To pytanie, na które zarówno klienci jak i producenci maszyn wyposażonych we własny napęd będą musieli sobie zadać. Podczas gdy ci pierwsi mogą jedynie załamywać ręce, ci drudzy w pocie czoła szykują rozwiązania, bowiem czasu na odpowiedź jest coraz mniej.
Norma Stage V weszła w życie 1 tycznia 2019 roku i póki co o nadchodzący pierwszy stycznia możemy być spokojni. Nowy rok zaczniemy tak, jak pożegnaliśmy stary, lecz to nie oznacza, że w kuluarach unijnych instytucji trwa zimowa przerwa. To znaczy zapewne trwa, bo choć zbudowana na wartościach chrześcijańskich Unia Europejska, jednak dziś bardziej laicka, dba o usprawiedliwienie zimowej przerwy właśnie okresem świątecznym. Ktoś nie zrozumiał? To zatem najlepszy moment by zagłębić się w tematykę ochrony środowiska i niesionej na tej fali nowej normie emisji spalin.
W Europie cisza przed burzą
Można tak powiedzieć, choć to nie do końca prawda, bowiem w branży motoryzacyjnej, a dokładniej mówiąc w sektorze aut osobowych już od jakiegoś czasu słychać głosy o nowym standardzie Euro 7. Wprowadzona w 2020, lub raczej poprawiona, po nie tak dawnych perturbacjach wywołanych przez kilka koncernów samochodowych i dostawców oprogramowania, norma Euro 6d, ma już za dwa lata zostać zastąpiona przez znacznie bardziej rygorystyczną Euro 7, w której nie tylko zostaną zmniejszone dopuszczalne dawki emisji gazów (CO2 o 50%, NOx oraz PM i PN bez zmian), ale także pojawią się nowe restrykcje, między innymi limity dla cząstek THC, NHMC, NH3 (związane z bardzo intensywnym użyciem AdBlue), czy też emisja pyłu z klocków hamulcowych.
Co ważniejsze, są również plany, by dwa lata po autach osobowych, a więc w 2027, Euro 7 zaczęło również obowiązywać dla pojazdów ciężarowych i autobusów, a zatem zbliżamy się niebezpiecznie blisko tak zwanych pojazdów off-higway, czyli wszelkich maszyn roboczych. I tutaj również zmniejszenie dopuszczalnych dawek emisji poszczególnych składników będzie znaczące, również zacznie obowiązywać konieczność pomiaru nowych substancji oraz zmniejszy się limit ilości emitowanych cząstek.
Za oceanem już planują
Planują i to całkiem ambitnie, a zatem Tier 5 mrozi krew w żyłach nie mniej niż Stage VI. W 2021 roku CARB (California Air Resources Board) zapoczątkowała dyskusję na temat planowanej na 2024 nowej normy mającej zastąpić Tier 4f, której efektem było zdefiniowanie kluczowych obszarów działania:
- Obniżenie emisji gazów
- Stworzenie nowego cyklu pomiarowy
- Promowanie rozwiązań hybrydowych i elektryfikacji
- Wydłużenie okresu trwałości maszyn
- Wydłużenie czasu gwarancji podstawowej
- Wprowadzenie mechanizmów ograniczających czas pracy na biegu jałowym
- Rozwój OBD pod względem diagnostyki problemów z układem oczyszczania spalin
W toku rozmów, debatowano również nad zaostrzeniem kryteriów stosunku do Tier 4f i tak obniżenie emisji CO o 90%, NOx o około 75% mniej oraz PM bez zmian, dodatkowo wprowadzenie limitu CO2, co stanowiłoby nowość i w praktyce oznaczałoby zmuszenie producentów do dalszego obniżana spalania. Zwrócono również uwagę, że norma powinna dotyczyć wszystkich przedziałów mocy, tak jak ma to miejsce w przypadku Stage V. Nie umknął również fakt, że nie we wszystkich silnikach poniżej 175 KM spełniających aktualną normę Tier 4f znajduje się filtr cząstek stałych. Co wydaje się dziwnym argumentem, skoro silnik spełnia przecież normę, a cząstki są eliminowane na drodze zastosowania innej strategii.
Biorąc pod uwagę zapowiedzi prezydenta Bidena o przyśpieszeniu redukcji emisji do 2030 roku, czy niedawne zmiany w prawie Stanu Kalifornia, gdzie od 2024 zakazane zostanie stosowanie małych (do 25 KM) silników spalinowych, jest pewne, że Tier 5 ujrzy światło dzienne prędzej niż nam się wydaje.
Stage VI / Tier 5 w praktyce
Jeżeli spojrzymy w tabele normy Stage V dopuszczalnych limitów emisji chociażby CO i NOx to wartości dla silników o mocy z przedziału 56<P<130 kW wynoszą odpowiednio 5 g/kWh i 0.4 g/kWh, zaś dopuszczalna liczba cząstek PM to 0,015 g/kWh przy ich maksymalnej liczbie 1×10 do 21. W stosunku do Stage IV zaostrzeniu uległy więc tylko wymagania w stosunku do cząstek stałych (0,025 – stage IV) i dodany został wymóg zliczania ilości cząstek – w praktyce szacowania na podstawie danych z czujnika MAF i ilości zużytego paliwa w cyklu. Niby niewiele, jednak nie zapominajmy, że znaczny wzrost cen ciągników producenci tłumaczyli koniecznością dostosowania się do nowej normy.
