Taking gas into consideration for the future

Transkrypt

1 Krzysztof GAWROŃSKI PTNSS-2012-SS1-136 Taking gas into consideration for the future The paper presents operation of the MAN company in Poland. It defines global resources of the fossil energy resources and the alternative fuel proposals alternative fuels and bio-fuels. The history of the gas powered engines has been quoted. The engines manufactured by MAN company installed at the bio-gas production plant in Austria, have also been presented. Global sales results of the gas powered stationary engines for the period were shown. The properties of CNG compared with the biogas (bio-methane) properties have been presented from the aspect of their application in the MAN company products. The benefits and advantages of the introduction of MAN buses with the engines running on gas have been quoted. The diagrams showing limits for the exhaust gases of the stationary gas powered engines and the exhausts emission limits for the Euro III, IV, V, EEV and VI have been presented. Buses running on the compressed natural gas included in the offer of the MAN company, the diagram of the operation of the engine running on CNG, as well as the exact parameters of biogas (bio-methane) adequate to power the engines of those buses, have also been presented. Gaz jako paliwo przyszłości W referacie przedstawiono działalność przedsiębiorstwa MAN w Polsce. Określono światowe rezerwy kopalnych nośników energii oraz alternatywne propozycje paliwowe paliwa alternatywne i biopaliwa. Odwołano się do historii silników gazowych. Przedstawiono również silniki wyprodukowane przez firmę MAN, instalowane w zakładach produkcji biogazu np. w Austrii. Zaprezentowano wyniki sprzedażowe stacjonarnych silników gazowych na świecie na przestrzeni lat Przedstawiono właściwości CNG w zestawieniu z właściwościami biogazu (biometanu) w aspekcie stosowania w urządzeniach firmy MAN. Odwołano się do zalet i korzyści płynących z wprowadzenia na rynek autobusów MAN z silnikiem gazowym. Zawarto wykresy dotyczące limitów gazów wydechowych dla stacjonarnych silników gazowych oraz limity emisji spalin Euro III, IV, V, EEV i VI. Zaprezentowano autobusy na sprężony gaz ziemny znajdujące się w ofercie firmy MAN, schemat działania silnika na CNG oraz dokładne parametry biogazu (biometanu) odpowiedniego do zasilania silników tych autobusów. COMBUSTION ENGINES, No. 1/2012 (148)

2 MAN Lion s City CNG Dodawanie gazu na przyszłość MAN Truck & Bus Polska Krzysztof Gawroński Autobusy MAN CNG Rzeszów 1

3 MAN w Polsce W ostatnich latach koncern MAN systematycznie inwestował w Polsce lokalizując tu największą ę ą część produkcji poza obszarem państwa niemieckiego Od 17 lat na polskim rynku Ponad dostarczonych pojazdów Ponad wyprodukowanych autobusów Ponad wyprodukowanych pojazdów ciężarowych Ponad 230 mln euro inwestycji od 2002 Ponad pracowników w 5 głównych lokalizacjach MAN Truck & Bus Polska Krzysztof Gawroński Autobusy MAN CNG Rzeszów

4 MAN w Polsce Produkcja autobusów - MAN BUS SSp. z o.o. MAN Bus był pierwszym krokiem inwestycyjnym koncernu MAN w Polsce Właśnie dzięki pozytywnym doświadczeniom MAN BUS koncern MAN wybrał spośród wielu krajów Polskę jako miejsce dla swoich inwestycji Od 4 lat największy producent w Polsce największy eksporter autobusów w Polsce Zakłady produkcyjne w Starachowicach h i Poznaniu Od 1997 w Poznaniu, od 2002 w Starachowicach Linia KTL 2500 pracowników MAN Truck & Bus Polska Krzysztof Gawroński Autobusy MAN CNG Rzeszów

5 Światowe rezerwy kopalnych nośników energii Ropa naftowa Przedział fluktuacji zależy od różnych źródeł? Gaz ziemny Węgiel Jahre Wartości średnie z zaczerpnięte z różnych źródeł MAN Truck & Bus Polska Krzysztof Gawroński Autobusy MAN CNG Rzeszów 4

