Emise proudového motoru: Složení a možnosti snižování

Podle Světové zdravotnické organizace (WHO) dýchá 99 % obyvatel Země vzduch nesplňující limity na obsah škodlivin. Navíc v něm poletují ultrajemné prachové částice o velikosti menší než 100 nm, které se do statistických dat pro obtížnost měření zatím ani nezahrnují. Vzhledem k malým rozměrům však pronikají hluboko do dolních cest dýchacích a tam bývají příčinou zánětů tkání.

Odborníci se kloní i k podezření, že ultrajemný prach spouští také kardiovaskulární onemocnění. Podle nových průzkumů navíc proniká i do mozku, kde může způsobit demenci. Ultrajemný prach vzniká především při spalovacích procesech, a to včetně dřeva nebo biomasy, v elektrárnách a průmyslových závodech. Nemálo na svědomí ho má také doprava, a jak ukazují poslední výzkumy, přímo semeništěm ultrajemných částic jsou také velká letiště.

Hesenská státní agentura pro ochranu přírody, životního prostředí a geologie HLNUG (Hessian Agency for Nature Conservation, Environment and Geology) již několik let ve spolupráci s Frankfurtskou univerzitou (Goethe- Universität Frankfurt am Main) měří počet a velikost ultrajemných částic vzduchu v okolí frankfurtského letiště. Loni vědci pod vedením profesora Alexandra Vogela analyzovali chemické složení ultrajemných částic a narazili na skupinu organických sloučenin, které podle chemických otisků pocházely z mazacích olejů letadel. Zastoupeny byly zvláště v nejmenších třídách částic o velikostech 10-18 nm.

Mazací oleje se mohou do výfukového proudu turbíny dostat např. ventilačními otvory, ve kterých nejsou zcela odděleny kapičky mazacího oleje o velikosti nanometrů a olejové páry. Vznik ultrajemných částic z mazacích olejů zkusili vědci simulovat také v laboratorních podmínkách. Za tím účelem běžný turbínový mazací olej nejprve odpařili při teplotě kolem 300 °C v proudu horkého plynu simulujícího výfukové plyny turbíny, poté jej ochladili a následně změřili počet a velikosti vzniklých částic.

„Když se olejové páry ochladí, plynné syntetické estery jsou přesyceny a tvoří jádra pro nové částice, které pak mohou rychle růst, o velikosti kolem 10 nm. Ty, jak ukazují naše experimenty, tvoří velkou část ultrajemných částic produkovaných leteckými motory. Předchozí předpoklad, že ultrajemné částice pocházejí především ze síry a aromatických sloučenin v petroleji, je evidentně neúplný. Podle našich zjištění má snížení emisí mazacího oleje z proudových motorů významný potenciál pro snížení ultrajemných částic,“ vysvětluje Alexander Vogel.

Čtěte také: Vše o emisních normách

Tvorba ultrajemných částic v turbínách tedy není omezena na spalování samotného leteckého petroleje (kerosinu), a zamýšlené použití petroleje s nízkým obsahem síry nebo přechod na udržitelně vyráběná paliva tak mohou snížit znečištění ultrajemným prachem jen částečně. Při snaze o zlepšení situace je tedy třeba jít i cestou optimalizace separátoru vzduch/olej s ohledem na zlepšenou regeneraci tryskového oleje, a tedy zabránění emisím oleje. Další snížení emisí by mohlo přinést snížení celkové doby provozu proudových motorů na letištích (např. prostřednictvím elektrifikace pozemního odbavování).

Emise z leteckého průmyslu tvoří asi dvě procenta celkových emisí CO2 z fosilních paliv. S poptávkou po letecké dopravě stoupají i emise. Očekává se, že do roku 2020 se emise oxidu dusnatého (NOx) ze spalování paliva v tryskových motorech, který způsobuje kyselé deště, smog a stojí společnost miliardy dolarů ročně na výdajích na nemoci a úmrtí, zdvojnásobí.

V krátkodobém výhledu se odborníci shodují na tom, že vývoj čistších a účinnějších leteckých motorů se bude odehrávat spíše v malých krůčcích než v revolučních skocích. Vývoj na univerzitách, ve výzkumných střediscích a u výrobců motorů přináší nové, ale drobné návrhy úprav motorů, které přispívají ke snížení spotřeby paliva. Jedním z příkladů je projekt PANACEA, který probíhá pod vedením firmy Rolls-Royce, a na kterém se podílí jako hlavní partner společnost Sandvik Coromant (o spolupráci se dočtete ve zvláštním článku).

