Krzysztof GAWROŃSKI

PTNSS-2012-SS1-136 Taking gas into consideration for the future

The paper presents operation of the MAN company in Poland. It defines global resources of the fossil energy resources and the alternative fuel proposals – alternative fuels and bio-fuels. The history of the gas powered engines has been quoted. The engines manufactured by MAN company installed at the bio-gas production plant in Austria, have also been presented. Global sales results of the gas powered stationary engines for the period 2008-2010 were shown. The properties of CNG compared with the biogas (bio-methane) properties have been presented from the aspect of their application in the MAN company products. The benefits and advantages of the introduction of MAN buses with the engines running on gas have been quoted. The diagrams showing limits for the exhaust gases of the stationary gas powered engines and the exhausts emission limits for the Euro III, IV, V, EEV and VI have been presented. Buses running on the compressed natural gas included in the offer of the MAN company, the diagram of the operation of the engine running on CNG, as well as the exact parameters of biogas (bio-methane) adequate to power the engines of those buses, have also been presented.

Gaz jako paliwo przyszłości W referacie przedstawiono działalność przedsiębiorstwa MAN w Polsce. Określono światowe rezerwy kopalnych nośników energii oraz alternatywne propozycje paliwowe – paliwa alternatywne i biopaliwa. Odwołano się do historii silników gazowych. Przedstawiono również silniki wyprodukowane przez firmę MAN, instalowane w zakładach produkcji biogazu np. w Austrii. Zaprezentowano wyniki sprzedażowe stacjonarnych silników gazowych na świecie na przestrzeni lat 2008-2010. Przedstawiono właściwości CNG w zestawieniu z właściwościami biogazu (biometanu) w aspekcie stosowania w urządzeniach firmy MAN. Odwołano się do zalet i korzyści płynących z wprowadzenia na rynek autobusów MAN z silnikiem gazowym. Zawarto wykresy dotyczące limitów gazów wydechowych dla stacjonarnych silników gazowych oraz limity emisji spalin Euro III, IV, V, EEV i VI. Zaprezentowano autobusy na sprężony gaz ziemny znajdujące się w ofercie firmy MAN, schemat działania silnika na CNG oraz dokładne parametry biogazu (biometanu) odpowiedniego do zasilania silników tych autobusów.

COMBUSTION ENGINES, No. 1/2012 (148)

MAN Lion‘s City CNG Dodawanie gazu na przyszłość

MAN Truck & Bus Polska

Krzysztof Gawroński

Autobusy MAN CNG

19.10. 2011 Rzeszów

1

MAN w Polsce W ostatnich latach koncern MAN systematycznie inwestował w Polsce lokalizując ją tu największą j ę ą część produkcji poza obszarem państwa niemieckiego

ƒOd 17 lat na polskim rynku ƒPonad 26

000 dostarczonych pojazdów

ƒPonad 10000 wyprodukowanych autobusów ƒPonad 30000 wyprodukowanych pojazdów ciężarowych ƒPonad 230 mln euro inwestycji od 2002 ƒPonad

3 300 pracowników w 5 głównych lokalizacjach

MAN Truck & Bus Polska

Krzysztof Gawroński

Autobusy MAN CNG

19.10. 2011Rzeszów

MAN w Polsce Produkcja autobusów - MAN BUS S Sp. S z o.o.

MAN Bus był pierwszym krokiem inwestycyjnym koncernu MAN w Polsce Właśnie dzięki pozytywnym doświadczeniom MAN BUS koncern MAN wybrał spośród wielu krajów Polskę jako miejsce dla swoich inwestycji w Od 4 lat największy producent w Polsce

w największy eksporter autobusów w Polsce w Zakłady Z kł d produkcyjne d k j w St Starachowicach h i hiP Poznaniu i w Od 1997 w Poznaniu, od 2002 w Starachowicach w Linia KTL w2500 pracowników

MAN Truck & Bus Polska

Krzysztof Gawroński

Autobusy MAN CNG

19.10. 2011Rzeszów

Światowe rezerwy kopalnych nośników energii

Przedział fluktuacji zależy od różnych źródeł ?

Ropa naftowa Gaz ziemny

Węgiel 1000 0 MAN Truck & Bus Polska

50

J h 100 150 200 250 300 350 400 450 Jahre Krzysztof Gawroński

Wartości średnie z zaczerpnięte z różnych źródeł 19.10. 2011Rzeszów Autobusy MAN CNG

4

Alternatywne paliwa Aktualne propozycje rozwiązań, alternatywne paliwa dzisiaj

Alternatywne paliwa Konwencjonalny silnik spalinowy

Alternatywne paliwa ciekłe

Alt Alternatywne t silniki il iki spalinowe li

Paliwa gazowe (CNG, biogaz, LPG, H2)

(GTL CTL (GTL, CTL, BTL BTL, FAME)

Silnik wysokoprężny Potrzebna P t b jjedynie d i niewielka i i lk adaptacja silnika Mniejsza ilość emisji w czasie pracy Tylko częściowo neutralny pod względem CO2 MAN Truck & Bus Polska

