ekologija u Cestovnom Prometu

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


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)


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.


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


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)


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


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)


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


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 %


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


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)


Neke štetne tvari zraka i njihovo djelovanje na ljudsko zdravlje


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


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:


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


• 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


• 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.


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 + ‐ + ‐


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


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


• 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.


Tablica 5.: LEV propisi u državi Kaliforniji /12/



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


Documents

ekologija u Cestovnom Prometu