Mezitím konkurenční výrobce leteckých motorů GE Aviation nedávno oznámil, že připravuje nový pohonný systém pro obchodní trysková letadla, který vychází z vojenských a civilních technologií. Jeho motory Passport, které jsou dosud ve fázi vývoje a jejichž provozní testy lze očekávat v roce 2013, se vyznačují vyšší hodnotou stlačeného vzduchu a kompresorem vyrobeným z nového, zatím nejmenovaného, materiálu. Podle GE budou mít tyto motory o osm procent nižší spotřebu a výrazně nižší emise NOx. „Passport je ... Tyto malé krůčky jsou rozhodně vítaným zlepšením v omezení negativního dopadu letecké přepravy na životní prostředí, ale podniknout zásadní změnu v této oblasti nebude jednoduché.

Mezi možná střednědobá řešení, která jsou v současné době ve fázi vývoje, patří motor s mezichladičem, motor s mezichladičem rekuperovaného vzduchu a motor s otevřeným rotorem. „Pokud se je podaří zkonstruovat, budou motory s mezichladičem rekuperovaného vzduchu a motory s mezichladičem uvedeny do provozu nejdříve po roce 2020,” dodává Grönstedt.

Čtěte také: Více o pamětních emisích

Motor s pulzním spalováním, který se vyznačuje možností radikálního zvýšení využití tepelné účinnosti, patří mezi další zajímavé technologie pohonných systémů. Avšak podle Grönstedta je třeba vyřešit několik zásadních problémů. „Musí se vyřešit, například, chlazení turbíny při přerušovaném spalování,” vysvětluje. Ale pokud by se to podařilo, přínos pro životní prostředí by byl značný.

Možná není nutné stávající motor nahrazovat. „Letectví může být ještě zelenější, zlepšíme-li využití energie a začneme-li naplno využívat biopaliva,” říká Grönstedt. „Dostatečným zdrojem biopaliva by se mohly stát mořské řasy, které by navíc nekonkurovaly zemědělské produkci potravin.

Firmy se proto začaly zaměřovat na způsob, jak jej vyrábět šetrněji. „Propagujeme širší portfolio technologií na výrobu vodíku v závislosti na situaci, geografické poloze a dostupnosti obnovitelné energie. BASF už ve svém závodě v německém Ludwigshafenu dokončil zkušební zařízení pro nové procesy pyrolýzy metanu. Právě díky ní by měla být možná výroba vodíku, která spotřebuje až o 80 procent méně elektrické energie, než je tomu u elektrolýzy vody.

Po úspěšném absolvování pilotních testů BASF předpokládá zavedení pilotního provozu. Nasazení této inovace v průmyslovém měřítku společnost očekává po roce 2030. Tato technologie by podle firmy měla být jedním z klíčů k bezemisní výrobě základních chemikálií, jež odpovídají za 70 procent emisí chemického průmyslu. „Budoucí využití klimaticky šetrného vodíku závisí nejen na technické proveditelnosti, ale i na ceně a dostupnosti zelené energie. Aby se zajistilo dostatečné množství energie z obnovitelných zdrojů, provádí nyní BASF rozsáhlé investice.

Odborníci z Českého vysokého učení technického v Praze v listopadu 2021 oznámili, že budou ve spolupráci s výrobcem turbovrtulových leteckých motorů GE Aviation Czech udržitelné palivo testovat. „V současné době je povolena maximální koncentrace SAF v leteckém palivu 50 procent, ale letecké společnosti jej využívají spíše v nižších koncentracích. My začneme s testováním na 40 procentech a postupně bychom chtěli dojít až na testování stoprocentního SAF.

Čtěte také: CIM Ministerstvo Emise: Vysvětlení

Podle agentury Bloomberg si totiž technologie letadel poháněných elektřinou nebo vodíkem ještě vyžádají roky práce. Letos v lednu uskutečnily svůj první let s palivem SAF také aerolinky Emirates. „Zkušební let prokázal kompatibilitu speciálně namíchaného SAF jako bezpečného a spolehlivého zdroje paliva. Slibný výsledek této iniciativy rovněž doplňuje soubor průmyslových údajů a výzkumů týkajících se směsí SAF ve vyšších poměrech, což připravuje půdu pro standardizaci a budoucí schválení 100procentního kapalného SAF jako náhrady leteckého paliva.

Při chemické recyklaci se plastové polymery chemicky rozkládají a získají se nové produkty, jako je surová ropa, nafta nebo paliva, která lze použít při výrobě nových plastů. Chemickou recyklaci může doplňovat také mechanická, kdy se plast mechanicky nadrtí na granulát. Výhodou chemické recyklace je, že zpracuje i směsný a znečištěný plastový odpad, který jinak nelze recyklovat a většinou končí na skládkách nebo ve spalovnách. Dokáže zrecyklovat i různé obaly složené z několika druhů plastů.

