Techniken zur Reduktion der NO x -Emissionen bei LKW und Bus zur Erfüllung von EURO VI

Transkript

1 Techniken zur Reduktion der NO x -Emissionen bei LKW und Bus zur Erfüllung von EURO VI Gerhard Emmerling Motor-Vorentwicklung, Abgasnachbehandlung, MAN Nutzfahrzeuge, Nbg.

2 Inhalt Feinstaub und NO 2 -Immission Möglichkeiten zur NOx-Reduktion Stand der Gesetzgebung EURO VI Kombination von DPF und SCR-System Ausblick

3 Inhalt Feinstaub und NO 2 -Immission Möglichkeiten zur NOx-Reduktion Stand der Gesetzgebung EURO VI Kombination von DPF und SCR-System Ausblick

4 Ein Laster ist laut, raucht und stinkt! Das alte Bild vom Nutzfahrzeug ich rauche gern!

5 Emissionsgesetzgebung von Euro 0 bis Euro V PM [g/kwh] 0,7 0,6 Euro 0, 1990 Dieselmotoren > 85 kw 0,5 0,4 Euro I, ,3 0,2 0,15 0,1 Euro II, 1995 Euro III, 2000 Euro V, ,02 Euro IV 0 ab , ,4 COP-Grenzwerte EEC 88/77 NO x [g/kwh]

6 Feinstaub-Grenzwertüberschreitungen 2005 Station Messnetz Stationsname Tage Methode DEBW118 Baden-Württ. Stuttgart Am Neckartor 187 g DEBY115* Bayern München/Landshuter Allee 107 k DEBB044* Brandenburg Cottbus, Bahnhofstr. 88 k DENW131 DENW136 * DENW102 DEBW117 Nordrhein- Westf. Nordrhein- Westf. Nordrhein- Westf. Baden-Württ. Duisburg Kiebitzmühlenstr. 83 g Dortmund Brackeler Str. 82 k Duisburg-Bruckhausen 81 g Ludwigsburg Friedrichstraße (S) 78 g DESN014 Sachsen Dresden-Mitte 78 k DESN025 Sachsen Leipzig-Mitte 75 g DEBE063 Berlin B Neukölln-Silbersteinstr. 74 k

7 Nachrüstung von CRT-Systemen auch bei älteren Bussen

8 CRT *- Partikelfilter System Partikelfilter Ruß (C) + NO Oxi-Kat C + NO 2 CO 2 + NO Oxidations - Katalysator 2NO + O 2 2NO 2 Partikelfilter C + 2NO 2 CO 2 + 2NO 2CO + O 2 2CO 2 CH x + O 2 2CO 2 + H 2 O * Continuously Regenerating Trap Randbedingungen: Schwefelgehalt im Dieselkraftstoff max. 10 ppm Abgastemperatur für Regeneration o C

9 NO 2 - Emissionen im ESC-Zyklus NO 2 in g/kwh 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 Motor-roh nach CRT nach PM-KAT SCR-roh EURO I EURO II EURO III EURO IV EURO V / EEV

10 Inhalt Feinstaub und NO 2 -Immission Möglichkeiten zur NOx-Reduktion Stand der Gesetzgebung EURO VI Kombination von DPF und SCR-System Ausblick

11 Möglichkeiten der Stickoxidund Partikelreduzierung 0.2 innermotorische NO x -Reduzierung Partikel [g/kwh] 0.1 Euro III Abgasseitige Partikelreduzierung innermotorische Partikelreduzierung EuroV Euro IV Abgasseitige NO x -Reduzierung NO x [g/kwh]

12 Gekühlte Abgasrückführung an MAN-Motoren (ab EURO III) Luftfilter Motor AGR-Ventil Druckspitzen-ventile AGR-Kühler Ladeluftkühler Vorteile(AGR allgemein): wirkt immer kein weiterer Betriebsstoff nötig keine aufwändige Regelung/Steuerung keine Abhängigkeit von Katalysatoren

13 Niederdruck-AGR-System Ansaugrohr Motor Ladeluftkühler Turbine Verdichter CRT-System AGR-Ventil AGR-Kühler Nachteile (zur Hochdruck-AGR): Verschmutzung des gesamten Ansaugtraktes Problem Verdichter-Endtemperatur Versottungsgefahr kostenintensiver

14 MAN AdBlue -System D20 CAN-Bus-Verbindung zur EDC Schalldämpfer mit Reduktionskat. (SCR) und Ammoniak (NH 3 )- Sperrkatalysator Dosiersystem mit Steuergerät (schematisch) AdBlue -Tank Temperatursensoren Temp.- sensor Dosiermodul (AdBlue ) Luftkessel Füllstandssensor Luftpresser AdBlue -Mischer (Hydrolyse-Katalysator) Luftzufuhr

15 Inhalt Feinstaub und NO 2 -Immission Möglichkeiten zur NOx-Reduktion Stand der Gesetzgebung EURO VI Kombination von DPF und SCR-System Ausblick

16 0,03 EURO VI -Grenzwerte Partikelgrenzwerte für ETC/WHTC EURO V EURO IV Partikel in g/kw h 0,02 0,01 US 2010 EURO VI EEV 0 1,0 3,0 ETC : European transient cycle 1 NOx in g/kwh 3 bei ESC ETC

17 Grenzwerte für Partikelanzahl bei EURO VI Im WHSC (World Harmonised Stationary Cycle): 8 x 10^11 Im WHTC (World Harmonised Transient Cycle) : 6 x 10^11 Meßgerät und genaues Procedere noch nicht endgültig fix!

