Studie emisí motorů na CNG: Snížení NOx a CO2

Spalovací motory v silniční dopravě jsou označovány za jeden z hlavních zdrojů skleníkových plynů a dalších škodlivých látek v podobě jemných polétavých částic, které mají negativní dopad na lidské zdraví. Zplodiny z dopravy se podílejí na znečištění ovzduší přibližně z jedné pětiny a ve velkých aglomeracích přesahuje tato hodnota i 50 %. Řešení spočívá v rozvoji ekologické dopravy, do které náleží také CNG pohon. Toxické emise z dopravy představují riziko pro zdraví obyvatel především proto, že jsou koncentrované podél silnic v bezprostřední blízkosti obydlených oblastí.

Dle statistik Evropské komise mají částice a troposférický ozon vznikající z oxidů dusíku (obojí z velké části z dopravy) na svědomí přes 400 tisíc předčasných úmrtí v EU ročně. Pro porovnání, smrtelných dopravních nehod vyčísluje statistika přibližně na 39 tisíc za rok. Snižování nebezpečných exhalací lze řešit rozšířením ekologických variant dopravy.

CNG dokáže výrazně snížit emise dvou složek s nejhorším dopadem na lidské zdraví a životní prostředí, které produkují automobily. Český plynárenský svaz dnes novinářům představil dvě nové nezávislé studie, jež potvrzují pozitivní vliv CNG na snižování emisí oxidů dusíku (NOX) a oxidu uhličitého (CO2).

Výsledky studií o emisích CNG

První z nových studií, zadaná Českým plynárenským svazem v roce 2016, odhalila především výrazné rozdíly v emisích NOx. Zaměřila se přitom na porovnání emisí celkem devíti automobilů včetně lehkých užitkových vozidel s různými motory v běžném provozu.

Asi nejzajímavějším výsledkem analýzy zpracované českými univerzitami je možnost snížení emisí NOX o více než 90 % při provozu na CNG ve srovnání naftovými automobily. Mezinárodní vědecký tým zase upozornil na fakt, že ve srovnání s benzínovými motory vzniká spalováním CNG o téměř čtvrtinu méně CO2.

Čtěte také: Co obnášejí emisní normy?

„Chtěli jsme získat výsledky relevantní pro ČR. Proto jsme měření prováděli na dvacetikilometrové trase přímo v ulicích Prahy. Ve srovnání s naftovými vozy porovnatelné velikosti a motorizace vyprodukovala vozidla na CNG zhruba jedenáctkrát méně oxidů dusíku,“ uvedl Michal Vojtíšek z Centra vozidel udržitelné mobility Fakulty strojní ČVUT v Praze, který byl spoluautorem výzkumu.

Tuzemský výzkum se realizoval ve spolupráci s Centrem vozidel udržitelné mobility při ČVUT v Praze. Dopady přechodu vozových parků z klasických paliv na stlačený zemní plyn popisuje nová studie M. Vojtíška a kol. s názvem Výfukové emise částic, reaktivních sloučenin dusíku a skleníkových plynů z lehkých silničních vozidel za provozu: Porovnání zemního plynu a klasických paliv. Měření výfukových emisí u třech osobních a šesti lehkých užitkových vozů uskutečnil kolektiv odborníků jak v laboratoři, tak za provozu se studeným a teplým startem. Výsledky porovnávají vznětové a CNG motory v úrovni emisí NOx, PM (hmotnost jemných poletavých částic) a PN (počet částic). Oproti benzinovým mají CNG motory výhodu v nižších emisích částic, ve srovnání s naftovými motory pak ve výrazně nižších emisích oxidů dusíku.

„Motory na CNG zpravidla mají velmi nízké emise látek rizikových pro lidské zdraví, a to nejen na zkušebně, ale, což je velmi důležité, také během skutečného provozu v ulicích. Oproti benzinovým motorům produkují výrazně méně částic a oproti naftovým motorům výrazně méně oxidů dusíku. Uvážíme-li emise při výrobě elektrické energie, je ze všech klasických i alternativních paliv CNG pravděpodobně nejméně rizikovým pro lidské zdraví.“ uzavřel M.