CNG/Biogaz W dużej mierze seryjna technologia silników Szczególnie niskie emisje spalin i hałasu Ograniczony g y zasięg ęg Tylko częściowo neutralny pod względem CO2

Krzysztof Gawroński

Autobusy MAN CNG

Silnik spalinowy H2 W dużej mierze bez emisji Sprawdzona technologia silników Problem magazynowania g y i wytwarzania H2 Bez CO2 przy regeneratywnym wytwarzaniu H2 19.10. 2011Rzeszów

5

Silnik gazowy skonstruowany przez Étienne Lenoir’a Lenoir a

Jean Joseph Étienne Lenoir 1822 - 1900

Lenoir gas engine 1861 MAN Truck & Bus Polska

Krzysztof Gawroński

Autobusy MAN CNG

19.10. 2011Rzeszów

6

Silnik gazowy skonstruowany przez Nikolausa Augusta Otto

Nikolaus August Otto 1832 - 1891

Atmosferyczny silnik gazowy 1867 MAN Truck & Bus Polska

Czterosuwowy silnik gazowy o zapłonie iskrowym1877 Krzysztof Gawroński

Autobusy MAN CNG

19.10. 2011Rzeszów

7

Historia przemysłowych silników gazowych MAN

1973 1913

1902

Historia stacjonarnych silników gazowych MAN 1902: Najstarszy wciąż działający silnik gazowy MAN 1913: Silnik gazowy MAN w Burbach 1973: MAN - CHP 6 x 120 kWel

MAN Truck & Bus Polska

Krzysztof Gawroński

Autobusy MAN CNG

19.10. 2011Rzeszów

8

Zastosowanie – zakład produkcji biogazu MAN E 2848 LE przy 250 kWel

Od 2006 roku zainstalowano w zakładach produkcji biogazu ponad 750 silników Moc:

250 kWel @ 1500 rpm

L k li Lokalizacja: j

Ni Niemcy

Sprawność:

40,5 %

Godziny pracy:

24 h/dobę

Zużycie gazu:

128 m³/h at 51 % - CH4

Łącznie godzin pracy:

Spaliny:

250 ppm NOx, 350 ppm CO

MAN Truck & Bus Polska

Krzysztof Gawroński

32.000

Oddanie do eksploatacji: Maj 2006 r. Autobusy MAN CNG

19.10. 2011Rzeszów

9

Zastosowanie – zakład produkcji biogazu Austria MAN E 2876 LE 302 & E 2842 LE 312 przy 500 kWel

Na świecie pracuje łącznie ponad 6000 silników na biogaz

MAN Truck & Bus Polska

Krzysztof Gawroński

Autobusy MAN CNG

19.10. 2011Rzeszów

10

Liczba sprzedanych stacjonarnych silników gazowych 600 2008

500 400

2009

2010

2008: 873 silniki 2009: 1410 silników 2010: 2304 silniki

300 200 100 0

MAN Truck & Bus Polska

Krzysztof Gawroński

Autobusy MAN CNG

19.10. 2011Rzeszów

11

Informacje szczegółowe na temat CNG

CNG Compressed Natural Gas lub gaz ziemny (zastosowanie w MAN ) Dostępny na całym świecie w dużych ilościach ƒ Energia wewnętrzna w 1 kg CNG odpowiada energii w 1,33 1 33 litrach diesla ƒ Jest składowany w zbiornikach wysokociśnieniowych pod ciśnieniem 200 do 250 bar. ƒ Gaz G ziemny i składa kł d się i głównie łó i z metanu. t ƒ CNG pozyskiwany jest głównie ze złóż gazu lub w związku z wydobyciem ropy naftowej. ƒ CNG zawiera także węglowodory, takie jak etan i propan oraz inne gazy, jak azot, hel, dwutlenek węgla, związki siarki i parę wodną. ƒ Siarkowy środek nawaniający jest zazwyczaj dodawany do CNG w celu wykrywania nieszczelności. ƒ Gaz ziemny jest lżejszy od powietrza i dlatego unosi się w przypadku nieszczelności co jest dużą zaletą pod względem bezpieczeństwa w nieszczelności, porównaniu z benzyną lub LPG. ƒ CNG ma liczbę oktanową 130 ( w porównaniu z benzyną Super = 95 ). ƒ Z uwagii na procedurę d spalania l i tak t k jak j k w silniku il ik benzynowym b spalanie l i ma przebieg spokojniejszy i w wyniku tego praca silnika jest cichsza. MAN Truck & Bus Polska

Krzysztof Gawroński

Autobusy MAN CNG

19.10. 2011Rzeszów

12

Informacje szczegółowe na temat biogazu Biogaz (zastosowanie w MAN ) ƒ

ƒ ƒ

ƒ ƒ

Powstaje podczas odfermentowania odpadków organicznych lub gnojowicy, jest dostępny w niemal nieograniczonych ilościach i jest w dużej mierze neutralny pod względem emisji CO2 . Składa się w 2/3 z metanu w 1/3 z dwutlenku węgla. Do pojazdów przystosowanych do napędzania gazem ziemnym można tankować biogaz tylko po usunięciu z niego dwutlenku węgla i innych substancji towarzyszących (szczególnie siarkowodoru ze względu na korozję). P przetworzeniu Po t i bi biogazu na ziemny i bi biogaz llub b bi biometan t można ż go wtłaczać do instalacji gazu ziemnego. Biuletyn y roboczyy DVGW G 260 : Właściwości g gazów

