Adoptarea celor mai moderne tehnologii menite să reducă emisiile de carbon ale utilajelor pentru construcții este o politică imperios necesară în Uniunea Europeană. Tocmai de aceea, Consiliul Europei a pus la punct inițiativa ”Sustenable Non-road Mobile Machinery Sector”. Pentru aceasta, a elaborat   Schema de reglementare NRMM, care se constituie într-un grup larg de produse, reglementate cu o serie de directive UE și ordine juridice internaționale, care definesc valorile limită și termenii pentru emisii, zgomot etc.

Șantierele Europei emit 100 de milioane de tone echivalente, de CO2

În UE, Directiva principală de referință este Regulamentul CE 97/68, așa-numita Reglementare NRMM, cu regulamentul aplicat ulterior. Din perspectivă climatică și de mediu, provocările NRMM, pentru constructorii de echipamente destinate industriei de construcții sunt emisiile poluante provenite de la motoarele cu combustie (diesel și benzină), instalate pe o gamă largă de mașini, care contribuie semnificativ la schimbările climatice prin emiterea de dioxid de carbon (CO2) și poluarea aerului în orașe, prin emisii oxid de carbon (CO), hidrocarburi (HC), oxizi de azot (NOx) și particule (PM), cauzând pericole pentru sănătate.

În UE, sectorul NRMM este responsabil pentru aproximativ 15% din emisiile totale de NOx și 5% din totalul emisiilor de PM. Se preconizează că nivelul NOx va crește până la aproape 20% la finalul anului 2020, în timp ce cota PM va scădea. NRMM este de asemenea responsabil pentru aproximativ 100 de milioane de tone de emisii echivalente de CO2 anual, ceea ce corespunde la 2% din totalul emisiilor de gaze cu efect de seră din UE27.

În același timp, însă, prin schimbarea tehnologiilor și adoptarea de soluții durabile, orașele Europei au un potențialul ridicat de prezervare a mediului și a economisirii resurselor. De exemplu, la Oslo, se estimează că este posibil să fie economisiți între 60.000 și 80.000 de tone de CO2, de către echipamentele și mașinile de construcții, precum și de transportul rutier de marfă înainte de 2025. Iar, în orașul Copenhaga, se sugerează că emisiile de CO2, provenite din traficul industrial non-rutier sunt în jur de 72.300 tone / an, în timp ce specialiștii din Stockholm au descoperit că 19% din consumul de motorină este utilizat pentru utilajele de construcție. Raportul citat dă ca exemplu aceste trei orașe, tocmai pentru că, de fapt, ele resimt cel mai puțin nivelul de poluare, față de media europeană.

Adoptați tehnologiile alternative

Ca o remarcă suplimentară, asupra impactului emisiilor de aer aferente dezvoltării în stadiul normei, trebuie menționat că reducerea esențială a NOx și PM este deja obținută de orașele care au făcut trecerea la actualizarea corespunzătoare Etapei 3b. Echipamentele NRMM, de peste 37 kW (50 HK), au introdus deja acest nivel la 1 ianuarie 2013. Și pentru NRMM, între 19-37 kW, potențialul de reducere a emisiilor pentru NOx va fi atins cel târziu la 1 ianuarie 2021, când Etapa 5 este implementată în unele țări membre UE.

Prin urmare, accentul pentru orientările GPP, pentru NRMM selectat, ar trebui să sublinieze în special potențialul de reducere a emisiilor de CO2. Acest lucru poate fi obținut prin tehnologii alternative pentru motoare cu emisii mai mici de CO2, decât motorina, de exemplu electricitatea și toate tipurile de biocombustibili sau prin tehnologii cu motor diesel mai eficiente, din punct de vedere energetic. În cele ce urmează, sunt prezentate câteva soluții și sugestii tehnologice și de combustibil.

Niveluri de pregătire tehnologică

Nivelul de pregătire tehnologică (TRL) este utilizat pentru a specifica maturitatea diferitelor tehnologii și identificarea utilajelor, pentru categoriile de produse selectate. Informațiile privind tehnologiile anterioare, la nivel de concept sau prototip, au fost dificil de achiziționat, iar producătorii par să nu dorească să ofere astfel de detalii. În orice caz, obiectivul de analiză a pieței a fost identificarea de noi tehnologii ecologice, prietenoase pentru piață, în cadrul sectorului NRMM pentru achiziții pe termen scurt.

