, da mu težko pripišemo le vlogo dopolnila. Zahteva namreč, da bodo morali proizvajalci med homologacijskim testom vgraditi merilno opremo PEMS (Portable Emission Measurement System) v avtomobil in se približno dve uri voziti v vsakdanjem prometu. Izpusti onesnažil bodo smeli biti za faktor višji kot med laboratorijskim preizkusom po WLTC. Kakšen bo ta faktor, govori se o številki 1,5, pa še ni odločeno. Zaradi testa RDE LDV bo uporaba prej omenjene programske opreme pretežno onemogočena.
A s tem zgodba še ne bo končana. Septembra 2019 naj bi postalo obvezno tudi izvajanje testov RDE LDV, ko bo vozilo že nekaj časa v prometu in bo imelo prevoženih nekaj deset tisoč kilometrov. Preizkuševalci ga bodo lahko vzeli iz prometa in opravili test RDE LDV. Pogoj bo, da bo vozilo redno servisirano. Seveda bo prej omenjeni faktor nekoliko višji. Pomembno je, da je predvideno, da bodo vozila lahko testirale tudi neodvisne certificirane organizacije, kar bo omogočalo tudi državam članicam, da bodo preverjale stanje izpustov onesnažil na domačih cestah. Če vozilo ne bo skladno s predpisi, bo moral proizvajalec predstaviti ukrepe, ki bodo izpuste znižali pod dovoljeno raven. To bo za proizvajalce povsem nov izziv, tega jim prej nikoli ni bilo treba izkazovati. V strokovnih krogih že dolgo vlada zavedanje, da so izpusti starejših vozil lahko precej večji od predpisanih, saj mora majhne vrednosti po zakonodaji dosegati le novo vozilo. Zadnja različica teh novih zahtev EU še ni dokončana, lahko bo še kaj popravkov, a vsekakor so že do zdaj predlagane spremembe zelo pomembne.
Prosili bi vas za pojasnilo. So to testi le za izpuste onesnažil ali tudi za porabo goriva?
Praviloma se enak test uporablja tako za merjenje izpustov onesnažil kot merjenje porabe. Torej bodo tudi za slednje na voljo podatki s testov WLTC in RDE LDV in lahko pričakujemo realnejše podatke o porabi goriva, kot jih zdaj pridobimo na testu NEDC. Vsekakor je smiselno omeniti, da uradni podatki o porabi goriva držijo, samo vedeti je treba, pod kakšnimi pogoji so bili izmerjeni. Trenutno so izmerjeni na testu NEDC, ki je doslej edini veljaven in se lahko uporabi za primerjavo, saj so pogoji testa izredno natančno predpisani. Mora pa zakonodajalec v bodoče poskrbeti, da bodo novi predpisani testi in z njimi povezane zahteve za homologacijo nekako le odražale realne vozne razmere na naših cestah. Ko sem že omenil, se take spremembe pripravljajo.
Pravite, da je sedanji test NEDC natančno predpisan. Pa vendar obstajajo poročila, da se proizvajalci tudi pri njem uporabljajo različne drobne trike, ki niso izrecno prepovedani?
Seveda obstaja tudi siva cona, v kateri se proizvajalci odločajo za ukrepe, ki niso izrecno prepovedani: povečan tlak v pnevmatikah, prelepljene reže na karoseriji, odstranjena neobvezna dodata oprema in podobno. Ti ukrepi sicer pripomorejo k nekaj ugodnejšim rezultatom za proizvajalce, morda jih potisnejo ravno pod dovoljeno mejo izpustov, v splošnem pa rezultati testa zaradi tega niso zelo prizadeti. Med testom NEDC teče motor v zelo ozkem območju pri nizkih vrtljajih in majhni obremenitvi, delovanje motorja zunaj tega območja pa je nepreverjeno, izpusti so tam lahko poljubni. To je večji problem.
Rekli ste, da so spremembe že v pripravi. Se bo zgodilo le zaradi primera Volkswagen?
