Мочевина для дизеля: что это?

Мочевина для дизельных силовых агрегатов представляет собой активный компонент, который принимает непосредственное участие в работе очищающих SCR-систем. Такие системы являются составным компонентом очищающего комплекса, который обеспечивает поддержание уровня токсичности отработавших газов дизельных двигателей в соответствии со стандартами Евро-4, Евро-5 и Евро-6.

Сама дизельная мочевина представляет собой жидкость-реагент, состоящий из деминерализованной воды и мочевины (водный раствор мочевины). Далее мы рассмотрим, зачем нужна и как работает мочевина в дизельных двигателях для очистки выхлопа.

Рекомендуем также прочитать статью о том, что такое система EGR. Из этой статьи вы узнаете об устройстве и принципах работы системы рециркуляции отработавших газов.

Содержание статьи

• Дизельный мотор и экология
• Использование мочевины для очистки выхлопа
• Преимущества и недостатки дизельных нейтрализаторов с мочевиной

Дизельный мотор и экология

По мере развития технологий к двигателям внутреннего сгорания стали выдвигаться все более жесткие нормы и требования касательно вредности выхлопных газов. Установка каталитических нейтрализаторов на бензиновые ДВС позволила достаточно эффективно решить данную проблему. Более того, инженерам удалось выполнить поставленную задачу без существенных конструктивных изменений самого двигателя и его топливной аппаратуры.

Катализатор устанавливается в выхлопную систему.  Корпус такого каталитического нейтрализатора имеет двойные стенки, между которыми находится специальная жаропрочная оболочка. Также внутри катализатора имеются особые «соты», которые могут быть изготовлены из керамики или металла. Указанные соты покрывают небольшим слоем вещества, которое вступает в химическую реакцию с отработавшими газами.  Другими словами, активное вещество на сотах представляет собой катализатор, который превращает вредные соединения в выхлопе путем их окисления в углекислый газ, азот и воду.

Сегодня широко используются катализаторы, которые имеют в своей основе три компонента: платину, палладий и родий.  Платина и палладий нейтрализуют угарный газ и углеводороды, в то время как родий эффективно взаимодействует с окислами азота. К преимуществам таких каталитических нейтрализаторов относят эффективность работы, простоту их изготовления, а также долгий срок службы.

Что касается дизельных двигателей, в списке токсичных компонентов в составе их отработавших газов (в отличие от бензинового агрегата) присутствует сажа. Также в значительной мере отмечено наличие оксида азота. Образование большого количества сажи возникает по причине индивидуальных особенностей процесса смесеобразования в моторах на солярке.

Хорошо известно, что сажа является вредным канцерогеном, который может спровоцировать образование раковых клеток. Стоит отметить, что попытки снизить количество сажи в выхлопных газах дизеля приводят к значительному увеличению содержания оксида азота, а снижение выбросов оксида азота означает резкое увеличение количества сажи.  Другими словами, уменьшение содержания одного токсичного компонента приводит к закономерному увеличению другого. Данная особенность затрагивает различные режимы работы дизельного двигателя.

Для борьбы с сажей дизельные автомобили оснастили сажевыми фильтрами. Работают такие фильтры по принципу специального уловителя. Частицы сажи оседают на сетке фильтра. Когда сетка забивается, система управления двигателем активирует процесс дожигания сажи, реализуя таким образом регенерацию сажевого фильтра и нормализацию его пропускной способности.

Использование мочевины для очистки выхлопа

Ужесточение экологических норм и стандартов подтолкнуло автопроизводителей к созданию еще более совершенных систем, которые сегодня активно используются на дизельных ДВС. Такие решения позволили добиться снижения количества оксида азота.

Одной из наиболее распространенных схем очистки является технология Bluetec. В такой системе применен целый комплекс очищающих выхлоп элементов:

• сажевый фильтр;
• окислительный катализатор;
• жидкостная система для нейтрализации оксида азота;

Данное решение разработано и активно используется немецким автогигантом Mercedes-Benz на различных моделях коммерческих и легковых дизельных авто. Грузовики, оснащенные Bluetec, имеют отдельный бак, в который заливается активный реагент под названием AdВlue. Указанный реагент представляет собой раствор мочевины с водой (вода и аммиак). Специальное дозирующее устройство осуществляет автоматический впрыск раствора мочевины в выпускную систему дизельного авто, где происходит перемешивание отработавших газов и раствора мочевины для дизеля.

После смешивания мочевины с выхлопом указанная смесь попадает в нейтрализатор SCR (англ. selective catalytic reduction). Такой нейтрализатор отличается тем, что работает по избирательному принципу. Аммиак, который находится в составе мочевины для дизеля, вступает в реакцию с окислами азота под воздействием катализирующего слоя в нейтрализаторе и высокой температуры до 300 градусов по Цельсию. Результатом становится разложение окислов азота на азот и воду. Также в нейтрализаторе догорают и другие токсичные соединения. Похожая схема применяется и на легковых авто с указанной системой очистки.

Преимущества и недостатки дизельных нейтрализаторов с мочевиной

Периодический впрыск раствора мочевины в выпускной тракт является абсолютно безвредным для окружающей среды, так как мочевина представляет собой органический продукт. Система осуществляет самостоятельный подбор момента, скорости впрыска и количества подаваемой мочевины зависимо от режима работы ДВС, нагрузки на мотор и интенсивности образования выхлопных газов.