18 Vergleich ESC zu WHSC

19 Temperaturvergleich ETC - WHTC WHTC ETC Abgastemperatur [ C] Zeit [s]

20 Inhalt Feinstaub und NO 2 -Immission Möglichkeiten zur NOx-Reduktion Stand der Gesetzgebung EURO VI Kombination von DPF und SCR-System Ausblick

21 kombiniertes CRT - / MAN AdBlue - System CRT :continuously regenerating trap system Funktionsprinzip: SCR: selective catalytic reduction O Ab H R O KAT NO 2 - Bildung, HC + CO - Oxidation (2NO+O 2 2NO 2 ) O-KAT Ab Abscheider Partikel - Sammlung und C - Oxidation (C+2NO 2 CO 2 +2NO) KAT Harnstoffzersetzung ((NH( (NH 2 ) 2 CO NH 3 + CO 2 ) H-KAT R-KAT NO x -Reduktion (4NH 3 +4NO+O 2 4N 2 +6H 2 O 2NH 3 +NO+NO 2 2N 2 +3H 2 O) O-KAT NH 3 -Oxidation (4NH 3 +3O 2 2N 2 +6H 2 O)

22 kombiniertes CRT - / MAN AdBlue -System CRT :continuously regenerating trap system Funktionsprinzip: SCR: selective catalytic reduction O Ab H R O KAT NO 2 - Bildung, HC + CO - Oxidation (2NO+O 2 2NO 2 ) O-KAT Ab Abscheider Partikel - Sammlung und C - Oxidation (C+2NO 2 CO 2 +2NO) KAT Harnstoffzersetzung ((NH( (NH 2 ) 2 CO NH 3 + CO 2 ) H-KAT R-KAT NO x -Reduktion (4NH 3 +4NO+O 2 4N 2 +6H 2 O 2NH 3 +NO+NO 2 2N 2 +3H 2 O) O-KAT NH 3 -Oxidation (4NH 3 +3O 2 2N 2 +6H 2 O)

23 kombiniertes MAN AdBlue - / Filter - System V H R O O Filter AdBlue - Dosierung V Diesel Dosierung V-KAT H-KAT Voroxidation (NO 2 - Bildung mit Pt) Harnstoffzersetzung R-KAT SCR-Reduktion Reduktion + C-Oxidation(mit NO 2 ) O-KAT O-KAT NH 3 -Oxidation HC-Oxidation (ohne NO 2 -Bildung) Filter C-Sammlung (mit periodischer Regeneration)

24 NO 2 -freie DPF-Regeneration

25 Integriertes Kombisystem AdBlue - Dosierung V H V V-KAT Filter R O Voroxidation (NO 2 Bildung mit Pt) H-KAT Filter R-KAT O-KAT Harnstoffzersetzung C-Sammlung und Oxidation NO x -Reduktion NH 3 - Oxidation

26 Vollintegriertes Kombisystem 2. Generation AdBlue - Dosierung V-KAT V H V Filter + SCR R O Voroxidation (NO 2 Bildung mit Pt) H-KAT Filter R-KAT O-KAT Harnstoffzersetzung C-Sammlung und Oxidation NO x -Reduktion NH 3 - Oxidation

27 Inhalt Feinstaub und NO 2 -Immission Möglichkeiten zur NOx-Reduktion Stand der Gesetzgebung EURO VI Kombination von DPF und SCR-System Ausblick

28 Abhängigkeit CO 2 / NO x O EU IV EU V höh EP SCR DPF 2-stufige Aufladung 80 NOx 0 0,4 0,8 1,2 1,6 2 2,4 2,8 3,2 (g/kwh)

29 Reisebus oder Fahrradfahrer wer reist Klima - freundlicher? 1 Person mit 20 km/h Energieverbrauch zum Radfahren (ohne Grundumsatz) = 460 kcal / h = 96,3 kj / km 61 Personen 25 Liter Diesel / 100 km

30 CO 2 Emissionen Well-to-wheel Betrachtung Buspassagier-Radfahrer Rind Pommes frites Hartkäse Gemüse Schwein Suppenhuhn Eier Joghurt (10% Fett) Reisebus: 15 gco 2 /km Fahrradfahrer, konventionelle Ernährung: 34,5 gco 2 /km Fahrradfahrer, ökologische Ernährung: 32 gco 2 /km Nudeln Roggen-Mischbrot Kartoffeln Weißbrot, Semmeln ökologischer Anbau konventioneller Anbau CO 2 Emissionen in CO 2äq / pkm

31 Die Lösung für unsere Luftqualität? Und damit reinigen wir dann die schlechte Luft!! Keep driving!!

32 Transport Worldwide. Powered by MAN. Transport Worldwide. Powered by MAN.