6 Alternatywne paliwa Aktualne propozycje rozwiązań, alternatywne paliwa - dzisiaj Alternatywne paliwa Konwencjonalny silnik spalinowy Alternatywne t silniki iki spalinowe Alternatywne paliwa ciekłe (GTL, CTL, BTL, FAME) Paliwa gazowe (CNG, biogaz, LPG, H 2 ) Silnik wysokoprężny CNG/Biogaz Wdużej mierze seryjna Potrzebna jedynie niewielka i technologia silników adaptacja silnika Mniejsza ilość emisji w czasie pracy Tylko częściowo neutralny pod względem CO 2 Szczególnie niskie emisje spalin i hałasu Ograniczony zasięg Tylko częściowo neutralny pod względem CO2 Silnik spalinowy H 2 W dużej mierze bez emisji Sprawdzona technologia silników Problem magazynowania i wytwarzania H 2 Bez CO 2 przy regeneratywnym wytwarzaniu H 2 MAN Truck & Bus Polska Krzysztof Gawroński Autobusy MAN CNG Rzeszów 5

7 Silnik gazowy skonstruowany przez Étienne Lenoir a Jean Joseph Étienne Lenoir Lenoir gas engine 1861 MAN Truck & Bus Polska Krzysztof Gawroński Autobusy MAN CNG Rzeszów 6

8 Silnik gazowy skonstruowany przez Nikolausa Augusta Otto Nikolaus August Otto Atmosferyczny silnik gazowy 1867 Czterosuwowy silnik gazowy o zapłonie iskrowym1877 MAN Truck & Bus Polska Krzysztof Gawroński Autobusy MAN CNG Rzeszów 7

9 Historia przemysłowych silników gazowych MAN Historia stacjonarnych silników gazowych MAN 1902: Najstarszy wciąż działający silnik gazowy MAN 1913: Silnik gazowy MAN w Burbach 1973: MAN - CHP 6 x 120 kw el MAN Truck & Bus Polska Krzysztof Gawroński Autobusy MAN CNG Rzeszów 8

10 Zastosowanie zakład produkcji biogazu MAN E 2848 LE przy 250 kw el Od 2006 roku zainstalowano w zakładach produkcji biogazu ponad 750 silników Moc: 250 kw 1500 rpm Lokalizacja: Niemcy Sprawność: 40,5 % Godziny pracy: 24 h/dobę Zużycie gazu: 128 m³/h at 51 % - CH4 Łącznie godzin pracy: Spaliny: 250 ppm NOx, 350 ppm CO Oddanie do eksploatacji: Maj 2006 r. MAN Truck & Bus Polska Krzysztof Gawroński Autobusy MAN CNG Rzeszów 9

11 Zastosowanie zakład produkcji biogazu Austria MAN E 2876 LE 302 & E 2842 LE 312 przy 500 kw el Na świecie pracuje łącznie ponad 6000 silników na biogaz MAN Truck & Bus Polska Krzysztof Gawroński Autobusy MAN CNG Rzeszów 10

12 Liczba sprzedanych stacjonarnych silników gazowych : 873 silniki 2009: 1410 silników : 2304 silniki MAN Truck & Bus Polska Krzysztof Gawroński Autobusy MAN CNG Rzeszów 11

13 Informacje szczegółowe na temat CNG CNG Compressed Natural Gas lub gaz ziemny (zastosowanie w MAN ) Dostępny na całym świecie w dużych ilościach Energia wewnętrzna w 1 kg CNG odpowiada energii w 1,33 litrach diesla Jest składowany w zbiornikach wysokociśnieniowych pod ciśnieniem 200 do 250 bar. Gaz ziemny składa się głównie z metanu. CNG pozyskiwany jest głównie ze złóż gazu lub w związku z wydobyciem ropy naftowej. CNG zawiera także węglowodory, takie jak etan i propan oraz inne gazy, jak azot, hel, dwutlenek węgla, związki siarki i parę wodną. Siarkowy środek nawaniający jest zazwyczaj dodawany do CNG w celu wykrywania nieszczelności. Gaz ziemny jest lżejszy od powietrza i dlatego unosi się w przypadku nieszczelności, co jest dużą zaletą pod względem bezpieczeństwa w porównaniu z benzyną lub LPG. CNG ma liczbę oktanową 130 ( w porównaniu z benzyną Super = 95 ). Z uwagi na procedurę spalania tak jak w silniku ik benzynowym spalanie ma przebieg spokojniejszy i w wyniku tego praca silnika jest cichsza. MAN Truck & Bus Polska Krzysztof Gawroński Autobusy MAN CNG Rzeszów 12