Výsledky měření CO2 vychází z analýzy představené Natural & Bio Gas Vehicle Association (NGVA) Europe provedené metodou Well-to-Wheel. „V roce 2030 odborníci očekávají dokonce více než 36% snížení emisí CO2 u CNG vozů oproti benzinovým modelům. Významný rozdíl předpokládají už i v porovnání s dieseleovými auty, konkrétně o 23 %,“ informoval J. Ruml.

Metodu WtW využívá v současnosti i EU. Například směrnice Rady EU z roku 2015 udává, že emise CO2 jsou u CNG vozů de facto shodné s hodnotami elektromobilů.

Čtěte také: Vše o emisích nafty

Srovnání emisí CO2 pro různá paliva

Emise výfukových plynů, zejména pak emise oxidu uhličitého, jsou jedním z hlavních témat současnosti. Podle jejich hodnoty se i mění výrobní cykly a nastavení legislativy z pohledu EU. Ačkoliv se jedná o celkem kontroverzní a obsáhlé téma, základní výpočet množství CO2, které vozidlo vypouští, je vcelku snadný. Emise oxidu uhličitého (CO2) se udávají v gramech na jeden ujetý kilometr s kombinovanou spotřebu určenou podle nového měřícího cyklu WLTP. Pro výpočet množství oxidu uhličitého vzniklého při spálení 1 litru fosilního paliva lze použít výpočetní metodu Americké agentury pro ochranu životního prostředí EPA a musíme k fosilním palivům přidat ještě 1,6 kWh elektřiny potřebné pro rafinaci.

Pro ilustraci uvádíme výpočet emisí pro různá paliva:

• Nafta: 1 litr nafty váží 835 gramů, obsahuje 86,2 % uhlíku, což odpovídá 720 gramům uhlíku v každém litru nafty. Pro spálení 1 litru nafty je třeba 1920 gramů kyslíku. Vzniklý oxid uhličitý se tedy rovná součtu 720 gramů uhlíku a 1920 gramů kyslíku.
• Benzín: 1 litr benzínu váží 750 gramů, obsahuje 87 % uhlíku, což odpovídá 652 gramům uhlíku v každém litru benzínu. Pro spálení 1 litru benzínu je třeba 1740 gramů kyslíku. Vzniklý oxid uhličitý se tedy rovná součtu 652 gramů uhlíku a 1740 gramů kyslíku.
• LPG: 1 litr LPG váží 550 gramů, obsahuje 82,5 % uhlíku, což odpovídá 454 gramům uhlíku v každém litru LPG. Pro spálení 1 litru LPG je třeba 1211 gramů kyslíku. Vzniklý oxid uhličitý se tedy rovná součtu 454 gramů uhlíku a 1211 gramů kyslíku.
• CNG: 1 kilogram CNG obsahuje 72,7 % uhlíku, což odpovídá 727 gramům uhlíku v každém kilogramu CNG. Pro spálení 1 kilogramu CNG je třeba 1939 gramů kyslíku. Vzniklý oxid uhličitý se tedy rovná součtu 727 gramů uhlíku a 1939 gramů kyslíku.

Vozidla na CNG a jejich srovnání

Vozidla na zemní plyn produkují výrazně méně škodlivin než vozidla s klasickým pohonem. Ekologické výhody zemního plynu v dopravě jsou jednoznačné, vyplývají z jeho složení, především poměru atomů uhlíku a vodíku v molekule. A to nejen dnes sledovaných škodlivin - oxidů dusíku, oxidu uhelnatého, uhličitého, pevných částic, ale také i karcinogenních látek - polyaromatických uhlovodíků, aldehydů, aromátů včetně benzenu. Rovněž vliv na skleníkový efekt je u vozidel na zemní plyn menší v porovnání s benzinem či naftou, a také snížení tvorby ozónu v atmosféře nad zemí, který způsobuje tzv.