• Главным плюсом от использования такой очистки является экологичность двигателя без необходимости снижать его мощность. Выхлоп дизеля после очистки  становится водой, азотом и углекислым газом. Окислы азота в катализаторе превращаются в инертный газ, который не представляет угрозы.
• Также необходимо отметить полное соответствие нормам Евро и другим экостандартам в развитых странах, что означает свободное передвижение без штрафов и ограничений, а также снижение налогообложения.
• Что касается расхода реагента и цены на дизельную мочевину, то для легковых автомобилей требуется в среднем 100-150 мл. мочевины для дизеля на 100 километров пути. Получается, 10 литров реагента хватит на 10 тыс. км пробега.  Грузовики закономерно расходуют больше раствора, что будет напрямую зависеть от объема ДВС. Большегрузные автомобили могут использовать на «сотню» около 1.5 литров мочевины и более, позволяя пройти на 20-литровой канистре всего 1000-1500 км.
• Отметим, что канистра мочевины для дизеля обойдётся около 7-10 у.е. В продаже реагент представлен в виде готового раствора, который обычно фасуется в емкости по 20 литров. Мочевину для дизеля предлагают несколько компаний-производителей, доступен как искусственный продукт, так и органический.

Среди недостатков использования мочевины для дизеля стоит выделить дополнительные расходы на сам реагент, а также необходимость технического обслуживания аппаратуры, которая обеспечивает работу жидкостной системы очистки.

Еще одной особенностью является повышенная требовательность системы к качеству топлива, так как нейтрализаторы с впрыском мочевины предполагают нормальную работу только на низкосернистой солярке. Также необходимо отдельно учесть, что  раствор мочевины склонен замерзать при температурах около -12 градусов по Цельсию. С учетом данной особенности автомобили с подобными решениями можно без проблем эксплуатировать только в регионах с теплым и умеренным климатом.

Зачем дизельным двигателям система Bluetec — ДРАЙВ

• Новости
• Наши тест-драйвы
• Наши видео
• Поиск по сайту
• Полная версия сайта

• Acura
• Alfa Romeo
• Aston Martin
• Audi
• Bentley
• Bilenkin Classic Cars
• BMW
• Brilliance
• Cadillac
• Changan
• Chery
• Chevrolet
• Chrysler
• Citroen
• Daewoo
• Datsun
• Dodge
• Dongfeng
• DS
• Exeed
• FAW
• Ferrari
• FIAT
• Ford
• Foton
• GAC
• Geely
• Genesis
• Great Wall
• Haima
• Haval
• Hawtai
• Honda
• Hummer
• Hyundai
• Infiniti
• Isuzu
• JAC
• Jaguar
• Jeep
• Kia
• Lada
• Lamborghini
• Land Rover
• Lexus
• Lifan
• Maserati
• Mazda
• Mercedes-Benz
• MINI
• Mitsubishi
• Nissan
• Omoda
• Opel
• Peugeot
• Porsche
• Ravon
• Renault
• Rolls-Royce
• Saab
• SEAT
• Skoda
• Smart
• SsangYong
• Subaru
• Suzuki
• Tesla
• Toyota
• Volkswagen
• Volvo
• Zotye
• УАЗ

• Acura
• Alfa Romeo
• Aston Martin
• Audi
• Bentley
• BCC
• BMW
• Brilliance
• Cadillac
• Changan
• Chery
• Chevrolet
• Chrysler
• Citroen
• Daewoo
• Datsun
• Dodge
• Dongfeng
• DS
• Exeed
• FAW
• Ferrari
• FIAT
• Ford
• Foton
• GAC
• Geely
• Genesis
• Great Wall
• Haima
• Haval
• Hawtai
• Honda
• Hummer
• Hyundai
• Infiniti
• Isuzu
• JAC
• Jaguar
• Jeep
• Kia
• Lada
• Lamborghini
• Land Rover
• Lexus
• Lifan
• Maserati
• Mazda
• Mercedes-Benz
• MINI
• Mitsubishi
• Nissan
• Omoda
• Opel
• Peugeot
• Porsche
• Ravon
• Renault
• Rolls-Royce
• Saab
• SEAT
• Skoda
• Smart
• SsangYong
• Subaru
• Suzuki
• Tesla
• Toyota
• Volkswagen
• Volvo
• Zotye
• УАЗ

К каким только ухищрениям не прибегают разработчики, дабы увеличить экологичность своих автомобилей. Мудрят с солнечными батареями, электрическими и гибридными приводами, шаманят с водородными технологиями. Из этих разработок многие просочились на конвейер, а некоторые так и остались доживать свой век, будучи воплощёнными только в опытных образцах. А, между прочим, технология Bluetec, которую Mercedes-Benz применяет на своих дизельных автомобилях, хоть и не является революционной, но зато чистит отработавшие газы как надо.

Эффективность этой системы ставить под сомнение грех. Посудите сами, благодаря её применению инженерам без изменения конструктива двигателей, соответствующих нормам Евро-3, удалось с минимальными перенастройками топливной аппаратуры достичь уровня выбросов, которые по содержанию окислов азота с большим запасом укладываются в нормы Евро-5 и даже Евро-6. Так как же устроено это чудо техники?

Корпус каталитического нейтрализатора выполнен из двойных стенок с жаропрочной оболочкой между ними. Внутри корпуса находятся керамические или металлические «соты», покрытые тонким слоем химически активного вещества — катализатором. В результате работы катализирующего вещества токсичные соединения CO, CH и NO_x окисляются или восстанавливаются до углекислого газа СО₂, азота N₂ и воды Н₂О.

