Menga díselbílar minna en bensínbílar?

Fyrirlestur fyrir almenning13. september 2005

Þór Tómasson

Yfirlit

• Hvernig er hægt að svara spurningunni?• Almennt um jarðefnaeldsneyti• Almennt um andrúmsloft• Um bruna eldsneytis• Hvað er mengun?• Umræðuatriði• Lokaorð• Svar?

Almennt um jarðefnaeldsneyti

• Jarðefnaeldsneyti er almennt skipt í 3 flokka– Gas– Olíu– Kol

Um gas

• Jarðgas eða náttúrulegt gas– Er mest metan (CH4)

• En líka etan (C2H6) og etylen (C2H4), sem notað er í plastiðnaði

• Óhreinindi í jarðgasi eru oftast koldíoxíð (CO2), brennisteinsvetni (H2S) og vetni (H2)

• Líka selt sem CNG og LNG

• Kósangas– Própan (C3H8) og bútan (C4H10)– Líka kallað LPG

Um kol

• (Mór)• Brúnkol• Steinkol

– Kol eru mjög mismunandi með tilliti til:• Orkugildis• Öskumagns• Óhreininda• Tjöruinnihalds• O.fl.

– Þessir þættir skipta kolum upp í marga mismunandi flokka

Um olíu

• Bensín• Steinolía• Létt brennsluolía

– Gasolía• Díselolía

• Þyngri brennsluolía– Þyngri eimuð olía– Svartolía af mörgum mismunandi gerðum

• Flokkast í marga flokka svipað og kol

Nánar um bensín

• Oktan (C8H18)– Bensín með oktantölu 100 brennur í tiltekinni vél eins og

hreint oktan (isó-oktan)– Bensín með oktantölu 0 brennur í sömu vél eins og hexan

(C6H14)• Bensín er blanda af öllum hugsanlegum efnum sem eru

þarna á milli sem hafa svipaða eiginleika• Bensín beint úr olíuhreinsistöð er sjaldan með nógu háa

oktantölu til að fullnægja þeim stöðlum sem miðað er við og því er bætt út í það efnum til að hækka oktantölu og bæta brunaeiginleika

Nánar um díselolíu

• Cetan (C16H34)– Þegar rætt er um brunaeiginleika díselolíu er oft vísað

til cetan-tölu– Því hærri sem cetan tala er því styttri tíma tekur að

kveikja í olíunni við gefið hitastig• Díselolía er gasolía á bíla, sem nú er unnin

sérstaklega til að búa til hreinna og einsleitara eldsneyti en gasolía til annarra nota

• Gasolía er olía sem þar sem a.m.k 85% eimast við 350°C samkvæmt tilteknum staðli

Almennt um andrúmsloft

• Andrúmsloft er blanda ýmissa efnasambanda

• Þau helstu eru:– Köfnunarefni N2 78%– Súrefni O2 21%– Argon Ar 0,9%– Vatn H2O breytilegt– Koldíoxíð CO2 0,033%

Meira um andrúmsloft• Andrúmsloft inniheldur líka:

– Neon (Ne), helíum (He), krypton (Kr) og xenon (Xe)– Vetni (H2), metan (CH4) og hláturgas (N2O)– Kolmónoxíð (CO)– Brennisteinsdíoxíð (SO2)– Ýmis önnur köfnunarefnisoxíð (s.s. NO, NO2, NO3, HNO2 og

fleiri, almennt tilgreind sem NOx)– Óson (O3)– Ýmis vetniskolefni (almennt tilgreind sem HC eða CH)– Eitthvað af flestum öðrum gastegundum sem búnar hafa verið

til.– Rykagnir og dropa með uppleystu söltum og ögnum

Hvað er loftmengun?

• Við tölum um mengað andrúmsloft þegar styrkur lofttegunda eða ryks eykst (eða minnkar) af manna völdum þannig að styrkur lofttegundanna getur verið hættulegur heilsu fólks, gróðri eða umhverfinu á annan hátt

Um bruna eldsneytis• Dæmi um hreinan bruna:

– Metan + súrefni => koldíoxíð + vatn + varmi– CH4 + 2 O2 => CO2 + 2 H2O + varmi

• Raunveruleikinn er allur annar:– Bensín + andrúmsloft => koldíoxíð + vatn + kolmonoxíð

+ köfnunarefnisoxíð + óbrunnið eða hálfbrunnið bensín + brunaleifar allra óhreininda í bensín + brunaleifa allra efna í andrúmslofti sem geta brunnið við þetta hitastig

– Sama gildir um bruna díselolíu, þar kemur bara inn “óbrunnin eða hálfbrunnin díselolía + brunaleifar allra óhreininda í díselolíu” og hitastig við bruna er annað

Munur á bruna bensíns og díselolíu í vélum

• Bensíngufur eru mjög eldfimar og þegar hæfilegt súrefni er til staðar nægir einn neisti til að kveikja í bensíngufunum og öllu bensíninu– Óbrunnið og hálfbrunnið bensín er mest létt vetniskolefni

sem eru lofttegundir• Í díselvél er lofti og eldsneyti þjappað saman undir

miklum þrýstingi og þegar þrýstingurinn er nægur þá kviknar í olíunni– Óbrunnin og hálfbrunnin díselolía er mest þyngri

vetniskolefni sem eru vökvar eða föst efni, auk þess sem minna kolmónoxíð myndast.

