Az új motorkoncepciók a növekvő teljesítményt és a klímavédelmet ötvözik

Alacsonyabb károsanyag-kibocsátás és csökkentett üzemanyag-fogyasztás

Még a nagy teherbírású motorokat is próbapadra kell tenni, hogy ellenőrizni lehessen az egyes üzemi pontokon előírt kipufogógáz-minőséget és a csökkentett üzemanyag-fogyasztást. A németországi Agritechnica szakkiállítás keretében 2022. február 27. és március 5. között megrendezésre kerülő SYSTEMS & COMPONENTS kiállításon a mezőgazdaságban használt erőgépmotorok legújabb generációjának üzemanyag-hatékonysági optimalizálásait mutatják be. A Hannoverben kiállító technológiai szolgáltatók széles körű rendszerkompetenciát biztosítanak, amely magában foglalja az intelligens kipufogógáz-utánkezelést és a dízel, biodízel vagy cseppfolyósított gáz befecskendezési technológiáját.

 

motor
A SYSTEMS & COMPONENTS kiállításon a mezőgazdaságban használt erőgépmotorok legújabb generációjának üzemanyaghatékonysági optimalizálásait mutatják be

 

Bár a belsőégésű motorok, különösen a dízelmotorok a közbeszédben széles körben a kihalás szélén állónak számítanak, a mezőgazdasági felhasználásnál még korántsem lehet a letűnésükről beszélni. Itt magas rendelkezésre állást, megbízhatóságot és alacsony üzemeltetési költségeket képviselnek, és bizonyítottan hosszú élettartamot biztosítanak még a legnehezebb körülmények között is. Az iparágspecifikus tényezők mellett különösen a hatékonyság és a szennyezőanyagok csökkentésére vonatkozó jogi követelmények jelentik a technológiai hajtóerőt. Az üzemanyag-fogyasztás és károsanyag-kibocsátás szempontjából történő optimalizálás érdekében a motorfejlesztésben elért eredmények a SYSTEMS & COMPONENTS központi témái lesznek.

 

ALACSONYABB KIBOCSÁTÁS NAGY TELJESÍTMÉNY MELLETT

Hannoverben gyakorlatilag a hagyományos belsőégésű motorok valamennyi beszállítója jelen lesz a helyszínen, és széleskörű megoldásokat kínálnak, amelyek lehetővé teszik az OEM-ügyfelek számára, hogy megfeleljenek az európai Off-Highway Stage V és az amerikai Off-Highway Tier 4 final szerinti szigorú kipufogógáz-kibocsátási előírásoknak. Az új fejlesztések közül sokan következetesen a downsizing elvét követik: a tüzelőanyag-befecskendezés (common rail rendszer), a motor- és levegőmenedzsment, valamint a kipufogógáz-utókezelés bevált alkatrészei kisebb motorokkal együtt üzemanyag-takarékos erőműveket alkotnak.

A beszállítók nagy figyelmet fordítanak motorrendszereik moduláris felépítésére. A rugalmasan szerelhető alkatrészek különböző beépítési lehetőségeket és a követelményeknek megfelelő rendszerintegrációt tesznek lehetővé. A változatok különböznek például a ventilátorfelszerelések és szíjhajtások, a műanyagból és alumíniumból készült hengerfejfedelek és olajteknők miatt, egészen a változó turbinageometriájú töltőnyomás-szabályozással ellátott turbófeltöltőkig bezárólag. Dízelüzemű társaikkal ellentétben a földgázzal működő motorok hűtött kipufogógáz-visszavezetéssel vannak felszerelve. A károsanyag-kibocsátási előírások betartása érdekében a motorokat dízel-részecskeszűrőből (DPF), szelektív katalitikus redukcióból (SCR) és dízel oxidációs katalizátorból (DOC) álló kipufogógáz-utánkezelő rendszerrel szerelik fel.

 

BIOMETÁNNAL A KLÍMASEMLEGES MOBILITÁSÉRT

A mobil gépekkel, például dömperekkel, mobil kotrógépekkel, traktorokkal vagy kombájnokkal szemben támasztott eltérő követelmények miatt azonban nincs egységes motoros megoldás. Ebben az összefüggésben a SYSTEMS & COMPONENTS-nél a technológiai nyitottság fontos kulcsszavak lesznek a motorok portfóliójának értékelésekor. A dízelmotorok mellett ezért a hannoveri B2B platformon számos más koncepciót is bemutatnak, mint például a párhuzamos hibrid, a hatótávnövelő, a plug-in hibrid és a teljesen elektromos rendszerek. A vásáron további hangsúlyt kapnak az alternatív üzemanyagok, amelyek célja, hogy egyengessék az utat a klímasemleges mobilitás felé. Többek között kifejezetten a mezőgazdasági és építőipari gépek terepjáró-alkalmazásaihoz tervezett földgázmotorokat is bemutatnak. Ezek valós üzemi körülmények között mintegy 10 százalékkal kevesebb szén-dioxidot bocsátanak ki, mint a dízelmotorok.

Ennek során a biometán használata egyre inkább a mezőgazdaságban kerül előtérbe. Ezt a New Holland T6 Methane Power – a világ első sorozatgyártású, 100 százalékban metánnal működő traktora – is bizonyítja. Belsejében az FPT Industrial 6,7 literes hathengeres motorja sűrített (CNG), cseppfolyósított (LNG) vagy megújuló (biometán) földgázt használ, és a háromutas katalizátornak köszönhetően megfelel az EU V. fázisú kibocsátási szabványának. Az első vontatókat a tervek szerint 2021 következő hónapjaiban szállítják le, és az előrendelések jelentős részét még idén legyártják, leszállítják. A jövőben tehát a tankolás a gazdaság saját biogázüzemében is lehetséges lesz, feltéve, hogy megfelelő gázkondicionáló rendelkezésre áll. Ha az üzem emellett folyékony vagy szilárd trágyát is erjeszt, a CO2-mérleg akár negatív is lehet.