На многих современных машинах нынче трудятся трёхкомпонентные нейтрализаторы. Они относительно просты, не слишком дороги в производстве, обладают достаточной долговечностью и, надо сказать, весьма неплохо справляются со своей задачей. В таких катализаторах платина и палладий «воюют» с СО (угарный газ) и СН (углеводороды), а родий «борется» с NO (окислы азота). Если особо не вдаваться в подробности, то результатом работы «противогаза» является окисление или восстановление этих токсичных компонентов до углекислого газа СО₂, азота N₂ и воды. И если на бензиновых двигателях со зловредной «троицей» научились бороться весьма эффективно, то при очистке выхлопа дизельных моторов химики столкнулись с кое-какими проблемами.

На многие модели автомобилей ставятся двух- или даже трёхкомпонентные нейтрализаторы. Они, как правило, состоят из нескольких секций с различными каталитическими веществами — платиной, родием, палладием.

Всё бы ничего, да только особенности смесеобразования в дизеле таковы, что при его работе выделяются не только перечисленные вредоносные компоненты, но и, плюс ко всему, большое количество сажи, которая, кстати, является «провокатором» роста раковых клеток. И это ещё не всё! Особенность дизельных «движков» такова, что если уменьшить долю сажи в выхлопе, содержание NO_x, напротив, начнёт резко возрастать. И наоборот. Причём перевес в ту или иную сторону зависит не только от совершенства процесса смесеобразования, но и от режима работы.

«Соты» каталитического нейтрализатора.

Вот и получается, что для комплексной очистки дизельного выхлопа нужна куда более сложная система, состоящая из нескольких компонентов. И таких систем, надо сказать, было выпущено довольно много — с ними экспериментировали и Toyota, и Citroen, и Mitsubishi. Среди них есть весьма интересные экземпляры, но, к сожалению, по своей сложности они в большинстве случаев напоминают гидролизные установки нефтеперегонного завода. Они не только громоздки и тяжелы, но ещё и дороги до такой степени, что их использование в массовом производстве ставит под вопрос рентабельность.

Дизельные красавцы Аrtego, Actros и Axor выпускаются в различных вариантах и могут соответствовать как нормам Евро-4, так и нормам Евро-5.

Хотя, следует заметить, на сажу управу удалось найти относительно быстро и, главное, дёшево. Химики-инженеры создали специальные накопительные противосажевые фильтры, которые можно видеть сегодня на большом количестве современных дизелей. С СО и СН на этих моторах эффективно борются при помощи обычных окислительных катализаторов. А куда же девать NO_x? Ведь его количество при отдельных режимах работы дизеля может настолько увеличиться, что вписать его в нормы Евро-4 и, тем более, Евро-6 становится весьма проблематично.

13-метровый «междугородник» Mercedes-Benz Tourismo, который вышел в прошлом году, соответствует нормам Евро-4.

Ответ дали специалисты компании Mercedes со своей технологией Bluetec. Именно эта система очистки выхлопа, которая среди себе подобных оказалась наиболее простой и удачной, позволила «вписать» дизельные двигатели в перспективные сверхжёсткие нормы токсичности по всем статьям, в том числе и относительно окислов азота. Однако не все знают, что под «вывеской» Bluetec на автомобилях Mercedes и Chrysler применяется не один, а три подвида системы, отличающиеся весьма сильно. Впрочем, давайте обо всём по порядку.

Схема работы системы очистки выхлопа Bluetec на грузовиках Actros.

Первой в серию DaimlerChrysler вывел автомобили с системой, которая предполагала впрыск в выпускной тракт искусственной мочевины AdВlue. Опытные образцы с мочевинной технологией Bluetec концерн выпустил на дороги в 2002 году. На протяжении нескольких месяцев испытатели гоняли машины по дорогам Европы и Америки, прежде чем поняли, что система дееспособна и может применяться на серийных автомобилях. Уже в начале 2005 года серийные дизельные грузовики концерна оснащались такими системами. Потом технология потихоньку перекочевала на автобусы. А не так давно к ним присоединились и легковушки, например, внедорожник Mercedes-Benz GL или Mercedes E 320 CDI Bluetec.

А это не что иное, как дозирующее устройство, которое контролирует подачу мочевины AdBlue в выхлопную трубу грузового Actros.

Грузовой вариант Bluetec наиболее простой и работает следующим образом: специальный активный реагент AdВlue, который представляет собой водный раствор мочевины (вода + аммиак), при помощи специального дозатора подаётся в выпускной тракт и перемешивается с выхлопными газами.

Mercedes для заправки ёмкостей автомобиля мочевиной оснастил собственные центры обслуживания и некоторые заправочные станции специальными колонками.

Далее эта «адская» смесь попадает в специальный нейтрализатор SCR (Selective Catalytic Reduction) избирательного действия. Здесь аммиак из AdBlue под влиянием катализирующих веществ при температуре около 250–300°С вступает в химическую реакцию с окислами азота. В результате чего NO_x «разбирается» на безобидные азот и воду. Естественно, здесь дожигаются и остальные вредные компоненты.

А вот вариант, устанавливаемый на внедорожник Vision GL 320 Bluetec, более навороченный. Работает эта версия так: практически сразу после выпускного коллектора отработавшие газы попадают в окислительный катализатор, который совмещён с противосажевым фильтром. Кстати, ничего особенного этот совмещённый «очиститель» собой не представляет — большинство современных дизельных моторов оснащается именно такими. В нём платина и палладий «борются» с СО и СН, а фильтр задерживает, а потом окисляет твёрдые частицы углерода, то есть сажи.