Na příkladu motoru Cursor od Iveca, kde oproti EURO VI naftovým motorům jsou takřka nulové emise pevných částic, 50% emise NOx a 15% úspory CO2. V případě využití biometanu jsou úspory CO2 dokonce 90%. To vše při výkonu 460 k a 2000 Nm točivému momentu, se sníženou hlučností 71dB.

CNG v nákladní dopravě

Mediálně masírovaná veřejnost si možná ani nevšimla, že snižování emisí není jen záležitost osobních vozidel. Podívejme se blíže na čísla srovnání osobní a nákladní dopravy. Kamion najezdí v průměru 120 000 km za rok s průměrnou spotřebou okolo 28 l/100 km. To je 33 600 l nafty plus aditiva. Na druhou stranu statisticky průměrné osobní auto najezdí 10 000 km se spotřebou 6 l benzínu či nafty, což představuje 600 l ročně.

Čtěte také: Benzínové motory a emise pevných částic

Jeden kamion tedy spálí ročně tolik paliva jako 60 osobních vozidel. A znovu, pokud uvažujeme, že na českých silnicích se denně pohybuje 50 000 kamionů, je to ekvivalent 2,8 mil. osobních automobilů. Jak tedy snížit emise v této kategorii dopravy? Elektrifikací jen velmi obtížné. Pro zachování slušného dojezdu by musela být souprava v současném stavu poznání zatížena takovým množstvím baterií, že spolehlivě eliminuje rozumnou kapacitu nákladu. Kamion vzhledem k výši své pořizovací hodnoty musí být neustále vytížen.

V ČR je bohatá síť na CNG, kde počet stanic přesahuje 200, v dalších 2 letech se plánují LNG stanice. Ne všechny stanice jsou však vhodné pro obsluhu kamionové dopravy. Zejména z pohledu nájezdu / výjezdu a umístění stojanu. Vozidla na plyn mají o cca 10% nižší absoulutní spotřebu paliva, tedy 30 l nafty odpovídá 27 kg CNG. Ceny CNG jsou dlouhodobě výrazně nižší oproti naftě.

Budoucnost CNG

Ještě před nedávnem to vypadalo, že vozy na stlačený zemní plyn (CNG) před sebou mají v koncernu Volkswagen zářivou budoucnost. Na začátku loňského roku firma oznámila, že do modelového portfolia přidá řadu nových aut schopných konzumovat tento druh paliva. Automobilka Seat dokonce dostala za úkol kompletní vývoj technologie CNG pro celý koncern. Výsledkem byl i nový motor.

Volkswagen s vývojem aut na CNG končí. „Pokud chceme dosáhnout cílů v oblasti životního prostředí a ekologické mobility, pak se musíme zaměřit jen na elektromobily. Koncern spoléhal na CNG s tím, že mu pomůže snížit emise. Prodal ale málo aut, loni to bylo jen 110 tisíc kusů na celém světě. A to má v nabídce celkem 19 takových modelů! Plyn navíc není ani populární napříč evropskými zeměmi. Výjimkou je Itálie. Tam se loni prodalo 38 615 aut z celkových 65 581 v celé unii, píše server Autonomitve News Europe. Nízké prodeje tak nestačí k tomu, aby s emisním průměrem celé automobilky dostatečně pohnuly dolů. EU aktuálně vyžaduje, aby vozy měly v průměru méně než 95 gramů CO2 na ujetý kilometr. Jinak už bude automobilky pokutovat.

Problémem ale je, že se evropské normy zaměřují jen na lokální výfukové emise CO2, které daný automobil vypouští. Podle studie společnosti Joanneum Research, kterou si nechala zpracovat automobilová federace FIA a ADAC ji zveřejnil, jsou z hlediska produkce skleníkových plynů za celý svůj životní cyklus elektromobily méně šetrné než auta na plyn. Kromě emisí vznikajících při provozu započítávali autoři analýzy také emise z výroby a recyklace vozu, stejně jako z výroby pohonných hmot. Zohlednili rovněž produkci metanu u plynných paliv a oxidu dusného u biomasy.