 


FPT Industrial 6,7 literes hathengeres motorja sűrített (CNG), cseppfolyósított (LNG) vagy megújuló (biometán) földgázt használ

 

SZINTETIKUS ÜZEMANYAG, MINT ÚJ LEHETŐSÉG

A szintetikus üzemanyagok olyan lehetséges megoldást kínálnak a széndioxid-mentes forgatókönyvben, amelyet eddig viszonylag kevéssé vettek figyelembe. Az ilyen üzemanyagokat regeneratív villamos energia felhasználásával lehet előállítani. Ezeknek a fő előnye a nagy energiasűrűségük, különösen az akkumulátoros rendszerekhez képest. Ennek hátterében az áll, hogy míg a mezőgazdasági használatban lévő kis haszongépjárművek teljes mértékben villamosíthatók, addig a nagy teherbírású mobil munkagépek esetében ez hatalmas kihívást jelent. A hajtásrendszer részleges villamosítása, párhuzamosan kisebb, szintetikus üzemanyaggal működő motorokkal, az egyik lehetőség a megfelelő CO2-csökkentés elérésére. Erre példa a regeneratív módon előállított metanol, amely helyettesíthető üzemanyagként használható. Az e-üzemanyagok kihívása abban rejlik, hogy a CO2-semleges elektrolízishez regeneratív villamos energiára van szükségük, és ez jelenleg nem áll rendelkezésre megfelelő mennyiségben. A klímasemleges jövő felé vezető út e fontos szempontját a SYSTEMS & COMPONENTS „Future Lounge” szakértői fórumain mérnökök és szakértők vitatják majd meg.

A hidrogén hosszú ideig alárendelt szerepet játszott a CO2-semleges hajtási koncepciók fejlesztésében. Az egyéb energiafajták hidrogénné alakítása túl bonyolultnak tűnt a cél eléréséhez. Amióta azonban az Európai Unió 2020 júliusában elindította az „Európai Tiszta Hidrogén Szövetséget” (ECH2A), az iparági figyelem egyre inkább erre a témára irányul. Nem ok nélkül, hiszen a regeneratív úton előállított hidrogén nemcsak üzemanyagcellák üzemanyagaként alkalmas, hanem közvetlenül belsőégésű motorokban és gázturbinákban is felhasználható. Mivel a hidrogén olyan üzemanyag, amely nem tartalmaz szenet, csak minimális károsanyag-kibocsátás keletkezik, főként az elégetett kenőolajból. Az alacsony kipufogógáz-hőmérsékletnek köszönhetően a nitrogén-oxid-kibocsátás már kipufogógáz-utánkezelés nélkül is a határértékek alatt van. A hatékony üzemmód ráadásul fogyasztási előnyt eredményez a hagyományos belsőégésű motorokhoz képest.

 

kipufogógáz-utánkezelő rendszer kipufogógáz-utánkezelő rendszer

A károsanyag-kibocsátási előírások betartása érdekében a motorokat dízelrészecskeszűrőből (DPF), szelektív katalitikus redukcióból (SCR) és dízel oxidációs katalizátorból (DOC) álló kipufogógáz-utánkezelő rendszerrel szerelik fel.

 

A HIDROGÉNMOTOROK EGYRE GYORSABBAK

Hogyan néz ki tehát az ideális hidrogénhajtás egy kotrógép számára? A SYSTEMS & COMPONENTS az ehhez szükséges motor- és turbómotor-adaptációkkal igyekszik választ adni erre a kérdésre. A Deutz motorgyártó már bemutatott egy ilyen prototípust az üzemanyagcellás technológia alternatívájaként – ez a TCG 7.8 H2-t. A mezőgazdasági gépekhez szánt hathengeres soros motor hidrogénes változata különböző hibrid konfigurációkban is használható elektromos hajtással kombinálva. A CO2-mentes belsőégésű motorok sikerreceptje a hatékony befecskendezésből, égésből, a kipufogógáz-visszavezetésből, a turbófeltöltésből és egy speciális hidrogén-katalizátorból áll. A Karlsruhei Technológiai Intézet (Institut für Kolbenmaschinen, KIT) által indított projekt ebben az összefüggésben is példaértékű. A projekt a nehéz haszongépjárművek példáján keresztül vizsgálja a jövőbeli égési módszerek lehetőségeit. Ehhez a hidrogént első fázisban a motor szívócsővébe, majd később, a motor átalakítása után közvetlenül a hengerbe fecskendezik. Ezzel az eljárással az intézet igazgatója, Prof. Thomas Koch és tudóscsoportja elemezni tudja a keverékképződésnek az égésre gyakorolt hatását. A cél az, hogy ez alapján meghatározzák a haszongépjárművek hajtásának jövőbeli technológiai útitervét, és meghatározzák a hidrogénmotorok megvalósításával járó műszaki kihívásokat.

 

A JÖVŐ MOTORJA

A modern gépek teljesítménye a motorok megbízható és pontos működésén alapul. Belátható időn belül a technológiai mixben továbbra is a dízelmotor marad a legmegfelelőbb motor, de most már konkurenciát kapott: legyen szó gáz-, hibrid- vagy elektromos hajtásról.

 

Fodor Mihály

agrár agritechnica belsőégésű biometán Deutz dízel dlg DOC elektromos emisszió erőgép hajtás hibrid hidrogénmotor kombájn mezőgazdaság mezőgép SCR traktor üzemanyag
.
.