Není jednoduché říct, co a jak vychází z výfuku motorů. Záleží to na neskutečném množství věcí - od typu motoru přes dodatečné úpravy emisí až třeba po okamžitou relativní vlhkost vzduchu.
Z motoru výfukovými ventily odchází směs paliva a vzduchu, ve které ještě stále dochází k reakcím. Je to extrémně složitý chemismus, při němž přichází ke slovu nejen klasická chemická rovnice H2 + O2 = 2H2O, ale do všeho ještě mluví vysoká teplota a navíc i dynamika plynů.
Věřte, že tohle by nebyl dobře se čtoucí díl o spalovacích motorech a tom, co se uvnitř děje. Nechme to stranou a protáhněme výfukové potrubí do dostatečné délky tak, aby dokázaly všechny chemické děje proběhnout, nenechávejme tohle všechno prohnat EGR ventilem, protlačit katalyzátorem, smáčet močovinou a strčme sondu do výfuku.
Ten je díky své délce už dostatečně chladný, aby termické reakce neměly na chemické děje žádný vliv. Ovšem ještě musíme ale celou tuto část rozdělit na dvě samostatné kapitoly, protože zážehové a vznětové motory mají zcela rozdílnou regulaci vstupů a tedy i rozdílné výsledky.
Zážehové motory
Základní informací budiž vždy graf, kde na ose x je přebytek vzduchu a na ose y hodnoty emisí v ppm. Prohlédněte si graf a zjistíte, že tu máme velký problém v tom, že musíme vyvážit hned několik různých jedovatých plynů, které mají maxima / minima přesně v místě, kde ostatní mají minima / maxima.
Čtěte také: Vše o emisních normách
Takže se vraťme k předpokladu, že ʎ=1, pro spalovací soustrojí řekněme ideální teoretický přebytek vzduchu, kdy se spálí všechno palivo (promiňte, minule jsme si řekli, že to čistá jednička není, ale tohle je pouze pro ukázku).
Z grafu takzvané regulační charakteristiky vidíme, že oblasti námi vyžadovaného přebytku vzduchu se dostáváme k nejnižším hodnotám oxidu uhelnatého (CO), u nespálených uhlovodíků jsme sice na sestupující křivce, ale pořád to není ono, zato jsme na vrcholu oxidů dusíku (NOx).
Pohyb jakýmkoli směrem je stále cestou do ekologického zatracení. Když přidáme palivo při akceleraci, tak máme příliš bohatou směs s briketami CO. Když zase vytvoříme chudou směs, u které se nedostatečným odparem (tedy odebráním skupenského tepla) dostatečně neochladí spalovací prostor, tak teploty spalování vystřelí nahoru NOx.
Čím chudší směs, tím se zdá, že emise jsou víc zkrocené, jenže to máme zase problémy s chodem motoru a udržením plamene.
Vznětové motory
Naftový motor je regulován ne kvantitativně jako benzínový (chceme větší výkon, nacpeme tam víc paliva), ale kvalitativně (se zatížením se mění lambda). A tak i náš graf je jiný. Sice na první pohled vypadá stejně, ale osa x (tedy lambda) znamená, že čím vyšší lambda, tím menší zatížení motoru.
Čtěte také: Více o pamětních emisích
Zde se dozvídáme, že produkce nespálených uhlovodíků a oxidu uhelnatého relativně zvládnutou emisí, protože mají dostatek vzduchu při spalování (pracují vždy s přebytkem vzduchu). Hlavním problémem jsou tak produkce pevných částic (PM) a oxidů dusíku (NOx).
Jenže to také není stejné v celém rozsahu zatížení.
Labyrint emisních záhad pak ještě vynásobte takovými proměnnými, jako je předstih zážehu (u zážehových motorů) nebo počátek vstřiku (u zážehových i vznětových motorů).
Například při zdvojnásobení předstihu zážehu (třeba ze 20° na 30°) a ʎ=1 se zdvojnásobí i emise NOx, ovšem zase výrazně klesá specifická spotřeba paliva.
Tenhle problém se tak musí řešit jinak. Jak všichni víte, řeší se právě dalšími redukčními činiteli, které se ve výfukovém potrubí snaží emise pořádně vyčistit, spálit, deaktivovat, zachytit.
Čtěte také: CIM Ministerstvo Emise: Vysvětlení
A pak najednou tu máme tabulky emisních limitů a v nich se vyskytuje CO2, o kterém jsme se tady vůbec nebavili, protože se jedná vlastně o produkt dokonalého spalování. Jenže kde v motoru najdeme dokonalé spalování? Navíc CO2 je vlastně nejedovatý plyn… Tak jak to s tím vlastně je?
Pozor - emise nejsou imise!
Bohužel se stále objevují články a televizní příspěvky, kdy se politici, komentátoři a skoro odborníci předhánějí v tom, jak budou hlasitě objevovat děsivé účinky emisí ve vzduchu na lidské tělo a nabádat světové orgány, aby zakročili proti imisím produkovanými automobily.