Составные части системы нейтрализации с применением мочевины, устанавливаемые на легковые автомобили.

Так многоступенчатая система очистки выхлопа скомпонована на внедорожнике Mercedes-Benz Vision GL 320 Bluetec.

Затем полуочищенный выхлоп попадает в смесительную камеру выпускного тракта и смешивается с реагентом AdBlue. Заключительная стадия очистки проходит в избирательном катализаторе SCR точно так же, как на «грузовой» модификации системы. И только после такой многоступенчатой очистки выхлопные газы «отпускают на волю».

Vision GL 320 Bluetec (справа) показали во время Детройтского автосалона в 2006 году. Дизельная V-образная «шестёрка» CDI развивает 211 лошадей и 540 ньютон-метров крутящего момента. При этом уровень загрязняющих веществ мотора соответствует нормам Евро-4. Трёхтонная махина с этим «движком» расходует в смешанном режиме 9,4 литра дизельного топлива на сто километров.

Расход искусственной мочевины не так велик, как может показаться сначала — всего около 0,1 литра на 100 километров. Следовательно, 20-литрового бака с AdBlue, вполне хватает на пробег более 20 тысяч километров. А это значит, что запас можно пополнять каждый раз при выполнении планового ТО. С грузовиками ситуация аналогичная, только жидкости на километр пути, конечно же, уходит несколько больше.

Прототип с длинным названием Bluetec Jeep Grand Cherokee Engineering Concept с трёхлитровым дизелем CRD был представлен Крайслером на Детройтском автошоу в прошлом году. Насчёт серийного производства таких автомобилей американская компания пока помалкивает.

Есть, разумеется, у «жидкостной» Bluetec и недостатки. И речь не только о цене — система крайне прихотлива к качеству топлива и способна нормально работать только на солярке с минимальным содержанием серы. Кроме того, такая система доставляет лишние хлопоты при обслуживании. Есть и ещё одна трудность — раствор AdВlue замерзает уже при минус 11,5°С.

На Mercedes GL 320 Bluetec, а также Bluetec Jeep Grand Cherokee Engineering Concept и других легковушках с мочевинной технологией бак с реагентом ушёл в подполье.

Поэтому сверхчистые дизели, работающие с реагентом AdBlue, актуальны в регионах, где минимальная температура не опускается ниже минус 5–8°С. То есть в относительно тёплых европейских странах или южных штатах Америки. К примеру, в озабоченной проблемами экологии Калифорнии.

Mercedes-Benz Vision C 220 Bluetec немцы представили миру весной 2007 года, буквально за неделю до Женевского автосалона. Мотор этого седана «коптит» настолько чисто, что удовлетворяет требованиям Евро-6, которые вступят в силу только в 2015 году.

Зная об этих недостатках, Mercedes в своё время озадачился разработкой системы без использования мочевины. Так родился ещё один вариант, который, кстати, уже применяется на седанах и универсалах Mercedes E 320 CDI Bluetec. Здесь разработчики пошли по иному пути — при помощи электроники они несколько изменили характер впрыска на всех режимах. И решили подвергнуть выхлопные газы четырёхступенчатой очистке, без применения жидкого реагента.

А так устроена четырёхступенчатая система очистки газов без использования мочевины (Mercedes E 320 CDI Bluetec).

Система эта состоит из платинового окислительного каталитического нейтрализатора, противосажевого фильтра и двух SCR-катализаторов, которые «сражаются» исключительно с окислами азота. С такой четырёхступенчатой очисткой автомобили продаются исключительно на территории США и позволяют дотянуть состав окислов азота в выхлопе до строжайших калифорнийских стандартов. Кстати, принятые в штате Шварценеггера нормы по концентрации окислов азота NO_x примерно соответствуют уровню Евро-5.

А это, собственно, рентген Mercedes E 320 CDI Bluetec с системой, в которой применена последовательная четырёхступенчатая очистка выхлопа без использования мочевины. Судьба этого Мерса весьма забавна, ведь изначально автомобиль запретили продавать на территории Калифорнии из-за несоответствия экологическим нормам. Однако, немного поработав над ошибками, немцы всё-таки прорвались на автомобильный рынок южного штата.

В будущем технологии Bluetec сейчас сомнений уже нет. Но пока что лидером по выпуску таких машин является Mercedes-Benz. Кстати, в консорциум Bluetec некогда входил ещё и Volkswagen, но позже концерн почему-то решил отказаться идти в ногу со своими коллегами. Тем не менее продажи машин с Bluetec только начинаются, и не факт, что остальные производители в перспективе не будут делать что-то подобное. Правда, к России всё это пока, как обычно, не относится — с нашим-то качеством солярки…

В этом году во Франкфурте Mercedes представил S-400 Bluetec Hybrid. Интересна разработка тем, что в ней воедино соединены две экотехнологии: гибридный привод и многоступенчатая система очистки выхлопа с применением реагента AdBlue. Старания инженеров привели к тому, что автомобиль с запасом укладывается в нормы Евро-6. Скажем по секрету, инженеры из Штутгарта к 2009 году готовятся выпустить в серию ML 450 Hybrid и E300 Bluetec Hybrid.

