Päästömääräysten kiristyminen jatkuu hengästyttävää tahtia – moottoreiden päästöt ovat vähentyneet 97 %

Traktoreita ja työkoneita koskevat päästömääräykset ovat vuodesta 1998 lähtien kiristyneet todella kovaa tahtia. Päästötasoja on alennettu jo neljä kertaa, ja seuraava tiukennus on kohta edessä. Muutos on helppo havaita omin silmin, sillä uudet koneet eivät savuta!
Case Quadtrac 620 -telatraktorissa on 12,9 litran FPT Cursor 13 -moottori, joka täyttää ensi vuonna voimaan tulevan Stage 4/Tier 4F -päästötason. Pakokaasut käsitellään SCR-tekniikalla. Moottorin teho on 628 hv ja suurin vääntö 2 942 Nm. Polttoainetta mahtuu omakotitalon kokoinen säiliö eli 1 900 l, AdBlue- eli ureasäiliö vetää 320 litraa.
MAINOS (teksti jatkuu alla)
MAINOS PÄÄTTYY
MAINOS (teksti jatkuu alla)
MAINOS PÄÄTTYY
Pönttöjä piisaa! Rottne-harvesterin konehuone on täynnä apulaitteita. Stage4/Tier 4 Final -määräykset täyttävässä John Deere -moottorissa käytetään sekä urearuiskutusta että hiukkassuodatinta.
Pönttöjä piisaa! Rottne-harvesterin konehuone on täynnä apulaitteita. Stage4/Tier 4 Final -määräykset täyttävässä John Deere -moottorissa käytetään sekä urearuiskutusta että hiukkassuodatinta.
Caterpillar käyttää Stage 4/Tier Final -määräykset täyttävässä C9.3 Acert–C18 Acert -moottoreissa sekä urearuiskutusta että hiukkassuodatinta. Pakokaasut kiertävät Caterpillarin CAT Clean Module -yksikön läpi seuraavassa järjestyksessä.   1. hapetuskatalysaattori eli DOC   2. hiukkassuodatin eli DPF 3. SCR-katalysaattori  4. Ammoniakin ”sieppari” eli AMOX
Caterpillar käyttää Stage 4/Tier Final -määräykset täyttävässä C9.3 Acert–C18 Acert -moottoreissa sekä urearuiskutusta että hiukkassuodatinta. Pakokaasut kiertävät Caterpillarin CAT Clean Module -yksikön läpi seuraavassa järjestyksessä. 1. hapetuskatalysaattori eli DOC 2. hiukkassuodatin eli DPF 3. SCR-katalysaattori 4. Ammoniakin ”sieppari” eli AMOX
Moottorin kampikammio ei enää huohota ulkoilmaan! Moottorin sivussa on keskipakoperiaatteella toimiva  ”separaattori”, joka erottelee huohottimesta tulevan öljyn ja palauttaa sen kampikammioon. Männän ohi virranneet pakokaasut kierrätetään takaisin moottorin imuilmaan.
Moottorin kampikammio ei enää huohota ulkoilmaan! Moottorin sivussa on keskipakoperiaatteella toimiva ”separaattori”, joka erottelee huohottimesta tulevan öljyn ja palauttaa sen kampikammioon. Männän ohi virranneet pakokaasut kierrätetään takaisin moottorin imuilmaan.

Työkoneiden moottoreiden tekniikka on päästömääräyksien vuoksi muuttunut nopeasti. Päästömääräyksiä on kiristetty parin vuoden viiveellä maantieliikenteeseen verrattuna. Työkoneiden tällä hetkellä voimassa oleva 3B-päästötaso korvataan päästötaso 4:llä (Stage 4), amerikkalaisittain Tier 4 Finalilla, joka astuu voimaan asteittain ensi vuoden alusta lähtien.

Myös maantieliikenteen Euro 6 -päästömääräykset astuvat voimaan ensi vuoden alusta. Maantieliikenteen ja työkoneiden päästöjen mittaustavat poikkeavat toisistaan, mutta varsinaisissa päästörajoissa ei ole suurtakaan eroa.

Maantieliikenteen päästörajat ovat kiristyneet hieman työkoneita nopeampaa tahtia. Siksi työkoneiden moottoreissa käyttöön otettua uutta tekniikkaa on jo ehditty testata maantieliikenteessä, mikä on helpottanut uuden tekniikan käyttöönottoa. Maantieliikenteestä on helpompi saada käyttökokemuksia, koska kuorma-autojen myyntimäärät ovat työkoneisiin verrattuna moninkertaiset.

