Tekniikkaa ja tietoa
dieselpolttoaine

Työkoneiden polttonesteiden talviominaisuuksien vertailua - dieselin vuodenajat

Kylmässä pohjolassa on otettava huomioon dieselmoottoreiden polttonesteiden talviominaisuudet. Tällöin vältytään monilta kylmän talven mukanaan tuomilta käytännön ongelmilta. Myös työkoneiden käytön mukainen polttonesteverotus on syytä ymmärtää ja muistaa, jotta vältytään kalliilta sakkomaksuilta.
Tapio Vesterinen
Talvidieaseliä voi käyttää ympäri vuoden. Yleensä jakeluaseman tankilla on informaatio dieselpolttonesteen laadusta, josta tankkaaja voi varmistua mitä laatua on tankkaamassa.

Dieselpolttoaineen ominaisuuksista kertovat mm. samepiste, suodatettavuus, rikkipitoisuus sekä voitelevuus. Samepiste kertoo lämpötilan, jossa polttonesteen parafiini alkaa kiteytyä ja polttoaine samenee – kylmemmässä tuo kiteytyminen kiihtyy. Suodatettavuus on alin lämpötila, jossa polttoneste läpäisee suodattimet. Tätä kylmemmissä lämpötiloissa suodin tukkeutuu parafiinikiteistä.

Suodatettavuuslämpötila voi olla hieman alempi kuin samepiste, ja tähän öljyn jalostaja voi hieman vaikuttaa lisäaineistuksella. Samepiste on vakio. Siihen ei voi vaikuttaa kuin polttonesteen koostumusta eli parafiinipitoisuutta säätämällä.

Dieselpolttonesteiden rikkipitoisuus on alennettu alle 10 mg/kg, koska rikki muodostaa palaessaan palamattomia rikkisulfaattihiukkasia. Ne haittaavat hapettavan katalysaattorin ja hiukkassuodattimen toimintaa. Rikkisulfaatti voi kerääntyä kennojen pinnalle alentaen niiden tehokkuutta. Erityisesti hiukkassuodatin tukkeutuisi palamattomasta rikkisulfaatista nopeasti. Siksi rikki on dieselpolttonesteistä eliminoitu lähes täysin. Puhutaan jopa rikittömistä dieselpolttonesteistä.

Dieselöljyjen voitelevuus on nykyisin täysin riittävä. Dieselöljyn normi EN590 varmistaa voitelevuuden ja muutkin ominaisuudet. Vaikka mm. yhteispaineruiskutusjärjestelmän korkeapaineinen (1 800–2 500 bar) pumppu ja sen suuttimet ovat vain polttonestevoideltuja, on niiden toiminta normin mukaisella dieselpolttonesteellä hyvä, ja laitteistot ovat pitkäikäisiä. Edellytyksenä kuitenkin on puhdas polttonesteen käsittely ja hyvä polttonestesuodattimien huolto.

Dieselöljyn suodatettavuuteen, voitelevuuteen tai muihin ominaisuuksiin ei loppukäyttäjän pidä yrittää vaikuttaa lisäaineistuksella tai kaksitahtiöljyn lisäyksellä, vaikka erilaisia lisäainekauppiaita ja ”asiantuntijoita” maailmalla riittää. Lisäaineista on helposti enemmän haittaa kuin hyötyä. Neste Oy:n polttonesteasiantuntija tuumasi, että loppukäyttäjän ko. lisäaineistuksien käyttö on kuin ”Aspiriinia Buranan päälle” ja lopputulos on arvaamaton.

Normaalikäytännöksi suositellaan, että töiden päätyttyä tankataan polttonestetankki täyteen. Tällöin ilmatila tankissa jää pieneksi ja veden kondensoituminen vähenee. Veden kondensoitumista tankkiin tapahtuu, kun polttonesteen ja tankin ilmatilan lämpötila laskee. Tällöin tankissa olevan ilman kyky sitoa vettä vähenee, jolloin ”ylimääräinen” kosteus tiivistyy vesipisaroiksi, jotka putoavat polttonesteeseen.