To se bo zgodilo in škandal s Volkswagnom lahko jemljemo le kot dodatno spodbudo. V strokovni javnosti se za težave z realnimi izpusti ve že dalj časa. Pri težkih gospodarskih vozilih novi, realnejši homologacijski testi že dajejo prve pozitivne rezultate. Meritve z opremo PEMS v realnem prometnem toku so pokazale na dejanske, višje vrednosti izpustov. Proizvajalci so se temu morali prilagoditi in skupna ugotovitev je, da so zaradi standarda evro 6 za težka vozila prvič tudi v realnem življenju izpusti precej manjši. Dejstvo je, da znanje obstaja, izpuste znamo očistiti.
Kaj vse pa je potrebno, da se očisti dizelski izpuh?
Najprej je bil uveden ventil EGR za ponovni obtok dela izpušnih plinov, ki zmanjša vsebnost kisika v delovni zmesi in zniža temperaturo zgorevanja, zato nastaja manj dušikovih oksidov. To lepo deluje pri novih avtomobilih, veliko manj pa pri tistih, ki so že dlje v uporabi. S povratnimi plini se namreč vračajo tudi delci (najpomembnejša podskupina so saje), doda se še nekaj olja z ležaja turbopuhala, vse to se odlaga v sesalni cevi, pri kakih 100 tisoč prevoženih kilometrih je lahko v njej tudi za centimeter ali več oblog. Zaradi povečanih pretočnih izgub dobimo v motor manj zraka, zaradi tega se dodatno povečajo izpusti delcev, nastane spirala – več je delcev, bolj se ti odlagajo in potem imate dobesedno emisijske bombe na cestah, ko nekdo pohodi plin in se za njim vali oblak črnega dima. Načeloma je nastavitev dizelskih motorjev kompromis. Generator dušikovih oksidov je visoka temperatura, pri kateri pa saje, ki se tvorijo med zgorevanjem, običajno dokaj uspešno zgorijo. Če znižate temperaturo, se torej znižajo izpusti dušikovih oksidov, a je več delcev. Zato imajo poleg ventila EGR, ki je pasivna metoda, dizelski motorji nameščen dizelski oksidacijski katalizator (DOC), filter delcev (DPF) ter napravo za selektivno katalitično redukcijo (SCR), poznano po dodajanju uree, komercialno poimenovane adblue. Uporablja se sicer tudi past za dušikove okside (LNT), ki je primerna za vozila, kjer je dušikovih oksidov v izpušnih plinih nekaj manj. Med proizvajalci obstaja konsenz, da bo za standard evro 6c potrebno vse našteto.
Če so naprave za naknadno obdelavo izpušnih plinov primerno dimenzionirane, lahko uspešno očistimo izpušne pline pod dovoljeno raven. S pristavkom, da bi se načeloma lahko malce povečala poraba goriva. Gotovo bo zaradi teh primerno dimenzioniranih naprav za naknadno obdelavo izpušnih plinov izdelava avtomobila dražja, kdo bo to plačal – ali se bo strošek prevalil na kupce ali bodo imeli proizvajalci manj dobička –, pa je stvar poslovnih vodstev podjetij in konkurence.
Kaj povedano pomeni za položaj dizelskega motorja, ki ima zdaj v novih avtih v Evropi 53-odstotni delež?
Vsi vemo, zakaj se kupujejo avtomobili na dizelski pogon – predvsem zaradi majhne porabe, ker je strošek prevoženega kilometra manjši. Odgovor na vaše vprašanje se skriva v tem, koliko bodo vse potrebne spremembe vplivale na ceno teh motorjev. Ali bodo poslej bistveno dražji od vozil z bencinskim motorjem.
Se pa tudi pri bencinskih motorjih odpira novo vprašanje izpustov. Pri neposrednem vbrizgu goriva je problem predvsem število delcev, s čimer prej pri posrednem vbrizgu goriva ni bilo večjih težav. Z novim predpisom namreč ni omejena le dovoljena skupna masa delcev, temveč tudi število delcev, kar bodo prav tako merili v realnem prometnem toku. Mogoče je torej, da bodo morali imeti tudi bencinski motorji filtre za delce, kar jih utegne podražiti.
Kako komentirate, da so dizli v Evropi tako priljubljeni, v ZDA in na Japonskem pa sploh ne?