14 Informacje szczegółowe na temat biogazu Biogaz (zastosowanie w MAN ) Powstaje podczas odfermentowania odpadków organicznych lub gnojowicy, jest dostępny w niemal nieograniczonych ilościach i jest w dużej mierze neutralny pod względem emisji CO 2. Składa się w 2/3 z metanu w 1/3 z dwutlenku węgla. Do pojazdów przystosowanych do napędzania gazem ziemnym można tankować biogaz tylko po usunięciu z niego dwutlenku węgla i innych substancji towarzyszących (szczególnie siarkowodoru ze względu na korozję). Po przetworzeniu biogazu na ziemny biogaz lub biometan można ż go wtłaczać do instalacji gazu ziemnego. Biuletyn roboczy DVGW G 260 : Właściwości gazów MAN Truck & Bus Polska Krzysztof Gawroński Autobusy MAN CNG Rzeszów 13

15 Informacje szczegółowe dot. mieszanki gaz ziemny / biogaz Biogaz jako paliwo może być sprzedawany odbiorcy na rynku tylko wówczas, jeśli jego właściwości spełniają przynajmniej wymagania określone w normie DIN 51624, wydanie z lutego 2008 roku. Gaz ziemny i biogaz, w postaci zmieszanej w każdej proporcji, mogą być sprzedawane odbiorcy na rynku jako paliwo tylko wówczas, jeśli właściwości gotowego produktu spełniają przynajmniej wymagania określone w normie DIN 51624, wydanie z lutego 2008 roku. Rozporządzenie o właściwościach i oznaczeniu jakości paliw BImSchV MAN Truck & Bus Polska Krzysztof Gawroński Autobusy MAN CNG Rzeszów

16 Korzyść dla klientów Zalety autobusu MAN z silnikiem na gaz ziemny Innowacyjne konstrukcje silnikowe pracujące w oparciu o zasadę Otto gwarantują niskie emisje hałasu i ekonomiczne zużycie paliwa. Inteligentne t rozwiązania i konstrukcyjne k zapewniają długą żywotność. Udoskonalona technologia CNG MAN na rzecz podniesienia wydajności transportu: Dotrzymanie wartości granicznych standardów Euro 5 ieev bez stosowania dodatków EEV zapewni także w przyszłości możliwość wjazdu do śródmiejskich stref ekologicznych. Dzięki udoskonalonej technice katalizatorów parametry spalin ulokowane są wyraźnie poniżej poziomu EEV Możliwe dalsze obniżenie i tak już niskich emisji CO 2 poprzez zastosowanie przetworzonego biogazu Łatwy y w serwisowaniu i możliwość pełnej diagnostyki za pośrednictwem MANcats II Diagnoza On Board (OBD) II MAN Truck & Bus Polska Krzysztof Gawroński Autobusy MAN CNG Rzeszów 15

17 Limity gazów wydechowych dla stacjonarnych silników gazowych Poziom emisji mg/nm 3 (dyrektywa TA-Luft (2002) oparta na zawartości 5% O2) gaz ziemny biogaz nitrogen oxides carbon monoxide formaldehyde nitrogen oxides carbon monoxide formaldehyde Tlenki azotu Tlenek węgla Formaldehydy Tlenki azotu Tlenek węgla Formaldehydy MAN Truck & Bus Polska Krzysztof Gawroński Autobusy MAN CNG Rzeszów 16

18 Zmiany ustawodawstwa dotyczącego ą czystości spalin 05 0,5 Cząstk ki [g/kwh] 0,4 0,3 EURO I (1993) 0,2 0,1 EURO V (2008) EURO VI (2013) 0,0 EURO III (2000) EURO IV (2005) EURO II (1996) 0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0 10,0 EEV (2000) NOx [g/kwh] MAN Truck & Bus Polska Krzysztof Gawroński Autobusy MAN CNG Rzeszów 17

19 Limity emisji spalin Euro III, IV, V, EEV i Euro VI dla silników gazowych w ETC 6,00 5,45 EEV = Udoskonalone pojazdy przyjazne dla środowiska ETC = Europejski Cykl Przejściowy 5,00 5,00 /kwh] 4,00 3,00 4,004,00 3,003,00 Euro III Euro IV Euro V EEV Euro VI 3,50 Emisja spalin [g 2,00 1,00 0,00 0,78 0,55 0,55 0,40 0,40 2,002,00 1,60 1,60 0,16 1,101,10 0,65 0,65 0,30 0,03 0,30 0,20 0,02 0,20 CO NMHC Metan Methane NOx Cząstki Particulates stałe 0,40 0,2 0,1 0,0 Cząstki stałe [g g/kwh] MAN Truck & Bus Polska Krzysztof Gawroński Autobusy MAN CNG Rzeszów 18

20 Autobusy na sprężony gaz ziemny wyprodukowane przez MAN Autobus na gaz, Augsburg Autobus SL 202 na sprężony gaz ziemny Autobus na sprężony gaz ziemny Frankfurt n/odrą Autobus na skroplony gaz ziemny Olimpiada w Monachium Autobus na sprężony gaz ziemny, Norymberga Autobus na sprężony gaz ziemny, Swebus MAN Truck & Bus Polska Krzysztof Gawroński Autobusy MAN CNG Rzeszów 19

