Pon PowerEU STAGE V
seminar
Dieselmotoren- Emissieregelgeving- Emissies en
technologie- Toekomst...
WE TAKE CARE OF IT.
11
Jan NederlofAccountmanager | Industrial Power
SystemsPon Power BV | Nederland
Pon PowerEU STAGE V
seminar
Afkortingen ….
22
NRMM Non Road Mobile MachineryNRTC Non Road Transient Cycle (Variable Speed)NRSC Non Road Stationary Cycle (Constant Speed)EGR Exhaust Gas RecirculationDPF Diesel Particulate FilterDOC Diesel Oxidation CatalystSCR Selective Catalytic ReductionAMOX Ammonium Oxidation CRS Cat Regeneration SystemDEF Diesel Exhaust fluid (AdBlue)PETU Pump Electronic Tank UnitATAAC Air To Air AfterCooledECM Engine Control Module (ECU)EMAT Engine Mounted AfterTreatmentF2F Fan To Flywheel = motor zonder radiateur koelingIOPU Industrial Open Power Unit = motor met radiateur koeling...
Pon PowerEU STAGE V
seminar
Wie is Pon?
3
Pon PowerEU STAGE V
seminar
Pon PowerWE TAKE CARE OF IT.
Emissieregelgeving
44
Pon PowerEU STAGE V
seminar5
Pon PowerEU STAGE V
seminar6
LUCHTVERVUILING in NEDERLAND
NOx en fijnstof in Nederland
Bron: RIVM
6
Pon PowerEU STAGE V
seminar
Stikstofoxiden NOx
Roetdeeltjes PM
Koolwaterstoffen HxCx
Koolmonoxide CO
Stikstofoxiden NOx
Roetdeeltjes PM
Koolwaterstoffen HxCx
Koolmonoxide CO
EMISSIE REGELGEVING ... wat regelen we ?
7
Pon PowerEU STAGE V
seminar
Wat voor emissie-regelgevingen zijn er?
MARITIEM / OFFSHORE INDUSTRIE
WEGTRANSPORT
SPOOR
NON ROAD
GEOGRAFISCH
LUCHTVAART
MOBIEL / STATIONAIR
UITZONDERINGEN
VERMOGEN
NOODINSTALLATIES
VAR. / CONST. TOEREN
8
Pon PowerEU STAGE V
seminar
Noord-Amerika - EPA Tier .. – Maritime
9
Pon PowerEU STAGE V
seminar10
Internationaal IMO .. – Maritime / Offshore
Pon PowerEU STAGE V
seminar
EU Binnenwater - Stage .. / CCNR Stage .. / RCD – Maritime
11
•Commercial Craft Directive 97/68/EC
•Central Commission for Navigation on the Rhine
•Recreational Craft Directive, meets EU 94/25/EC
- Stage V per 2020 / 2021
Pon PowerEU STAGE V
seminar
• Stationaire opstelling (NL – BEMS)
• Wegverkeer (on road), rail
• Mobiele machine – NRMM (non road mobile
machinery)
12
Op land
Pon PowerEU STAGE V
seminar
• EPA Tier .. (US, Canada, …)• EU Stage .. (EU, Zwitserland, …)• China Stage .. (China, …)• Japan MLIT .. (Japan, …)• …
13
Mobiele Machine - NRMM (non road mobile machinery)
Pon PowerEU STAGE V
seminar
Ontwikkeling uitstooteisen voor NOx en Roetdeeltjes
14
Pon PowerEU STAGE V
seminar15
Noord-Amerika - NRMM - EPA Tier ..
Pon PowerEU STAGE V
seminar16
EU - NRMM Stage ..
Pon PowerEU STAGE V
seminar
EU Stage V : Wat valt er onder?
IN SCOPE van de NRMM Stage V regelgeving● Bouwmachines, kranen, agrarische & industriële machines incl.