MAINOS (teksti jatkuu alla)
MAINOS PÄÄTTYY
MAINOS (teksti jatkuu alla)
MAINOS PÄÄTTYY

Kuorma-autojen ja työkoneiden moottoreissa käytetään pitkälti samaa tekniikkaa, mutta erojakin on. Ajoviima jäähdyttää kuorma-auton moottoria tehokkaasti, toisin kuin harvesterissa tai kaivukoneessa. Työkoneiden jäähdyttimien koko ja niiden tarvitsema jäähdytysilman tarve on muuttanut etenkin uusien traktoreiden ulkonäköä, sillä lähes koko konepeiton etuosa on pelkkää jäähdyttimen ilmaritilää.

Päästömääräykset vauhdittavat mallien uudistumista

Uutuusmallien vyöry on ollut viimeisten kymmenen vuoden aikana ennätysmäisen suuri. Isoissa traktoreissa ja työkoneissa käytettävien, 130–560 kW:n moottoreiden tiukemmat päästörajat astuvat voimaan ensi vuonna, 56–130 kW:n koneet ovat vuorossa vuonna 2015.

Teholuokan 37–56 kW:n moottoreilta vaadittava päästötaso pysyy toistaiseksi nykyisellä tasollaan. Tässä kokoluokassa vaatimukset ovat lievemmät, koska pienet moottorit käyttävät vähemmän polttoainetta ja tuottavat siten vähemmän ympäristölle haitallisia typen oksideja tai nokihiukkasia. Monimutkainen pakokaasujen käsittelylaitteisto nostaisi myös pienten koneiden hintaa rajusti – mikäli sen komponenteille olisi tilaa nokkapellin alla.

MAINOS (teksti jatkuu alla)
MAINOS PÄÄTTYY
MAINOS (teksti jatkuu alla)
MAINOS PÄÄTTYY

Keväällä pidetyissä Sima 2013-, Bauma 2013- sekä Elmia Wood 2013 -näyttelyissä oli esillä useita seuraavan päästösukupolven moottoreita ja joitakin niillä varustettuja konemalleja.

Uutuuksien esittelytahti kiihtyy Hannoverissa järjestettävässä Agritechnica-näyttelyssä. Useat valmistajat ovat esitelleet uutuuksiaan jo ennen Agritechnicaa varmistaakseen asiakkaiden saapuvan varmasti osastolle: Valtra S-sarjan uudet mallit esitellään Berliinissä tämän lehden ilmestymispäivänä.

Samaan päämäärään eri reittejä pitkin

Nykyinen 3B-päästötason tuomat tekniset ratkaisut jakoivat konevalmistajat kahteen leiriin. Amerikkalaiset valmistajat kuten Caterpillar ja John Deere, sekä lähes koko maarakennuskonesektori rummuttivat vahvasti pakokaasujen kierrätystekniikan puolesta, eurooppalaiset ja enemmistö maatalouskoneteollisuudesta puolsi urean eli SCR-tekniikan käyttöä päästöjen hillinnässä.

MAINOS (teksti jatkuu alla)
MAINOS PÄÄTTYY
MAINOS (teksti jatkuu alla)
MAINOS PÄÄTTYY

Kierrätystä käyttävät valmistajat käyttivät myyntiargumenttinaan käytön yksinkertaisuutta, varsinkin John Deere rummutti mainoslausetta ”one fuel only”, koska ureaa ei tarvittu. Väitetään myös, että ERG-tekniikkaa käyttävän moottori on kierrosherkempi kuin ureakone.

Urean käyttäjien myyntivaltti oli puolestaan alhainen polttoaineen kulutus. Polttoaineen palaminen on SCR-tekniikkaa käyttävässä moottorissa tehokasta, minkä ansiosta polttoaineen ominaiskulutus on alhainen. Ureaa kuluu kuitenkin 2–7 prosenttia polttoaineen määrästä, mikä on otettava kulutuslaskelmissa huomioon. Tankkaus on myös ylimääräinen toimenpide, mutta ei ylivoimaisen hankalaa.

Vannomatta paras

Siirtyminen nykyisestä Stage 3 B -päästötasosta nelosportaaseen on toteutettu kehittämällä lähinnä pakokaasujen käsittelyjärjestelmää.

SCR-tekniikkaa käyttävät valmistajat ovat ottaneet käyttöön seuraavan sukupolven järjestelmän, jossa pakokaasun joukkoon sekoitetaan ureaa varmuuden vuoksi jopa hieman yli tarpeen, jotta lähes kaikki haitalliset typen oksidit pelkistyvät vaarattomaksi N2-oksidiksi ja vesihöyryksi. Uusimpien SCR-katalysaattoreiden yhteyteen on rakennettu ”ammoniakkiloukku”, joka poistaa käyttämättä jääneen ammoniakin pakokaasusta.