Hreinsibúnaður á bílvélar• Bensínvélar hafa vel þróaðan hreinsibúnað, þrívirkir

hvarfakútur, sem hreinsa yfir 95% af kolmonoxíði, vetniskolefnum og köfnunarefnisoxíðum– CO + HC + NO => CO2 + H2O + N2

• Í díselvélum er hlutfall þessara efna allt annað og þrívirkir hvarfakútar virka ekki og annar hreinsibúnaður hefur ekki verið til staðar.

• Díselbílar hafa því mengað mun meira af köfnunarefnisoxíðum (NOx) og rykögnum eða sóti

Loftmengun í þéttbýli

• Á vegum ESB hefur verið starfandi vinnuhópur um bætt loftgæði í Evrópu

• Clean Air for Europe (CAFE)– Rannsóknir fyrir CAFE um áhrif loftmengunar

á heilsu fólks hafa sýnt að:• Rykmengun er langáhrifamesta loftmengun í

Evrópu í dag (PM2,5)• Mengun af völdum köfnunarefnisoxíða kemur þar

næst– Þar með er ósonmengun við yfirborð jarðar

Svar

• Díselbílar menga meira

– En• Díselbíla eyða minna• Díselolía er ódýrari• Díselvélar vinna betur undir álagi• Aðstæður eru aðrar hérlendis en í þéttbýli Evrópu• Það er kominn fram hreinsibúnaður fyrir díselvélar

Hverjar eru aðstæður hér?

• Í Reykjavík fer ryk helst yfir umhverfismörk

• Köfnunarefnisoxíð hafa einnig mælst há í froststillum á vetri

• Óson er oft hátt á vorin• Öll aukning á þessu þáttum verður að teljast

óæskileg

Dæmi um ryk á MiklatorgiUmhverfismörk eru 50

020406080

100120140160180200

2.1.19

99

16.1.

1999

30.1.

1999

13.2.

1999

27.2.

1999

13.3.

1999

27.3.

1999

10.4.

1999

24.4.

1999

PM10 Miklatorg

Útblástursmörk fyrir fólksbílagerðarprófun

COgr/km

CH + NOxgr/km

Rykgr/km

bensín dísel bensín dísel dísel

1996 2,2 1,0 0,5 0,7 0,08

2000 2,3 0,64 0,35 0,56 0,05

2005 1 0,5 0,18 0,3 0,025

Og frá næstu ármótum• Allir bílar eiga að hafa skynjara sem gefur merki um

bilum ef loftmengun fer yfir tiltekin mörk.

Mass of carbon

monoxide

Mass of total hydrocarbon

s

Mass of oxides

of nitrogen

Mass of

particulates(CO)

L1(g/km)

(THC)L2

(g/km)

(NOx)L3

(g/km)

(PM) L4

(g/km)

Petrol

Diesel

Petrol

Diesel

Petrol

Diesel

Diesel

3,20 3,20 0,40 0,40 0,60 1,20 0,18

Hver er svo raunveruleg losun fólksbíla fyrir þessa 4 þætti?

• Betri bensínbílar ná öllum mörkum auðveldlega• Díselbílar eru á mörkunum fyrir

köfnunarefnisoxíð og ryk miðað við Euro III eða IV eftir því hvað þeir eru gefnir upp fyrir

• Díselbílar með góðar síur á vélarútblæstri ná mörkum fyrir agnir auðveldlega og eru ekki mikið hærri en bensínbílar

Hvað með gróðurhúsalofttegundir?

• Díselbílar eyða minna en bensínbílar– Munur er oft 1 til 2 l/100 km fyrir minni bíla og

meiri fyrir stærri bíla– Að fækka bensínbílum miðað við sambærilega

díselbíla mun því minnka losun gróðurhúsalofttegunda

Svar

• Díselbíla með ryksíum á útblæstri menga minna af gróðurhúsalofttegundum, en meira af köfnunarefnisoxíðum og ryki miðað við sambærilega bensínbíl.

• Það fer því eftir notkunarmynstri og forgangsröðun hvort hentar betur bensínvél eða díselvél.

Umræðupunktar• Hvað með stóra díselbíla og vinnuvélar?

– Á slík tæki er hægt að setja ryksíu fyrir útblástur og hreinsibúnað fyrir köfnunarefnisoxíð

– Einnig er verið að útbúa lausnir fyrir eldri tæki• Hvað með annað eldsneyti?

– Gas, bíodísel, etanól og flest annað “hreinna” eldsneyti menga oft minna en bæði bensín og díselbílar

– Vetni, rafmagn og þrýstiloft geta knúið ökutæki nánast án loftmengunar frá ökutækjunum

• Hvað með tvinnvélar?– Tvinnvélar hafa minna álag á hina hefðbundnu

bensínvél/díselvél og því menga þær minna en aðrir bensínbílar/díselbílar.

Lokaorð

• Takk fyrir góða áheyrn