MAN Truck & Bus Polska

Krzysztof Gawroński

Autobusy MAN CNG

19.10. 2011Rzeszów

13

Informacje szczegółowe dot. mieszanki gaz ziemny / biogaz

Biogaz jako paliwo może być sprzedawany odbiorcy na rynku tylko wówczas, jeśli jego właściwości spełniają przynajmniej wymagania określone w normie DIN 51624, wydanie z lutego 2008 roku. Gaz ziemny i biogaz, w postaci zmieszanej w każdej proporcji, mogą być sprzedawane odbiorcy na rynku jako paliwo tylko wówczas, jeśli właściwości gotowego produktu spełniają przynajmniej wymagania określone w normie DIN 51624 51624, wydanie z lutego 2008 roku. Rozporządzenie o właściwościach i oznaczeniu jakości paliw - 10. BImSchV

MAN Truck & Bus Polska

Krzysztof Gawroński

Autobusy MAN CNG

19.10. 2011Rzeszów

Korzyść dla klientów Zalety autobusu MAN z silnikiem na gaz ziemny

Innowacyjne konstrukcje silnikowe pracujące w oparciu o zasadę Otto gwarantują niskie emisje hałasu i ekonomiczne zużycie paliwa. Inteligentne I t li t rozwiązania i i konstrukcyjne k t k j zapewniają długą żywotność. Udoskonalona technologia CNG MAN na rzecz podniesienia wydajności transportu: Dotrzymanie wartości granicznych standardów Euro 5 iEEV bez stosowania dodatków EEV zapewni także w przyszłości możliwość wjazdu do śródmiejskich stref ekologicznych. Dzięki udoskonalonej technice katalizatorów parametry spalin ulokowane są wyraźnie poniżej poziomu EEV Możliwe dalsze obniżenie i tak już niskich emisji CO2 poprzez zastosowanie przetworzonego biogazu Łatwy y w serwisowaniu i możliwość p pełnejj diagnostyki za pośrednictwem MANcats II Diagnoza On Board (OBD) II MAN Truck & Bus Polska

Krzysztof Gawroński

Autobusy MAN CNG

19.10. 2011Rzeszów

15

Limity gazów wydechowych dla stacjonarnych silników gazowych

1200

Poziom emisji mg/Nm3 (dyrektywa TA-Luft (2002) oparta na zawartości 5% O2)

1100

1000

gaz ziemny

900

biogaz

800

700

600

1000

500

400

300

500

500

200

300 100

60

60

0 nitrogen oxides

carbon monoxide

MAN Truck & Bus Polska

Tlenki azotu

f ormaldehyde

nitrogen oxides

Tlenek węgla

Krzysztof Gawroński

carbon monoxide

Formaldehydy

f ormaldehyde

Tlenki azotu

Tlenek węgla

Autobusy MAN CNG

Formaldehydy

19.10. 2011Rzeszów

16

Zmiany ustawodawstwa dotyczącego y ą g czystości y spalin p

Cząstk ki [g/kWh]]

05 0,5

EURO I (1993)

0,4

0,3

0,2

EURO III (2000) EURO IV (2005)

0,1 EURO V (2008) EURO VI (2013) 0,0

0 7,0

1,0 10 8,0

EEV (2000)

MAN Truck & Bus Polska

2,0 20 9,0

Krzysztof Gawroński

EURO II (1996)

3,0 30 10,0

4,0 40

Autobusy MAN CNG

5,0 50

6,0 60

NOx [g/kWh] 19.10. 2011Rzeszów

17

Limity emisji spalin Euro III, IV, V, EEV i Euro VI dla silników gazowych w ETC 6,00 ,

EEV = Udoskonalone pojazdy przyjazne dla środowiska ETC = Europejski Cykl Przejściowy

5,45

5,00

5,00 ,

3,00

3,003,00

3,50

2,002,00

2,00

0,2 1,60

1,60 0,16 1,101,10

1,00

0,1

0,78 0,65 0,65

0,550,55 0,400,40

0,40

0,30 0,30 0,03 0,20 0,20 0,02

0,00

0,0

CO MAN Truck & Bus Polska

NMHC Krzysztof Gawroński

Metan Methane

NOx

Autobusy MAN CNG

Cząstkii stałe [g g/kWh]

Emisja s E spalin [g/kWh]

4,00

Euro III Euro IV Euro V EEV Euro VI

4,004,00

Cząstki stałe Particulates 19.10. 2011Rzeszów

18

Autobusy na sprężony gaz ziemny wyprodukowane przez MAN

Autobus na gaz, A Augsburg b

Autobus na skroplony k l gaz ziemny i Olimpiada w Monachium

MAN Truck & Bus Polska

Autobus SL 202 na sprężony gaz ziemny

Autobus na sprężony gaz ziemny, Norymberga

Krzysztof Gawroński

Autobusy MAN CNG

Autobus na sprężony gaz ziemny Frankfurt n/Odrą

Autobus na sprężony gaz ziemny, Swebus

19.10. 2011Rzeszów

19

Pierwszy autobus na gaz MAN Augsburg, 1943

MAN Truck & Bus Polska

Krzysztof Gawroński

Autobusy MAN CNG

19.10. 2011Rzeszów

20

Autobusy MAN z silnikiem CNG MAN Lion‘s City

MAN Truck & Bus Polska

Krzysztof Gawroński

Autobusy MAN CNG

19.10. 2011Rzeszów

21

MAN Lion’s City G CNG dla PKM Gd i Gdynia

Pierwsze w Polsce niskopodłogowe autobusy MAN Lion’s City G CNG.