Pakokaasujen kierrätyksen nimeen vannoneet yritykset ovat joutuneet pyörtämään päätöksensä kuin poliitikko vaalien alla. Tiukentuneet päästömääräykset ovat – ainakin toistaiseksi – pakottaneet valmistajat käyttämään samanaikaisesti sekä pakokaasujen kierrätystä että urean ruiskutuslaitteistoa. Tarvittavat muutokset ovat ainakin Caterpillarin tiedotteen mukaan sujuneet melko helposti, koska moottorin apulaitteiden koko ei ole kasvanut. Ureatankki vie jonkin verran tilaa, mutta varsinainen urealaitteisto on asennettu partikkelisuodattimen yhteyteen. EGR- ja SCR-tekniikoiden niputtaminen ei ole välttämättä huono ratkaisu, sillä sen avulla päästään hieman alhaisempaan kokonaiskulutukseen.

Kannattaako uutta tekniikkaa odottaa?

Uusi tekniikka maksaa aina, minkä vuoksi moottorikäyttöisten työkoneiden hinta on noussut nopeammin kuin muiden koneiden, traktoreissa siirtyminen 3A-päästötasosta 3B:hen nosti hintaa jopa 15 prosenttia. Ympäristöystävällisissä moottoreissa joudutaan käyttämään kalliita komponentteja kuten kahta ahdinta. Päästötekniikan ”piikkiin” on kuitenkin laitettu myös vuotuiset kustannusten noussut, uusien mallien suunnittelut ja metallien hinnankorotukset.

Uudet moottorit vaativat matalarikkisen polttoaineen käyttöä, mikä ei Suomessa ole ongelma. Polttoaineessa oleva vesi on entistä suurempi ongelma, minkä vuoksi suodattimet on vaihdettava säännöllisin välein. Polttoaine on varastoitava siten, että siihen ei muodostu kondenssivettä. Polttoainetta ja ureaa ei saa myöskään kuljettaa samoissa astioissa.

Nelostasoon siirtyminen nostaa varmasti uusien mallien hintoja edelleen. Toisaalta uudet mallit ovat valmistajien mukaan aikaisempaa taloudellisempia, niille luvataan jopa 3–5 prosenttia polttoaineen säästöjä. Säästö voi toteutua käytännössäkin, sillä tehokkain keino vähentää päästöjä on tehostaa polttoaineen palotapahtumaa, jolloin kulutuskin laskee.

Asiakas vaikuttaa urakoitsijan konevalintaan. Monet kaupungit ja yhteisöt vaativat tiettyjen päästötasojen alitusta, jolloin työmaalle ei ole enää asiaa ainakaan kovin vanhentuneella tekniikalla.

Komponentit tarvitsevat huoltoa

Moottoritekniikan kehitys on vähentänyt moottorin öljynkulutusta ja pidentänyt öljyn vaihtoväliä. Vielä 90-luvulla oli normaalia, että moottoriin lisättiin sadan litran tankkauksen yhteydessä litra tai pari öljyä. Uusissa traktoreissa puhutaan jo 750–1 000 tunnin öljynvaihtoväleistä, kuorma-autoissa jopa 120 000 kilometriä on yleistä. Öljyn ja suodattimien laadusta ei kannata näillä käyttömäärillä enää tinkiä.

Alentuneen öljynkulutuksen vastapainoksi moottoreihin on tullut kuitenkin uusia huoltokohteita.

Pakokaasujen kierrätys vähentää tehokkaasti typen haitallisia oksideja, mutta samalla partikkeleiden, ts. noen ja muiden epäpuhtauksien, määrä lisääntyy. Siksi pakoputkistoon on asennettava hiukkassuodatin, joka vangitsee suurimman osan haitallisista hiukkasista. DPF-suodattimeen kertyvä noki poistetaan automaattisesti ajon aikana.

Automatiikka nostaa suodattimen lämpötilan riittävän korkeaksi, jopa 800 asteen lämpötilaan. Käyttöolosuhteet ja moottorin kuormitusaste vaikuttavat kuitenkin karstan poistotarpeeseen. Yleensä se tehdään 8–30 tunnin välein, joko ajon aikana tai kuljettajan erikseen haluamana ajankohtana. Suodattimen ”automaattinuohous” kestää reilun puoli tuntia.

DPF-suodatinten tyyppi vaihtelee merkeittäin ja moottorin kokoluokan mukaan. Suodatin tukkeutuu vähitellen, minkä vuoksi se on toimitettava huoltoliikkeeseen puhdistettavaksi. Ajo ei kuitenkaan keskeydy, koska asiakas saa varaosakauppiaalta vaihtosuodattimen. Suodatinten huoltoväli pitenee koko ajan tekniikan kehittyessä, tänä päivänä puhutaan jopa 3 000–4 500 tunnista. Asiasta lisää tämän lehden sivulla 104.

Avaa artikkelin PDF