21 Pierwszy autobus na gaz MAN - Augsburg, 1943 MAN Truck & Bus Polska Krzysztof Gawroński Autobusy MAN CNG Rzeszów 20

22 Autobusy MAN z silnikiem CNG MAN Lion s City MAN Truck & Bus Polska Krzysztof Gawroński Autobusy MAN CNG Rzeszów 21

23 MAN Lion s City G CNG dla PKM Gdynia Pierwsze w Polsce niskopodłogowe autobusy MAN Lion s City G CNG. MAN Truck & Bus Polska Krzysztof Gawroński Autobusy MAN CNG Rzeszów

24 Dostępność Autobusy MAN z silnikiem na gaz ziemny Długość Wysokość Silniki Wszystkie modele w wariancie niskopodłogowym z niskim wejściem 1) Z systemem magazynowania Dynatec i MCS-(seryjnie) 2) Z systemem magazynowania Raufoss MAN Truck & Bus Polska Krzysztof Gawroński Autobusy MAN CNG Rzeszów 23

25 Jakość gazu do silników MAN na biogaz Metan % Dwutlenek węgla CH % 4 CO 2 Wartości graniczne Wodorosiarczek 0 1 % Tlen 0 2 % Azot 0 2 % Liczba metanowa: > 80 Wartość kaloryczna: > 5 kwh/nm³ (> 50 % metan) Wilgotność względna: < 60 % (bez skraplania w sekcji mieszania) Wodorosiarczek : Zawartość amoniaku: Chlor < 200 ppm < 50 ppm < 100 mg/nm³ MAN Truck & Bus Polska Krzysztof Gawroński Autobusy MAN CNG Rzeszów 24

26 Autobusy na gaz ziemny firmy MAN Co powoduje, że nasz autobus na gaz ziemny jest tak bezpieczny? Spełnione są wymagania prawa niemieckiego VdTÜV 757, StVZO, Rozporządzenie dot. zbiorników ciśnieniowych, Przepisy Zapobiegania Wypadkom Odbiór każdego pojazdu przed jego uruchomieniem przez urzędowego rzeczoznawcę Wlew gazu z zaworem zwrotnym i kurkiem ki zamykającym Przewody gazowe i złącza śrubowe ze stali szlachetnej, układane gazoszczelnie wzdłuż przestrzeni pasażerskiej Zbiorniki z gazem: materiały przetestowane w lotnictwie ciśnienie robocze o wartości 200 atm., ciśnienie kontrolne o wartości 300 atm., ciśnienie rozrywające współczynnik bezpieczeństwa 2,5! cykliczne kontrole co 3-5 lat W stanie bez zasilania zawór elektromagnetyczny zamyka dopływ gazu do silnika Zawory zamykające w zbiornikach z: ogranicznikiem przepływu jako zabezpieczenie przez pęknięciem rury bezpiecznik topikowy: w przypadku pożaru zapobiega nadmiernemu wzrostowi ciśnienia, ponieważ w sposób kontrolowany gaz jest wypuszczany MAN Truck & Bus Polska Krzysztof Gawroński Autobusy MAN CNG Rzeszów

27 Silniki gazowe MAN oparte na silnikach wysokoprężnych - Silniki gazowe MAN oparte sa na produkowanych na masową skalę silnikach wysokoprężnych MAN typ D 28 albo D08 - Większość części jest identyczna jak w silnikach Diesla, zwłaszcza kosztowne jak skrzynia korbowa, korbowody itp. - Dlatego silniki gazowe MAN mogą być wytwarzane po względnie niskich kosztach - Jednak pomimo tego silniki gazowe są specjalistycznymi urządzeniami o wielu wyjątkowych cechach MAN Truck & Bus Polska Krzysztof Gawroński Autobusy MAN CNG Rzeszów 26