Combustibili alternativi

Pentru a clarifica problemele privind utilizarea combustibilului alternativ în motoarele cu ardere internă (ICE), pentru a reduce emisiile (în special CO2), se pot menționa următoarele:

• Accesul diferențiat al țărilor membre la biocombustibili, cum ar fi biodieselul și biogazul. În unele țări, ca Danemarca, de exemplu, infrastructura este foarte slabă.

• Este obișnuit pentru motoarele diesel standard ca un procent de 7% biodiesel (de exemplu, FAME), să poată fi amestecat cu motorină fără a afecta garanția funcționării motoarelor. Dacă nivelul de biocombustibil este depășit, garanția va fi de obicei abrogată.

• Motoarele diesel pot funcționa cu amestecuri mai mari de biodiesel, cum ar fi HVO. Dar, din cauza problemelor de calitate și a cerințelor extinse pentru reducerea emisiilor de PM, garanțiile furnizorilor pentru performanțe nu sunt de obicei oferite pentru motoarele diesel sub aproximativ 55 kW. Aceasta poate fi o problemă pentru dialog și negociere într-o activitate de achiziții. Pentru motoare mari (încărcătoare pe roți etc.), HVO se aplică la unele produse; vezi de ex. Echipamente de construcție Volvo, care au aprobat toate mașinile Volvo ca fiind gata HVO.

• Niciunul dintre producătorii analizați de C.E. nu a menționat o atenție specială asupra biocombustibilului alternativ Dimetil Ether (DME), pentru dezvoltarea ulterioară a produsului. DME este aplicabil atât motoarelor diesel, cât și benzinei, iar beneficiul este un PM mai mic, care poate fi produs din surse neutre de CO2, de exemplu, biogaz. Pentru motoarele diesel, utilizarea DME va necesita modificarea injecției și a controlului de combustibil. În plus, sistemul de rezervoare are nevoie de armare și protecție împotriva schimbărilor de temperatură. Acesta ar trebui să facă obiectul unui dialog special în GPP, cu privire la aspectul dacă motoarele pot funcționa cu DME.

• Specificațiile pentru utilizarea sau modificarea motoarelor cu bioetanol și bio-metanol nu au fost identificate pentru niciuna dintre grupurile de produse selectate.

• Motoarele cu hidrogen nu au fost identificate pentru niciuna dintre grupurile de produse selectate.

• Motoarele pe gaz (CNG, GNL) sunt o tehnologie maturizată, aplicată ca alternativă într-un model mai mare pentru măturatoare și tractoare compacte. Aceasta nu este însă o tehnologie utilizată pe scară largă, din cauza problemei de infrastructură menționată mai sus și a problemelor legate de capacitatea de acoperire și rezervor. Motoarele pe benzină bio ar putea fi, în principiu, o opțiune, acolo unde infrastructura furnizorilor se extinde și prețurile sunt competitive. A fost deja introdus pentru camioane și automacarale.

Standarde și potențialul hidrotratării uleiurilor vegetale

B7 este un standard pentru amestecul de 7% cu biodiesel. Când ne referim la condițiile de amestec din acest raport, baza este dieselul fosil 100% obișnuit. La rândul său, GTL este un produs combustibil (Shell), cu un potențial de reducere de 5-38% pentru NOx și PM. În ceea ce privește biocombustibilul HVO, trebuie menționate câteva avantaje speciale.

Hidrotratarea uleiurilor vegetale sau a grăsimilor animale este un proces alternativ la esterificare, pentru producerea de combustibili diesel pe bază de surse bio. Uleiul vegetal hidrotratat (HVO), nu are efectele nocive ale combustibililor biodiesel de tip ester, cum ar fi emisiile crescute de NOx, formarea depozitelor, probleme de stabilitate a depozitării, îmbătrânirea mai rapidă a uleiului de motor sau proprietățile slabe la rece.

Pentru NOx (compensarea emisiilor de particule și Nox), eliminarea consumului de combustibil sunt studiate utilizând diferite temporizări de injecție de combustibil, într-un motor diesel diesel comun, cu sistem turbo de răcire cu aer. Combustibilii au fost testați cu un combustibil diesel fără sulf, HVO, îmbunătățit și un amestec de 30% HVO + 70% motorină.