MAN Truck & Bus Polska

Krzysztof Gawroński

Autobusy MAN CNG

19.10. 2011Rzeszów

Dostępność Autobusy MAN z silnikiem na gaz ziemny

Długość

Wszystkie modele w wariancie niskopodłogowym z niskim wejściem MAN Truck & Bus Polska

Krzysztof Gawroński

Wysokość

Silniki

1) Z systemem magazynowania Dynatec i MCS-(seryjnie) 2) Z systemem magazynowania Raufoss

Autobusy MAN CNG

19.10. 2011Rzeszów

23

Jakość gazu do silników MAN na biogaz

Metan C 4 CH

30 … 50 %

45 … 70 %

Dwutlenek węgla CO2 Azot 0…2 %

Wodorosiarczek 0…1%

Tlen 0…2%

Wartości graniczne ƒ Liczba metanowa: ƒ Wartość kaloryczna: ƒ Wilgotność względna:

> 80 > 5 kWh/Nm³ (> 50 % metan) < 60 % (bez skraplania w sekcji mieszania)

ƒ Wodorosiarczek : ƒ Zawartość amoniaku: ƒ Chlor

< 200 ppm < 50 ppm < 100 mg/Nm³

MAN Truck & Bus Polska

Krzysztof Gawroński

Autobusy MAN CNG

19.10. 2011Rzeszów

24

Autobusy na gaz ziemny firmy MAN Co powoduje powoduje, że nasz autobus na gaz ziemny jest tak bezpieczny? „

Spełnione są wymagania prawa niemieckiego VdTÜV 757, StVZO, Rozporządzenie dot. zbiorników ciśnieniowych, Przepisy Zapobiegania W Wypadkom dk

„

Odbiór każdego pojazdu przed jego uruchomieniem przez urzędowego rzeczoznawcę

„ „

Wl Wlew gazu z zaworem zwrotnym t i kurkiem k ki zamykającym k j

„

Zbiorniki z gazem: „ materiały przetestowane w lotnictwie „ ciśnienie robocze o wartości 200 atm., ciśnienie kontrolne o wartości 300 atm., ciśnienie rozrywające – współczynnik bezpieczeństwa 2,5!

Przewody gazowe i złącza śrubowe ze stali szlachetnej, układane gazoszczelnie wzdłuż przestrzeni pasażerskiej

„

cykliczne kontrole co 3-5 lat

„

W stanie bez zasilania zawór elektromagnetyczny zamyka dopływ gazu do silnika

„

Zawory zamykające w zbiornikach z:

„ ogranicznikiem przepływu jako zabezpieczenie przez pęknięciem rury „ bezpiecznik topikowy: w przypadku pożaru zapobiega nadmiernemu wzrostowi ciśnienia, ponieważ w sposób kontrolowany gaz jest wypuszczany

MAN Truck & Bus Polska

Krzysztof Gawroński

Autobusy MAN CNG

19.10. 2011Rzeszów

Silniki gazowe MAN oparte na silnikach wysokoprężnych

-

Silniki gazowe MAN oparte sa na produkowanych na masową skalę silnikach wysokoprężnych MAN typ D 28 albo D08

-

Większość części jest identyczna jak w silnikach Diesla, Diesla zwłaszcza kosztowne jak skrzynia korbowa, korbowody itp.

-

Dlatego silniki gazowe MAN mogą być wytwarzane po względnie niskich kosztach

-

Jednak pomimo tego silniki gazowe są specjalistycznymi urządzeniami o wielu wyjątkowych cechach

MAN Truck & Bus Polska

Krzysztof Gawroński

Autobusy MAN CNG

19.10. 2011Rzeszów

26

Cechy silnika na gaz ziemny Porównanie silnika na gaz ziemny z silnikiem Diesla

Cechy silników MAN na gaz ziemny

Cechy wysokoprężnych silników MAN

Przygotowywanie mieszanki na zewnątrz: Gaz ziemny dodawany jest do zassanego lub sprężonego powietrza w mikserze, ik przez co mieszanka i k przygotowywana t jest j t jeszcze przed komorą spalania. Zapłon iskrowy: Zassana mieszanka zapalana jest w cylindrze iskrą świecy w zdefiniowanym momencie. Regulacja mocy silnika: Moc silnika na gaz ziemny regulowana jest ilościowo. W tym celu ilość doprowadzanej mieszanki gazu ziemnego i powietrza regulowana jest przy pomocy przepustnicy lub przy pomocy sterowania t i ciśnieniem iś i i d doładowania ł d i .