28 Cechy silnika na gaz ziemny Porównanie silnika na gaz ziemny z silnikiem Diesla Cechy silników MAN na gaz ziemny Przygotowywanie mieszanki na zewnątrz: Gaz ziemny dodawany jest do zassanego lub sprężonego powietrza w mikserze, przez co mieszanka przygotowywana jest jeszcze przed komorą spalania. Zapłon iskrowy: Zassana mieszanka zapalana jest w cylindrze iskrą świecy w zdefiniowanym momencie. Regulacja mocy silnika: Moc silnika na gaz ziemny regulowana jest ilościowo. W tym celu ilość doprowadzanej mieszanki gazu ziemnego i powietrza regulowana jest przy pomocy przepustnicy lub przy pomocy sterowania ciśnieniem i i doładowania ł d. Cechy wysokoprężnych silników MAN Przygotowywanie mieszanki wewnątrz: Podczas suwu ssania zasysane jest tylko powietrze. W silnikach wysokoprężnych ż mieszanka wytwarzana jest poprzez wtrysk oleju napędowego do komory spalania. Samozapłon: Zassane powietrze jest silnie rozgrzewane w wyniku sprężenia, dzięki czemu wtryśnięty ś t olej napędowy zapala się bez zewnętrznego źródła zapłonu. Regulacja mocy silnika: Moc silnika wysokoprężnego regulowana jest jakościowo. Zasysana ilość powietrza pozostaje w zależności ż ś od prędkości obrotów silnika mniej więcej taka sama. Regulowana jest natomiast ilość wtryskiwanego oleju napędowego. 1 Świeca zapłonowa 2 Wtryskiwacz z dyszą 3 Komora spalania MAN Truck & Bus Polska Krzysztof Gawroński Autobusy MAN CNG Rzeszów 27

29 Układ głównych podzespołów Lion s City i Lion s City G Silnik CNG Lion s City G z silnikiem CNG EEV Lion s Cityz silnikiem CNG EEV System magazynowania MAN Truck & Bus Polska Krzysztof Gawroński Autobusy MAN CNG Rzeszów 28

30 Typy silników gazowych Silnik Diesla Silnik gazowy z zapłonem iskrowym do napędu pojazdów Stacjonarny silnik gazowy z zapłonem iskrowym MAN Truck & Bus Polska Krzysztof Gawroński Autobusy MAN CNG Rzeszów 29

31 Emisja spalin w silnikach gazowych Wzajemny związek pomiędzy emisją spalin i stosunkiem powietrznym silnik stechiometryczny silnik spalający ubogą mieszankę wysokie aust echowych gas O, e NOx, CnHm CO, con ncentration CnHm w ga n azach in the wyde exha NOx, CO Stężenie niskie MAN Truck & Bus Polska Krzysztof Gawroński Autobusy MAN CNG Rzeszów 30

32 Różnice pomiędzy koncepcjami ubogiego spalania i ubogiej mieszanki Koncepcja ubogiego spalania Koncepcja ubogiej mieszanki 8 Praca silnika w pełnym zakresie 8Praca stechiometryczna silnika eksploatacji przy wysokim w części zakresu eksploatacji. współczynniku nadmiaru powietrza 8 Przełączenie na pracę przy wysokim 8 Wartość Lambda pomiędzy 1,3 i 1,65 współczynniku nadmiaru powietrza zależnie od obciążenia silnika zależnie od obciążenia silnika i prędkości obrotowej silnika 8 Wartość Lambda pomiędzy 1,0 i 1,65 zależnie od obciążenia silnika ik MAN Truck & Bus Polska Krzysztof Gawroński Autobusy MAN CNG Rzeszów 31

33 Koncepcje silnika III Koncepcja Lambda=1 Zalety Wady Wyjątkowo niskie parametry emisji, zwłaszcza NOx (Euro 6) Dobre właściwości jezdne Zainstalowana funkcja kontroli OBD II Wysokie temperatury gazów wydechowych Wyższe zużycie paliwa MAN Truck & Bus Polska Krzysztof Gawroński Autobusy MAN CNG Rzeszów 32

34 Ocena różnych koncepcji silników turbodoładowanych napędzanych gazem ziemnym Spaliny Koncepcja ubogiego Koncepcja Koncepcja ubogiej spalania stechiometryczna mieszanki możliwe do przyjęcia wartości emisji doskonałe parametry spalin bardzo dobre parametry spalin przystosowane do Euro 3 spełniają normę Euro 5 oraz spełniają normę Euro 5 oraz również Euro 4 przy EEV, OBD II EEV, brak OBD II ograniczeniu właściwości przystosowane do Euro 6 jezdnych wysokie (w stosunku do silników możliwe do przyjęcia Zużycie dobre przystosowanych do pracy na ( pomiędzy mieszanką ubogą paliwa mieszance ubogiej) i mieszanką stechiometryczną) Naprężenie ż cieplne niskie naprężenie cieplne temperatury gazów wydechowych porównywalne z temperaturami silników Diesla bardzo wysokie temperatury gazów wydechowych (> 900 C) możliwe do przyjęcia naprężenie cieplne temperatury gazów wydechowych nieznacznie wyższe od temperatur w silnikach Diesla Koszty koszty możliwe do przyjęcia wysokie koszty potrzeba kosztownych materiałów konieczna jest ochrona termiczna w przedziale silnikowym koszty możliwe do przyjęcia MAN Truck & Bus Polska Krzysztof Gawroński Autobusy MAN CNG Rzeszów 33