mobiele stroom-generatorsets, mijnbouwmachines, hydrauliekaggregaten,
Uitzonderingen● Motoren voor potentiële explosieve omgeving (ATEX)● Defensie-apparatuur
17
Pon PowerEU STAGE V
seminar
Voorbeelden toepassingen onder Stage V regelgeving
18
Pon PowerEU STAGE V
seminar
• Emissienormen Stage V - Variabel en Constant Toeren
19
bron : Dieselnet.com
Pon PowerEU STAGE V
seminar20
Stage IV
Pon PowerEU STAGE V
seminar
Aanvullende Informatie
➔FAQ document gepubliseerd April 2017
● via: www.euromot.eu
➔ DIESELNET ● via: www.dieselnet.com
➔ WETTEKST Europese Commissie ● via : eur-lex.europa.eu
21
Pon PowerEU STAGE V
seminar
Emissie & Technologie
22
Pon PowerEU STAGE V
seminar
Employees
Pon PowerEU STAGE V
seminar
Onderwerpen
● Inleiding
● Dieselmotor – toen, nu…
● Uitstoot dieselmotor
● EU/EPA-emissieregelgeving 1996-2019
● Emissiereductie-technologie
● Luchtvervuiling in Nederland
● Dieselmotor, naar / na energietransitie
23
Pon PowerEU STAGE V
seminar24
Pon PowerEU STAGE V
seminar
Dieselmotor - 1897
Eerste dieselmotor:• Maschinenfabrik Augsburg (MAN) – Rudolf Diesel• 19 liter – boring 250 mm x slag 400 mm• 1-cilinder – 4-takt• 15 kW @ 172 rpm• Rendement 27% (ca. 320 g/kW.h)
(Deutsches Museum, München)
25
Dieselmotor nu• Caterpillar • 18 liter – boring 145 mm x slag 185 mm• 6-cilinder – 4-takt• 600 kW @ 1800 rpm• Rendement 40% (ca. 200 g/kW.h)
(Caterpillar / Pon Power)
Dieselmotor - 2018
Pon PowerEU STAGE V
seminar26
Pon PowerEU STAGE V
seminar
Focus emissie, uitstoot… Schoon, zuinig…
Luchtkwaliteit:- Welzijn - gezondheid, levensverwachting…
- Milieu - duurzaam stabiel ecosysteem
< Schadelijke stoffen: NOx, fijnstof, …
Klimaat:- Globale opwarming
< Broeikasgassen: CO2, methaan, lachgas
27
Pon PowerEU STAGE V
seminar28
Natuur- en scheikundeles …
Pon PowerEU STAGE V
seminar29
Stofwisseling dieselmotor
MOTOR + BRANDSTOF = ARBEID
+WARMTE
GELUID
29
UITLAATGASSEN
Pon PowerEU STAGE V
seminar
• IN : brandstof + lucht
CxHx + N2 + O2
• UIT: uitlaatgas
CO2 + H2O + N2 + O2CO + CxHx + NOx + PM(10/2.5)
SOx + HxSx + HxSOx…, …, …
30
Uitlaatgassen dieselmotor
Pon PowerEU STAGE V
seminar
Uitlaatgassen dieselmotor
• IN : brandstof + lucht
CxHx + N2 + O2
• UIT: uitlaatgas
CO2 + H2O + N2 + O2CO + CxHx + NOx + PM(10/2.5)
SOx + HxSx + HxSOx
31
= ONVERMIJDELIJK
EMISSIEREGELGEVING
VERMIJDBAAR / REGELGEVING
Pon PowerEU STAGE V
seminar
“Combustion trade off curve” – Motor uitZonder uitlaatgas-nabehandeling
32
Uitstoot dieselmotor: PM NOx
Pon PowerEU STAGE V
seminar33
Emissieregelgeving 1996-2004EPA Tier 1 / EU Stage I
Pon PowerEU STAGE V
seminar34
Reductie van emissies door verbeterde techniek van:
Motormanagement:- Snelle hardware- Slimme software
Brandstofsystemen:Hogedruk injectors /HP Common Rail
Luchtinlaatsysteem:- Geoptimaliseerde turbo-
compressortechniek+
aftercooling
Pon PowerEU STAGE V
seminar
Emissieregelgeving 2006-2011EPA Tier 3 / EU Stage IIIa
35
Pon PowerEU STAGE V
seminar36
PM ver buiten limietNOx binnen limietWEL roetfilter GEEN SCR
Emissieregelgeving 2011-2014EPA Tier 4 interim / EU Stage IIIb
PM binnen limietNOx ver buiten limietGEEN roetfilter WEL SCR
36
Pon PowerEU STAGE V
seminar37
VERDERE reductie van emissies met AANVULLENDE techniek:
Brandstofsystemen:Hogedruk injectors /HP Common Rail
Luchtinlaatsysteem:- Geoptimaliseerde turbo-
compressortechniek+
aftercooling
Uitlaatgasrecirculatie - EGR
Motormanagement:- Snelle hardware- Slimme software
+ DEF- Diesel Exhaust Fluid
37
Uitlaatgasnabehandeling:- DOC / DPF - SCR
Pon PowerEU STAGE V
seminar38
Emissieregelgeving 2014-2019EPA Tier 4 final / EU Stage IV
PM binnen limietNOx ver buiten limietGEEN roetfilter WEL SCR
PM buiten limietNOx buiten limietWEL roetfilter WEL SCR
38
Pon PowerEU STAGE V
seminar39
Emissieregelgeving 2019 - …EPA Tier 4 final / EU Stage V
WEL roetfilter WEL SCR
GEEN KEUZE MEER !!