Pojďme si srovnat názvosloví. EMISE je konečný produkt spalování, který vychází z výfuku. Jde o výsledek chemických reakcí, které v našich potřebách již prošly hmotově-bilanční nebo reakčně-kinetickými posttermickými přeměnami. Srozumitelně - to je to, co vychází z výfuku.
IMISE pak jsou emise, které se dostaly do ovzduší, zde se spojily s kapkami deště, prošly dalšími reakcemi slunečním zářením, statickou elektřinou, zareagovaly s dalšími chemickými částečkami a dostaly se do životního prostředí (půdy, vody, vzduchu i člověka). Imise se tedy nerovnají emisím.
Elektromobily a emise - studie VUT FEKT
Nulové emise? Výfuk v elektrárně? Kde je pravda odhaluje nedávno publikovaná studie výzkumníků z brněnského VUT FEKT. Studie publikovaná v prestižním časopise Renewable and Sustainable Energy Reviews se věnovala vlivu elektromobilů na emise v zemích Visegradské čtyřky - Česko, Slovensko, Polsko, Maďarsko.
Což znamená, že by se konečně mohlo podařit vyvrátit (nebo potvrdit!) řadu mýtů oblíbených v našich končinách. Právě geografické zasazení je podle mě velmi důležitým faktorem. Ve všech diskuzích totiž velmi často argumenty sklouznou k tomu, že náš energetický mix není ani zdaleka tak čistý, jako například v Norsku, aby přechod na EV dával skutečně bezemisní smysl.
Fakta studie
Hlavní hvězdou, o které bude řeč, je Hyundai Kona z roku 2019 a to hned z několika důvodů. Předně se vyrábí ve všech myslitelných provedeních pohonu - benzín, nafta, hybrid i čistě elektrický s menší a větší baterkou.
Příjemným bonusem také bylo, že se vyrábí u nás, v Nošovicích, takže byla snadněji dostupná data ohledně emisí při výrobě. Totéž platí i pro baterii jeho elektrické varianty, která se vyrábí v polské Wroclawi.
Ostatní údaje se také vztahují k roku 2019, který byl “posledním normálním”, před bezprecedentními údálostmi jako Covid nebo válka na Ukrajině. Uvažováno bylo patnáctileté období s průměrným nájezdem 10 000 kilometrů za rok.
Následující graf je tak poplatný přímo pro Českou Republiku a vyjadřuje celkový objem emisí za celou popisovanou životnost vozu (15let / 150 000km). Žlutá část sloupce jsou emise, jež připadnou na výrobu vozu. Pro běžného autíčkáře poměrně nepřekvapivě vycházejí všechny verze téměř stejně. Vyrobit auto je prostě (emisně) stejně nákladné, nezávisle na jeho pohonu.
Oranžově jsou zvlášť znázorněny emise z výroby baterie. Takže na začátku cyklu je elektromobil skutečně v nevýhodě a není zelenější. Tenhle dluh se však poměrně rychle vyrovná, když si povšimneme šedého sloupce, představujícího emise ze spalovaného paliva.
U nás poměrně brzy, již po 32 000 km v případě větší baterie a po pouhých 17 500 km u menší. I při uvažování emisně “nejhorší” kombinace - tj. větší baterka a polský energetický mix (větší podíl uhelných elektráren), nastane rovnováha po necelých 50 tisících. Fakta říznutá špetkou cynismu hovoří jasně. Pokud máte v plánu ztotálkovat své nové auto před třemi desítkami najetých kilometrů, rozhodně je lepší činit tak se spalovacími vozy.
Zajímavostí také je, že výzkum počítal s emisemi při výrobě všech paliv. (modrá část) Stejně jako se stejk neobjeví sám od sebe na pultu v obchodě nebo elektřina v zásuvce, ani benzín na čerpací stanici se neocitne jen tak.
Dokonce zašli tak daleko a dopodrobna, že byly brány v potaz také emise při výrobě adBlue potřebné pro provoz naftové varianty.
Nakonec zelená část jdoucí do mínusu jsou emise ušetřené díky předpokládané plánované recyklaci vozidla na konci jeho životnosti. Z vraků umíme znova využít přes 90% materiálu a jedná se o obrovskou úsporu, oproti zisku ze surových materiálů - především, co se kovů týče.
Z důvodu náročnosti a nejednoznačnosti dat nebyly uvažovány emise v rámci údržby. Zde by se však misky vah opět jistě vychýlily na stranu elektromobilů. Nižší servisní náročnost jim v některých ohledech - absence olejů, filtrů - zkrátka nelze upřít.
Celkové emise elektromobilů jsou však za uvedený cyklus oproti spalovacím verzím téměř poloviční. Takže ano, z hlediska emisí to má smysl a pohon na elektřinu si svoje (emisní) výhody dokáže obhájit.
