MEKA - biogasdrift i arbetsmaskiner, delrapport 3
MEKA - biogasdrift i arbetsmaskiner Delrapport 3, november 2014 Författare: Elin Einarson och Olof Enghag, Jordbruksverket, samt Svante Törnqvist, Transportstyrelsen Denna skrift är publicerad i november 2014 Fotograf framsida: Gunnar Laurell och Gunnar Holm 2(28) Sammanfattning I din hand håller du delrapport 3 från MEKA projektet (Metandiesel Efterkonvertering av Arbetsmaskiner). MEKA-projektet är ett regeringsuppdrag som syftar till att ta fram och emissionsprova tekniska konverteringslösningar för att möjliggöra duel fuel-drift (drift med de dubbla bränslena metan och diesel) i arbetsmaskiner. Här redovisas det arbete som genomförts under 2014 men också samlade slutsatser och erfarenheter från hela projektperioden 2012-2014. Rapporten är utformad så att den kan läsas oberoende av tidigare publikationer inom MEKA. MEKA-projektet testar och utvärderar tre maskinmodeller, samtliga i samarbete med motor- och maskintillverkare. Det har, trots ansträngningar, inte gått att få till något samarbete med företag som genomför efterkonvertering av befintliga arbetsmaskiner. Troligen beror detta på att det inte är ekonomiskt lönsamt idag. En annan anledning kan vara att man behöver samarbete med motortillverkaren för att nå rimliga emissionsnivåer på grund av att det är ett avancerat ingrepp i motorn. Istället har MEKA gått in i samarbete med Valtra och Volvo, där två olika traktormodeller och en plog-sop-blåsmaskin kommer att testas. Följande viktiga slutsatser har vi dragit hittills: • Vilka maskiner som konverteras styrs till allra största delen av efterfrågan. Valtra har valt att tillverka en liten traktor som passar bra i kommunal drift, där det ofta finns tillgång till gas. Volvo och Schmidt AB utvecklar en plog-sopblåsmaskin på grund av efterfrågan från Swedavia. Efterkonverteringar av äldre maskiner är troligen inte ekonomiskt lönsamma i nuläget. Inom MEKAprojektet har vi enbart lyckats få samarbeten med motortillverkare. • Fabrikskonverteringar som involverar motortillverkaren är troligen den enda rimliga vägen att gå för att kunna få kontroll på emissionerna. • Marknaden för traktorer med dual fuel-drift är mest intressant för verksamheter som har god tillgång på gas. Få lantbruk har idag tillgång på gas av fordonsbränslekvalitet. • De första emissionstesterna visar på betydande läckage av oförbränt metan. Tillsammans med relativt låg andel gas i bränsleblandningen leder det till en ökad klimatpåverkan relativt 100 % dieseldrift för majoriteten av testfallen. De finns dock möjligheter att minska metanutsläppen och det pågår ett arbete för att åstadkomma detta, bland annat genom val av konverteringsstrategi. 3(28) Innehållsförteckning Sammanfattning........................................................................................................................ 3 Innehållsförteckning ................................................................................................................. 4 1. Om MEKA-projektet ........................................................................................................ 6 Syfte...................................................................................................................................... 6 Mål och målgrupp ................................................................................................................ 7 Avgränsning ......................................................................................................................... 7 Genomförande ...................................................................................................................... 7 Regelverk för motorer i arbetsmaskiner ............................................................................... 8 2. Att konvertera till biogasdrift ........................................................................................... 9 Intresse för biogaskonvertering ............................................................................................ 9 Olika konverteringslösningar ............................................................................................. 10 Dispenser ............................................................................................................................ 11 3. Testmetoder .................................................................................................................... 11 Vilka aspekter analyseras ................................................................................................... 12 Mätningar och uppföljning av maskiner ............................................................................ 13 a) Simulerade bänktester .......................................................................................... 13 b) Komplett fordon i verklig drift (PEMS) .............................................................. 14 Driftstester hos maskinvärdar ............................................................................................. 17 4. Maskiner som testas inom MEKA ................................................................................. 17 Valtra N101H ..................................................................................................................... 17 Modifieringar av motorstyrningen ................................................................................. 19 Valtra N123H ..................................................................................................................... 20 Schmidt PSB....................................................................................................................... 21 Översikt tester på respektive maskin .................................................................................. 22 5. Beräkning av klimatnyttan ............................................................................................. 23 Påverkansfaktorer ............................................................................................................... 23 Reduktion jämfört med diesel ........................................................................................ 24 GWP ............................................................................................................................... 24 Indataparametrar ................................................................................................................. 24 Krav på klimatnytta i regelverk .......................................................................................... 25 6. Preliminära resultat från emissionstester ........................................................................ 26 4(28) Resultaten kräver mer bearbetning ..................................................................................... 