Znajdź zawartość

Silniki Diesla bardzo zanieczyszczają powietrze. Emitują olbrzymie ilości szkodliwych substancji, takich jak tlenki azotu czy sadza. Afera z fałszowaniem przez Volkswagena danych dotyczących emisji pokazała, że niektóre modele takich silników nawet 40-krotnie przekraczają dopuszczalne normy emisji. Coraz częściej pojawiały się twierdzenia, że ten typ silnika jest zbyt szkodliwy dla ludzkiego zdrowia i dla środowiska, by nadal go stosować. Nie jesteśmy jednak w stanie zrezygnować z diesli w najbliższym czasie. Są one mocne, trwałe, energooszczędne, a przede wszystkim mają wysoką wartość momentu obrotowego, co ma olbrzymie znaczenie przy transporcie dużych ciężarów. To dlatego diesle spotykamy w milionach ciężarówek, pociągów, statków czy maszynach budowlanych i generatorach prądu. Charles Mueller, specjalizujący się w procesach spalania naukowiec z Sandia National Laboratories, uważa, że znalazł sposób na spowodowanie, by silniki Diesla były znacznie bardziej czyste niż obecnie. Swoją technologię nazwał ducted fuel injection (DFI) i przyznaje, że zainspirowały go szkolne palniki Bunsena, gdzie do reakcji dochodzi w dyszy, do której zasysane jest powietrze. W silnikach benzynowych zapłon paliwa powodowany jest przez iskrę. Jednak w silnikach Diesla do zapłonu dochodzi nie z powodu iskry, a wysokiego ciśnienia wytwarzanego w cylindrze. Najpierw miniaturowe krople paliwa wpadają do cylindra z olbrzymią prędkością, mieszają się tam z powietrzem, cylinder wytwarza wysokie ciśnienie i temperaturę, przez co dochodzi do samozapłonu. To proces bardziej wydajny niż w silnikach benzynowych, ale wiąże się on m.in. z emisją toksycznych tlenków azotu. W typowych scenariuszach można minimalizować tę emisję ponownie kierując do silnika gazy ze spalania z poprzedniego cyklu pracy. Metoda ta obniża temperaturę i koncentrację tlenu w mieszaninie paliwowo-powietrznej, co prowadzi do redukcji emisji tlenków azotu. Jednak nie ma róży bez kolców. Niższa temperatura spalania oznacza mniej dokładne spalanie i produkcję większej ilości szkodliwej sadzy. Jeśli z palnika Bunsena odkręcisz dyszę i zapalisz gaz, otrzymasz dymiący pomarańczowy płomień. Zgaś gaz, przykręć dyszę i ponownie zapal gaz. Teraz masz ładny niebieski płomień. Ma on taki kolor, gdyż nie zawiera sadzy, mówi Mueller. Uczony zaczął się zastanawiać, czy takiego rozwiązania nie można zastosować w silnikach i wraz z Christopherem Nilsenem, Drummondem Bilesem oraz Nathanem Harry rozpoczęli eksperymenty z umieszczaniem 4–6 dysz w silniku. Miałyby one działać jako wtryskiwacze paliwa. Uczony zauważa, że obecnie stosowane wtryskiwacze dostarczają do silnika 2–10 razy więcej paliwa niż jest potrzebne do jego całkowitego spalenia. Gdy przy wysokiej temperaturze masz taki nadmiar paliwa, powstaje dużo sadzy. Nasze dysze pozwalają na dwukrotne zmniejszenie ilości sadzy, a nawet na jej całkowite wyeliminowanie, gdyż dostarczana przez nie mieszanka zawiera znacznie mniej paliwa, mówi Mueller. Uczonym z Sandii udało się w ten sposób rozwiązać jednocześnie dwa problemy – eliminują sadzę i pozwalają na stosowanie technik redukcji tlenków azotu bez ryzyka pojawienia się większej ilości sadzy. Teraz, gdy usunęliśmy sadzę, zlikwidowaliśmy problem bilansu sadzy i tlenków azotu. Możemy więc pozbyć się tlenków azotu bez powodowania, że sadza stanie się problemem, cieszy się naukowiec. Mueller mówi, że podczas eksperymentów jego zespół zaobserwował jednoczesną redukcję emisji sadzy i tlenków azotu o wiele rzędów wielkości. To jeszcze nie koniec korzyści. DFI świetnie działa z konwencjonalnym paliwem dla silników Diesla, ale działa jeszcze lepiej z paliwami zawierającymi dodatkowe atomy tlenu. Wiele paliw odnawialnych to paliwa dodatkowo utlenione. Wykorzystanie