Emise Aut Při Brzdění: Studie a Nové Technologie

Emisní norma Euro 7 se poprvé pouští za hranice běžných výfukových emisí. Emisní norma Euro 7 má vstoupit v platnost v roce 2025, což řada automobilek a dodavatelů v automobilovém průmyslu považuje za nereálné stihnout.

Jednak proto, že norma se poprvé věnuje nejen emisím výfukových plynů, ale i produkci prachových částic z brzdového obložení a uvolňování mikroplastů z pneumatik. Zatímco v tomto souboji, připomínajícím spíše střelbu naslepo, výrobci pneumatik trochu tápou, dodavatelé brzdových komponent mají díky řadě nových technologií drobný náskok.

Continental a Green Caliper

Dobrým příkladem je Continental, který koncem roku reagoval na příchod změny řadou brzdových komponent Green Caliper. Continental na nastávající změny reaguje novou řadou Green-Caliper. Ta cílí především na výrazné snížení uvolňování prachových částic snížením volně řečeno „zbytkového tření“.

Po uvolnění brzdového pedálu se destičky s kotouči již při rozevírání čelistí ještě chvíli otírají. Zkrácení tohoto procesu a snížení tření o ekvivalent 0,27 N.m přináší vedle čistšího provozu i delší životnost. Na povzbuzujícím výsledku má nemalý podíl brzdový systém Continental MK C2 brake-by-wire, vyznačující se větší mezerou mezi destičkami a kotoučem.

V případě elektromobilů a hybridů Continental rozlišuje mezi rekuperačním a aktivním brzděním. Zajímavé je, že při běžném provozu i z 80 % vůz vystačí s první fází. Brzdy mohou být kompaktnější, protože nejsou tolik zatěžovány, ale stále jsou samozřejmě dostatečně dimenzované na bezpečné nouzové brzdění.

Čtěte také: Vše o emisních normách

Ve výsledku se tím šetří suroviny, hmotnost (reálně to v zatáčce dělá až 5 kg neodpružené) a menší plocha vede i k nižší emisi prachových částic. Continental předpokládá, že by se komponenty Green Caliper mohly na silnici ukázat za dva až tři roky. To by si měli inženýři v laboratořích pospíšit.

Brembo a Inovativní Řešení

Na obojím v současnosti pracuje italská firma Brembo, přední výrobce brzdových systémů vozidel. „V okamžiku, kdy Euro 7 vstoupí v platnost, dotkne se naprosté většiny osobních aut,“ říká Fabiano Carminati, vedoucí vývoje kotoučových brzd u Bremba v rozhovoru s britskými novináři. A dodává: „Právě to je hlavní důvod, proč hledáme řešení, které by bylo vhodné pro masovou produkci, nikoliv jen pro několik tisícovek kusů zpravidla drahých aut.“

Řešení se jmenuje Laser Metal Deposition (LMD). Jedná se o poměrně nový technologický proces, s nímž se počítá přímo ve výrobě. Spočívá v kovovém prášku, který se za pomoci laseru zahřeje na vhodnou teplotu a následně nastříká na kovový povrch metodou HVOF (High Velocity Oxy Fuel). Celé to pak vypadá jakoby natištěná kovová vrstva. Brembo metodu LMD používá při výrobě brzdových kotoučů.

V praxi jde o dvouvrstvý kovový nástřik mezi počátečním výrobním procesem kotoučů a jejich dokončovacím. Z čeho se materiál skládá a také více podrobností o celé věci přirozeně Carminati neprozradil. Důležité je, že to v praxi funguje, dalo by se říci skoro výborně.

Ve speciálním testu brzd v rámci homologačního procesu WLTP Brembo garantuje snížení emisí o značných 90 procent v rámci programu Greentive (green and distinctive, tedy zeleně a jasně). Velmi důležité je, že popsaná technologická úprava není časově příliš náročná.

Čtěte také: Více o pamětních emisích

Brembo nezapomnělo ani na brzdiče, držící brzdové destičky, a sice v rámci řešení pojmenovaném Enesys (Energy Saving System). Brzdič je vybaven dodatečnou pružinou, která zajišťuje, aby nedocházelo ke kontaktu brzdové destičky s kotoučem po uvolnění brzdového pedálu. Destičky se tak vracejí rychleji a hlavně jsou dále od kotouče, takže téměř nedochází ke vzájemnému kontaktu obou celků (destiček a kotouče), pokud nebrzdíte.

