Podczas upałów diesle są jeszcze groźniejsze – wywiad z profesorem Markiem Brzeżańskim
Czy spaliny samochodowe powodują smog? Czy nowoczesne katalizatory i filtry zatrzymują szkodliwe związki? Czy "zielone" hybrydy nie są mitem? Odpowiedzi na te pytania nieustannie szukają ekolodzy, lekarze, politycy i przeróżne organizacje pozarządowe. My postanowiliśmy zapytać kogoś, kto naprawdę się na tym zna – prof. Marka Brzeżańskiego, dyrektora Instytutu Pojazdów Samochodowych i Silników Spalinowych Politechniki Krakowskiej.
Robert Lubański: Mamy piękne lato, wszyscy zapomnieliśmy o smogu i cieszymy się słońcem. To znaczy, że problem zniknął, czy po prostu go nie widać?
Marek Brzeżański: Mamy dwa typy smogu: pierwszy typu londyńskiego, który występuje w okresie jesienno-zimowym oraz smog fotochemiczny, zwany też kalifornijskim, którego powstawaniu sprzyja lato i taka pogoda, jaką w ostatnich miesiącach mamy w Polsce. Powstaje on głównie z tlenków azotu oraz węglowodorów, które pod wpływem promieniowania słonecznego i wysokiej temperatury podlegają reakcjom fotochemicznym i tworzą ozon oraz różnego typu nadtlenki, aldehydy i azotany. Czyli składniki smogu. Duży udział w tworzeniu tego typu smogu mają tlenki azotu emitowane z silników diesla.
W jakim stopniu samochody odpowiadają za zanieczyszczenie w naszych miastach?
W bardzo różnym. Zależy to od pory roku, dnia, czy też struktury miejskiej zabudowy, rozwiązań komunikacyjnych oraz lokalnego tła emisyjnego, tworzonego przez przemysł i lokalne ciepłownictwo. Tlenek węgla nie stanowi obecnie większego problemu. Są nim natomiast węglowodory, których emisja jest największa podczas rozruchu zimnego silnika, w fazie jego nagrzewania oraz podczas gwałtownej zmiany obciążenia. Bardzo poważnym problemem są tlenki azotu, uważane są najbardziej toksyczne składniki spalin. Dotyczy to szczególnie silników diesla, w których nie ma możliwości łatwego oczyszczania spalin z tego składnika. Innym problemem jest emisja cząstek stałych, szczególnie tych o najmniejszych rozmiarach, które są najbardziej szkodliwe dla żywych organizmów. Z tego powodu obecnie zarówno w silnikach diesla, jak i także w nowoczesnych silnikach benzynowych stosowane są filtry cząstek stałych.
Czyli bardziej szkodliwe są dla nas spaliny diesli niż aut benzynowych?
Ale zacznijmy od początku: Paradoksalnie w surowych, nieoczyszczonych spalinach silników diesla jest mniej toksycznych składników (średnio ok. 0,5 proc. objętości) niż w przypadku jednostek benzynowych (ok. 1 proc objętości). Problem polega na tym, że w tym drugim przypadku spaliny możemy łatwo oczyścić stosując standardowy katalityczny reaktor utleniająco-redukujący (zwany powszechnie katalizatorem), który w ponad 90 proc. utlenia tlenek węgla i węglowodory oraz redukuje tlenki azotu. Ten typ katalizatora nie nadaje się jednak do diesli, ponieważ w ich spalinach zawarty jest tlen, który uniemożliwia redukcję tlenków azotu. M.in. z tego powodu stosuje się układy recyrkulacji spalin, które z ładunku wypierają tlen, sprzyjający powstawaniu tlenków azotu lub stosuje się katalizator typu SCR, wymagający wtrysku mocznika, z którego wydziela się amoniak redukujący tlenki azotu. To wszystko stwarza problemy eksploatacyjne i zwiększa koszty.
Przez ostatnie lata koncerny motoryzacyjne dużo zrobiły, żeby ograniczyć emisję szkodliwych związków przez samochody. Mamy katalizatory, filtry cząstek stałych, roztwory mocznika – czy to wszystko pomogło? Czy można powiedzieć, że dzisiejsze auta z klasycznymi silnikami spalinowymi są czyste i bezpieczne dla naszego zdrowia?
Od 1 lipca 1992 r., gdy wprowadzono normy Euro 1, aż do dnia dzisiejszego, gdy obowiązuje norma Euro 6, stężenie poszczególnych składników w spalinach zmniejszono o ponad 90 proc. Bez tych zabiegów ich stosowanie do napędu pojazdów byłoby niemożliwe. Ale fakt, że wprowadza się coraz bardziej złożone i kosztowne systemy oczyszczania, nie oznacza, że silniki spalinowe są całkowicie bezpieczne dla naszego zdrowia. Pojedynczy pojazd może nie stanowi bezpośredniego zagrożenia, ale masowa skala, z jaką przecież mamy do czynienia w przypadku motoryzacji, wymaga dużej ostrożności.
A gdybyśmy porównali silniki diesla i hybrydy – czy faktycznie ten drugi w mieście okazałby się "bezpieczniejszy" dla naszego zdrowia, czy to tylko mit?
Bez wątpienia hybrydowy układ napędowy to znaczący krok w kierunku racjonalnego wykorzystania klasycznego silnika spalinowego. Najważniejszą zaletą jest w tym wypadku możliwość odzysku energii z hamowania, która w dotychczasowych rozwiązaniach była w całości zamieniana na ciepło i bezpowrotnie tracona. Podczas badań wykonywanych w Instytucie Pojazdów Samochodowych i Silników Spalinowych Politechniki Krakowskiej stwierdzono, że w przypadku hybrydy nawet 70 proc. czasu eksploatacji pojazdu w mieście może odbywać się bez udziału silnika spalinowego.
Jednostki tłokowe stosowane w układach hybrydowych pracują zwykle według obiegu Atkinsona lub Millera, dzięki czemu osiągają sprawność ogólną zbliżoną do nowoczesnych silników diesla. Pracują ponadto w ściśle określonym zakresie obciążenia i prędkości obrotowej, co również powoduje zwiększenie sprawności w stosunku do tradycyjnych silników. Wszystko to prowadzi do bardzo istotnego zmniejszenia zużycia paliwa oraz emisji toksycznych składników spalin.
Dziękuję za rozmowę.