Кстати, Scania и MAN готовят мерседесовской технологии довольно сильную альтернативу. Они пообещали представить V-образную дизельную «восьмёрку» с технологией EGR, которая будет соответствовать Евро-5 уже в 2008 году. «Шестигоршковые» дизели с «пятым Евро» у них уже есть. Правда, надо заметить, что Scania и MAN делают упор не на SCR-технологии (как в Bluetec), а на более точное управление фазированным впрыском и каталитическую систему очистки с рециркуляцией (возвратом обратно в камеру сгорания) отработавших газов.

Комментарии 

Поделиться

Лайкнуть

Твитнуть

Отправить

© 2005–2022 ООО «Драйв», свидетельство о регистрации СМИ №ФС77-69924   16+

Полная версия сайта

От «чистого дизельного топлива» к «без дизельного топлива»: объяснение кризиса мочевины в Южной Корее

Мэтью Феннелл, старший сотрудник жидкость для выхлопных газов дизельных двигателей, до недавнего времени. Тем не менее, это ранее неизвестное химическое вещество доминирует в заголовках новостей в Корее, поскольку нехватка мочевины угрожает нарушить цепочки поставок и бизнес по всей стране. Проще говоря, без мочевины остановились бы два миллиона дизельных автомобилей и два миллиона дизельных грузовиков, что повлияло бы на все, от доставки грузов до работы автобусов и автомобилей скорой помощи. К счастью, корпоративные лидеры из Lotte Corporation, POSCO и LX Holdings использовали свои личные связи, чтобы помочь правительству обеспечить столь необходимые поставки «мочевины», чтобы предотвратить полномасштабный кризис. Например, председатель Lotte Group Шин Дон Бин помог источнику 19000 тонн карбамида через свою сеть во Вьетнаме, Саудовской Аравии и Индонезии. В то время как грузовики и фургоны могут продолжить поставки в ближайшем будущем, ситуация по-прежнему демонстрирует сильную зависимость Кореи от дизельных автомобилей.

Мочевина добавляется во многие дизельные автомобили для преобразования опасных оксидов азота в безвредный газообразный азот и воду. Водители покупают этот раствор мочевины на заправочных станциях и в магазинах автомобильных аксессуаров, и если автомобиль работает всухую, датчики ограничивают мощность и в конечном итоге останавливают запуск двигателя. Поэтому неудивительно, что корейское правительство препятствует перепродаже мочевины, сумма закупок для физических и юридических лиц нормирована, а водители грузовиков часами в панике стоят в очередях, покупая эту жизненно важную жидкость. Однако можно ли было бы предотвратить этот кризис, если бы Корея предприняла более активные усилия по сокращению своих десяти миллионов дизельных автомобилей, находящихся в эксплуатации в настоящее время? И почему дизель до сих пор так широко используется в стране?

Чтобы понять популярность дизельных автомобилей в Корее, мы должны вернуться к политике «чистого дизельного топлива», проводимой правительством Ли Мён Бака, которое продвигало автомобили как экологически чистые и предоставляло налоговые льготы тем, кто их водит. Наряду с налоговыми льготами потребителям были предоставлены другие стимулы, такие как скидки на парковку и снижение платы за проезд. Аргументом было то, что дизельные автомобили, соответствующие стандартам Евро-5, выбрасывают меньше CO ₂ , чем автомобили с бензиновым двигателем, и поэтому они не только экономически эффективны, но и экологически безопасны. Это движение за «чистое дизельное топливо» привело к увеличению использования в грузовых перевозках и взрыву продаж дизельных автомобилей, число которых в 2015 году составило около 10 миллионов. Эта популярность была очевидна в продажах импортных дизельных автомобилей, которые выросли с менее чем 30 % в 2010 году до 68% в 2015 году. Дизель занял доминирующее положение на рынке Кореи.

Однако в 2015 году дизель оказался в центре внимания по неправильным причинам из-за скандала с выбросами Volkswagen и последующих сомнений в том, что дизель может быть «чистым». В ответ на общественный резонанс и критику Корея отказалась от своей предыдущей поддержки дизельных автомобилей из-за растущей обеспокоенности тем, что транспортные средства повышают уровень загрязнения, особенно связанного с выбросами мелких частиц. В 2018 году правительство отказалось от своей политики «чистого дизельного топлива», окончательно отменив большую часть финансовых льгот и налоговых субсидий. «Дизельные ворота» помогли обратить вспять бум дизельных автомобилей, и доля продаж импортных дизельных автомобилей упала до 58,72 процента в 2016 году, 47,16 процента в 2017 году, 41 процента в 2018 году, 30,33 процента в 2019 году. , а в прошлом году вернулся к уровню ниже 2010 года.

Несмотря на тенденцию к снижению продаж дизельных автомобилей, недавний кризис с мочевиной вновь вызвал аргументы в пользу того, что Корея по-прежнему чрезмерно полагается на топливо и переживает бум до 2015 года. Например, в 2020 году 64,6% транспортных средств, используемых муниципальным правительством Сеула, районными управлениями и городскими общественными организациями, были дизельными. Кроме того, по данным министерства транспорта, в прошлом году около 83 процентов из 422 761 грузового автомобиля в Корее также работали на дизельном топливе. Хотя действующий президент Мун Чжэ Ин объявил, что к 2025 году Корея планирует иметь на дорогах 1,13 миллиона электромобилей и 200 000 автомобилей на водороде, отказ от дизельного топлива — непростая задача для страны, где грузовые автомобили играют такую ​​важную роль.