26 De viktigaste preliminära resultaten ................................................................................... 26 Resultaten från bänktesterna .............................................................................................. 26 Resultaten från PEMS-mätningarna ................................................................................... 27 7. Slutsatser ........................................................................................................................ 27 8. Fortsatt arbete ................................................................................................................. 28 9. Referenser ....................................................................................................................... 28 5(28) 1. Om MEKA-projektet Regeringen har gett Jordbruksverket och Transportstyrelsen i uppdrag att genomföra projektet Metandiesel Efterkonvertering av Arbetsmaskiner (MEKA) under perioden maj 2012 till november 2015. Bakgrunden till MEKA-projektet är att diesel i arbetsmaskiner dominerar energianvändningen i de areella näringarna 1. Idag används alternativa bränslen endast i marginell omfattning i arbetsmaskiner, men dubbelbränslesystem med metan och diesel är en teknik som bedömts ha potential 2. Det saknas dock arbetsmaskiner med så kallad dual fuelteknik på marknaden. Två avgörande anledningar till detta är att det inte finns ett befintligt regelverk för typgodkännande av konverteringssatser och att driftsekonomin idag inte är tillräckligt lönsam i jämfört med fossil diesel 3. Den här delrapporten beskriver det arbete som skett under 2014. Syfte MEKA-projektets syfte är att konverteringsföretag och maskintillverkare ska utveckla dual fuel-drift (drift med båda bränslena metan och diesel) för traktorer och arbetsmaskiner. Projektet arbetar med identifierade hinder; regelverk för emissioner och kostnadskrävande provningar kopplade till dessa regelverk. Som företrädare för staten kan Jordbruksverket och Transportstyrelsen organisera och ta kostnaderna för utvecklingen och genomförandet av delar av dessa provningar och regelverk. Samtidigt kan myndigheterna föra samman intresserade konverteringsföretag och maskinägare och matcha ihop dessa till intressanta delprojekt där olika maskintyper konverteras och utvärderas. En förutsättning för projektet är att konverteringsföretag och maskintillverkare tar utvecklingskostnaderna för själva tekniken (konverteringssatserna). Kommunikation är ett viktigt område för att sprida resultat och den kunskap som kommer av projektet. Bild 1 beskriver hur MEKA-projektet länkar ihop viktiga aktörer inom området för att på så sätt gynna omställning till dual fuel-drift i arbetsmaskiner och överbrygga de hinder som finns idag. 1 Energimyndigheten m fl 2010. Jordbruksverket, 2011 a. 3 Jordbruksverket, 2011 b och Jordbruksverket, 2012. 2 6(28) Bild 1: Projektet länkar ihop nyckelaktörer för att skapa förutsättningar för konvertering till dual fuel-drift. Mål och målgrupp Målet är att minst tre olika maskinmodeller kan konverteras och efter konverteringen drivas med dual fuel-drift (metan och diesel) med dokumenterad klimatnytta och med bibehållet låga emissionsnivåer. Den främsta målgruppen är maskinägare och kommuner eller andra organisationer som upphandlar arbetsmaskintjänster. En annan målgrupp som är viktig när det gäller lagstiftningen och emissionskrav för arbetsmaskiner är beslutsfattare och myndigheter inom hela Europa. Om projektresultatet blir positivt innebär det på sikt att fler arbetsmaskiner kan konverteras och köras på gas. Avgränsning Uppdraget är begränsat till att konvertera och undersöka praktisk drift av befintliga kompressionstända, mobila arbetsmaskiner. Projektet berör inte efterkonverteringsmöjligheter av tändstiftstända arbetsmaskiner (med ottomotorer) eller stationära arbetsmaskiner (reserv-el-aggregat, fläktar, torkar) Genomförande Genomförandet är indelat i fyra delar där den första delen har kallats matchmaking (del 1). Denna del har gått ut på att utse konverterare och maskintillverkare som är intresserade av att utveckla efterkonverteringssatserna och matcha dessa med lämpliga maskinägare som är intresserade av att delta i projektet. Vi har alltså undersökt intresset för både användningen och utvecklandet av efterkonverterade maskiner. Detta beskrivs närmre i delrapport 2 4. Därefter har vi utifrån de intressenter vi har haft parat ihop användare och maskinleverantörer. Totalt testas tre maskinmodeller inom MEKA-projektet. Du kan läsa mer om maskinerna och deras prestanda i kapitel 4. Nästa del i projektet har vi valt att kalla konverteringen (del 2). Detta är den operativa delen i projektet och innebär att maskinerna konverteras till dual fuel-drift, 4 Jordbruksverket och Transportstyrelsen 2013. 7(28) emissionsprovas och testas i drift. Maskinerna testas både med avseende på avgasutsläpp (emissioner) och bränsleförbrukning. Testerna sker dels i laboratorium och dels i verklig drift. Resultaten av mätningar och driftdata utvärderas och utgör sedan underlag för utformning av regler för typgodkännande av konverteringssatser. Resultaten ska också vägleda oss i om utsläppen av avgaser är acceptabla ur klimat-, miljö- och hälsoperspektiv. Metoder för mätningar och drifttest beskrivs mer i kapitel 3. Parallellt med både matchmakingfasen (del 1) och konverteringsfasen (del 2) sker arbete med regelverket (del 3) och kommunikation (del 4). Bild 2 visar schematiskt hur projektet löper på med de fyra olika delarna matchmaking, konvertering, regelverk och kommunikation. Bild 2: MEKA-projektet uppdelat i fyra olika delar: matchmaking, konverteringen, regelverket och kommunikation. Arbetet med regelverket är streckat i början av projektet för att illustrera att tyngdpunkten för detta arbete är i slutet av projektperioden. Regelverk för motorer i arbetsmaskiner Nya motorer för arbetsmaskiner som ska säljas inom EU måste vara typgodkända enligt EU-direktivet 97/68/EG. Detta direktiv ställer krav på bland annat emissioner men möjliggör inte godkännande av gasmotorer. Direktivet genomgår dock en stor revidering i syfte att utöka omfattningen samt att eventuellt få med alternativa bränslen. Här kommer frågan om metanutsläpp från gasdrivna motorer att behandlas. EU-kommissionen har nu lagt fram ett förslag till nya gränsvärden för emissioner och i det ingår gränsvärden som tar hänsyn till ökade metanutsläpp. Idag finns endast en gräns för totala kolväten (THC) vilket inbegriper metan. Men eftersom dual fueldrivna motorer medför ökade metanutsläpp så väljer man att föreslå ett separat metangränsvärde för dessa. Förslaget är utformat på liknande sätt som för gasdrivna vägfordon för att förenkla och harmonisera