35 Autobusy MAN CNG sprzedaż Tylko w ciągu ostatnich 10 lat sprzedaliśmy ponad 4200 autobusów MAN CNG, kilkaset eksploatowanych na biogaz Większość z nich wyposażona w silniki spełniające normę EEV W Polsce 14 autobusów MAN Lion s City G CNG przegubowe eksploatowane są ą w PKM Gdynia. W bieżącym roku dostarczyliśmy do Zamościa 6 najnowocześniejszych autobusów MAN Lion s City, w przyszłym kolejne 6 sztuk. Eksploatowane są autobusy MAN CNG w Radomiu 1 szt. o dług. 15 m I w Tychach 1 szt. o dług. 12 m. MAN Truck & Bus Polska Krzysztof Gawroński Autobusy MAN CNG Rzeszów

36 Silnik E 2876 LUH03/04 na sprężony gaz ziemny MAN Truck & Bus Polska Krzysztof Gawroński Autobusy MAN CNG Rzeszów 35

37 Silnik E 2876 LUH03/04 na sprężony gaz ziemny Dane techniczne Informacja ogólna E 2876 LUH suwowy z zapłonem Koncepcja iskrowym, z turbodoładowaniem i chłodnicą wewnętrzną, lambda=1 Liczba i układ cylindrów 6, rzędowy, poziomy Średnica, skok mm 128 / 166 Pojemność skokowa l 12,8 Stopień sprężania 10:1 Moc i moment obrotowy 1) Moc maksymalna kw 228 Prędkość obrotowa silnika obr./min 2000 Maks. moment obrotowy Nm 1250 Prędkość obrotowa silnika obr./min Zużycie paliwa 2) Ponadto: elektroniczny układ zapłonowy gazu sterowanie mocą za pomocą przepustnicy z napędem elektrycznym Minimalne jednostkowe zużycie paliwa g/kwh tranzystorowy układ zapłonowy oparty na Poziom emisji gazów wydechowych 3) ciśnieniu bezwzględnym w kolektorze dolotowym z wysokonapięciowym Norma gazów wydechowych EEV rozdzielaczem z obwodem otwartym i kontrolą przeciwstukową 1) wg 1999/99/EG 2 ) Dotyczy do gazu ziemnego w Norymberdze 3) zmierzone w cyklu ETC kolektor spalin chłodzony wodą OBD II MAN Truck & Bus Polska Krzysztof Gawroński Autobusy MAN CNG Rzeszów 36

38 Silnik E 2876 LUH03/04 na sprężony gaz ziemny mikser gazu z 12 zaworami wtrysku gazu i przepustnicą sprężarka klimatyzatora skrzynka bezpieczników pompa hydrauliczna napędu wentylatora układ sterowania silnikiem EGC4 MAN Truck & Bus Polska Krzysztof Gawroński Autobusy MAN CNG Rzeszów

39 Charakterystyka E 2876 LUH03/04 [Nm] obrotowy moment jednostk kowe zużyc cie paliw a[g(kwh] moc [k kw] Moc i moment obrotowy 1) E 2876 LUH Maks. moc kw 228 Prędkość obrotowa silnika obr./min 2000 Maks. moment obrotowy Nm 1250 Prędkość obrotowa silnika Zużycie paliwa 2) obr./min Minimalne jednostkowe zużycie paliwa g/kwh Poziom emisji gazów wydechowych 3) Norma gazów wydechowych EEV 1) wg 1999/99/EG 2 ) W stosunku do gazu ziemnego w Norymberdze 3) zmierzone w cyklu ETC prędkość obrotowa silnika [obr/min] jednostkowe zużycie paliwa odniesione do gazu ziemnego w Norymberdze MAN Truck & Bus Polska Krzysztof Gawroński Autobusy MAN CNG Rzeszów 38