Na to pač vpliva cena goriva. Poglejte, koliko stane v ZDA galona bencina, poraba za Američane ni tako velik problem kot za nas. Za Japonsko, po pravici rečeno, ne vem. Igra pa pri vsem tem veliko vlogo vztrajnost trga, navade je težko spremeniti. Obstaja še kako gorivo, ki bi ga lahko uporabljali, na primer stisnjeni zemeljski plin oziroma metan. Njegova množičnejša uporaba bi glede izpustov lahko marsikaj rešila. Ima višje oktansko število in zato lahko dosežete večji izkoristek. Lahko se pridobiva tudi kot bioplin, ki glede izpustov CO2 ne pomeni dodatne obremenitve za okolico. Je pa res, da so za zemeljski plin potrebni večji in težji rezervoarji ter da je treba vložiti še nekaj dela v razvoj učinkovitih tristeznih katalizatorjev (TWC), saj običajni bencinski niso povsem primerni. Seveda je nujna tudi razvejena mreža polnilnic, ki je v EU vzpostavljena le v Italiji in Nemčiji.
Kje sta torej v letu 2015 bencinski in dizelski motor, ko gre za njune prednosti in slabosti?
Pri tej primerjavi je treba začeti pri samem gorivu. Eden od razlogov, da imajo dizelski motorji manjšo porabo, je v tem, kako gorivo prodajamo. Koliko energije sprosti določeno gorivo pri zgorevanju, določa spodnja kurilna vrednost, ki je pri dizlu in bencinu približno 42,5 MJ/kg. Vendar liter dizla tehta 0,85 kg/dm3, liter bencina pa 0,72 kg/dm3, prvi ima večjo gostoto. Torej z nakupom litra dizla »kupite« več energije kot z nakupom enega litra bencina. Poleg tega izkoristek motorja z notranjim zgorevanjem dviguje kompresijsko razmerje, ki je pri dizelskih motorjih lahko višje. Pri konvencionalnih bencinskih motorjih moč krmilimo z dušenjem toka delovne zmesi v motor, za kar se porabi del moči, medtem ko pri dizelskih motorjih ni tako. Zaradi vseh naštetih vzrokov je poraba goriva dizelskih motorjev manjša.
Odgovor na vaše vprašanje torej ni enostaven, pomembno je, kolikšna bo v prihodnje cena obeh goriv, tu je še vprašanje, ali bo zakonodaja katerega od obeh motorjev bolj obremenila (mogoče je tudi lobiranje), in tretje, koliko bo stalo vozilo, ki bo izpolnjevalo vse zahteve, ki se pripravljajo glede izpustov onesnažil. Po mojem mnenju bosta dizel in bencin še naprej živela drug ob drugem.
Menite, da bo vse to pomenilo tudi hitrejšo uveljavitev hibridnih vozil, priključnih hibridov, baterijskih električnih vozil?
Proizvodni stroški hibridnih vozil so višji, saj imajo več pogonskih sklopov, število delov je večje, masa je zajetnejša. Verjetno so primerni za neko vmesno obdobje, menim pa, da dolgoročno niso vzdržni. Električnim avtomobilom sem osebno zelo naklonjen, a po informacijah, ki jih imam na voljo, še ni nastopil čas, ko bi lahko v veliki meri prešli na električna vozila. Akumulatorji električne energije so še vedno precej težki, veliki in dragi. Njihova cena predstavlja velik delež cene avtomobila. Velja, da je danes za običajne avtomobile predvidena življenjska doba okoli 250 tisoč kilometrov, proizvajalci baterij pa še niso pripravljeni ponuditi garancije za celotno življenjsko dobo avtomobila. Predstavljajte si, da morate pri 150.000 prevoženih kilometrih, kar za sodobne avtomobile še ne pomeni velike iztrošenosti, zamenjati baterijo, ki stane približno polovico cene novega avtomobila. Spremeniti je treba tudi napačno predstavo, da električno energijo dobimo iz vtičnice. Še vedno velik del električne energije pridobimo iz fosilnih goriv in jedrskih elektrarn, težko pa popolnoma preidemo le na obnovljive vire, saj so ti praviloma manj predvidljivi. Tako da tudi uporaba električnih vozil ni ogljično nevtralna in brez vpliva na okolje, vsekakor pa je to tehnologija, ki bo v prihodnosti sobivala z drugimi obstoječimi pogonskimi sklopi.