regelverket. Det kommer förmodligen att 8(28) krävas mycket diskussion och eventuellt omarbetning innan detta förslag är färdigt för beslut. Resultaten från MEKA-projektets mätningar kommer eventuellt att kunna bidra till diskussionerna om metangränsvärdet. Mätningarna kommer att visa hur långt det är möjligt att komma med katalysatorteknik och andra justeringar för att få ned metanemissionerna med rimliga medel. Direktiv 97/68/EG hindrar alltså idag att dual fuel-motorer (med bränslena metan och diesel) godkänns för arbetsmaskiner likväl som det hindrar ett nationellt regelverk för typgodkännande av nya motorer för dessa maskiner om det avviker från direktivet. Däremot kan nationella regler skapas för efterkonvertering av motorer/maskiner. Detta gäller även om alternativbränslen skulle komma att införlivas i direktivet. Ett av syftena med MEKA-projektet är att lägga grunden för och påbörja arbetet med nationella regler. Det är dock inte säkert att ett nationellt regelverk för typgodkännande är rimligt att utarbeta om det visar sig att tekniken eller marknaden inte är mogen. Dispenser kan vara ett alternativ till ett regelverk för typgodkännande. Det är enklare att använda om det rör sig om få ärenden. Däremot är det svårare för den som söker att kunna bedöma möjligheten att dispensen blir godkänd. Det är Transportstyrelsen som gör bedömningen utifrån inlämnade uppgifter. De maskiner som ingår i MEKAprojektet har fått dispenser för att de ska kunna konverteras och användas i projektet. 2. Att konvertera till biogasdrift På uppdrag av Jordbruksverket och Transportstyrelsen genomförde SMP (Svensk Maskinprovning AB) 2011 en undersökning kring marknadsförutsättningarna att konvertera arbetsmaskiner till biogas-, RME- och etanoldrift 5. I detta underlag drogs slutsatsen att biogas är det bränsle som har störst potential i närtid. Inom MEKAprojektet som till stor del baserar sig på underlag från denna studie och de erfarenheter som beskrivs i rapporten ”Efterkonvertering av arbetsmaskinerMarknadsförutsättningar och förslag till styrmedel” 6 har vi arbetat vidare utifrån dessa resultat. När det gäller slutligt urval av arbetsmaskiner som testas inom MEKAprojektet har det inte funnits så stora möjligheter utan valet har helt styrts av vilka firmor som gör denna typ av konverteringar, läs mer om detta nedan. Intresse för biogaskonvertering Vilken typ av arbetsmaskin som passar för konvertering avgörs huvudsakligen av att det finns någon som efterfrågar biogasdrift av maskinen och att det finns kompetens att konvertera maskinen. Intresset att delta i projektet har varit lågt bland konverterare och maskinleverantörer. Vi har fört en dialog med 16 maskintillverkare/konverteringsföretag angående intresse att delta i MEKA-projektet. Förutsättningarna var att de själva skulle stå för utvecklingskostnaderna men att pengarna i projektbudgeten inom MEKA kunde stå för konverteringskostnader och vissa emissionsmätningar. Detta ledde fram till ett fåtal 5 6 Arvidsson, 2011. Jordbruksverket 2011 b. 9(28) aktörer, både rena efterkonverteringsföretag och maskintillverkare som vi gick vidare med. Resultatet har blivit ett samarbete med maskintillverkarna Valtra och Volvo. Valtra bidrar med två traktorer av modellen N101H och en traktor av modellen N123H. Volvo deltar i samarbete med AEBI-Schmidt med en konverterad plog-sopblåsmaskin. Detta i samband med att Swedavia har beställt 29 plog-sop-blåsmaskiner för att placera ut på flygplatser runt om i Sverige. Du kan läsa mer om de maskiner som testas inom projektet under kapitel 4. Vi har även arbetat hårt för att få igång ett samarbete kring efterkonverteringar på äldre maskiner, framförallt en hjullastare och en större traktor. Det har tyvärr visat sig omöjligt att genomföra inom ramen för MEKA-projektet. Det finns få aktörer som kan genomföra efterkonverteringar och de som finns är små företag som har svårt att gå in och ta utvecklingskostnaderna. För större traktorer och andra jordbruksmaskiner bedömer vi att marknaden ännu inte är mogen för gasdrift på grund av att få har tillgång till gas av fordonsbränslekvalitet. Potentialen för gasdrift bedöms istället finnas i stadsnära verksamhet. För hjullastare har tekniken inte varit tillräckligt långt framme för att små aktörer skulle vilja gå in i ett statligt mätprojekt. En slutsats av detta är att det troligen inte är ekonomiskt rimligt för en konverteringsfirma att göra en efterkonvertering utan att tillverkaren är delaktig i utvecklingen. För att ändå kunna få med en annan maskintyp har SLU ansökt om forskningspengar hos Energimyndigheten för att utveckla en efterkonverteringssats till en äldre hjullastare. Denna ansökan fick dock avslag med motiveringen att man inte tror att en äldre efterkonverterad maskin kan uppnå klimatnytta. Detta utlåtande baserar sig på erfarenheter från vägtransportsektorn. Våra erfarenheter från försöken att efterkonvertera en äldre maskin gör att vi inom projektet drar slutsatsen att fabrikskonverteringar som involverar motortillverkaren är den enda rimliga vägen att gå för att kunna få kontroll på emissionerna. Intresset för att köra på biogas är däremot större. I samband med utlysningen av intresserade maskinägare som gjordes maj 2012 och senare informationsaktiviteter på mässor och liknande ser vi en entusiasm för dual fuel-tekniken bland beställare och maskinanvändare. Vi har fört samtal med flera företagare som driver gårdsbiogasanläggningar och drömmer om att kunna ersätta dieseln i traktorn med biogas. Det skulle kunna innebära att de kan tillverka sitt eget bränsle och samtidigt en möjlighet till ökad lönsamhet i biogasproduktionen. Flera kommuner har varit intresserade av att ersätta dieseldrivna maskiner med biogas som ett led i ambitiösa energi- och klimatmål. Det är positivt att se att maskintillverkare som Valtra och Volvo satsar resurser på att utveckla tekniken. Internationellt sett så är det på sikt också en utveckling på gång. Viljan att satsa motiverats ofta av efterfrågan på maskiner. Olika konverteringslösningar En motor konverterad till dual fuel-drift kan optimeras olika beroende på vilka egenskaper som anses viktiga. Dagens motorer har en elektronisk styrning av bränsleinsprutning och andra attribut som påverkar hur motorn arbetar. Den elektroniska styrningen går att 10(28) programmeras på en mängd olika sätt, och detta påverkar motorns egenskaper såsom effekt vid olika varvtal, emissioner och bränsleförbrukning. Det är alltså möjligt att optimera motorn på olika sätt beroende på vilka egenskaper som anses viktiga att uppnå, och detta är i högsta grad aktuellt även vid dual fuel-drift. Motorstyrningen måste programmeras om för att kunna hantera ytterligare ett bränsle. Optimeringen kan då göras på olika sätt beroende på vilka egenskaper