Polttonestetankin ilmatilaan kondensoituva vesi jää tankin pohjalle veden suuremman ominaispainon vuoksi. Aikaa myöten vettä voi imeytyä polttonestejärjestelmään, jolloin vedenerottajan toiminta ja sen ”vesitys” eli veden poisto on hyvin tärkeätä. Pohjolan suurien lämpötilaerojen vuoksi veden kondensoituminen on täällä suurempaa kuin Keski-Euroopassa.

Polttonestetankin pohjalla, alimmassa paikassa olisi hyvä olla veden poistoa varten tulppa, josta haitallisen veden poisto olisi mahdollista. Usein, ellei useimmiten, sellainen kuitenkin puuttuu.

On hyvä huomata, että polttonesteen energiasisältö riippuu suoraan sen tiheydestä. Talvilaadun tiheys on yleensä 1–2 % pienempi kuin kesälaadulla. Siitä johtuen talvilaatuista polttoainetta kuluu käytännössä vastaavasti 1–2 % prosenttia kesälaatua enemmän. Kylmemmän polttonesteen tiheys on lämpöisempää suurempi.

Myös polttonesteen viskositeetti vaikuttaa sen virtaukseen. Yleensä talvilaadulla viskositeetti on kesälaatua hieman pienempi, joten sen virtausvastuskin on hieman pienempi. Talvella alempi polttoaineen lämpötila ja pienempi viskositeetti osin kompensoi tavilaadun pienempää tiheyttä lisäämällä sen syöttöä.

Dieselpolttonesteen laadussa on sen jalostajalla jonkin verran toleransseja. Käytännössä polttoaineen lämpötila myös vaihtelee paljon. Tehoon vaikuttavat tekijät osittain kompensoituvat keskenään. Dieselin teho on melko tarkkaan vakio, koska sen palamisessa on suuri yli-ilmakerroin. Täten ilman paineen ja polttoaineen lämpötilan vaikutus tehoon on pieni.

EU:ssa laki salli käyttää uusiutuvaa FAME biodieseliä eli rypsiöljyesteriä <7 % dieselpolttonesteissä. FAME:n pitkäaikaissäilytys voi aiheuttaa ongelmia polttonestesuodattimien tukkeutumisina. Neste Oy ilmoittaa tuotespesifikaatioissaan, että he eivät käytä FAME:a dieselöljyssä eivätkä moottoripolttoöljyssä lainkaan, vaan sen sijaan ongelmatonta omaa MY-biodieseliä, jonka varastoinnissa ja käytössä ei ole suotimen tukkeutumisriskiä. MY-uusiutuvaa biodieseliä voikin käyttää niin paljon kuin EN590-normi sallii. Lähinnä MY-dieselin pienempi tiheys vähän rajoittanee sen osuutta.

Biopohjaisten polttonesteiden käytön lisääntyminen on selkeä trendi, koska niillä voidaan alentaa polttonesteiden hiilijalanjälkeä. Useimmiten niillä on muitakin positiivisia päästöjä alentavia ominaisuuksia.

Kesädiesel

Kesädieselien, niin dieselöljyjen kuin polttoöljyjenkin, tyypilliset alimmat käyttölämpötilat ovat -10–15o C, mutta suotimien tukkeutumista voi alkaa esiintyä jo <-10o C:ssa riippuen polttonesteen toimittajasta. Sitä alemmissa lämpötiloissa suotimien tukkeutuminen alkaa parafiinin kiteytyessä. Suotimien tukkeutuminen ei riipu vain polttonesteestä. Myös suodattimien sijainti vaikuttaa siihen. Suodattimet pitäisi asentaa lähelle moottoria, jotta ne lämpiävät. Jos suotimet sijaitsevat erillään kylmässä viimassa, voi niiden tukkeutuminen alkaa jo korkeammissakin lämpötiloissa. Käyttölämpötilaan voidaan vaikuttaa myös polttonestelämmittimillä. Tankin imuputkessa ei pitäisi käyttää tiheitä imusuodattimia, koska parafiinitukkeuma voi alkaa myös sieltä.