40 Poziom emisji spalin E 2876 LUH03 4,50 4,00 4,00 4,00 ETC = Europejski Cykl Przejściowy WHTC = Światowy Ujednolicony Cykl Przejściowy sionen [g g/kwh] in [g/kw wh] ge Emiss sja spal Gasförmig Emis 3, ,00 2,50 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 3,00 0,72 EURO V (ETC) EEV (ETC) EURO VI (WHTC) E 2876 LUH03, Lambda =1 (ETC) 0,55 0,40 1,10 0,16 0,00 0,04 2,002,00 0, ,50 0,46 0,22 0,03 0,30 0,02 0,20 0,10 0,01 0,003 0,03 CO NMHC Metan Methan NOx Partikel PM 0,10 0,05 0,00 PM [g/ /kwh] MAN Truck & Bus Polska Krzysztof Gawroński Autobusy MAN CNG Rzeszów 39

41 E 0836 LOH01 CNG -silnik E 0836 LOH01 MAN Truck & Bus Polska Krzysztof Gawroński Autobusy MAN CNG Rzeszów 40

42 Silnik 0836 LOH01/02/03 na sprężony gaz ziemny Charakterystyka t k E 0836 LOH Informacja ogólna Koncepcja Liczba i układ cylindrów 4-suwowy z zapłonem iskrowym, z turbodoładowaniem i chłodnicą wewnętrzną, lambda=1 6, rzędowy pionowy Średnica, skok mm 108 / 125 Pojemność skokowa l 6,9 Stopień sprężania 11:1 Moc i moment obrotowy 1) Moc maksymalna kw Prędkość obrotowa silnika rpm 2000 Maks. moment obrotowy Nm Prędkość obrotowa silnika rpm Zużycie paliwa 2) Minimalne jednostkowe zużycie paliwa Poziom emisji gazów wydechowych 3) Norma gazów wydechowych 1) wg 1999/99/EG 2 ) W stosunku do gazu ziemnego w Norymberdze 3) zmierzone w cyklu ETC g/kwh EEV Ponadto: elektroniczny układ zapłonowy gazu sterowanie mocą za pomocą przepustnicy z napędem elektrycznym tranzystorowy układ zapłonowy oparty na ciśnieniu bezwzględnym w kolektorze dolotowym z wysokonapięciowym i rozdzielaczem z obwodem otwartym i kontrolą przeciwstukową OBD II MAN Truck & Bus Polska Krzysztof Gawroński Autobusy MAN CNG Rzeszów 41

43 Silnik E 0836 LOH01 na sprężony gaz ziemny czujnik ciśnienia ładowania przed i za przepustnicą szerokopasmowa sonda lambda przepustnica Mikser gazu z 12 wtryskiwaczami NGI2 czujniki ciśnienia i i i temperatury t gazu ziemnego układ sterowania silnikiem EGC4 MAN Truck & Bus Polska Krzysztof Gawroński Autobusy MAN CNG Rzeszów 42

44 Charakterystyka E 0836 LOH01/02/03 [Nm] e obrotowy [Nm] torqu moment e Wh] owe cific zużycie fuel a ption [g(kwh] [g(kw jednostko spec consump paliwa engine speed [rpm] prędkość obrotowa silnika [obr/min] moc power [k kw] [kw] specific Spezifischer jednostkowe fuel consumption Kraftstoffverbrauch zużycie paliwa relating odniesione bezogen to Nuremberg do auf gazu Nürnberger natural ziemnego gasw Norymberdze Erdgas Moc i moment obrotowy 1) E 0836 LOH Maks. moc kw prędkość obrotowa silnika Obr/min 2200 Maks. moment obrotowy Nm prędkość obrotowa silnika Obr/min Zużycie paliwa 2) Minimalne jednostkowe g/kwh zużycie paliwa Poziom emisji gazów wydechowych 3) Norma gazów wydechowych EEV 1) wg 1999/99/EG 2 ) W stosunku do gazu ziemnego w Norymberdze 3) zmierzone w cyklu ETC MAN Truck & Bus Polska Krzysztof Gawroński Autobusy MAN CNG Rzeszów 43

45 Emisja gazów wydechowych E 0836 LOH01 Emis Gase sja eous ge Emiss spali em mission sionen in [g/kw wh] g/kwh] s [g/kw wh] Gasförmig 4,50 4,00 3, ,00 2,50 2, ,50 1,00 0,50 0,00 4,00 4,00 3, ,51 ETC ETC = Europejski = European Cykl Transient Przejściowy Cycle WHTC WHTC = Światowy = World-wide Ujednolicony Harmonised Cykl Transient Przejściowy Cycle EURO V (ETC) EEV (ETC) EURO VI (WHTC) E0836 LOH01, Lambda =1 1(ETC) 055 0,55 0,40 1,10 0,16 0,01 0,00 2,002,00 0, ,50 0,46 0,20 0,03 0,30 0,02 0,20 0,10 0,01 0,02 0,003 CO NMHC Metan Methane NOx Partikel PM 0,10 0,05 0,00 Partikel PM [g/k [g/kwh] MAN Truck & Bus Polska Krzysztof Gawroński Autobusy MAN CNG Rzeszów 44