Pytanie jaki będzie koszt dostosowania się do kolejnej odsłony ekologicznych restrykcji, jeżeli Stage VI zainspiruje się ambitnymi Amerykanami lub zasięgnie do tabel planowanego Euro 7? Z dwojga złego, przykręcenie śruby o 50% wydaje się mniej druzgocące w skutkach jak 90%, lecz pamiętajmy, że maszyny pracują w zupełnie innych warunkach co pojazdy poruszające się po drodze. A zatem można się spodziewać, że większy nacisk zostanie położony na dalsze obniżanie emisji NOx oraz wprowadzenie limitów na emisję amoniaku, choć nie ma co liczyć, aby obecne 5 g/kWh CO zostało utrzymane i raczej limit zostanie wyrównany na poziomie 3-3,5. Czy UE pójdzie śladem Kalifornii i zakaże najmniejszych silników, dla których limity są prawie dwukrotnie wyższe? Tego nie wiemy, choć w segmencie narzędzi ręcznych próżno szukać silników dwusuwowych, zaś te czterosuwowe cechuje 2-3 razy mniejsza moc niż jeszcze kilka lat temu. Coś więc jest na rzeczy.
To jednak dopiero początek układanki, bowiem za zmieniającymi się cyferkami w tabelkach kryją się prawdziwe zmiany. Według danych firmy Liebherr, przeciętny silnik z 2005 roku, a więc spełniający normę Stage IIIA był wyposażony w sterownik, który przetwarzał około 1600 parametrów, zaś podobny silnik z 2020 roku, spełniający normę Stage V musi poradzić sobie z przetworzeniem ponad 50000 parametrów, to ponad 30 razy więcej danych, które w każdej sekundzie pracy silnika musi zostać poddane obróbce i uwzględnione w algorytmie sterowania pracą jednostki.
Do tego dochodzą komponenty, które przecież nie są wieczne, a wpisane do normy Stage V są nie tylko limity emisji ale właśnie także protokoły, co ma zrobić sterownik silnika w przypadku wykrycia usterki i zawsze kończy się to wprowadzeniem ograniczenia mocy, obrotów i koniecznością wezwania serwisu. To w przypadkach ekstremalnych, bowiem na co dzień każdy użytkownik nowoczesnej maszyny musi do motogodziny pracy doliczyć, niemały przecież, koszt czynnika układu SCR czyli mocznika.
Ci którzy zawsze są gotowi
Oczywiście nie dla każdego nowa norma to powód do zmartwień, są firmy, które patrzą w przyszłość z optymizmem i całkiem przypadkiem mają już rozwiązanie problemu. Jedną z takich firm jest Bosch, który na targach Agritechnica 2023 zaprezentował koncepcję sytemu podwójnej selektywnej redukcji, czyli podwójny SCR. System jest oczywiście w fazie badań, czytaj przechodzi testy i oczekuje na potrzebę rynku.
Należy jednak zauważyć, że podwójny wtrysk mocznika będzie zapewne wiązał się z podwójnym jego zużyciem oraz ze zwiększoną produkcją NH3 czyli wspomnianego już amoniaku, co świetnie wpisuje się w dorzucenie go jako parametru dozorowanego do nowej normy tym samym stworzenie warunków do rozbudowy filtrów AOC, a więc dalszego piętrzenia kosztów i problemów.
Sytuacja na świecie
Jeżeli spojrzeć na mapę świata, to ilościowo krajów w których nie ma żadnych norm jest oczywiście zdecydowana większość, jednak są to głównie państwa, których udział w rynku maszyn jest nieduży, choć zdarzają się wyjątki. Takimi wyjątkami są chociażby Argentyna, Meksyk, Australia czy niemal cała Oceania, tam nie znajdziemy aktywnych wymogów dotyczących emisji spalin, dorzućmy do tego Arabię Saudyjską, gdzie obowiązuje Stage I. Co nie oznacza, że na pozostałych znaczących rynkach obowiązują te same normy co i u nas, co to to nie. Chociażby w Indiach do 2021 roku obowiązywała norma Stage IIIA, podobnie jak w Chinach, Federacji Rosyjskiej (ogólnie Wspólnocie Niepodległych Państw), Turcji i Brazylii. Obecnie Indie są na etapie Stage IV i palują wdrożenie normy własnej – Baharat V w roku 2024. Chiny również mają własną normę GAO IV – odpowiednik Stage IIIB i w planach jest następca. W Australii toczy się debata nad wprowadzeniem Tier 4f, w Chile nad Stage IIIa w formie własnej normy, zaś w Kolumbii Stage IIIB lub Tier 4i. Turcja dąży do Stage V podobnie jak Korea Południowa. W Japonii obowiązuje MOE IV stanowiąca coś pomiędzy Tier 4f i Stage V.