Roetfilter onvermijdelijk door limiet op aantal roetdeeltjes
Pon PowerEU STAGE V
seminar
tot EU Stage IIIA & Tier 3 EU Stage IIIB & Tier 4 lnterim EU Stage IV / Stage V
• NOx reductie (EGR)• Nabehandeling (DOC)
+ Roetfilter (DPF)• CJ-4 ‘Low ash’ olie• Ultra Low Sulfur Diesel (15ppm)• SCR NOx reductie• Diesel Exhaust Fluid (DEF/AdBlue)
• Elektronisch geregeld• Low Sulfur Diesel
(500 ppm)
• NOx reductie (EGR)• Nabehandeling (DOC + Roetfilter (DPF)• CJ-4 ‘Low ash’ olie• Ultra Low Sulfur Diesel
(ULSD - 15 ppm)
Emissie-technologie Stage IIIa → Stage V NRMM
40
Pon PowerEU STAGE V
seminar41
Emissie-reductie technologie
41
1. UITLAATGAS-RECIRCULATIE
2. UITLAATGAS-NABEHANDELING
Pon PowerEU STAGE V
seminar
EGR → DOC → DPF → SCR/DEF → AMOX
→ REDUCTIE VAN ● NOx
42
UITLAATGAS-RECIRCULATIE (Exhaust Gas Recirculation)
Pon PowerEU STAGE V
seminar43
Pon PowerEU STAGE V
seminar
nCO + nO2 → nCO2
nCxHx + nO2 → H2O + CO2
nC + nO2 → CO2
44
→ REDUCTIE VAN ● Koolmonoxide (CO)● Onverbrand (CH)● Fijnstof, NOx
DIESEL OXIDATIE KATALYSATOR
EGR → DOC → DPF → SCR/DEF → AMOX
Pon PowerEU STAGE V
seminar45
ROETFILTER (Diesel Particular Filter)
EGR → DOC → DPF → SCR/DEF → AMOX
REGENERATIE ROETFILTER:● actief – naverbrander● passief – regelklep ● ‘thermal management’
→ REDUCTIE VAN ● Roetdeeltjes (PM10, PM2.5)
Pon PowerEU STAGE V
seminar
(NH2)2CO + H2O → 2NH3 + CO2
DEF-tank/ -pompunit
4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O
46
SELECTIEVE KATALYTISCHE REDUCTIE (Selective Catalytic Reduction)
EGR → DOC → DPF → SCR/DEF → AMOX
met:UREUM opgelost in water (DEF, AdBlue)
→ REDUCTIE VAN ● NOx (NO, NO2)
Pon PowerEU STAGE V
seminar
NxHx + H2O → H2O + N2
47
AMMONIA-OXIDATIE KATALYSATOR
→ REDUCTIE VAN ● Ammonia (NH3) (giftig)● Stank uitlaat
als gevolg van overdosering Ureum
EGR → DOC → DPF → SCR/DEF → AMOX
Pon PowerEU STAGE V
seminar48
• industrie, productie• energieopwekking• huishoudens• natuur• agrarische sector• verkeer
(vracht, personen / lucht, water, weg)
• allesbranders • …
• processen en motoren
48
Luchtvervuiling in Nederland→ Resultaat van milieubeleid en emissie-regelgeving
Pon PowerEU STAGE V
seminar49
Toekomst: verbrandingsmotor 2030?
● ‘Near zero emissions’ zonder aftertreatment
● Brandstof: 70-90% benzine + 30-10% diesel
● GÉÉN aftertreatment nodig!
● ‘Efficiënte’ motor / hoge compressiedruk
● Hoog koppel bij laag toerental / hoge ‘vermogensdichtheid’
● EGR + luchthuishouding + timing = volledige gecontroleerde schone verbranding
● >>>> Niet opgelost: CO2-uitstoot !
● ‘Near zero emissions’ zonder aftertreatment
● Brandstof: 70-90% benzine + 30-10% diesel
● GÉÉN aftertreatment nodig!
● ‘Efficiënte’ motor / hoge compressiedruk
● Hoog koppel bij laag toerental / hoge ‘vermogensdichtheid’
● EGR + luchthuishouding + timing = volledige gecontroleerde schone verbranding
● >>>> Niet opgelost: CO2-uitstoot !
49
BENZINE
(o.a. TU-Eindhoven)
Pon PowerEU STAGE V
seminar50
Slotsom
• Dieselmotor heeft toekomst • Dieselmotor wordt verbrandingsmotor
• Emissieregelgeving dient de samenleving. 2019-regelgeving is streng!
• Techniek is gereed voor 2019 eisen
• Near zero’ NOx- en fijnstof uitstoot met huidige en nieuwe technologie
• Na energietransitie: Synthetische brandstoffen –geheel CO2-neutraal
• ‘
50
Pon PowerEU STAGE V
seminar
Pon Power.
We take care of it.
51