Dopady emisí ze silniční dopravy, jsou nejproblematičtější zejména v hustě obydlených městech, proto pro automobily byly zavedeny tzv. Evropské emisní normy, které známe pod označením EURO. Tyto normy definují limity pro složení výfukových plynů u všech automobilů prodávaných na území celé Evropské unie. Jejich cílem je postupné snižování (zpřísňování norem) emisí NOx, CO, PM a uhlovodíků.

Při koupi vozidla nezapomeňme na emise CO2, tedy tzv. oxidu uhličitého o kterém se neustále hovoří zejména ve spojitosti s globálním oteplováním. Pro nás má význam, že jeho vyprodukované množství vozidlem signalizuje účinnost spalování paliva v motoru a promítá se do spotřeby energie ve formě paliva. Liší se u jednotlivých typů a konstrukcí vozidel a jejich motorů (typ a výkon motoru, osobní, nákladní, tzv. čtyřkolky, off roady atd.).

Pokud se na cestování podíváme jen z pohledu produkce CO2, do 30 km je nejvýhodnější cestovat vlakem. Na delší vzdálenost je už nejvýhodnější cestovat autobusem, méně výhodný je vlak, až poté auto, a nejhůře na tom je větší auto.

Bez kvalitní a spolehlivé dopravy se moderní společnost neobejde: umožňuje dostupnost služeb, rozvoj podnikání a obchodu, podporuje sociální aspekty života a mnoho dalšího. Zároveň z dopravy pochází přibližně čtvrtina světových emisí skleníkových plynů. Pro téměř polovinu států světa platí, že největší podíl na emisích skleníkových plynů, které jsou spojeny s výrobou energie, má právě sektor dopravy. V globálním měřítku je necelá polovina (46 %) všech emisí z dopravy spojena s přepravou nákladu, zbytek (54 %) vzniká při přepravování osob.

Celkové emise z dopravy v EU v roce 2020 dosáhly 670 milionů tun CO2, což je srovnatelné s celkovými emisemi evropského průmyslu. Celkový výkon osobní dopravy byl v témže roce 8 750 miliard osobokilometrů.

Jak ukazuje graf výše, různé druhy osobní dopravy přispívají k celkovým emisím skleníkových plynů v různé míře. Nejvíce emisí (téměř 85 %) produkují automobily a letadla, přestože zajišťují pouze 72 % celkového přepravního výkonu - auta s 52 % výkonu mají 64% podíl na emisích, letadla s 20 % výkonu se na emisích podílejí z 24 %. Poměr mezi množstvím emisí a přepravním výkonem se nazývá emisní intenzita.

V osobní dopravě se emisní intenzita počítá v emisích na osobokilometr (oskm). Znalost emisní intenzity umožňuje srovnat různé druhy dopravy a jejich vliv na životní prostředí.

Kromě emisní intenzity hraje u emisí z osobní dopravy významnou roli i vzdálenost, na kterou se cestující dopravují. Ne všechny dopravní prostředky jsou pro každou cestu stejně vhodné, proto je důležité v úvahách o různých typech dopravy délku trasy zohlednit.

Mezinárodní a meziměstská osobní doprava se využívá hlavně při pracovních cestách a pro turistické účely. Na kratší trasy do vzdálenosti 500 kilometrů, jako je například cesta z Prahy do Brna, volí lidé nejčastěji osobní auto nebo vlak. Na středně dlouhých trasách mezi 500 a 3 000 kilometry (např. cesta z Prahy do Bruselu) převažuje využití automobilů.

Emise z osobní dopravy na velké vzdálenosti je možné snížit například změnou některých cestovních zvyklostí, jako je výměna delších cest za kratší (třeba prostřednictvím podpory místní turistiky), ne vždy je také cestování nutné (některé služební cesty může nahradit videokonference).

Převaha osobních automobilů v regionální osobní dopravě je do značné míry způsobena jejich pohodlností a flexibilitou, což je obzvláště důležité v oblastech, kde je hromadná doprava omezená nebo neexistuje. Lidé dají přednost autu, jestliže pro ně hromadná doprava není atraktivní - není dostupná, bezpečná a spolehlivá nebo nejezdí dostatečně často.

S tím, jak lidí ve městech přibývá, nabývá na významu také potřeba kvalitní městské a příměstské dopravy. Zejména plánovat a budovat infrastrukturu pro nemotorizovanou dopravu, protože ta je pro cesty do 10 km (v městském prostředí) zpravidla nejvýhodnější.

