WORKSHOP: Selektivní katalytická redukce (SCR)

Emisní limity pro vznetové motory jsou stále prísnejší a kladou tak na automobilky velké nároky pri vývoji pohonného ústrojí. Jen nekteré automobilové znacky jsou díky svým dlouholetým zkušenostem a detailnímu know-how schopny i u vznetových motoru dostát emisním závazkum nejen smerem k platné legislative, ale zejména k zákazníkum. Skupina PSA je v oblasti snižování emisí u vznetových motoru považována za jednoho z prukopníku, a to zejména díky tomu, že již v roce 2000 použila u modelu Peugeot 607 patentovanou technologii filtru pevných cástic (FAP).

Emise oxidu dusíku (NOx) patrí k rizikovým látkám, a byt osobní automobily neznecištují v porovnání s jinými zdroji (napr. teplárny, elektrárny, lokální topenište ci motory autobusu) životní prostredí takovou merou, je vzhledem ke skutecnosti, že se automobily pohybují z velké cásti po meste a výfukové plyny, které dýcháme, jsou vypoušteny prímo v ulicích nízko nad zemí, smysluplné, aby v maximální možné míre docházelo k jejich snižování. Cena, kterou platíme za snižování emisí technologickou cestou, vcetne filtru pevných cástic a SCR, predstavuje pouhý zlomek škod na lidském zdraví, které by byly zpusobeny, kdyby emise snižovány nebyly. Podle analýz prekracuje pocet predcasných úmrtí v dusledku znecišteného ovzduší v CR i v EU nejméne desetinásobne pocet obetí dopravních nehod. Samozrejme se jedná o údaj, který nelze dávat do prímého kontextu výhradne s osobní automobilovou dopravou, ale je zrejmé, že tlak na správnou funkci mj. filtru pevných cástic a systému SCR je opodstatnený a bylo by dobré ho vnímat jako rozumnou podmínku privilegia provozu motorových vozidel ve mestech. Jiné alternativy jsou totiž výrazne dražší s radou kompromisu (elektromobily), popr. pricházejí ke slovu nepopulární restrikce, poplatky nebo dokonce omezení vjezdu motorových vozidel do mest.

Systém selektivní katalytické redukce (SCR) lze stále považovat za inovativní technologii, i když jej skupina PSA použila už v roce 2013, tedy o rok dríve, než vešla v platnost zprísnující norma EURO6 9/2014. Práve z duvodu neznalosti tohoto systému se mezi motoristickou verejností objevuje celá rada praktických otázek, na které ceští ridici a stávající ci budoucí majitelé vozu jen težko hledají v mediálním prostoru relevantní odpovedi. Workshop skupiny PSA by rád prispel ke srozumitelné a racionální osvete tohoto zpusobu úcinného snižování škodlivých emisí u vznetových motoru, a to formou odpovedí na nejcasteji kladené otázky.

Jaký je základní princip selektivní katalytické redukce (SCR)?

SCR je zkratka termínu Selective Catalytic Reduction (selektivní katalytická redukce) a jedná se o systém následného zpracování výfukových plynu s cílem snížení oxidu dusíku prostrednictvím chemické reakce probíhající ve výfukovém potrubí. Práve ta se nazývá selektivní redukce, protože se netýká všech chemických sloucenin obsažených ve výfukových plynech, ale je zamerena pouze na zmínené oxidy dusíku (NOx). Systém v principu funguje na bázi vstrikování redukcní kapaliny (AdBlue) do výfuku, kde se nejprve pomocí chemické reakce transformuje na cpavek, který následne umožnuje pri chemické reakci ve specifickém katalyzátoru redukci NOx na dusík a vodu.

Jaké látky vzniklé pri spalování nafty ve vznetovém motoru jsou zdraví škodlivé a cím?

