Emissioni dei veicoli a motore. Influenza dei combustibili RG 3/2002 NGV System Italia Consorzio metano per auto via Serio, 16 20139 MILANO tel. 02-56810171 fax 02-56810131 e-mail: info@ngvsystem.it 1
Introduzione Le emissioni Le presenti note raccolgono informazioni in maniera sintetica ma con l intento della miglior precisione scientifica relativamente alle emissioni dei motori a combustione interna: Emissioni regolamentate Definite e limitate per legge secondo le Direttive della Comunità Europea Emissioni non regolamentate Altre emissioni correlate alla qualità dell aria per le quali non è prescritta la misura in sede di omologazione motori/veicoli 2
Emissioni regolamentate: definizioni Le direttive europee definiscono: sostanze» CO ossido di carbonio» NOx composti di azoto e ossigeno» HC - idrocarburi totali, a volte distinti tra metano e idrocarburi non metanici ( NMHC )» Particolato (PM opp. PT) agglomerato di particelle solide e goccioline di liquido adsorbite, che si raccolgono su un filtro dei gas di scarico e vengono pesate. metodi e apparecchiature di misura limiti (in base alle diverse classi di motori / veicoli) 3
Emissioni regolamentate: limiti per vetture e veicoli leggeri A (2000) "Euro3" B (2005) "Euro4" Direttiva 98/69: vetture e veicoli commerciali di massa totale a terra fino a 3.500 kg Ciclo di misura su veicolo al banco a rulli Massa rif. CO HC NOx HC+NOx PM Categoria Classe k g Benzina Diesel Benzina Diesel Benzina Diesel Benzina Diesel Diesel M <= 2500 k g --- tutta 2,30 0,64 0,20 0,15 0,50 0,56 0,05 I RW<=1305 2,30 0,64 0,20 0,15 0,50 0,56 0,05 N1 II 1305<RW<=1760 4,17 0,80 0,25 0,18 0,65 0,72 0,07 M >2500 k g III RW > 1760 5,22 0,95 0,29 0,21 0,78 0,86 0,10 M <= 2500 k g --- tutta 1,00 0,50 0,10 0,08 0,25 0,30 0,025 N1 M >2500 k g Ciclo NEDC (partenza da freddo) M - trasporto persone N1- trasporto merci fino a massa 3.5 ton VALORI LIMITE EMISSIONI SECONDO DIRETTIVA 1998 / 69 (grammi/km) I RW<=1305 1,00 0,50 0,10 0,08 0,25 0,30 0,025 II 1305<RW<=1760 1,81 0,63 0,13 0,10 0,33 0,39 0,04 III RW > 1760 2,27 0,74 0,16 0,11 0,39 0,46 0,06 4
Emissioni regolamentate: limiti per veicoli pesanti QUADRO EVOLUZIONE LIMITI EMISSIONI MOTORI (DIRETTIVE DEL PARLAMENTO EUROPEO) misure su motore al banco - valori in g/kwh DIRETTIVA ANNO (NI) NOx THC CO PM CH4 NMHC (*) a) Misure in stazionario - 13 modi fino ad Euro2 ed ESC (diesel) da Euro3 Valori tipici diesel anni 70 20 4 16 0,8 R49 1982 18 3,5 14 R49.01=88.77 88/77 ott-90 14,4 2,4 11,2 EURO 1 91/542 ott-93 8 1,1 4,5 0,36 EURO 2 96/1 ott-96 7 1,1 4 0,15 EURO 3 ESC (diesel) ott-01 5 0,66 2,1 0,1 EURO 4 step 1 ESC 99/96 e 2005 3,5 0,46 1,5 0,02 EURO 4 step 2 ESC 2001/27 2008 2 EEV ESC 2 0,25 1,5 0,02 b)misure in transitorio (gas) - ETC EURO 3 ETC ott-01 5 5,45 0,16 1,6 0,78 EURO 4 step 1 ETC 99/96 e 2005 3,5 4 0,03 1,1 0,55 EURO 4 step 2 ETC 2001/27 2008 2 EEV 2 3 0,02 0,65 0,4 (*) Limite valido per gli idrocarburi totali (THC) se si sceglie di non misurare separatamente le emissioni di metano 5
Emissioni regolamentate di motori a metano di tecnologia moderna Emissioni (g/kwh) 6 5 4 3 2 1 0 5,45 4 Motori per veicoli industriali pesanti Evoluzione emissioni ( ciclo transient ) e prestazioni motori CNG Iveco a iniezione multipoint 3 1,5 CO (Monossido di carbonio) 0,78 0,55 0,40 0,25 HC (Idrocarburi incombusti) 5,00 3,50 2,00 1,00 Nox (Ossidi di azoto) Euro 3 (2000) Euro 4 (2005) EEV Risultati CNG Iveco 0,16 0,03 0,02 0,01 PT (Particolato) 6
Emissioni non regolamentate: non esistono standard Non esistono ancora una classificazione standard di emissioni non regolamentate una normativa di misura Ogni laboratorio usa le sue regole di classificazione e di misura e non è in generale significativo confrontare valori provenienti da laboratori diversi La misura di queste emissioni è delicata e complessa, non è da considerare di routine e viene svolta attualmente a livello di laboratorio per scopi di ricerca 7
Emissioni non regolamentate: esempi di classificazione Le centraline di rilevamento ambientale considerano in genere: Ozono Benzene Idrocarburi policiclici aromatici Le ricerche sui motori classificano le sostanze come: Precursori di ozono (a volte sinonimo di VOC, composti organici volatili + NOx) Benzene Idrocarburi policiclici aromatici (IPA oppure PAH) C2-C12 (NMHC) Aldeidi (composti carbonilici) NMOG (non-methanic organic gases)= VOC (EPA-USA) NOTA: Queste classificazioni non sono univoche e differiscono secondo le fonti. Nei VOC rientrano ad esempio tutti i solventi per vernici e per lavaggio (In aggiunta a quanto sopra vanno considerati i composti dello zolfo SOx, che sono direttamente proporzionali allo zolfo nel combustibile) 8
Confronto emissioni non regolam. tra i principali combustibili EMISSIONI DI DIFFERENTI COMBUSTIBILI (BENZINA = 100) 120 100 EMISSIONS % 80 60 40 Benzina Diesel GPL Metano 20 0 Fonti: - Fuel forum Stuttgart 2002-8 Metanauto 2000 CO2 NMOG PRECURSORI DI OZONO BENZENE 9
Conclusione Per quanto concerne le emissioni regolamentate, il metano ha emissioni molto ridotte rispetto al gasolio nelle applicazioni sui veicoli industriali. In particolare le emissioni di particolato (polveri sottili) sono praticamente nulle. Per le emissioni non regolamentate, il metano è molto migliore del gasolio (nessuna emissione di composti dello zolfo) e della benzina (nessuna emissione di benzene) ed ha nel complesso emissioni minori del GPL. 10