Chytré řešení, které současně sníží pasivní odpor vozidla. Ještě lepšího výsledku lze v popsaném případě dosáhnout, pokud se použije elektroimpulzní ovládání brzd (brake by wire), jak ukazuje firma Continental na systému pokročilých brzd „brake by wire“ MK C2. Continental v tomhle případě dokonce mluví o brzdách s nulovým odporem, pokud nebrzdíte.

Emise z Opotřebení Pneumatik a Brzd

V souvislosti s emisemi se obvykle zaměřujeme na to, co vylétá z výfuků automobilů. Nedávná nezávislá studie však odhalila, že existuje mnohem vážnější zdroj znečištění, který zatím zůstal bez regulace: emise vznikající opotřebováváním pneumatik. Tyto škodlivé částice, vznikající díky opotřebení pneumatik a brzd, představují závažný ekologický problém a tento problém je ještě zhoršován rostoucím trendem těžkých vozidel typu SUV a rostoucí poptávkou po elektrických vozidlech.

Co je znepokojující, je, že emise z opotřebení pneumatik zatím nepodléhají regulaci. Veřejnost a regulační orgány se soustředí na snižování emisí CO2 z výfuků, ale škála škodlivin, které unikají z vozidel, je mnohem širší. Tyto emise nejsou spojeny se skleníkovými plyny, ale s pevnými částicemi, které vážně ohrožují kvalitu vzduchu.

Studie Emission Analytics ukázala, že tyto částice mohou být až tisíckrát horší než emise z výfuků. Přesněji jsou označovány jako PM10 a PM2,5, přičemž číslo označuje maximální velikost částic v mikrometrech. Pro srovnání, lidský vlas má průměrně 50-70 mikrometrů. Částice větší než 10 mikrometrů může tělo zachytit, například v nosní sliznici, a lze je vykašlat. Menší částice se však mohou hromadit v plicích a dokonce proniknout do krevního oběhu.

Čtěte také: CIM Ministerstvo Emise: Vysvětlení

Společnost Emission Analytics provedla reálný test na silnici s rodinným hatchbackem nezmiňované značky. To je daleko nad limitem stanoveným pro pevné částice z výfukových emisí, který činí pouhých 4,5 mikrogramu. To znamená, že pneumatiky vypouštějí 1289krát více pevných částic. Richard Lofthouse, analytik společnosti Emission Analytics, upozornil na alarmující skutečnost, že zatímco emise z výfuků byly regulovány po mnoho let, emise z opotřebení pneumatik zůstávají neregulované.

Elektromobily a Emise z Brzd

Známým plánem Evropské unie a vlastně celého světa je vymýtit spalovací automobily a nahradit je „ekologickými“ elektromobily. Proč? Třeba z toho důvodu, že do ovzduší nevypouštějí emise. Studie University of Southampton v Anglii tvrdí, že mikroskopické částice, které se uvolňují z brzdových destiček a kotoučů na běžných autech, mohou být ještě toxičtější než výfukové plyny, které produkují naftové motory.

A jelikož jsou elektroauta kvůli bateriím těžší než spalováky, „drolí“ se při brždění ještě více částic. „Lidé si spojují znečištění ovzduší s výfukovými plyny spalovacích aut a myslí si, že elektrická vozidla mají nulové emise. Elektromobily ale stále produkují částice v důsledku tření pneumatik a brzd,“ říká vedoucí studie Dr. James Parkin.

Co se týče lidského zdraví, výzkum ukazuje, že vyšší koncentrace mědi v některých destičkách je spojena se zvýšenými škodlivými účinky na citlivé buňky v plicích. V ČR jezdí přes 36 000 elektromobilů. K 31. prosinci 2024 bylo registrováno přesně 36 364 osobních bateriových elektrických vozidel kategorie M1, což představuje výrazný meziroční nárůst o přibližně 14 000 vozidel.

Další tisíce vozů jsou tzv. plug-in hybridy (možno jet na obojí a doma nabíjet) nebo mild-hybridy (jen malý elektromotor, který se nenabíjí). Tento trend potvrzuje rostoucí oblibu elektromobilů, ke které přispívá širší nabídka modelů, rozvoj dobíjecí infrastruktury a podpora ekologické dopravy. Nejrozšířenější značkou elektromobilů na českých silnicích je Tesla, která má 8 642 registrovaných vozidel, a drží tak 23,7 % trhu s bateriovými elektrickými vozy.