Przygotowywanie mieszanki wewnątrz: Podczas suwu ssania zasysane jest tylko powietrze. W silnikach wysokoprężnych k ż h mieszanka i k wytwarzana t jjestt poprzez wtrysk oleju napędowego do komory spalania. Samozapłon: Zassane powietrze jest silnie rozgrzewane w wyniku sprężenia, dzięki czemu wtryśnięty t ś i t olej l j napędowy d zapala l się i b bez zewnętrznego t źródła zapłonu. Regulacja mocy silnika: Moc silnika wysokoprężnego regulowana jest jakościowo. Z Zasysana ilość il ść powietrza i t pozostaje t j w zależności l ż ś i od d prędkości obrotów silnika mniej więcej taka sama. Regulowana jest natomiast ilość wtryskiwanego oleju napędowego. 1

Świeca p zapłonowa 2 Wtryskiwacz z dyszą

3 Komora spalania MAN Truck & Bus Polska

Krzysztof Gawroński

Autobusy MAN CNG

19.10. 2011Rzeszów

27

Układ głównych podzespołów Lion‘s City i Lion‘s City G

Silnik CNG Lion‘s City G z silnikiem CNG EEV

Lion‘s City z silnikiem CNG EEV

MAN Truck & Bus Polska

Krzysztof Gawroński

System magazynowania

Autobusy MAN CNG

19.10. 2011Rzeszów

28

Typy ypy silników g gazowych y Silnik Diesla

Silnik gazowy z zapłonem p iskrowym do napędu pojazdów

MAN Truck & Bus Polska

Stacjonarny silnik g gazowy y z zapłonem iskrowym

Krzysztof Gawroński

Autobusy MAN CNG

19.10. 2011Rzeszów

29

Emisja spalin w silnikach gazowych Wzajemny związek pomiędzy emisją spalin i stosunkiem powietrznym silnik stechiometryczny

silnik spalający ubogą mieszankę

Stężenie e NOx, CnHm w ga echowych NOx, CO O, CnHmCO, con ncentration nazach in thewyde exhaaust gas

wysokie

niskie

MAN Truck & Bus Polska

Krzysztof Gawroński

Autobusy MAN CNG

19.10. 2011Rzeszów

30

Różnice pomiędzy koncepcjami ubogiego b i spalania l i i ubogiej b i j mieszanki i ki

Koncepcja ubogiego b i spalania l i

8 Praca silnika w pełnym zakresie eksploatacji przy wysokim współczynniku nadmiaru powietrza 8 Wartość Lambda pomiędzy 1,3 i 1,65 zależnie od obciążenia silnika

Koncepcja p j ubogiej g j mieszanki

8Praca stechiometryczna silnika w części zakresu eksploatacji. 8 Przełączenie na pracę przy wysokim współczynniku nadmiaru powietrza zależnie od obciążenia silnika i prędkości obrotowej silnika 8 Wartość Lambda pomiędzy 1,0 i 1,65 zależnie od obciążenia silnika il ik

MAN Truck & Bus Polska

Krzysztof Gawroński

Autobusy MAN CNG

19.10. 2011Rzeszów

31

Koncepcje silnika III Koncepcja Lambda=1 Zalety

y Wady

• Wyjątkowo yją niskie p parametry y emisji, j zwłaszcza NOx (Euro 6)

• Wysokie temperatury gazów wydechowych

• Dobre właściwości jezdne

• Wyższe zużycie paliwa

• Zainstalowana funkcja kontroli OBD II

MAN Truck & Bus Polska

Krzysztof Gawroński

Autobusy MAN CNG

19.10. 2011Rzeszów

32

Ocena różnych koncepcji silników turbodoładowanych napędzanych gazem ziemnym i Koncepcja K j ubogiego b i spalania

Spaliny

Zużycie paliwa

Naprężenie N ż i cieplne

Koszty

Koncepcja K j stechiometryczna

Koncepcja K j ubogiej b i j mieszanki

ƒ możliwe do przyjęcia wartości emisji i ji ƒ przystosowane do Euro 3 ƒ również Euro 4 przy ograniczeniu właściwości jezdnych

ƒ doskonałe parametry spalin ƒ spełniają normę Euro 5 oraz EEV , OBD II ƒ przystosowane do Euro 6

ƒ bardzo dobre parametry spalin ƒ spełniają normę Euro 5 oraz EEV , brak OBD II

ƒ dobre

ƒ wysokie (w stosunku do silników przystosowanych do pracy na mieszance ubogiej)

ƒ możliwe do przyjęcia ( pomiędzy mieszanką ubogą i mieszanką stechiometryczną)

ƒ niskie naprężenie cieplne ƒ temperatury gazów wydechowych porównywalne z temperaturami silników Diesla

ƒ bardzo wysokie temperatury gazów wydechowych (> 900 °C)

ƒ możliwe do przyjęcia naprężenie cieplne ƒ temperatury gazów wydechowych nieznacznie wyższe od temperatur w silnikach Diesla