Pokud jde o energetický mix, studie pracovala s daty z Německa, které v roce 2018 dosáhlo podílu obnovitelných zdrojů 34,9 procent. Výsledkem bylo, že elektromobil nebude nikdy šetrnější ke klimatu než obdobné auto na CNG s 15procentním podílem biometanu. Pokud by veškerá elektřina byla z obnovitelných zdrojů, pak by byl elektromobil šetrnější k přírodě po ujetí jen 48 tisíc kilometrů.

Paradoxní je, že i když se Volkswagen rozhodl dál auta na stlačený zemní plyn nevyvíjet, domácí Škoda se nyní naopak pustila do jeho propagace. Ve středu oznámila, že její modely Scala a Kamiq na CNG doplní i Octavia čtvrté generace. „CNG je čistší než běžné spalovací motory a při spalování plynu nevznikají téměř žádné částice. Na první pohled se tedy zdá, že by strategie Škody se neshoduje s koncernovou. To ale Paul vyvrací: „Aktuální nabídka modelů na CNG a vyjádření ohledně dlouhodobého vývoje si vzájemně neodporují. Plánovací horizonty v automobilovém průmyslu jsou velmi dlouhé. Strategické plánování se provádí pro období až deseti let.

Škoda ale bude mít prodej svých plynových mobilů ještě těžší než dřív. Uživatele lákají spíš než emise také nižší náklady na provoz, které se při menším cenovém rozdílu mezi auty na CNG a na benzin rychle smazávají. Na rozdíl od benzinu, nafty a LPG cena CNG neklesá, protože na něj pokles ceny ropy nemá vliv. Od ledna jeho cena poskočila i kvůli vyšší dani. Aktuálně v průměru vyjde na 26,73 korun za kilogram. Benzin nyní stojí 29,85 Kč za litr, nafta pak 29,64 Kč. Na nejlevnějších benzinkách v Česku je to ale ještě méně, třeba síť diskontních čerpacích stanic Tank Ono už nabízí litr Naturalu 95 za 23,60 Kč. Nejlevnější cena CNG v Česku je 23,50 na stanici Bonett v pražských Stodůlkách. Faktem ale je, že i tak se auto na stlačený zemní plyn stále cenově vyplatí. Jen za delší dobu.

Například Škoda Scala s motorem 1.0 TSI G-Tec vyjde na 462 900 korun ve výbavě Style, s motorem 1.0 TSI na 432 900 korun. CNG je tedy o 30 tisíc dražší, ale zase má nižší spotřebu 3,5 Kg na 100 km proti 5,0 litrům benzinu.

Proti CNG ale hovoří i další problémy. Pokud Evropská unie pozitivně vyhodnotí svůj boj proti emisím CO2, bude ještě přitvrzovat. „V roce 2023 dojde k přezkumu celého systému. V takovém případě je zřejmé, že CNG i přes svou nižší produkci emisí přestane dávat smysl a automobilky se budou muset věnovat pouze elektrickým autům, které mají nulové výfukové emise CO2. To je už ostatně jasná strategie koncernu Volkswagen, který do jejich vývoje investoval 50 miliard eur, tedy asi 1,37 bilionu korun.

Při porovnávání bilance skleníkových plynů mezi auty se spalovacími a elektrickými motory se obvykle bere v potaz benzin, případně nafta. Takových studií vzniká v poslední době celá řada. Jejich výsledky se někdy i silně různí. Obvykle však dospívají k tomu, že elektromobil má celkové emise CO2 za životní cyklus o něco nižší než běžné auto a že existuje výhled dalšího zlepšování s tím, jak poroste podíl obnovitelných zdrojů ve výrobě elektřiny. Přesně to udělali výzkumníci ze společnosti Joanneum Research.

Kompletní studie, vypracovaná na zadání Mezinárodní automobilové federace (FIA), bude zveřejněna na podzim. Kromě emisí vznikajících při provozu auta započítávali autoři také emise z výroby a recyklace vozu, stejně jako z výroby pohonných hmot. Zohlednili rovněž produkci metanu u plynných paliv a oxidu dusného u biomasy.