В последнее время предпринимались попытки внедрить инициативу «Без дизеля». Например, в июле прошлого года в Сеуле запретили покупку новых дизельных автомобилей для общественного пользования. К 2025 году город также исключит из общественного транспорта все дизельные автомобили, включая такси, аэропортовые автобусы и автобусы для экскурсий по городу. Затем к 2035 году планируется увеличить количество электрических зарядных станций с нынешних 1090 до 4000. Около 4000 электрических и водородных двигателей автобусы будут введены в обращение в течение следующих четырех лет, а в январе этого года 27 дизельных автобусов были заменены на аккумуляторные электромобили на символической автобусной линии «Seoul Green Circulation». Тем не менее, экологи утверждают, что этой политики недостаточно, и правительство должно делать больше.

За последние десять лет Корея прошла путь от бума дизельных автомобилей на дорогах до головной боли, связанной с изъятием этих автомобилей из обращения. Хотя изменение отношения к дизельному топливу началось в 2015 году, а политика последовала его примеру в 2018 году, нынешний кризис мочевины снова высветил недостатки правительства в чрезмерной зависимости от автомобилей, которые не только требуют химикатов, которые Корея не производит, но и которые также значительно наносят ущерб окружающей среде.

Цистерны с мочевиной на дизельных грузовиках — это закон

изображение: Прототип дизельного грузовика с баком мочевины и блоком SCR.
посмотреть больше 

Кредит: DaimlerChrysler Power Systems

Баки с мочевиной

будут входить в стандартную комплектацию большинства новых дизельных грузовиков, автобусов, легковых автомобилей и внедорожников, произведенных в США после 1 января 2010 года. Автомобильная марка мочевины будет впрыскиваться в поток выхлопных газов автомобилей. для «удаления» оксида азота (NOx) из дизельного выхлопа.

NOx, основной загрязнитель воздуха, способствует образованию смога, вызывающего астму, респираторные и сердечные заболевания.

Система SCR на основе мочевины или «избирательное каталитическое восстановление на основе мочевины» является единственной доступной технологией, которая может удалить достаточное количество NOx из выхлопных газов дизельных двигателей, чтобы соответствовать новым строгим ограничениям, установленным Агентством по охране окружающей среды США (EPA), говорит Гленн Кедзи. , советник по вопросам окружающей среды Американской ассоциации грузоперевозок.

Автомобильная мочевина, называемая «жидкостью для выхлопных газов дизельных двигателей» (DEF) в Соединенных Штатах и ​​AdBlue, торговой маркой в ​​Европе, снижает содержание NOx на целых 90% в одиночку, и может снизить уровень NOx почти до нуля при использовании в сочетании с технологией дизельного сажевого фильтра, говорит Ким Доран, представитель недавно созданной Североамериканской группы заинтересованных сторон SCR и редактор FactsAboutSCR.com, веб-сайта, посвященного SCR. Новости.

DEF и AdBlue представляют собой водный раствор мочевины 32 (AUS 32), прозрачный 32,5% азотный раствор мочевины высокой чистоты в деминерализованной воде. Производители утверждают, что растворы мочевины безопасны в обращении. AdBlue можно купить оптом в Европе или литрами на некоторых заправках.

Появление DEF и AdBlue создает новый спрос на мочевину, наиболее широко используемое в мире азотное удобрение. Некоторые обеспокоены тем, что новое использование приведет к росту цен на удобрения. Другие считают, что это будет стимулом для производителей увеличить производство и, следовательно, снизить цены.

«Мы знаем о переключении традиционных продовольственных культур, таких как кукуруза или сахарный тростник, на биотопливо, такое как этанол, но теперь мочевина, основное сырье для производства продуктов питания, также используется в качестве топлива», — говорит д-р Амит Рой, президент и главный исполнительный директор Международный центр плодородия почв и сельскохозяйственного развития (IFDC).

«По иронии судьбы, очистка окружающей среды является ключевой причиной для обеих технологий.»

Производители, внедряющие технологию SCR мочевины

Более полумиллиона дизельных грузовиков в Европе в настоящее время используют SCR с мочевиной, и парк увеличивается примерно на 25 000 грузовиков в месяц, по данным Integer Research, лондонской аналитической фирмы, специализирующейся на SCR с мочевиной.

Доран говорит, что технология SCR используется производителями легковых автомобилей и легких грузовиков, обслуживающих Соединенные Штаты, включая Audi, BMW, Hyundai, Jeep, Kia, MiniCooper и Volkswagen. В конце 2008 года Mercedes-Benz представит в Соединенных Штатах три новых дизельных внедорожника, в которых используется технология SCR с мочевиной. SCR с мочевиной также используется в Японии и Сингапуре и вскоре будет использоваться в Китае.

Производители коммерческих грузоперевозок, использующие SCR, включают Freightliner, Kenworth, Mack, Peterbilt и Volvo. Ведущие производители двигателей, использующие SCR, включают Cummins и Detroit Diesel Corp.

Future Demand

Расход раствора мочевины составляет около 3% от расхода дизельного топлива. Дизельные грузовики в среднем 6,5 миль на галлон (2,8 км / литр). Обычный дизельный грузовик должен заправлять свой 20-галлонный бак DEF каждые 4000–6000 миль (76 литров каждые 6400–9 км).,600 км).

Карбамид для сокращения выбросов NOx в настоящее время потребляет от 0,3 до 0,4 миллиона метрических тонн (мт) мочевины в Западной Европе, говорит Стивен Зварт, менеджер по лицензированию голландской компании Stamicarbon, крупнейшего в мире лицензиара технологии производства мочевины. Через 10 лет нынешний парк грузовых автомобилей в Западной Европе будет заменен, а использование карбамида составит 3-4 млн тонн.

