of 26 /26
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 štedljivim prijevoznim sredstvom 50% smatra automobil multifunkcionalnim sredstvom 45% smatra da donosi brojne prednosti obitelji 44% smatra da je on glavni zagađivač okoliša

Automobil je jedno brzo prijevozno sredstvo modernog društvae-student.fpz.hr/Predmeti/E/Ekologija_u_prometu/Materijali/Nastava... · Osim kroz ispušni sustav cestovna motorna vozila

  • Author
    others

  • View
    2

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of Automobil je jedno brzo prijevozno sredstvo modernog...

  • 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 m2,5 t

    Vozila za prijevoz do 6 putnika i mase 

    m2,5 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

    Slide Number 1Slide Number 2Slide Number 3Slide Number 4Slide Number 5Slide Number 6Slide Number 7Slika 1.: Učešće pojedinih vidova prometu u emisiji CO2 Slide Number 9Slide Number 10Slide Number 11UČINCI ZAGAĐENOG ZRAKA Slide Number 13Slide Number 14Slide Number 15Slide Number 16Slide Number 17Slide Number 18Slide Number 19Slide Number 20Slide Number 21Slide Number 22Slide Number 23Slide Number 24Slide Number 25Slide Number 26