som prioriteras. Det finns också egenskaper som är av överordnad betydelse gentemot andra och de får då överskugga alla egenskaper som man vill uppnå. Dispenser För att kunna göra en konvertering till dual fuel-drift behöver ingrepp göras i motor och avgassystem. Men enligt lagen (1998:1707) om åtgärder mot buller och avgaser från mobila maskiner får inte ändringar eller ingrepp göras ”i utrustning som reglerar avgaser på en EUtypgodkänd motor till en mobil maskin på ett sådant sätt att motorn inte längre uppfyller kraven för det typgodkända utförandet”. Detta innebär att dessa maskiner behöver en dispens från bestämmelserna så att ändringarna kan göras. Det beslutades i inledningen av projektet att de traktorer och maskiner som skulle ingå i MEKA-projektet skulle få dispens till dess att eventuella föreskrifter finns på plats för att godkänna dessa maskiner. Som villkor angavs att projektet skulle ha tillgång till maskinen för att kunna göra mätningar. Eftersom det skulle kunna bli en tidsfördröjning från projektets avslut till föreskrifternas ikraftträdande så beslutades att dispensen skulle vara giltig i fem år. Dock fanns ett förbehåll om att de sista två åren kommer att utgå om Transportstyrelsen inte finner att efterkonverteringssystem är en lösning att gå vidare med. Den slutsatsen kan dras om klimateffekterna inte blir acceptabla eller att det inte är möjligt att nå ned till acceptabla emissioner. I sådana fall skulle motorn få återställas till dieseldrift vid projektets slut. I ett senare skede i projektet har detta dock diskuterats vidare. Eftersom det har varit svårt att få in fler aktörer i projektet och eftersom det var en förutsättning för Swedavias satsning på förnybara bränslen att kunna ha en långsiktig plan för maskinerna, så beslutades att dispenserna som ges inom MEKA-projektet ska följa med under maskinernas livslängd. Ytterligare ett skäl till att gå med på detta är att antalet maskiner det handlar om är begränsat och försumbart i förhållande till alla de arbetsmaskiner som ges undantag under motsvarande tidsperiod, inom ramen för typgodkännandeverksamheten. 3. Testmetoder Maskinerna ska testas både genom driftstester och genom mätningar av emissioner. Under 2014 har mätningarna påbörjats efter en del justeringar av mätmetoderna. Det är SMP (Svensk Maskinprovning AB) och AVL Motortestcenter som utför mätningarna. De analyserar kväveoxider, kolmonoxid, kolväten, metan, koldioxid och partiklar. Dessutom sker en driftsmätning som lagrar data om bränsleförbrukning. Varje maskin ska mätas med 100 % dieseldrift och med dual fuel-drift. Mätningar sker direkt efter konverteringen samt efter en tid i drift för att se om utsläppen håller nivån efter en tids användning. 11(28) Vilka aspekter analyseras Transportstyrelsen och Jordbruksverket har kartlagt projektets kunskapsbehov och kopplat dessa till önskade mätdata. I tabell 1 redovisas denna koppling. Det är en stor mängd data som hanteras i projektet och det är viktigt att bearbetningen blir strukturerad. Tabell 1. Kunskapsbehov, syfte och de indata som krävs inom MEKA-projektet. Kunskapsbehov Syfte Indata som krävs Hur förändras emissionerna på grund av dual fuel-drift? Att svara på om det är positivt eller negativt för hälsa och miljö med gasdrift? Klarar efterkonverteringen nuvarande emissionskrav för dieselmotorn? Svara på om det finns klimatnytta med efterkonvertering till dual fuel-drift? Emissionsdata från simulerade bänktest. Vad är skillnaden i klimatpåverkan från diesel jämfört med dual fueldrift? Vad är skillnaden mellan labbmiljö och fältdrift? Vad har körmönstret för påverkan på emissionerna? Ökad kunskap om vad som händer med emissionerna vid verklig drift jämfört med simulerade bänktest? Resultaten av detta ska kunna användas som grund för vilka testmetoder som krävs för ett eventuellt kommande regelverk. Svara på om det finns det ekonomiska fördelar med dual fuel-drift? Svara på vilka prestandafördelar/nackdelar som finns med dual fuel-drift? Svara på vilken typ av körning som är gynnsam/ogynnsam för emissioner Vad har körmönstret för påverkan på gasutbytet Svara på vilken typ av arbete som är gynnsamt/ogynnsamt för gasdrift? Vad har körmönstret för påverkan på maskinens klimatpåverkan Svara på vilken typ av arbete som är gynnsamt/ogynnsamt för klimatpåverkan Vad har körmönstret för påverkan på driftsekonomi Svara på vilken typ av arbete som är gynnsamt/ogynnsamt för driftsekonomi Hur påverkas driftsekonomin? Hur påverkas körprestandan? 12(28) Metanutsläpp, CO2-utsläpp, bränsleförbrukning, arbete, gas/diesel-förhållande (ersättningsgrad) Emissionsdata från verklig drift (PEMS) jämförs med bänkmätningar. Bränsleförbrukning gas/diesel Upplevd kraft, buller, karaktär Emissionsdata från verklig drift (PEMS), belastningskurva för körning under en längre period Gas-, dieselförbrukning Emissionsdata från verklig drift (PEMS), belastningskurva för körning under en längre period Metanutsläpp, CO2utsläpp/bränsleförbrukning, arbete, gas/dieselförhållande, belastningskurva för körning under en längre period Gas-, dieselförbrukning Emissionsdata från verklig drift (PEMS), belastningskurva för körning under en längre period Av kostnads- och tidsskäl samlas inte all data in för alla maskiner vilket gör att vissa analyser är begränsade till endast en maskin. Vilka mätningar som ska göras för respektive maskinmodell beskrivs i kapitel 4. Mätningar och uppföljning av maskiner I MEKA sker mätningar av emissioner på två olika sätt: Simulerade bänktest och mätning i verklig drift (PEMS-mätning). a) Simulerade bänktester sker med maskinen monterad i en bromsbänk. Provningen sker med en simulerad körcykel 7 med transienter (varierande varvtal). b) Komplett fordon i verklig drift (PEMS, Portable Emission Measurement System) a) Simulerade bänktester Denna mätning innebär att maskinen monteras i en så kallad bromsbänk i ett laboratorium. Bromsbänken programmeras så att den får motorn att följa den önskade körcykeln. Bild 3 nedan visar hur standardkurvorna för en transient 8 körcykel ser ut. I MEKA valdes den transienta körcykeln NRTC 9 som är lagstadgad för typgodkännande av mobila maskiner. De emissioner som mäts inom MEKA-projektet är dels de som är reglerade genom EUdirektiv: CO (kolmonoxid), HC (kolväten), NOx (Kväveoxider) och PM (partikelmassa). Förutom dessa mäts även utsläppen av CO2 (koldioxid) och CH4 (metan) eftersom det är viktigt att kunna fastställa klimatpåverkan för dualfuel-tekniken. Bild 3: Standardkurvor för en transient körcykel. 7 En körcykel är ett sätt att köra motorn på under en viss tid. Den anger värden på belastning och varvtal för varje tidsenhet under körcykeln. 8 Med transient körcykel menas en körcykel där varvtal och belastning varierar kontinuerligt. 