Elektroauta samozrejme brzdy maji taky, ale diky rekuperaci je sjizdeji nasobne mene, nez bezne spalovaky. Nikdy nepochopim proc se media snazi to elektro takhle cilene hanit. Je pravda že elektrovéhikly jsou schopné zpomalovat rekuperací, z denního ježdění ale vidím že vzhledem k jejich stylu jízdy k tomu nedochází, alespoň po městě, tak často.

OECD předpokládá, že kvůli rostoucí poptávce po dopravě v příštích deseti letech emise pevných částic příliš neklesnou a nic na tom nezmění ani příklon k elektromobilitě. Pokud by v roce 2030 jezdila na světě čtyři procenta elektromobilů, sníží se produkce sazí v porovnání s dneškem o 0,4 procenta, pokud by jich bylo osm procent, sníží se emise o stále zanedbatelných osm desetin procenta.

"V porovnání s rokem 2017 budou za deset let nevýfukové emise v případě čtyřprocentního podílu elektromobilů vyšší o 53,5 procenta, pokud jich bude procent osm, zvýší se o 52,4 procenta," píše se ve studii OECD. Elektromobily přitom i vůči nevýfukovým částicím nasazují silnou zbraň, díky rekuperativnímu brzdění by se v jejich případě měl výrazně omezit otěr brzd.

Problémem je však jejich hmotnost, která má podle studie výrazně zvednout opotřebení pneumatik, z nichž se následně uvolňují jemné částice. Tato potíž se týká především těžkých elektroaut s velkým, více než 480km dojezdem. Studie tak odhaduje, že v případě jemnějších částic PM2,5 s průměrem do 2,5 mikrometru jsou u nich nevýfukové emise dokonce o tři až osm procent vyšší.

Typy Brzdových Destiček a Jejich Toxicita

Vědci zkoumali čtyři typy brzdových destiček s odlišným chemickým složením, a to nízkokovové, polokovové, organické bez azbestu a hybridní keramické. Hlavní pozornost věnovali nejmenším částicím (PM 2,5) a menším, které jsou až třicetkrát menší než průměr lidského vlasu. Tyto mikroskopické částice mohou pronikat hluboko do dýchacích cest - až do plicních sklípků, kde dochází k výměně kyslíku a oxidu uhličitého mezi plícemi a krví.

Výsledky ukázaly, že mezi čtyřmi zkoumanými typy byly nejtoxičtější organické bezazbestové destičky - způsobovaly silnější zánět a další negativní reakce v plicních buňkách, a to dokonce více než částice z naftových výfukových plynů. Druhé nejškodlivější byly keramické destičky. Klíčovým faktorem byla vysoká koncentrace mědi v těchto materiálech.

Další studie naznačuje, že právě omezení obsahu mědi v brzdových destičkách by mohlo pomoci snížit negativní zdravotní dopady na člověka. V opačném případě lidem hrozí astma, chronická obstrukční plicní nemoc (CHOPN), kardiovaskulární onemocnění, demence nebo zjizvení plicní tkáně (idiopatická plicní fibróza).

Možnosti Snížení Emisí

• Snižování hmotnosti vozidel
• Vývoj pneumatik s menším opotřebením
• Optimalizace dopravního toku (chytré řízení světel)
• Nové materiály obložení brzd
• Elektroimpulzní ovládání brzd (brake by wire)
• Systémy zachycující brzdový prach

Jedním z přístupů k řešení tohoto problému je snižování hmotnosti vozidel a vývoj pneumatik, které se opotřebovávají méně. Výrobci již několik let pracují na speciálních zařízeních, která zachytávají prachové částice z opotřebení brzd. Škoda Auto, konkrétně vývojové centrum Česana v Mladé Boleslavi, pracuje na vývoji bubnových brzd pro celý koncern Volkswagen.

tags: #emise #auta #při #brzdění #studie

Oblíbené příspěvky:

• Prevence hlučnosti počítače
• Nakládání s bioodpadem v Břeclavi
• Inspirace pro lepší odpadové hospodářství
• Mokřad u Lysé nad Labem
• Minecraft Tekkit Classic a příroda