Zdraví nejškodlivejší jsou emise uhlíkatých nanocástic, na které jsou navázané karcinogenní látky, a proti kterým organismus nemá, na rozdíl od velkých cástic, úcinné obranné mechanismy. Tyto cástice lze naštestí snížit (mnohdy o více než 99 %) vysoce úcinnými filtry pevných cástic, které jsou dnes soucástí všech nove vyrobených vznetových motoru urcených pro silnicní vozidla. K velmi škodlivým látkám radíme i oxidy dusíku (dusnatý NO, a dusicitý NO2, souhrnne NOx). Ty jsou totiž nejhorším ze trí základních kamenu pro tvorbu troposférického (prízemního) ozónu – druhé dve další ingredience, uhlovodíky a slunecní zárení, jsou volne dostupné i bez lidského pricinení. Ozón zpusobuje podráždení dýchacích cest a ocí. Mezní hodnotou, pri které jsou v obydlených zónách vyhlašována ochranná opatrení, je 100 µg/m3.

Jak vznikají NOx cástice ve vznetovém motoru?

Teploty spalování dosahované v motoru s vnitrním spalováním (približne 2 300 °C) mají za následek vznik oxidu dusicitého (NO2), který vzniká oxidací oxidu dusnatého (NO). Protože spalování probíhá pomalu, tento oxid vzniká i v prubehu výfukového cyklu. Slouceniny NO a NO2, zjištované stanicemi síte pro výstrahu a merení znecistení vzduchu, jsou souhrnne oznacovány termínem oxidy dusíku (NOx).

Jaké emisní hodnoty pro vznetové motory vyžadují evropské normy EURO6?

Aktuálne platná emisní norma EURO6 (od 1. 9. 2014) vyžaduje u vznetových motoru významné snížení emisí oxidu dusíku (NOx) na hodnotu 80 mg/km oproti limitu 180 mg/km u predpisu Euro 5. Tím se vznetové motory dostávají témer na mezní úroven NOx platnou pro zážehové pohonné jednotky (limit 60 mg/km).

Nahrazuje systém SCR dosavadní filtry pevných cástic?

Ne, v žádném prípade. Systém SCR nenahrazuje filtr pevných cástic, který je i nadále prítomen pro zpracování pevných cástic (sazí). Systém SCR od PSA nove zavádí zpracování oxidu dusíku (NOx) pred filtrem pevných cástic. Selektivní katalytická redukce tak tvorí nový prvek systému nazývaného BlueHDi.

Co je to AdBlue a k cemu je dobré?

Pro selektivní katalytickou reakci je nutné používat redukcní kapalinu, která je v Evrope dostupná pod obchodním názvem AdBlue. Tato syntetická redukcní kapalina vyrábená podle normy podle normy DIN 70700 je roztok obsahující 32,5 % mocoviny a zbytek je cistá demineralizovaná voda. Pri výrobe AdBlue musí být splneny velmi prísné podmínky, aby byla zajištena cistota roztoku. Ta musí být zachována také v celém prubehu jeho skladování a distribuce až ke konecnému použití v nádrži vozidla a jeho vstrikovacím systému. Bez zajištení dokonalé cistoty totiž nebude systém SCR správne fungovat. AdBlue umožnuje premenit 85 až 100 % oxidu dusíku, obsažených ve výfukových plynech, na dusík a vodní páru. Roztok vody a mocoviny je vstrikován do výfukového potrubí pred katalyzátor SCR a pusobením vysoké teploty se mocovina rozkládá na cpavek a oxid uhlicitý. Následne cpavek reaguje s oxidy dusíku a redukcní reakcí vzniká dusík a voda.

U AdBlue se na trhu pomerne liší cena, je i kvalita AdBlue ruzná?

Trh s AdBlue není v soucasné dobe v Cesku natolik rozšírený a konkurencní, aby se cena roztoku ustálila v menším cenovém rozpetí, a tak se ceny roztoku pro koncového uživatele mohou pohybovat zhruba od 10 do 40 Kc/litr. Stejne tak i pri doplnování AdBlue v servisech se ceny zatím dost liší. Kvalita roztoku by však mela být vždy srovnatelná, nebot se jedná o ochrannou známkou chránený obchodní název, který garantuje stále stejné vlastnosti roztoku.