9 NRTC = Non Road Transient Cycle 13(28) För traktorerna i MEKA-projektet mäter vi på den kompletta traktorn i simulerade bänktester. Simulerade bänktester är ett sätt att i laboratorium efterlikna de mätningar som görs då en motor ska typgodkännas. Vid ett typgodkännande testas motorn innan den placeras i en maskin men vid efterkonvertering vore det alltför kostsamt att plocka ur motorn inför provningen. Istället kan traktorenas kraftuttag användas för att styra belastningen på motorn och därigenom efterlikna den körcykel som används i riktiga bänktester för typgodkännanden. Bild 4 visar en av projektets traktorer uppkopplad via kraftuttaget till en bromsbänk. Bromsbänken innehåller en kraftig broms som kan styras från en dator så att bromskraften kan anpassas till den önskade belastningen. Varvtalet påverkas genom att datorn styr motorns gaspådrag vilket också anpassas till körcykeln. Nackdelen är att en del effekt försvinner till olika hjälpsystem som kylfläktar, generator, hydraulpumpar och liknande. Fördelen är att man kommer närmare verklig användning. De simulerade bänktesterna görs vid Svensk Maskinprovnings testlaboratorium i Umeå. När det gäller Plog-Sop-Blåsmaskinen (PSB-maskinen) så kommer motorerna till den att mätas i laboratorium på samma sätt som vid ett typgodkännande. Mätningarna görs av Hardstaff som utför konverteringen åt Volvo. Transportstyrelsen kommer att få tillgång till dessa mätdata men det är inte klarlagt i vilken utsträckning dessa kommer att kunna publiceras officiellt på grund av eventuella sekretessanspråk. Bild 4: Uppkoppling av traktorns kraftuttag mot bromsbänk (Tv) och provtagning i avgaserna (Th). (Fotograf: Hans Arvidsson) b) Komplett fordon i verklig drift (PEMS) Ombordmätningar med PEMS-utrustning (så kallade PEMS-mätningar) är ett sätt att mäta emissioner vid verklig användning av maskinen. Denna metod ska inom MEKA-projektet 14(28) komplettera de simulerade bänktesterna. PEMS-mätningarna används för att analysera körmönstrets påverkan på emissionerna, gasutbytet, driftsekonomin och maskinens klimatpåverkan. Dessutom är det tänkbart att man i ett framtida regelverk kan kräva PEMSmätningar på efterkonverterade maskiner istället för bänkmätningar. Mätmetoden är utvecklad för mätning på väg av tunga fordon och kommer även att anpassas för att kunna tillämpas på alla typer av mobila applikationer i framtiden. PEMS testerna inom MEKAprojektet utförs av AVL MTC. Samma emissionskomponenter mäts i PEMS-mätningarna som i de simulerade bänktesterna (se föregående avsnitt). Vid mätningen kopplas avgasflödesmätaren på fordonets befintliga avgasrör och utsläppen registreras kontinuerligt (Bild 5 visar hur det kan se ut). Bild 5: Avgasflödesmätaren är kopplad till fordonets befintliga avgasrör. (Fotograf: Charlotte Sandström-Dahl) De traktorer som ingår i MEKA-projektet testas enligt olika typer av körmönster eftersom den här typen av fordon har många varierande användningsområden. Fyra olika körmoment har tagits fram för PEMS-tester av traktorerna i MEKA-projektet: 1. Tung och jämn belastning. Detta moment kördes på åker, med redskap för jordbearbetning. 2. Tung transient belastning, (större variation i belastning och varvtal). Detta moment utgjordes av landsvägskörning med en tungt lastad vagn. 3. Lätt transient belastning. Detta moment utgjordes av lättare transport på väg samt lyftarbete på gården. 4. Medelbelastning med jämn belastning och varvtal. Detta moment utgjordes av lätt kraftuttagsarbete i form av betesputs (gräsklippning) på åker. Traktorerna körs enligt körmomenten 1 - 4 först i dieseldrift och sedan i dual fuel-drift. Emissionerna beräknas för respektive körmoment. Tanken är att resultaten ska kunna viktas på olika sätt beroende på vilket användningsområde maskinen har. På så sätt kan man även analysera vilka användningsområden som lämpar sig bättre och vilka som är sämre för 15(28) dualfuel-tekniken. De första PEMS-mätningarna på en traktor gjordes på Naturbruksgymnasiet Uddetorp under maj 2014. Bild 6 och 7 visar hur det såg ut då. Bild 6: PEMS utrustningen riggades på skopan för tester av Naturbruksgymnasiet Uddetorps traktor. (Fotograf: Charlotte Sandström-Dahl Bild 7: PEMS mätning i Uddetorp, här simuleras ett tyngre dragarbete med en crosskillvält. (Fotograf: Johan Lysholm) 16(28) För plog-sop- blåsmaskinen kommer en något annan metod för PEMS-mätningarna att behöva utvecklas. Denna maskin går betydligt mer i jämnt arbete vilket betyder att de olika körmomenten inte är lika intressanta. Den stora utmaningen här är istället att maskinen har två motorer, båda konverterade till dual fuel-drift. Dessa kommer inte att kunna mätas samtidigt utan istället måste mätningarna kunna göras så upprepningsbart som möjligt för att få mätningar på båda motorerna. Driftstester hos maskinvärdar För att kunna få en bild av hur tekniken fungerar rent praktiskt och hur stor andel gas som används så sker mätningar av parametrar som ska svara på detta. Med hjälp av dessa mätningar kan driftsekonomin beräknas. De parametrar som mäts för detta ändamål är först och främst diesel- och gasförbrukning. Detta mäts kontinuerligt med en utrustning som kan lagra mätvärden över tid. För att verifiera förbrukningen bokförs även allt tankat bränsle manuellt. Det finns också ett reglage i traktorerna som möjliggör för föraren att registrera olika typer av arbeten som utförs med maskinen. På så vis kan man få en bra bild av hur traktorn används och hur olika typer av arbete fördelar sig över tid. Detta kan i efterhand också ställas i relation till bränsleförbrukningen (och andelen gas) för att dra slutsatser om vilka arbetsmoment som ger störst gasandel. Förutom driftsmätningarna ska maskinvärdarna kontinuerligt fylla i driftsformulär där de beskriver vilka arbetsmoment som har genomförts och hur maskinen har betett sig. Dessa mätningar kompletteras med intervjuer där värdarna kan ta upp mer tankar och intryck som ligger utanför formuläret. Driftmätningarna och driftuppföljningarna görs enbart på traktorerna. När det gäller driftmätningarna så beror det på att de är kostsamma och att budgeten inte medgav några fler sådana mätningar. I fallet med driftformulären så krävs att maskinerna används under en längre tid i projektet. Eftersom plog-sop-blåsmaskinen kom med sent i projektet så finns inte samma möjligheter till driftuppföljning för den maskinen. 