ƒ koszty możliwe do przyjęcia

ƒ wysokie koszty ƒ potrzeba kosztownych materiałów ƒ konieczna jest ochrona termiczna w przedziale silnikowym

ƒ koszty możliwe do przyjęcia

MAN Truck & Bus Polska

Krzysztof Gawroński

Autobusy MAN CNG

19.10. 2011Rzeszów

33

Autobusy MAN – CNG sprzedaż

T lko w ciąg Tylko ciągu ostatnich 10 lat spr sprzedaliśmy edaliśm ponad

4200 autobusów MAN CNG , kilkaset eksploatowanych na biogaz Większość z nich wyposażona w silniki spełniające normę EEV W Polsce 14 autobusów MAN Lion’s City G CNG – przegubowe eksploatowane p są ą w PKM Gdynia. y W bieżącym roku dostarczyliśmy do Zamościa 6 najnowocześniejszych autobusów MAN Lion’s City , w przyszłym kolejne 6 sztuk. Ek l t Eksploatowane są autobusy t b MAN CNG w R Radomiu d i – 1 szt. t o dł dług. 15 m I w Tychach – 1 szt. o dług. 12 m.

MAN Truck & Bus Polska

Krzysztof Gawroński

Autobusy MAN CNG

19.10. 2011Rzeszów

Silnik E 2876 LUH03/04 na sprężony gaz ziemny

MAN Truck & Bus Polska

Krzysztof Gawroński

Autobusy MAN CNG

19.10. 2011Rzeszów

35

Silnik E 2876 LUH03/04 na sprężony gaz ziemny y Dane techniczne

E 2876 LUH 03

04

Informacja ogólna

mm

4-suwowy z zapłonem iskrowym, z turbodoładowaniem i chłodnicą wewnętrzną, lambda=1 6, rzędowy, poziomy 128 / 166

l

12,8

Koncepcja

Liczba i układ cylindrów Średnica, skok Pojemność skokowa Stopień sprężania

10:1

Moc i moment obrotowy 1) Moc maksymalna @ Prędkość obrotowa silnika

kW obr./min

228

200

Maks. moment obrotowy @ Prędkość obrotowa silnika

Nm obr./min

1250 1000 - 1700

1050 1100 - 1700

g/kWh

204

209

2000

Ponadto: • elektroniczny układ zapłonowy gazu

•

sterowanie mocą za pomocą przepustnicy z napędem elektrycznym

•

tranzystorowy układ zapłonowy oparty na ciśnieniu bezwzględnym w kolektorze dolotowym z wysokonapięciowym rozdzielaczem z obwodem otwartym i kontrolą przeciwstukową

•

kolektor spalin chłodzony wodą

•

OBD II

Zużycie paliwa 2) Minimalne jednostkowe zużycie paliwa Poziom emisji gazów wydechowych 3) Norma gazów wydechowych

EEV

1) wg 1999/99/EG 2) Dotyczy do gazu ziemnego w Norymberdze 3) zmierzone w cyklu ETC

MAN Truck & Bus Polska

Krzysztof Gawroński

Autobusy MAN CNG

19.10. 2011Rzeszów

36

Silnik E 2876 LUH03/04 na sprężony gaz ziemny mikser gazu z 12 zaworami wtrysku gazu i przepustnicą

sprężarka klimatyzatora

pompa hydrauliczna napędu wentylatora MAN Truck & Bus Polska

Krzysztof Gawroński

skrzynka bezpieczników

układ sterowania silnikiem EGC4 Autobusy MAN CNG

19.10. 2011Rzeszów

Charakterystyka E 2876 LUH03/04

moment obrotowy [Nm]

E 2876 LUH 03

04

228

200

Moc i moment obrotowy 1)

moc [k kw]

Maks. moc

@ Prędkość obrotowa silnika

kW

obr./min

Maks. moment obrotowy @ Prędkość obrotowa silnika

2000

Nm

1250

1050

obr./min

1000 - 1700

1100 - 1700

g/kWh

204

209

Zużycie paliwa 2) Minimalne jednostkowe zużycie paliwa

jednostk kowe zużyc cie paliwa [g(kWh]

Poziom emisji gazów wydechowych 3) Norma gazów wydechowych

EEV

1) wg 1999/99/EG 2) W stosunku do gazu ziemnego w Norymberdze 3) zmierzone w cyklu ETC

prędkość obrotowa silnika [obr/min] jednostkowe zużycie paliwa odniesione do gazu ziemnego w Norymberdze

MAN Truck & Bus Polska

Krzysztof Gawroński

Autobusy MAN CNG

19.10. 2011Rzeszów

38

Poziom emisji spalin E 2876 LUH03 4,50 4,00

4,00

3,50 3 00 3,00

EURO V (ETC) EEV (ETC) EURO VI (WHTC) E 2876 LUH03, Lambda =1 (ETC)

3,00

2,50 2,002,00

2,00 1,50 1,10

0,10

1,00 0,72

0,65

0,55

0 50 0,50

0,40

0,50

0,46 0,22

0,16 0,00

0,00 CO MAN Truck & Bus Polska

NMHC Krzysztof Gawroński

0,04

0,30 0,03

0,05 0,02 0,20

0,10 0,01

0,03 0,003

0,00

Methan Metan

NOx

Autobusy MAN CNG

PM [g//kWh]