takich paliw z technologią DFI zmniejszy emisję na tyle, że możliwe będzie zastosowanie tańszych silników, gdyż wymagało to będzie mniej intensywnego oczyszczania spalin. W nowoczesnych ciężarówkach koszt systemu oczyszczania spalin, liczony łącznie jako koszt jego zakupu oraz eksploatacji, to około 12 000 dolarów w czasie całego życia pojazdu. Jeśli obniżymy ten koszt tylko o jakąś część, to – biorąc pod uwagę olbrzymią liczbę ciężarówek i ich znaczenie dla gospodarki – zyskamy olbrzymie oszczędności, wyjaśnia Mueller. Nową technologią już zainteresował się przemysł motoryzacyjny. Jest ona bowiem tania, prosta, a jej zastosowanie nie wymaga wprowadzania znaczących zmian w obecnie stosowanych silnikach. « powrót do artykułu

Przez wiele lat władze Chin zaprzeczały oczywistemu – twierdziły, że smog coraz gęściej spowijający wielkie miasta i zabijający ich mieszkańców to nic innego jak mgła. Jednak w końcu przyznały, jak wygląda rzeczywistość i zapowiedziały zdecydowaną walkę z zanieczyszczeniem powietrza. Teraz zespół ekspertów z University College London oraz ich koledzy z Chin przyjrzeli się realizacji planu ograniczenia zanieczyszczeń powietrza i skutków jego wdrożenia w latach 2014–2017. Jako, że największym źródłem zanieczyszczeń powietrza w Chinach była emisja z elektrowni, głównie węglowych, działania władz na tym się właśnie skupiły. W 2014 roku Pekin rozpoczął realizację niezwykle ambitnego planu nazwanego Polityką Standardów Ultraniskiej Emisji (ULE). W jego ramach skupiono się na obniżeniu zanieczyszczeń generowanych przez elektrownie węglowe. Teraz eksperci przeanalizowali emisję z elektrowni węglowych, opalanych gazem, ropą oraz biomasą za latach 2014–2017. Naukowcy stwierdzili, że we wspomnianym okresie emisja dwutlenku siarki, tlenków azotu i cząstek stałych z chińskich elektrowni zmniejszyła się o – odpowiednio 65%, 60% i 72%. W 2014 roku chińskie elektrownie emitowały 2,21 miliona ton SO2 rocznie, obecnie jest to 0,77 miliona ton. Emisja tlenków azotu spadła w tym czasie z 3,11 do 1,26 miliona ton, a emisja cząstek stałych zmniejszyła się z 0,52 do 0,14 miliona ton. To zaś oznacza, że należy spodziewać się dalszych spadków emisji jeśli wszystkie elektrownie spełnią do 2020 roku normy narzucone przez ULE. Dopuszczają one emisję rzędu 35 miligramów na metr sześcienny w przypadku dwutlenku siarki, 50 mg/m3 dla tlenków azotu i 10 mg/m3 dla cząstek stałych. Normy te są więc równie wyśrubowane jak w nowej europejskiej dyrektywie BAT, gdzie dopuszczalna emisja SO2 została określona, w zależności od mocy, rodzaju i wieku instalacji, na 20-400 mg/m3, emisję NOx ograniczono do 65-330 mg/m3, a dopuszczalny poziom emisji pyłów to 2-22 mg/m3. To bardzo dobra wiadomość dla Chin oraz dla innych krajów, które chcą zredukować zanieczyszczenia z produkcji energii elektrycznej. Elektrociepłownie opalane węglem, ropą, gazem i biomasą są bowiem jednym z największych źródeł zanieczyszczenie powietrza, mówi doktor Zhifu Mi z University College London. Tak duże zmniejszenie emisji pokazuje, że spełnienie standardów ultraniskiej emisji jest możliwe zarówno z technicznego jak i ekonomicznego punktu widzenia. To zaś ważny krok w kierunku zmniejszenia liczby zgonów spowodowanych zanieczyszczeniem powietrza. Podczas badań wykorzystano dane dotyczące emisji zbirane przez chińską sieć o nazwie Systemy Ciągłego Monitorowania Emisji, która nadzoruje 96-98% wszystkich chińskich elektrociepłowni. Jako, że węgiel jest najbardziej rozpowszechnionym paliwem w Chinach, zmniejszenie liczby elektrociepłowni opalanych węglem jest poważnym wyzwaniem. Zaprezentowane przez nas wyniki pokazują, że węgiel może być używany do produkcji energii w znacznie czystszy niż dotychczas sposób, dodaje Mi. « powrót do artykułu