Za modelový automobil posloužil kompaktní model „ve třídě Golfu“. Při teoretickém předpokladu výroby elektřiny z obnovitelných zdrojů (k tomu se blíží třeba Norsko) se bilance překlápí ve prospěch elektroauta už za nějakých čtyřicet tisíc kilometrů. Jenže v aktuálním energetickém mixu se elektromobil jeví jako výhodnější až po 8,5 letech při nájezdu 127 500 km. Důvodem je dobře známá energetická náročnost výroby vysokonapěťových akumulátorů.

Ještě lépe vychází pohon na vodík. Toto zjištění je v souladu s dřívějšími výpočty ADACu a jiných. Evropská unie i národní vlády nicméně v podpoře konkrétních druhů pohonu silně sázejí právě na elektřinu. Příkladem je i nedávné rozhodnutí české vlády, podle kterého se auta na CNG mají těšit jen zlomkovému zvýhodnění proti elektroautům.

„Pokud by se v rámci studie LCA vzal v potaz biometan (tedy bioCNG) vyrobený z biologicky rozložitelných odpadů, pak nebude mít elektromobil nikdy šanci. Nemluvě o rychlosti plnění, disponibilitě, zaměnitelnosti paliv a dojezdu,“ dodává Václav Holovčák ze skupiny Bonett.

Vozy na stlačený zemní plyn (CNG) mají pozitivní vliv na snižování emisí oxidů dusíku v ovzduší. Vyplývá to ze studie, kterou pro Český plynárenský svaz (ČPS) zpracovalo České vysoké učení technické (ČVUT) v Praze ve spolupráci s Českou zemědělskou univerzitou a společností SEVEn Energy. Emise byly porovnávány u devíti automobilů včetně lehkých užitkových vozidel s různými motory v běžném provozu. Studie byla představena na dnešním setkání s novináři.

„Chtěli jsme získat výsledky relevantní pro ČR, proto jsme měření prováděli na dvacetikilometrové trase přímo v ulicích Prahy. Emise z dopravy se na celkovém znečištění ovzduší v ČR podílejí přibližně z jedné pětiny. Podle dat Sdružení automobilového průmyslu je v Česku celkově registrováno přes sedm milionů vozidel. Podíl těch s pohonem na CNG tak činí necelé tři desetiny procenta. Výhodnost CNG proti tradičním pohonným hmotám podporuje mimo jiné spotřební daň. Ta od začátku roku 2015 do konce letošního roku činí u CNG 0,72 Kč za metr krychlový. Spotřební daň z litru benzinu je 12,84 Kč, z litru nafty 10,95 Kč.

„Nechtěli bychom, aby se u nás opakoval černý scénář nevyužití vybudovaných CNG kapacit ze Slovenska. Národní akční plán Čistá mobilita počítá s vybudováním sítě zhruba 300 plnicích stanic a se zvýhodněnou sazbou spotřební daně pro CNG i po roce 2020. V Česku je aktuálně v provozu 154 veřejných plnicích stanic na stlačený zemní plyn, o 11 víc než na konci roku. Celkem je nyní v Česku kolem 7000 čerpacích stanic, veřejně přístupných je asi 3900. Drtivá většina z nich nabízí tradiční paliva, tj. benzin a naftu.

Plynaři tvrdí, že CNG snižuje kromě emisí oxidů dusíku také emise oxidu uhličitého. Ruml upozornil na studii představenou mezinárodní asociací Natural & Bio Gas Vehicle Association (NGVA) Europe. „V roce 2030 odborníci očekávají více než 36procentní snížení emisí oxidu uhličitého u CNG vozů oproti benzinovým modelům.

Český plynárenský svaz je sdružení firem a odborníků působících v plynárenství a souvisejících oborech. Sdružuje asi 100 odborných sdružení a firem působících v plynárenství.

tags: #emise #motoru #na #cng #studie

Oblíbené příspěvky:

• Komplexní pohled na odpadové hospodářství
• Dlouhodobá ztráta půdy
• Pesticidy a české limity
• Data o kvalitě ovzduší
• Praktický koš do domácnosti