Talvilaatuun pitää siirtyä ajoissa, jotta ongelmilta vältyttäisiin. Ongelma voi olla isompi, jos ajotarvetta on vain vähän. Silloin jo alkusyksystä voisi tankata kesäpolttonestettä enää vähän, jotta talvilaatuun siirtyminen onnistuu ajoissa. Tosin vajaalla tankilla kosteuden kondensoituminen tankkiin voi lisääntyä yö/päivä lämpötilavaihteluiden vuoksi. Vedenerottimen ja sen huollon pitää tällöin toimia erittäin hyvin.

Kun lisätään talvilaatua tankkiin, jossa on entistä kesälaatua, ei suodatettavuuslämpötila parane sekoitussuhteen mukaisesti. Se jää lähemmäksi kesälaadun suodatettavuutta sen parafiinin vuoksi. Selvintä on tehdä talvilaatuun siirtyminen hyvissä ajoin. Joskus käytetään talvilaatua ympäri vuoden, jotta vältytään riskiltä.

Keski-Euroopan kesädieselit voivat aiheuttaa tukkeutumisongelmia jo nollan tuntumassa, mikä on hyvä muistaa, kun koneita tuodaan Euroopasta talvella tänne Pohjolaan.

Lämmin talli auttaa tuntuvasti, koska moottorin käydessä moottori ja polttoneste alkavat pian lämmetä.

Talvidiesel

Normaali talvipolttonesteen, sekä talvidieselöljyn että talvimoottoripolttoöljyn, suodatettavuuslämpötila on noin -30–38o C toimittajasta riippuen. Tämä riittää yleensä varsinkin Etelä-Suomessa. Kylmemmissä lämpötiloissa alkaa parafiinin kiteytyminen tukkia suodattimia. Talvilaatua voi käyttää ympäri vuodenkin, mutta jakeluasemat yleensä vaihtavat kesälaatuun kesäajaksi. Yleensä jakeluaseman tankilla on informaatio dieselpolttonesteen laadusta, josta tankkaaja voi varmistua mitä laatua on tankkaamassa.

Maatilan tai urakoitsijan kannattaa pitää kaksi polttonestesäiliötä, joista toiseen tilaa kesälaatua ja toiseen talvilaatua. Tankkeihin pitää selvästi merkitä polttonesteen laatu. Tällöin tankkaaja tietää aina mitä laatua tankkaa ja hän voi itse valita ajankohdan, jolloin vaihtaa talvilaatuun syksyllä ja vastaavasti kesälaatuun keväällä. Selkeä ratkaisu olisi myös tilata ympäri vuoden vain talvilaatua, jolloin erehtymisen vaaraa ei käytännössä olisi. Pieni ongelma taitaa olla se, että talvilaatu on hieman kesälaatua kalliimpaa käyttää kesällä.

Edellä kerrottujen dieselpolttonesteiden perustarjonnan lisäksi öljy-yhtiöt tarjoavat laajempiakin vaihtoehtoja, lähinnä polttonesteen suodatettavuuslämpötilan mukaisesti. Jakeluyhtiöt ovat tästä kiinnostuneita kustannusten vuoksi – talvidieselöljy on kalliimpaa valmistaa kuin kesädieselöljy.

Oheisessa taulukossa on lueteltu Neste Oy:n tarjoama dieselpolttonestevalikoima. Tarjoama on vähän turhankin laaja. Se lienee muodostunut dieselöljyn valmistuskustannusten ja kulloisten sääolosuhteiden mukaan. Huoltoasemien ja autojen tankeissa polttoneste vaihtuu suhteellisen nopeasti. Siksi halutaan kustannusten takia siirtyä kesälaatua kohti heti, kun se on mahdollista. Maanviljelijät ja urakoitsijat eivät noin laajaa tarjoamaa omiin tankkeihinsa tarvitse.