46 Układ sterowania silnikiem gazowym EGC = Electronic Gas Control (elektroniczne sterowanie gazem) Złącze w pojeździe instalacja elektryczna 24 V Urządzenie sterowania pojazdem (FFR) Magistrale CAN (4) Złącze w silniku przepustnica czujniki (ciśnienie, temperatura, prędkość obrotowa silnik, stukanie przy spalaniu) zawory elektromagnetyczne (przepustnica do spalin, zawór dodatkowego powietrza, odcięcie gazu) Złącze wydechowe sondy lambda układ zapłonowy OBD, MIL Złącze wtrysku gazowe zawory wtryskowe Źródło: Bosch MAN Truck & Bus Polska Krzysztof Gawroński Autobusy MAN CNG Rzeszów 45

47 Schemat działania Napęd na gaz ziemny MAN Truck & Bus Polska Krzysztof Gawroński Autobusy MAN CNG Rzeszów

48 Różnice między tworzywami zbiorników paliwa Kompozyt aluminiowy Aluminiowy korpus wewnętrzny (wkładka): nadaje zbiornikowi kształt i zapobiega dyfuzji Otoczony włóknami węglowymi Powłoka wzmocniona włóknami / tworzywem sztucznym Polimer nieprzepuszczający H2 Zbiornik pełnokompozytowy (tworzywo sztuczne) Otoczona włóknami węglowymi wkładka z tworzywa sztucznego = rdzeń polimerowy Szczególnie korzystny stosunek objętości do masy O wiele bardziej stabilny Waży o ok.. 70 % mniej niż zbiornik stalowy Polimerowy kołpak Powłoka wzmocniona ochronny włóknami węglowymi Różnice wagowe w kg / litr Zbiornik z całości ze stali 1,1 kg/litr Zbiornik stalowy z obwodowym wzmocnieniem z włókien węglowych 0,8 kg/litr Zbiornik z pełnym wzmocnieniem 0,4 kg/litr z włókien węglowych i metalową wkładką Zbiornik z pełnym wzmocnieniem 0,3 kg/litr z włókien węglowych i wkładką z tworzywa sztucznego MAN Truck & Bus Polska Krzysztof Gawroński Autobusy MAN CNG Rzeszów

49 Szczegóły Tankowanie na stacji System tankowania a a Slowfill System tankowania Fastfill Główny przewód gazu Gazomierz Przetwarzanie gazu i kompresor Główny przewód gazu Zbiorniki Dystrybutory Gazomierz Przetwarzanie gazu i kompresor Dystrybutory Schemat tankowania Slowfill Instalacje Slowfill są szczególne przydatne dla parków samochodowych komunikacji publicznej, które np. nocą mają długie przestoje. Czas tankowania tych instalacji trwa kilka godzin. Schemat tankowania Fastfill Tankowanie Fastfill umożliwia osiągnięcie czasów tankowania niemal jak w przypadku pojazdów zasilanych dieslem. Dlatego system ten nadaje się także do stosowania w publicznych stacjach benzynowych. MAN Truck & Bus Polska Krzysztof Gawroński Autobusy MAN CNG Rzeszów 48

50 Perspektywy Polityczne warunki ramowe: Europa Wytyczna UE dotycząca jakości powietrza Ścisłe wartości graniczne dotyczące jakości powietrza od 2005r. (m.in. dla cząstek stałych), wzgl. 2010r. (m.in. dla dwutlenku azotu) W przypadku przekroczeń gminy są zobowiązane do realizacji planów utrzymania czystości powietrza, ewentualnie do rozpoczęcia działań zmierzających do ograniczenia ruchu Należy uwzględnić odpowiednie zróżnicowanie [wymagań] w zależności ż ś do właściwości ł ś ś i emisji spalin pojazdów szanse na rynku dla pojazdów o szczególnie niskiej emisji spalin w Europie Zielona Księga Komisji Europejskiej Zmierzając do europejskiej strategii bezpieczeństwa zaopatrzenia w energię : Cel do 2020r.: udział w rynku gazu ziemnego na rynku paliwowym: 10%, udział alternatywnych paliw: łącznie 20% MAN Truck & Bus Polska Krzysztof Gawroński Autobusy MAN CNG Rzeszów

51 MAN silniki CNG Dziękuję za uwagę! MAN Truck & Bus Polska Krzysztof Gawroński Autobusy MAN CNG Rzeszów 50