4. Maskiner som testas inom MEKA Totalt testas tre maskinmodeller inom MEKA-projektet. Det är två traktorer från Valtra: Valtra N101H, Valtra N123H och en plog-sop-blås maskin från Schmidt. Maskinerna och respektive konverteringslösning är beskrivna närmre nedan. Valtra N101H I mars 2013 inleddes ett samarbete med den finska traktortillverkaren Valtra, som bidrar till projektet med två traktorer av modellen N101H konverterade till biogasdrift. Valtra hyr ut traktorerna till maskinvärdar som testar maskinerna i drift. MEKA-projektet bekostar emissionstester samt ersättning för dokumentation och visst merarbete till maskinvärdarna. Under 2013 har vi tillsammans med Valtra utsett lämpliga värdar som ska driftstesta och utvärdera daglig drift i traktorerna. Värdarna är Söderåsens Bioenergi utanför Bjuv i Skåne och Naturbruksgymnasiet Uddetorp i Skara, Västergötland. 17(28) Söderåsens Bioenergi är en biogasanläggning som ligger i anslutning till godset Wrams Gunnarstorp. Här har man uppgraderad biogas och har under 2013 också satt upp en egen tankstation, dock inte med det tryck som en fulltankstation har. Därför tar det cirka fem till sex timmar att fylla tanken. Just den gårdsnära tankningsstationen gör biogasanläggningen Söderåsen unik i Sverige. På bilden nedan visas kompressorn som trycksätter gasen. Traktorn kommer att gå i drift på biogasanläggningen men också i lantbruket för att kunna se hur den beter sig i olika arbeten. Bild 8: Peter Knutsson, driftledare på Söderåsens Bioenergi bredvid kompressorn som utgör Sveriges första gårdsnära tankstation (Fotograf: Elin Einarson). Bild 9. På Söderåsens Bioenergi utför traktorn framförallt hjullastararbete (Fotograf: Berit Haggren). 18(28) Naturbruksgymnasiet Uddetorp har stor erfarenhet av att jobba med alternativa bränslen, i form av flera RME-projekt som gymnasiet har drivit. RME är ett alternativbränsle tillverkat av raps. Gymnasiet ligger också relativt nära (cirka 2 km) en fordonsgastankstation i Skara. Både erfarenheter av och engagemang till arbete med alternativa bränslen och närheten till tankstation med fordonsgas gör Uddetorp till en bra värd för att testa dual fuel-drift. Överlämning av traktorn skedde i samband med att skolan hade öppet hus i september 2013. Bilden nedan visar Uddetorps dual fuel-traktor under skolmästerskapen i plöjning. Bild 10: Uddetorps traktor fick visa vad den gick för i skolmästerskapen i plöjning 2013. (Fotograf: Gunnar Laurell) Dessa båda traktorer kommer att vara de maskiner som mäts mest inom MEKA. Här kommer både simulerade bänktester, PEMS-mätningar, bränsleförbrukning samt intervjuer med förare att genomföras. De första simulerade bänktesterna gjordes i april 2014 på Uddetorps traktor. I maj 2014 gjordes sedan PEMS-mätningar på samma maskin. Modifieringar av motorstyrningen Under 2014 har det framkommit att värden på Wrams Gunnarstorp tycker att traktorns konsumtion av gas var för låg i förhållande till dieselförbrukningen. Detta kan bero på hur traktorn används eftersom andelen gas varierar ganska kraftigt beroende på vilken belastning som motorn arbetar med. Den aktuella värdens traktor arbetar mycket på låg belastning eftersom den används i stor utsträckning till lättare lyftarbeten och transporter. Dessutom har gården tillgång till egen gas till ett lågt pris och man vill därför använda den i så stor utsträckning som möjligt. Detta gjorde att Valtra tillfrågades om det var möjligt att ändra inställningarna hos traktorn så att den kunde använda mer gas. 19(28) Valtras grundprincip för motoroptimering vid gaskonverteringar kan beskrivas enligt följande prioritering: 1. Traktorn ska fungera bra, d.v.s. ha en god körbarhet och en jämn motorgång. 2. Motorn ska gå så effektivt som möjligt oavsett bränslemix, d.v.s. högsta verkningsgrad. 3. Emissionerna ska vara låga. Valtra beslutade att prova en modifierad strategi för optimeringen av Wramstraktorns motorstyrning. Den bestod i att låta motorstyrningen hellre välja en hög gasandel framför högsta möjliga verkningsgrad enligt punkten 2. Detta skulle kunna öka den totala bränsleförbrukningen men minska dieselförbrukningen och därmed öka andelen gas i bränslemixen. Justeringen av motorstyrningen enligt den nya strategin gjordes i augusti 2014. Problemet med denna justering är att den eventuellt kan sänka verkningsgraden på motorn vilket skulle motverka miljövinsten med en ökad gasandel. Om det föreligger så ska utredas ytterligare i projektet. Det har ännu inte funnits tid för Valtra att själva verifiera justeringen gentemot emissioner och verkningsgrad, men det kan finnas möjligheter för ytterligare optimeringar under år 2015. Det beslutades också att båda dessa typer av konverteringsstrategier (grundprincipen och motorstyrningen mot högre gasandel) skulle mätas vid emissionsmätningarna för att kunna avgöra hur dessa påverkar emissionerna. De simulerade bänktesterna för Wrams traktor genomfördes därför efter justeringarna i augusti 2014 och PEMS-mätningarna genomfördes under oktober 2014. Teknisk information: Grundmaskin: Valtra N101 Hitech Motor: AGCO Sisu Power 44 CTA (miljöklass steg 3a) Effekt: 81 kW Max vridmoment: 480 Nm (1500 varv/min) Volym diesel: oförändrad dieseltank Volym gas: 192 liter (motsvarar 35 l diesel) Valtra N123H Valtra släpper nu en ny generation av biogastraktorn. Effekten kan beroende på vilken modell man väljer variera mellan 89-105 kW och vridmomentet är max 510 Nm vid 1500 varv/min. Volym gas är 192 liter precis som på tidigare modell. Inom MEKA-projektet kommer N123H att mätas i simulerat bänktest under december 2014. Resultaten kommer att ingå i de fortsatta analyser om möjligheten att uppnå klimatnytta med dual fuel-drift som redovisas i november 2015. 20(28) Bild 11: Valtra N123H. Foto Valtra Schmidt PSB I maj 2014 blev det klart att AEBI-Schmidt i samarbete med Volvo CE kommer att konvertera en, av Swedavia, beställd serie arbetsmaskiner för drift med fordonsgas. Den första maskinen i denna serie kommer att emissionstestas inom MEKA-projektet. Det handlar om plog-sop-blåsmaskiner som skall användas i snöröjningen på Swedavias på flygplatser. I första läget har Swedavia beställt 29 maskiner som kommer att vara konverterade för gasdrift. Dessa maskiner kommer att placeras ut på ett antal av Swedavias flygplatser runt om i Sverige. Den maskin som är kopplad till MEKA-projektet kommer att användas för snöröjning på Östersunds flygplats. MEKA projektet genomför endast PEMS-mätningar på denna maskin, planen är att dessa mätningar kommer att göras i februari-mars 2015. Projektet får dock tillgång till data kring de bänkmätningar som Volvo genomför som ett krav för att få dispens för maskinerna, samt eventuellt data kring bränsleförbrukningen som Swedavia har beställt. Teknisk information: Grundmaskin: Schmidth TJS 560D Dragare: Volvo A25F Längd: 15,59 m utan plog Motor fram: Volvo D11L (miljöklass steg 4) Aggregatmotor: Volvo TAD-1373VE (miljöklass steg 4) Effekter fram/bak: 235kW/345kW Sopbredd: 4,75 m Blåseffekt:10,5 m3/sek Volym diesel: 1000 liter Volym gas: 320 m3 Vikt: 23, 4 ton utan plog 21(28) Bild 12: Provdrift med en prototyp av plog-sop-blåsmaskinen som genomfördes under vintersäsongen 2010-2011 på Kiruna flygplats. Foto: Gunnar Holm Översikt tester på respektive maskin Under början av 2014 har de första testerna påbörjats för de båda Valtra traktorerna. För plog-sop-blåsmaskinen planeras de första testerna till mars 2015. Tabell 2. Översikt över vilka testdata som samlas in för respektive maskinmodell. Testdata Emissioner bänk Emissioner PEMS Bränsleförbrukning bänk Gasförbrukning bänk Bränsleförbrukning PEMS Gasförbrukning PEMS Arbete bänk Arbete PEMS (endast diesel) Bränsleförbrukning gas/diesel vid drift i fält Arbetsmoment vid drift i fält Uppgifter från körjournaler Valtra N101H x x x x x x x x x PSB x x x x x x x x ? x x ? 