Myös ST1:llä ja Teboililla on kattava normien mukainen valikoima fossiilisia dieselpolttonesteitä kaikkiin vuodenaikoihin. Molemmilla on kattava jakeluverkosto Suomessa ja samanlaiset jakelurutiinit tilatankkitoimituksille. Heillä on myös hankkeita uusiutuvan biodieselpolttonesteen markkinoille tuomiseksi, mutta Neste on tällä alueella MY dieselillään edistyneemmässä tilanteessa.

Polttoaineverotus

Työkoneissa on käytössä joko vähäveroinen moottoripolttoöljy tai korkeammin verotettu dieselöljy riippuen työkoneen käytöstä. Mm. maatalousajoissa käytetään punaista vähäveroista moottoripolttoöljyä. Tieliikenteen ajoissa traktorin tulee käyttää korkeaveroista dieselöljyä. Useissa muissakin ajoissa tulee käyttää korkeaveroista dieselpolttonestettä. Mm. kun kuljettaa metsäkoneella muuta kuin raakapuuta, kuljettaa trukilla kuormaa (eikä vain lastaa) tai ajaa pihassa rekisteröimätöntä kuorma-autoa ym. Sääntö on sama rekisteröidylle tai rekisteröimättömälle ajoneuvolle sekä työkoneelle. Sääntö on sama myös ajaapa yleisellä tiellä, omalla maallaan tai metsässä. Trafin sivuilta löytyy paljon tekstiä tästä verokäytännöstä.

Jos käyttää liikennekäytössä vähemmän verotettua punaista polttoöljyä, voi sakko olla merkittävä. Epäselvissä tapauksissa kannattaa ottaa yhteys Trafiin tai verottajaan. Polttonesteverotusasia on yhtä tärkeä talvella ja kesällä.

Veroasia on kokonaan oma juttunsa. Sitä voisi Trafi tai verottaja erikseen laajemmin valottaa käytännönläheisesti. Omasta mielestäni ko. ajokohtaiset verosäännöt ovat hankalia ja epäselviä. Selkeämpää olisi verottaa polttonestettä pääasiassa ajoneuvokohtaisesti eikä ajokohtaisesti.

Oleellista on, että molemmat dieselpolttonesteet, DÖ ja MPÖ, ovat muuten samaa polttonestettä, mutta moottoripolttoöljy on värjätty punaiseksi alhaisemman verotuksen merkiksi. Molemmilla on käytössä kesä- ja talvilaatu sekä arktinen laatu lähinnä Pohjois-Suomessa. Käytännöt ovat hyvin samanlaisia kaikilla – Nesteellä, ST1:llä ja Teboililla.

Ureajärjestelmän käyttöönottoajat työkoneissa

AGCO Power sovelsi SCR järjestelmää tuotannossa jo 2009, mutta ei päästöjen vuoksi. Moottorin toiminta optimoitiin puhtaalle palamiselle, joka alensi moottorin lämmön tuottoa ja salli nostaa tehoa runsaan 10 % ilman, että jäähdytysjärjestelmää piti tehostaa. Samalla polttonestetalous parani. Typpioksidin tuotto kasvoi, mutta se pelkistettiin pois SCR-tekniikalla. Eurooppalaiset hyödynsivät SCR-tekniikka Stage 3b -päästövaiheessa. Stage 4 -päästövaiheessa 2014 kaikki dieselmoottorin valmistajat tarvitsivat ureatekniikkaa typpioksidin hallintaan.

Kirjoittaja toimi 45 vuotta Linnavuoren moottoritehtaan tuotekehityksessä, josta viimeiset 20 vuotta tuotekehitysjohtajana. Nykyisin hän harrastaa moottoriteknologiaa oman osakeyhtiönsä Ylivakerin Diesel Oy toimesta.

Laajempaa tietoa aiheesta löytyy Ylivakerin Dieselin kotisivuilta otsikolla julkaisut www.ylivakerindiesel.com

Polttonesteiden osalta kirjoittaja on konsultoinut Neste Oy:n polttonesteasiantuntijaa Seppo Mikkosta.

Kuvat: Mauno Ylivakeri, Tapio Vesterinen, valmistajat

Lue myös juttu Talven huomioon ottaminen nykyaikaisen dieselmoottorin käytössä (KV 13/2019)!

Lue lisää