Pouhá elektrifikace automobilové dopravy stačit nebude, protože emise skleníkových plynů nejsou jediný problém, který automobily ve městech způsobují. Zabírají také hodně místa, přinášejí další znečištění a snižují bezpečnost dopravního provozu pro ostatní - zejména pro chodce a cyklisty.

To je také důvod, proč emise skleníkových plynů z osobní dopravy každoročně rostou - nová auta jsou sice efektivnější a produkují méně CO2 na kilometr, zároveň ale aut stále přibývá a míra jejich využití stoupá. Snížení celkových emisí v dopravě proto není jen technologický problém, jde také změnu některých vzorců chování, jež jsou dnes s osobní dopravou spojeny.

Vytváření příležitostí pro změnu chování - navazuje na první bod - aby lidé preferovali méně emisně intenzivní dopravu, musí pro ně být atraktivnější. Snižování potřeby cestovat - strategickým plánováním při budování měst a jejich revitalizaci se zaměřovat na snižování vzdáleností, které lidé potřebují urazit na nákup, za prací nebo s dětmi do školky.

Emise jsou látky, které se uvolňují do ovzduší při spalování fosilních paliv. Mezi nejznámější patří oxid uhličitý (CO2), oxidy dusíku (NOx) a pevné částice (PM). Uhlíková stopa pak představuje celkové množství emisí CO2, které jsou výsledkem lidských aktivit, a to včetně cestování.

Množství uvolněných emisí má přímý vliv na kvalitu ovzduší a zdraví lidí, zvířat a stav přírody jako takové. Jak nejspíš víte, zvýšené koncentrace CO2 přispívají ke globálnímu oteplování a změně klimatu. Proto je klíčové emise sledovat a snažit se je snižovat nejen u dopravních aktivit.

Vlaky jsou v oblasti cestování, zvlášť toho dálkového, jednou z nejvíc šetrných možností. Podle studie Evropské agentury pro životní prostředí (EEA) produkují vlaky přibližně 14 gramů CO2 na kilometr a cestujícího, což je výrazně méně než u ostatních dopravních prostředků.

Autobusová doprava představuje další relativně ekologický způsob cestování, zejména pokud jde o městskou a příměstskou dopravu. Emise autobusů jsou vyšší než u vlaků, ale stále nižší než u osobních automobilů. Průměrné emise autobusu činí přibližně 68 gramů CO2 na kilometr a cestujícího.

Letecká doprava je z ekologického hlediska největší výzvou, protože produkují opravdu značné množství emisí, což z nich činí nejméně ekologický dopravní prostředek. Průměrné emise letadla dosahují přibližně 285 gramů CO2 na kilometr a cestujícího a i přes vysoké emise letecká doprava neustále roste.

Automobilová doprava je nejrozšířenějším způsobem cestování, avšak její ekologické dopady jsou značné. Emise automobilů se liší podle typu pohonu. Benzinové a naftové automobily produkují přibližně 192 gramů CO2 na kilometr a cestujícího, zatímco hybridní vozy produkují asi 110 gramů CO2 na kilometr.

Elektromobily mají potenciál výrazně snížit emise, protože jejich provoz neprodukuje žádné výfukové plyny. Nicméně ekologický dopad elektrických aut závisí na zdroji energie, kterou se nabíjí. Pokud jde o elektřinu vyrobenou z fosilních paliv, je jejich uhlíková stopa stále značná. Naopak, pokud jde o elektřinu z obnovitelných zdrojů, mohou být elektrická auta velmi ekologická.

Evropská agentura pro životní prostředí zveřejnila dvě studie zabývající se dopravou a životním prostředím. Vyplývá z nich, že z hlediska emisí skleníkových plynů, je jeden druh motorizované osobní dopravy v Evropě výrazně ekologičtější, než ostatní. Nejnovější výroční zpráva o dopravě a životním prostředí (tzv. zpráva TERM) za rok 2020 se zabývá posouzením hodnoty železniční a letecké dopravy.

Podle zprávy EEA se v roce 2018 doprava na emisích skleníkových plynů v EU podílela 25 %. "Emise z tohoto odvětví pocházejí především ze silniční dopravy 72 %, zatímco námořní doprava se na emisích z dopravy podílí 14 %, letecká doprava 13 % a železniční doprava 0,4 % - emise pouze z dies...

tags: #emise #proudového #motoru #složení

Oblíbené příspěvky:

• Recenze kempu Jetřichovice a Grieselův Mlýn
• Tipy na hotely v přírodě
• Přírodní krásy Mostecka
• Průvodce vyklízením pozůstalosti
• Chov a rozmnožování vousatek