22(28) Valtra N123H x x x x 5. Beräkning av klimatnyttan Påverkansfaktorer Klimatpåverkan är en central faktor inom MEKA-projektet. Ett av huvudsyftena med att konvertera till dual fuel-drift är att minska klimatpåverkan genom att möjliggöra biogasdrift. Därför är det av stor vikt att fastställa en metod för att kunna säkerställa att den faktiska konverteringen verkligen leder till minskad klimatpåverkan. Hur stor klimatpåverkan blir i praktiken för en dual fuel-motor bestäms av följande parametrar: • Ersättningsgrad (Andelen gas som ersätter diesel i bränsleförbrukningen) • Metanutsläpp från motorn • Koldioxidutsläpp (och verkningsgrad) • Gasens ursprung och produktionssätt En dual fuelmotor går per definition både på diesel och metangas, vilket innebär att den aldrig kan uppnå 100 % gasandel. Vilken ersättningsgrad som motorn volymmässigt uppnår beror på vilken belastning som är dominerande samt hur mycket belastningen varierar. Metanutsläpp har en mycket hög klimatpåverkan, ca 25 gånger 10 högre än CO2. Tidigare mätningar på vägfordon med dual fuelmotorer som Transportstyrelsen har tagit del av, visar att tekniken kan ge upphov till betydande metanutsläpp. Dessa utsläpp har stor betydelse för den totala klimatpåverkan från maskinen. Koldioxid-utsläppen uppstår direkt vid förbränning av bränslen och är proportionell mot bränsleförbrukningen. Dessa mäts både i bänk- och PEMS-testerna. Verkningsgraden har tidigare visat sig kunna vara lägre vid dual fueldrift jämfört med dieseldrift för samma motor. Verkningsgraden är direkt kopplad till motorns energieffektivitet. Klimatpåverkan ökar proportionellt med minskad verkningsgrad. Gasens ursprung påverkar genom att olika tillverkningsmetoder är olika effektiva, men det som påverkar mest är vilken råvara som används. 10 Enligt IPCC, 2007. 23(28) Reduktion jämfört med diesel För att få hela bilden av klimatpåverkan måste hänsyn tas till de klimatemissioner som uppstår vid framställning av olika bränslen. I det här fallet är det rimligt att beräkna klimatnyttan för följande tre olika gasbränslen och jämföra med diesel: • 100 % naturgas • Svensk fordonsgas 11 • 100 % biogas De olika bränslena innebär reduktion av växthusgasutsläpp enligt tabell 4. Tabell 4. Gasbränslenas reduktion av växthusgaseffekt jämfört med diesel MK1. Bränsle Naturgas Fordonsgas Biogas Reduktion CO2 jämfört med diesel 6% 45 % 59 % Källa EU-kommissionen 2012 12 Energimyndigheten 2014 Energimyndigheten 2014 GWP För att räkna om klimatpåverkan från metan till koldioxidekvivalenter använder vi oss av IPCCs klimatrapport från 2007. Vi använder den faktor som tar hänsyn till en tidshorisont på 100 år. Det innebär att vi räknar med att metan är 25 gånger starkare växthusgas än koldioxid. 13 I den nya IPCC rapporten finns även ett nytt beräkningssätt där man räknar med fler indirekta effekter av metanutsläpp än tidigare, med detta sätt blir faktorn istället 35 men osäkerheterna är också större. 14. Indataparametrar För att kunna svara på om konverteringen innebär en klimatnytta jämfört med 100 % dieseldrift använder vi oss av följande mätvärden och antaganden (tabell 3): 11 Svensk fordonsgas är en mix av fossil naturgas och biogas. Förhållandet varierar något men brukar ligga på ca 60 % biogas och 40 % naturgas. 12 Enligt EU-kommissionens förslag 2012 (har ej antagits ännu): ” Laying down calculation methods and reporting requirements pursuant to Directive 98/70/EC of the European Parliament and of the Council relating to the quality of petrol and diesel fuels” 13 IPCC 2007. 14 IPCC 2013 24(28) Tabell 3. Indataparametrar för klimatberäkningarna. Indata GWP100, metan Reduktion biogas Reduktion fossilgas Reduktion svensk fordonsgas Dieselförbrukning vid 100 % dieseldrift (DFdieseldrift) Dieselförbrukning vid dual fuel (DFDDF) Gasförbrukning vid dual fuel (GFDDF) Koldioxidutsläpp för diesel (CO2diesel) Koldioxidutsläpp för gas (CO2gas) Metanutsläppt för gasdrift (CH4) Ersättningsgrad dual fuel (Ebiogas) Energivärde Enhet g CO2-ekv/g CH4 % % % Källa Litteraturdata Litteraturdata Litteraturdata Litteraturdata g/kWh Mätdata specifikt för varje maskin och användning g/kWh Mätdata specifikt för varje maskin och användning Mätdata specifikt för varje maskin och användning Mätdata specifikt för varje maskin och användning Mätdata specifikt för varje maskin och användning Mätdata specifikt för varje maskin och användning Mätdata specifikt för varje maskin och användning Litteraturdata l/h g/kWh g/kWh g/kWh % kWh/Nm3 Krav på klimatnytta i regelverk Utgångspunkten bör vara att maskinen ska kunna tankas med fossil naturgas utan att klimatpåverkan blir större än vid dieseldrift. Även om biogas finns tillgänglig på marknaden så finns det ingen anledning att bortse ifrån naturgasen. Visserligen har kommersiell fordonsgas i Sverige generellt sett en stor andel biogas, men i ett Europa-perspektiv är fossil naturgas dominerande som fordonsgas. I det fortsatta arbetet kommer detta att diskuteras ytterligare och samrådas med berörda myndigheter. Det slutliga ställningstagandet ska ligga till grund för vilka kravnivåer som kommer att beslutas i ett eventuellt nationellt regelverk. Den pågående revideringen av direktiv 97/68/EG innefattar förslag till att utöka omfattningen för att inbegripa gasmotorer. I det arbetet diskuteras förslag till kravnivå när det gäller metanutsläpp från gasmotorerna. Enligt det första förslaget från Kommissionen ska den maximala kravnivån för metanutsläpp hamna på 1,1 g/kWh Denna nivå innebär en lägre klimatpåverkan vid gasdrift jämfört med dieseldrift vid oförändrad verkningsgrad även om gasen är av fossilt ursprung. 