Kdy a jak se AdBlue plní?

Pokud vše beží, jak má, provádí se naplnení nádrže AdBlue pri pravidelných servisních prohlídkách vozidla. Nicméne i ridici je umožneno dolít redukcní roztok svépomocí, když je upozornen na nutnost jej doplnit a nemá z ruzných duvodu možnost navštívit autorizovaný servis. V servisní síti nebo u cerpací stanice se prodávají lahve obsahující AdBlue (nejcasteji objemu 1,89 litru), popr. je na vybraných místech možnost doplnit AdBlue prímo ze stojanu. Ridic v takovém prípade musí vyhledat uzáver plnicího otvoru nádrže a rídit se pokyny pro plnení, uvedené zejména v Návodu k obsluze vozidla, poprípade na štítku láhve. Pri manipulaci musí rovnež dodržovat pokyny týkající se cistoty a hygieny. Minimální množství, které je nutné doplnit do nádrže, je 3,8 litru (hodnota je uvedena na uzáveru nádrže) a doplnení kapaliny musí být provedeno pri vypnutém zapalování.

Na co si dát pozor pri manipulaci s AdBlue?

Roztok AdBlue je dráždivý a mírne žíravý. Potrísnení touto kapalinou muže zpusobit podráždení kuže, prípadne muže dojít k podráždení ocí nebo dýchacích orgánu. Pri manipulaci s AdBlue je tedy nutné mít odpovídající ochranné pomucky a zacházet s ním opatrne.

Jakou má AdBlue trvanlivost?

Redukcní kapalina AdBlue má urcenou dobu spotreby a vyžaduje zvláštní zacházení. Životnost AdBlue je 36 mesícu od data výroby a musí být po tuto dobu správne skladováno (napr. ochrana pred slunecním svitem a teplota do 25°C). Prošlý roztok je sice nutné zlikvidovat podle predpisu, ale ve skutecnosti nepredstavuje pro životní prostredí žádné riziko.

Jaká je spotreba AdBlue v bežném provozu?

Orientacne je spotreba roztoku AdBlue odhadována na 0,75 litru na 1 000 kilometru. Pri objemu nádrže na AdBlue (napr. 17 litru) je dojezd zhruba 22 500 km. Na jednu naplnenou nádrž AdBlue lze tedy možné ujet približne 20 000 km.

Ovlivnuje SCR také spotrebu nafty v motoru, popr. jeho chování?

Technologie selektivní katalytické redukce je zákaznicky orientovaná, a tak s sebou neprináší žádná uživatelská negativa. Nesnižuje tedy výkon motoru a dotcena není ani životnost motorového oleje. Rovnež nenavyšuje tvorbu sazí a nevyžaduje další specifické servisní zásahy. Ohledne spotreby nafty pri jízde výrobci deklarují shodné hodnoty jako u pohonných jednotek bez SCR. Praxe však ukazuje, že motory vybavené SCR jsou vetšinou úspornejší než agregáty bez této technologie.

Co se stane, když nedoleji AdBlue dle predepsaného intervalu, resp. ignoruji výzvu k jeho doplnení?

Obecne platí, že ridic je s dostatecným predstihem informacním systémem automobilu upozornován na blížící se nutnost doplnení redukcního roztoku. Pokud se rozsvítí príslušná kontrolka pri startování motoru, je výhledove nutné provést cástecné nebo úplné naplnení nádrže. Pri zbývající vzdálenosti 2400 až 600 km svítí kontrolka oranžove a pri každém nastartování se zobrazí hlášení o zbývajícím dojezdu. V rozmezí 600 až 0 km má kontrolka cervenou barvu, bliká a navíc je doplnena kontrolkou „Service“ a hlášením o zbývající vzdálenosti. Pri dosažení 0 km není možné motor nastartovat (sám se ale za jízdy nevypne), dokud není provedeno doplnení alespon 3,8 litru roztoku.