Stručný závěr hlavního autora Kamila Jaššo zní:“Výzkum prokázal významný potenciál elektromobilů ve snižování emisí v zemích Visegrádské čtyřky (V4). Ve srovnání s benzinovými motory mohou elektromobily snížit emise o 29-69 % (v ČR o 46 %), u naftových motorů je redukce 19-60 % (v ČR o 39 %).”
Konkrétní čísla nejsou pochopitelně zcela stejná pro všechny země, což je dáno zejména energetickým mixem. Podíly elektřiny vyrobené v České republice jsou následující: fosilní paliva - 52%, jaderná - 35%, obnovitelné zdroje - 13%. (pro rok 2019)
Nejlépe, respektive nejekologičtěji pak vychází provoz elektromobilu na Slovensku, za čož vděčí především většímu zastoupení jaderných (54%) a vodních (16%) elektráren.
V celé rovnici je samozřejmě mnoho proměnných, takže pro jiné vozy, v jiných zemích, může podobný graf vypadat rozdílně. Rozhodně se však jedná o komplexní analýzu, jejíž závěry jsou vážně zajímavé. A co víc, relevantní přímo v našem středoevropském prostředí, bez přepočtů a různých “coby-kdyby”.
Graf celkových emisí elektromobilů pro všechny země V4
Emisní normy Euro
Emisní norma Euro je závazná norma Evropské unie stanovující limitní hodnoty škodlivin ve výfukových exhalacích benzinových a naftových motorů pro motorová vozidla v závislosti hmotnosti škodliviny na ujeté vzdálenosti.
Normy stanoví limity oxidu uhelnatého (CO), uhlovodíků (HC), oxidů dusíku (NOx) a hmotnost a počet pevných částic (PM a PN); nezabývají se oxidem uhličitým ani sirnými sloučeninami.
Norma je vydávána v postupně se zpřísňujících číslovaných verzích; normy pro osobní automobily a lehké užitkové automobily jsou číslovány arabskými číslicemi, normy pro těžké nákladní automobily a autobusy římskými číslicemi.
Některá města zavádí nízkoemisní zóny, které omezují vjezd automobilů na základě výše jejich emisí.
První emisní norma začala platit v Kalifornii roku 1968. Návrh na normy Euro 7/VII byl zveřejněn začátkem roku 2023 s předpokládanou účinností v roce 2025 pro osobní vozy a v roce 2027 pro nákladní.
Návrh obsahoval sjednocení limitů pro všechny typy motorů, snížení limitu pro oxid uhelnatý, nové limit pro emise amoniaku a prachové částice z brzd a pneumatik, rozšíření podmínek měření v provozu či prodloužení lhůty pro plnění emisních norem z hlediska dlouhodobé životnosti.
V září 2023 byl návrh zásadně změněn, pro osobní automobily zůstaly zachován pouze nový limit pro prachové částice z brzd a pneumatik a prodloužení lhůty pro plnění emisních norem z hlediska dlouhodobé životnosti z 5 let a dojezdu 100 tis. km na 10 let a dojezd 200 tis.
Norma Euro 7 zavádí od roku 2029 limity pro emise částic z brzd. Norma Euro 7 zavádí minimální výkonnostní požadavky na životnost baterií. Tyto mají činit 80 % 5 let od začátku životnosti nebo 100 tis. ujetých km (co nastane dříve) a 72 % 8 let od začátku životnosti nebo 160 tis. 100 tis. 160 tis.
Směrnice 443/2009 určila emisní cíl pro emise oxidu uhličitého pro nově vyráběné automobily osobní automobily a to stanovením průměrných emisí pro nový vozový park prodávaný daným výrobcem.
Při překročení cíle je výrobce povinen platit poplatek za překročení za každý vyrobený vůz. V roce 2014 byla přijata regulace s cílem na úrovni 95 g/km u osobních automobilů a 147 g/km u užitkových vozů, obojí do roku 2020.
V roce 2019 pak byla přijata regulace s cílem další 15 % redukce u osobních i užitkových vozů do roku 2025, do roku 2030 pak 37,5 % redukce u osobních automobilů a 31 % redukce u užitkových vozů. Regulace neplatí pro malosériové výrobce (do 1 tis.
Emisní normy založené na emisních normách Euro začaly přejímat také některé státy mimo Evropský hospodářský prostor.
V roce 2000 šlo o Indii a Čínu (v obou zemích tehdy norma Euro 1), normy přejímaly také Austrálie, Indonésie, Kambodža, Rusko, Thajsko, Turecko, Vietnam, státy Jižní Ameriky a to Argentina, Brazílie, Chile, Kolumbie, Mexiko či Peru.
Oblíbené příspěvky:
Kontakt
Zelaná Hrebová, z.s.
[email protected]
IČ: 06244655
Paskovská 664/33
Ostrava-Hrabová
72000
Bc. Jana Veclavaková, DiS.
tel. 774 454 466
[email protected]
Jaena Batelk, MBA
tel. 733 595 725
[email protected]