Gasförmig G Emis sja ge Emiss spalsionen in [g/kw [g wh] g/kWh]

4,00

ETC = Europejski Cykl Przejściowy WHTC = Światowy Ujednolicony Cykl Przejściowy

PM Partikel 19.10. 2011Rzeszów

39

E 0836 LOH01 CNG -silnik silnik E 0836 LOH01

MAN Truck & Bus Polska

Krzysztof Gawroński

Autobusy MAN CNG

19.10. 2011Rzeszów

40

Silnik 0836 LOH01/02/03 na sprężony gaz ziemny Ch Charakterystyka kt t k

E 0836 LOH 01

02

03

Informacja ogólna 4-suwowyy z zapłonem p iskrowym, y , z turbodoładowaniem i chłodnicą wewnętrzną, lambda=1

Koncepcja Liczba i układ cylindrów Średnica skok Średnica, Pojemność skokowa

6, rzędowy pionowy mm

108 / 125

l

6,9

Stopień sprężania

11:1

Moc i moment obrotowy 1) Moc maksymalna

kW

@ Prędkość obrotowa silnika

rpm

M k momentt obrotowy Maks. b t

N Nm

1000

850

750

@ Prędkość obrotowa silnika

rpm

900 - 1900

900 - 2000

900 - 2000

Zużycie paliwa

206

184

162

2000

Ponadto:

2)

Minimalne jednostkowe zużycie paliwa

g/kWh

199

200

Poziom emisji gazów wydechowych 3) Norma gazów wydechowych

EEV

1) wg 1999/99/EG 2) W stosunku do gazu ziemnego w Norymberdze 3) zmierzone w cyklu ETC

MAN Truck & Bus Polska

Krzysztof Gawroński

204

y y

elektroniczny układ zapłonowy gazu sterowanie mocą za pomocą przepustnicy z napędem elektrycznym y tranzystorowy układ zapłonowy oparty na ciśnieniu bezwzględnym w kolektorze dolotowym z wysokonapięciowym k i i rozdzielaczem d i l z obwodem b d otwartym i kontrolą przeciwstukową OBD II

Autobusy MAN CNG

19.10. 2011Rzeszów

41

Silnik E 0836 LOH01 na sprężony gaz ziemny czujnik ciśnienia ładowania przed i za przepustnicą

szerokopasmowa sonda lambda

przepustnica

Mikser gazu z 12 wtryskiwaczami NGI2 czujniki j iki ciśnienia iś i i i ttemperatury t gazu ziemnego i

MAN Truck & Bus Polska

Krzysztof Gawroński

układ sterowania silnikiem EGC4 Autobusy MAN CNG

19.10. 2011Rzeszów

42

Charakterystyka E 0836 LOH01/02/03

moment torqueobrotowy [Nm] [Nm]

E 0836 LOH 01

02

03

206

184

162

1) M i momentt obrotowy Moc b t

moc [k kw] power r [kw]

Maks. moc @ prędkość obrotowa silnika Maks. moment obrotowy @ prędkość obrotowa silnika

kW Obr/min Nm

1000

850

750

Obr/min

900 - 1900

900 - 2000

900 - 2000

199

200

204

Zużycie y p paliwa 2) Minimalne g/kWh jednostkowe zużycie paliwa Poziom emisji gazów wydechowych 3) Norma gazów wydechowych

jednostko spec owe cific zużycie fuel e consump paliwa aption [g(kWh] [g(kW Wh]

2200

EEV

1) wg 1999/99/EG 2) W stosunku do gazu ziemnego w Norymberdze 3) zmierzone w cyklu ETC

engine speed silnika [rpm] [obr/min] prędkość obrotowa Spezifischer Kraftstoffverbrauch bezogen Nürnberger specific fuel consumption relating to Nuremberg natural gasw Norymberdze jednostkowe zużycie paliwa odniesione doauf gazu ziemnego Erdgas

MAN Truck & Bus Polska

Krzysztof Gawroński

Autobusy MAN CNG

19.10. 2011Rzeszów

43

Emisja gazów wydechowych E 0836 LOH01

4,00

4,00

ETC = Europejski Cykl Przejściowy ETC = European Transient Cycle WHTC = Światowy Ujednolicony CyklTransient Przejściowy WHTC = World-wide Harmonised Cycle

4,00

EURO V (ETC) EEV (ETC) EURO VI (WHTC) E 0836 LOH01 LOH01, L Lambda bd =1 1 (ETC)

3,50 3 00 3,00

3,00

2,50 2,002,00

2,00 1 50 1,50 1,10

0,10

1,00 0 51 0,51

0,50

0,65

0 55 0,55

0 50 0,50

0,40

0,46 0,20

0,16 0,01

0,00 CO MAN Truck & Bus Polska

NMHC Krzysztof Gawroński

0,00

Metan Methane Methan

NOx

Autobusy MAN CNG

0,30 0,03

0,05 0,02 0,20

0,01 0,10

0,02 0,003

0,00

PM [g/k kWh] Partikel [g/kWh]]