Будущие потребности в мочевине, создаваемые технологией SCR в США, были рассчитаны доктором Карлосом Баананте, экономистом по сельскому хозяйству IFDC.

В 2003 году 213 миллиардов литров дизельного топлива было использовано для транспорта в Европе и 146 миллиардов литров в Соединенных Штатах, согласно EarthTrends, инициативе Института мировых ресурсов (http://earthtrends.wri.org/index. php).

Baanante предполагает, что в 2010 году только 7% дизельных грузовиков в США будут использовать мочевину SCR — новые грузовики, приобретенные в том же году.

«Потребление мочевины для транспортировки в США, вероятно, будет эквивалентно примерно 210 000 тонн мочевины в качестве удобрения в 2010 году, но будет по крайней мере вдвое больше в 2011 году и будет быстро увеличиваться впоследствии, поскольку старые грузовики будут заменены более новыми моделями, которые перевозят резервуары для мочевины, — говорит Баананте.

Расчеты предполагают, что литр раствора весит около 1 кг, а мочевинное удобрение содержит 46% N, объясняет Баананте. Таким образом, 1 кг раствора мочевины потребляет азот, необходимый для производства 0,7065 кг мочевинного удобрения. Коэффициент пересчета 0,7065 используется для расчета расхода раствора мочевины в тоннах эквивалента мочевины-удобрения.

«Более 90% мирового производства мочевины приходится на удобрения, но новые требования к SCR мочевины могут изменить это», — говорит Баананте. Мочевина также используется в кормах для животных, в производстве пластика и клея, для защиты от обледенения на дорогах, для засева облаков, чтобы вызвать дождь, и в продуктах для отбеливания зубов.

Новые строгие правила EPA по выбросам выхлопных газов

Kedzie говорит, что автомобили с дизельным двигателем, произведенные в США в 2010 году, могут выбрасывать не более 0,2 грамма NOx на час тормозной мощности — на 90 % меньше, чем текущие выбросы. Новые правила Агентства по охране окружающей среды не будут применяться к транспортным средствам, произведенным до 2010 года.

Тракторы, бульдозеры и другие внедорожные транспортные средства должны соответствовать новым стандартам Агентства по охране окружающей среды к 2015 году. График движения судов и локомотивных двигателей в США еще не установлен.

«Некоторые автотранспортные агентства теперь покупают новые грузовики, которые должны были быть заменены после 2010 года, чтобы избежать расходов на баки с мочевиной, а также на покупку и транспортировку мочевины», — говорит Кедзи.

Но Том Альбрехт, аналитик транспортного капитала компании Stephens Inc. в Вирджинии, США, считает, что большинство корпоративных перевозчиков — основных покупателей большегрузных автомобилей — продолжат обычные циклы закупок, поскольку в 2010 году приближается следующий крайний срок по выбросам Агентства по охране окружающей среды. Альбрехт пришел к такому выводу после опроса 88 перевозчиков об их будущих планах по закупкам.

Новые требования могут повлиять на мировой рынок удобрений

Кит Стоукс, владелец компании Stokes Engineering и консультант IFDC по производству мочевины, говорит: «Мочевина для снижения выбросов NOx создаст новый спрос, который может привести к росту цен на удобрения — так же, как это произошло с производством этанола».

Но Доран из SCR Stakeholders говорит: «Ожидается, что спрос на эту автомобильную мочевину не превысит 5% мирового производства. Новое использование мочевины для контроля выбросов транспортных средств может привести к увеличению инвестиций и расширению мировых мощностей по производству мочевины. .»

Как работают системы SCR мочевины

Мочевина SCR очищает выхлопные газы после сгорания. Раствор мочевины хранится в отдельном резервуаре для хранения и впрыскивается в виде мелкодисперсного тумана в горячие выхлопные газы. Под воздействием тепла мочевина распадается на аммиак — фактический агент, снижающий выбросы NOx. Через каталитический нейтрализатор аммиак расщепляет NOx до безвредного газообразного азота (N) и водяного пара. Выхлоп больше не загрязняет окружающую среду; атмосфера примерно на 80% состоит из газообразного азота.

Билл Херц, вице-президент по научным программам Института удобрений в Вашингтоне, округ Колумбия, говорит: «Вы много слышите о вредном воздействии удобрений на экосистемы, но мало о положительной роли мочевины в удалении загрязняющих веществ».

Доран говорит: «Поскольку технологии SCR сокращают выхлопные газы NOx почти до нуля, двигатели можно настраивать для максимальной топливной экономичности». Результатом является экономия топлива на 3%% и снижение выбросов углекислого газа.

«Выхлопные газы, выходящие из выхлопной трубы автомобиля с SCR, на самом деле могут быть чище, чем воздух вокруг него», — добавляет Доран.

На самом деле, по данным Daimler Trucks, эффективность двигателя, достигнутая с помощью технологии SCR в Европе, позволила клиентам сэкономить более 280 миллионов литров дизельного топлива и почти полмиллиарда долларов на расходах на топливо. При этом в окружающую среду было сэкономлено около 800 000 метрических тонн углекислого газа.

Проблемы дальнобойщика

«Мы обеспокоены тем, что недостаточно знаем о новой технологии мочевины», — говорит Адам Коллум, менеджер и совладелец компании Hellums Trucking Co. в Деннисе, штат Миссисипи, США.