25(28) 6. Preliminära resultat från emissionstester Resultaten kräver mer bearbetning En stor del av mätningarna är nu genomförda men det återstår fortfarande en betydande del. Två av tre traktorer har nu genomgått simulerade bänktester och en första omgångs PEMS-mätningar har gjorts på båda Valtra N101H-traktorerna. Dock har resultaten från PEMS-mätningarna bara hunnit sammanställas för Uddetorpstraktorn än så länge. För PEMS-mätningarna återstår tester på PSBmaskinen samt uppföljande tester av de båda traktorerna. Resultaten från de genomförda mätningarna har rapporterats men det handlar om preliminära siffror. Det är ett stort arbete att kvalitetsgranska siffrorna och det är inte klart. Det går dock ändå att visa övergripande i vilken riktning de rapporterade resultaten pekar. I de följande avsnitten görs en genomgång av de områden som är viktigast. De viktigaste preliminära resultaten • Betydande metanutsläpp i alla mätningarna vid dual fuel-drift. • Ökad klimatpåverkan relativt dieseldrift i majoriteten av fallen. • Betydande skillnader för andelen gas vid olika körsätt. • Små förändringar av övriga utsläpp relativt dieseldrift. • Olika körsätt påverkar partikelemissionerna i olika grad, både högre och lägre jämfört med dieseldrift. Resultaten från bänktesterna En av de viktigare aspekterna att utreda med dual fueltekniken är metanemissioner. Om emissioner av metan uppstår så motverkar det klimatnyttan som tidigare nämnts i avsnitt 5. Resultaten bekräftar farhågorna att det är ett problem med metanemissioner för dual fueltekniken trots att det sitter metankatalysatorer på traktorerna. Metanemissionerna är betydande och i en storleksordning som medför att klimatpåverkan i många fall ökar då traktorerna går i dual fuel-drift jämfört med dieseldrift. I det sämsta fallet ökade klimatpåverkan med omkring 40 procent jämfört med drift med 100 % diesel. I det mest gynnsamma fallet minskade klimatpåverkan med omkring 10 procent jämfört med drift med 100 % diesel. I dessa beräkningar har hänsyn tagits till metangasens ursprung och dess reducerade klimatpåverkan jämfört med diesel (enligt avsnitt 5, ovan). De båda traktorerna visade stora skillnader i metanutsläpp och Wrams-traktorn var den som visade betydligt lägre metanutsläpp i kombination med högre gasandel av bränsleförbrukningen. Detta kan bero på att Wrams-traktorn programmerades om just i syfte att öka andelen gas i bränsleförbrukningen (se avsnitt 4, ovan). Detta måste utredas vidare och det återstår fler tester som bör kunna utgöra underlag i den utredningen. 26(28) Andelen gas i bränsleblandningen vid dual fuel-drift visade sig vara ca 30 % för Uddetorpstraktorn och ca 40 % för Wramstraktorn. Att Wramstraktorn visar en högre andel beror med största sannolikhet på modifieringen med just det syftet. Den körcykel som används vid bänktesterna är förmodligen inte så gynnsam för en hög gasandel på grund av att den varierar mycket i varvtal och belastning. När det gäller emissionerna kväveoxider (NOx), partiklar (PM) och kolmonoxid (CO) visar resultaten hittills inga större avvikelser jämfört med dieseldrift. Det kan nämnas att NOx får ett något lägre utfall vid dual fuel-drift och PM något högre. Skillnaderna är dock relativt små och det är ännu oklart hur stora osäkerheterna är. När det gäller kolväten (HC) förutom metan (CH4) så har inga beräkningar hunnit göras för dessa emissioner, så det är för tidigt att ange dessa. Resultaten från PEMS-mätningarna Resultaten från PEMS-mätningarna utgörs hittills endast av mätningar på Uddetorpstraktorn. De olika körmomenten uppvisar olika grad av skillnader för de olika emissionerna och för bränsleförbrukningen. I medeltal återspeglas resultaten från bänktesterna ganska väl. Det som skiljer sig är främst partikelutsläppen som i bänktestet låg något lägre men som i PEMS-mätningarna istället i genomsnitt låg något högre. Skillnaderna är dock relativt små och ett av arbetsmomenten i PEMSmätningarna visade ungefär samma ökning som vid bänktestet. Detta visar att vissa körsätt påverkar partikelemissionerna positivt och andra negativt. NOx-utsläppen uppvisar mindre variation och hamnar uteslutande något lägre vid dual fueldrift än vid dieseldrift. Större skillnader kan ses när det gäller gasförbrukning i förhållande till diesel samt för klimatpåverkande emissioner. Det är för tidigt att härleda ett mönster kopplat till körsättet, men det kommer förhoppningsvis att bli möjligt efter den andra PEMSmätningen. 7. Slutsatser • Vilka maskiner som konverteras styrs till allra största delen av efterfrågan. Valtra har valt att tillverka en liten traktor som passar bra i kommunal drift, där det ofta finns tillgång till gas. Volvo och Schmidt AB utvecklar en plog-sopblåsmaskin på grund av efterfrågan från Swedavia. • Efterkonverteringar av äldre maskiner är troligen inte ekonomiskt lönsamma i nuläget. Inom MEKA-projektet har vi enbart fått samarbeten med motortillverkare. • Fabrikskonverteringar som involverar motortillverkaren är troligen den enda rimliga vägen att gå för att kunna få kontroll på emissionerna. • Marknaden för traktorer med dual fuel-drift är mest intressant för verksamheter som har god tillgång på gas. Få lantbruk har idag tillgång på gas av fordonsbränslekvalitet. 27(28) • De första emissionstesterna visar på betydande läckage av oförbränt metan. Tillsammans med relativt låg andel gas i bränsleblandningen leder det till en ökad klimatpåverkan relativt 100 % dieseldrift för majoriteten av testfallen. De finns dock möjligheter att minska metanutsläppen och det pågår ett arbete för att åstadkomma detta, bland annat genom val av konverteringsstrategi. 8. Fortsatt arbete I slutet av år 2014 kommer Valtra N103-traktorn att bänktestas. Under år 2015 fortsätter vi med PEMS-test för PSB-maskinen och uppföljande PEMS-tester för Valtra N101-traktorerna. Till slutrapporten i november 2015 kommer vi förutom mer bearbetade siffror och ytterligare emissionsuppmätningar även kunna presentera slutsatser kring driftekonomi och erfarenheter från körningen av maskinerna. Till slutrapporten kommer vi också att undersöka körmönstrets påverkan på gasutbyte, klimatpåverkan och driftsekonomi. Vi kommer förhoppningsvis även kunna få svar på om olika typer av konverteringsstrategier påverkar klimatnyttan positivt. 9. Referenser Arvidsson 2011. Marknadsförutsättningar för konvertering av arbetsmaskiner till biogas (dual fuel), 100 % RME och ED95. Energimyndigheten, 2014, ”Drivmedel i Sverige 2013”, Rapport ER 2014:15. Energimyndigheten, Jordbruksverket, Skogsstyrelsen, Sametinget, Fiskeriverket, (2010), ”Kartläggning av de areella näringarna”, Redovisning av regeringsuppdrag från näringsdepartementet. Jordbruksverket, 2011a, ”Omställningspremie för jord och skogsbrukets arbetsmaskiner”, Rapport 2011:11. Jordbruksverket, 2011b, ” Efterkonvertering av arbetsmaskiner marknadsförutsättningar och förslag till styrmedel”, Rapport 2011:40. Jordbruksverket, 2012, ”Biogastraktorer marknadsförutsättningar för nya arbetsmaskiner med metandieseldrift”, Rapport 2012:5. Jordbruksverket och Transportstyrelsen 2013, MEKA - biogasdrift i arbetsmaskiner lägesbeskrivning november 2013, MEKA delrapport 2. IPCC 2013. Fifth assessment report: Climate change 2013. IPCC 2007. Fourth assessment report: Climate change 2007. 28(28)
© Copyright 2024