Emis sja spali in [g/kw wh] Gase eous em mission s [g/kw wh] Gasförmig G ge Emiss sionen [g g/kWh]

4,50

PM Partikel 19.10. 2011Rzeszów

44

Układ sterowania silnikiem gazowym EGC = Electronic Gas Control (elektroniczne sterowanie gazem)

Złącze w pojeździe

Złącze w silniku

• instalacja elektryczna 24 V • Urządzenie sterowania pojazdem (FFR) • Magistrale CAN (4)

• przepustnica • czujniki (ciśnienie, temperatura, prędkość obrotowa silnik, stukanie przy spalaniu) spalin, zawór • zawory elektromagnetyczne (przepustnica do spalin dodatkowego powietrza, odcięcie gazu)

Złącze wydechowe

Złącze wtrysku

•sondy lambda • układ zapłonowy • OBD, MIL

• gazowe zawory wtryskowe

Źródło: Bosch MAN Truck & Bus Polska

Krzysztof Gawroński

Autobusy MAN CNG

19.10. 2011Rzeszów

45

Schemat działania Napęd na gaz ziemny

MAN Truck & Bus Polska

Krzysztof Gawroński

Autobusy MAN CNG

19.10. 2011Rzeszów

Różnice między tworzywami zbiorników paliwa

Kompozyt aluminiowy Aluminiowy korpus wewnętrzny ((wkładka): ) nadaje j zbiornikowi kształt i zapobiega dyfuzji Otoczony włóknami węglowymi Zbiornik pełnokompozytowy (tworzywo sztuczne) Ot Otoczona włóknami łók i węglowymi l i wkładka z tworzywa sztucznego = rdzeń polimerowy S Szczególnie ól i korzystny k t stosunek t k objętości do masy O wiele bardziej stabilny Waży o ok.. 70 % mniej niż zbiornik stalowy

MAN Truck & Bus Polska

Krzysztof Gawroński

Powłoka wzmocniona włóknami / tworzywem sztucznym

Polimer nieprzepuszczający H2

Polimerowy kołpak

Powłoka wzmocniona

ochronny

ęg y włóknami węglowymi

Różnice wagowe w kg / litr ƒ Zbiornik z całości ze stali 1,1 kg/litr ƒ Zbiornik stalowy z obwodowym wzmocnieniem z włókien węglowych 0,8 kg/litr • Zbiornik z pełnym wzmocnieniem 0,4 kg/litr z włókien węglowych i metalową wkładką ƒ Zbiornik z pełnym wzmocnieniem 0,3 kg/litr z włókien łóki węglowych l h i wkładką kł dk z tworzywa sztucznego Autobusy MAN CNG

19.10. 2011Rzeszów

Szczegóły Tankowanie na stacji

System tankowania Fastfill

System ta Syste tankowania o a aS Slowfill o

Główny przewód gazu Gazomierz Przetwarzanie gazu i kompresor Zbiorniki

Główny przewód gazu Gazomierz Przetwarzanie gazu i kompresor

Dystrybutory

Dystrybutory

Schemat tankowania Slowfill

Instalacje Slowfill są szczególne przydatne dla parków samochodowych komunikacji publicznej, które np. nocą mają długie przestoje. Czas C tankowania tych instalacji trwa kilka godzin. MAN Truck & Bus Polska

Krzysztof Gawroński

Schemat tankowania Fastfill

Tankowanie Fastfill umożliwia osiągnięcie czasów tankowania niemal jak w przypadku pojazdów p j zasilanych y dieslem. Dlatego g system y ten nadaje się także do stosowania w publicznych stacjach benzynowych. Autobusy MAN CNG

19.10. 2011Rzeszów

48

Perspektywy Polityczne warunki ramowe: Europa Wytyczna UE dotycząca jakości powietrza

Ścisłe wartości graniczne dotyczące jakości powietrza od 2005r. (m.in. dla cząstek stałych), wzgl. 2010r. (m.in. dla dwutlenku azotu) W przypadku przekroczeń gminy są zobowiązane do realizacji planów utrzymania czystości powietrza, powietrza ewentualnie do rozpoczęcia działań zmierzających do ograniczenia ruchu

Należy uwzględnić odpowiednie zróżnicowanie [wymagań] w zależności l ż ś i do d właściwości ł ś i ś i emisji i ji spalin li pojazdów j dó  szanse na rynku dla pojazdów o szczególnie niskiej emisji spalin w Europie

Zielona Księga Komisji Europejskiej „Zmierzając do europejskiej strategii bezpieczeństwa zaopatrzenia w energię”:

 Cel do 2020r.: udział w rynku gazu ziemnego na rynku paliwowym: 10%, udział alternatywnych paliw: łącznie 20% MAN Truck & Bus Polska

Krzysztof Gawroński

Autobusy MAN CNG

19.10. 2011Rzeszów

MAN silniki CNG

Dziękuję za uwagę! MAN Truck & Bus Polska

Krzysztof Gawroński

Autobusy MAN CNG

19.10. 2011Rzeszów

50