«Новый дизельный грузовик большой грузоподъемности сейчас стоит около 100 000 долларов. Добавление системы SCR мочевины добавит 10 000 долларов к стоимости. Насколько больше будет стоить раствор мочевины, который мы сжигаем? А как насчет обслуживания? Не вызовет ли мочевина коррозию?»

Доран говорит: «Мочевина может вызывать коррозию алюминия. Автомобильные системы SCR и дозаторы DEF были разработаны с учетом этого, и DEF всегда хранится в соответствующих контейнерах».

Технология BlueTec в Европе

Новые дизельные внедорожники, поступающие от Daimler из Европы в США, называются моделями BlueTec, потому что они оснащены системами впрыска BlueTec SCR — технологией, которую Mercedes-Benz уже много лет использует в грузовиках и автобусах в Европе. Для этих моделей мочевина поставляется в картриджах, которые заменяются при обычном обслуживании.

Detroit Diesel Corp., торговая марка Daimler Trucks North America, объявила, что будет использовать технологию BlueTec на всех будущих грузовиках.

Mercedes-Benz E320 BlueTec получил награду World Green Car of the Year 2007 отчасти за «прокладывание пути к сверхчистым дизельным технологиям во всем мире». Технология контроля дизельных выбросов BlueTec была объявлена ​​лучшей новой технологией 2007 года Ассоциацией автомобильных журналистов Канады.

Планирование будущего

Североамериканская группа заинтересованных сторон SCR собралась для дальнейшего планирования развития инфраструктуры распространения и розничной торговли для обеспечения доступности DEF в Соединенных Штатах в августе в Дирборне, штат Мичиган. В число заинтересованных сторон входят представители почти 200 организаций, включая производителей дизельных автомобилей, действующих и потенциальных производителей DEF, дистрибьюторов и розничных продавцов топлива и оборудования, а также Агентства по охране окружающей среды и Министерства энергетики США, согласно пресс-релизу SCR Stakeholders от 11 августа.

Часть работы Группы заинтересованных сторон SCR включает в себя разработку локатора веб-сайтов для DEF, подобного тому, который используется для AdBlue в Европе.

В Европе цены на AdBlue почти удвоились с середины 2007 г. , и производителям трудно компенсировать рост цен на мочевину, сообщило 18 июля 2008 г. издание Today’s Trucking со ссылкой на Integer Research. «Добавьте тот факт, что производители получают более высокую прибыль от мочевины, когда она продается в качестве удобрения, и неудивительно, что цены выросли», — говорится в отчете.

DEF Производители

Традиционные производители удобрений, вероятно, будут производить большую часть мочевины DEF, используемой в Соединенных Штатах. В состав Группы заинтересованных сторон SCR входят Agrium, Brenntag North America, Dyno Nobel, Koch Industries, Potash Corporation of Saskatchewan и Terra Industries.

Стивен Цварт из Stamicarbon говорит: «В Европе производство AdBlue стало благом для многих производителей удобрений, которые теперь выделяют часть своего производства на раствор мочевины для грузовых автомобилей».

Логистика DEF

Кит Стоукс говорит, что доставка мочевины на заправочные станции не должна быть проблемой. «Хотя в Соединенных Штатах более 30 000 заправочных станций, только 2 200 из них обеспечивают 97% рынка большегрузных автомобилей. [-11° C] точка замерзания».

Pilot Travel Centers, крупнейший розничный оператор туристических центров в Соединенных Штатах, объявил о планах развертывания, чтобы сделать DEF доступным «на заправке» в более чем 100 центрах в середине-конце 2009 г.в пресс-релизе от 29 сентября. Пилотные центры также будут иметь расфасованные DEF.

Производство водной мочевины

Тем временем Mitsubishi увеличивает производство высококачественного водного раствора мочевины для систем SCR мочевины, сообщает GreenCarCongress.com. Завод компании в Китакюсю, Япония, работает примерно на 20% мощности — около 2 миллионов литров в год. По мере увеличения спроса на SCR планируется увеличить производство до 10 миллионов литров в 2008 году и достичь 50% мощности в 2009 году..

Потребность Японии в высококачественной водной мочевине составляет около 20 000 килолитров в год, но источники в отрасли ожидают, что в будущем она возрастет примерно до 600 000 килолитров.

Необходимость увеличения производства и более эффективного использования мочевины

«Новые требования к мочевине для обработки выхлопных газов дизельных двигателей сделают исследования по повышению эффективности ее использования в качестве удобрения еще более важными», — говорит Рамон Лазо де ла Вега, старший инженер IFDC. «IFDC работает в трех основных областях для повышения эффективности использования мочевины: за счет глубокого размещения брикетов мочевины, особенно на орошаемых рисовых полях, за счет удобрений с контролируемым высвобождением, а также за счет нитрификации и ингибиторов уреазы, которые снижают потери азота в воздухе за счет улетучивания и в подземные воды путем выщелачивания

«Также строятся новые заводы по производству карбамида. Например, два крупных завода по производству карбамида открываются в Иране и по одному в Египте, Нигерии, Омане и России.»

Амит Рой из IFDC говорит: «Большинство основных продуктов удобрений, используемых сегодня, включая значительные усовершенствования мочевины, используемой в сельском хозяйстве, были разработаны в рамках программы удобрений американского Управления долины Теннесси (TVA) в 1950–1970-х годах, когда энергия казалась дешевой.