Trei posibilități

Studiul arată că există potențialul optimizării setărilor motorului împreună cu compoziția îmbunătățită a combustibilului. În principiu, componenta de combustibil diesel bazat pe ulei bio, poate fi utilizată în trei moduri:

1.Prin adăugarea unei părți din componentele bio în combustibili diesel (amestecare). Aceasta este o abordare comună cu combustibilii biodiesel de tip ester (FAME), iar cantitatea este în prezent limitată la maximum 5% din standardul EN 590: 2004. Sunt luate în considerare cantități mai mari, precum 7%, 10% sau chiar 30%, dar este nevoie de precauții suplimentare, ca urmare a stabilității combustibilului, a diluării uleiului de motor și a formării depozitelor, în sistemele de injecție de combustibil.

2. Amestecarea a zeci de puncte procentuale de biocomponent, în combustibili diesel (amestecare). Acest lucru este posibil cu uleiuri vegetale hidrotratate (HVO),  fără a compromite calitatea combustibilului, emisiile de evacuare și funcționarea motorului. De fapt, amestecul de combustibil va fi de calitate premium, deoarece numărul de catene este crescut, iar conținutul aromatic este scăzut, ceea ce duce la reducerea emisiilor de evacuare și la o performanță mai bună, în situațiile de pornire la rece. Aceste amestecuri sunt în măsură să îndeplinească standardele de combustibil diesel, cum ar fi EN 590 și ASTM D975.

3. Folosirea HVO ca un combustibil pur, pentru a reduce emisiile de evacuare și pentru a îmbunătăți calitatea aerului local. Acest lucru va reduce emisiile tuturor vehiculelor în cauză, inclusiv ale vechilor emițătoare mari. Pentru a obține beneficiile complete ale combustibilului și motorului, sistemul de injecție al combustibilului ar putea avea nevoie de recalibrare, datorită densității mai mici și a numărului mai mare de catene HVO.

Efectul asupra emisiilor

S-a determinat că efectul procentual al HVO, asupra emisiilor de eșapament, în comparație cu combustibilul diesel EN 590, fără sulf, în aplicațiile grele este, în studiul determinat, de:

• Masa particulelor: 28-46%

• NOx: 7-14%

• CO: 5–78%

Așa cum s-a stipulat mai sus, utilizarea HVO, de exemplu, este aplicabilă pentru a reduce emisiile de CO2, în special, iar amestecurile pot fi practic aplicate motoarelor diesel standard, dar cu anumite constrângeri și condiții prealabile.

În analiza de piață inițială, producătorii contactați nu au putut furniza informații standardizate, privind toleranțele specifice ale motorului diesel în funcție de utilizarea biocombustibilului (FAME și HVO). Astfel, există exemple de amestecuri, de la 10 la 100% HVO. În ceea ce privește efectul emisiilor de CO2, HVO nu este deocamdată complet standardizat, iar impactul asupra emisiilor de CO2 variază în funcție de sursa de uleiuri vegetale utilizate. De exemplu, profilul CO2 este diferit, atunci când se folosește ulei de palmier sau de rapiță.

Observațiile finale pentru combustibilii alternativi, în raport cu grupurile de produse selectate, sunt că, în cazul motoarelor diesel tradiționale, FAME, HVO și DME pot fi combinate, dar garanția va fi de obicei abrogată. Gazul și biogazul este sunt opțiuni viabile în raport cu soluțiile convenționale. Încărcătoarele pe roți, tractoarele compacte și mașinile de tuns iarbă, care funcționează pe gaz, nu sunt identificate, iar furnizorii au menționat o barieră pentru combustibilul gazelor, la tractoarele unde este necesară o distanță lungă, iar spațiul și infrastructura rezervoarelor sunt limitate.

Deci, orice s-ar spune, combustibilii alternativi sunt o acțiune eficientă pentru reducerea emisiilor de CO2, dar este posibil ca tehnologiile să fie discutate cu furnizorii posibili, referitor la caracteristicile de amestec și la celelalte dificultăți descrise mai sus.