Scanialla markkinoiden laajin tarjonta uusiutuvia polttoaineita käyttäviä ajoneuvoja13.02.2017 9.00
Polttomoottoritekniikassa on kuljettu pitkä tie päästöjen vähentämisessä. Nykyiset Euro 6 -normin täyttävät moottorit ovat jo hyvin vähäpäästöisiä. Niinpä perinteisten päästöjen sijaan nyt on alkanut taistelu hiilidioksidipäästöjä vastaan. Ilmaston lämpeneminen on globaali eli koko planeettaa koskeva ongelma, jolle on pakko tehdä jotain ja nopeasti. Se on viime aikoina ruvennut vaikuttamaan suursäätilaan ja näkynyt muun muassa erilaisten ääri-ilmiöiden, kuten hirmumyrskyjen yleistymisenä. Perusongelmana pitkät perinteet Liikenne on eräs suurimmista hiilidioksidilähteistä maapallolla. Liikenteen osalta perusongelmana on ollut vuosikymmeniä jatkunut fossiilisten polttoaineiden käyttö. Niitä poltettaessa ilmakehään vapautuva hiili on peräisin maankuoren alta, jolloin hiilidioksidin kokonaismäärä ilmakehässä lisääntyy. Paras ratkaisu ongelmaan onkin siirtyä käyttämään polttoaineita, joiden hiili on peräisin maan kuoren päältä tai ilmakehästä, jolloin hiilidioksidin kokonaismäärä ilmakehässä ei juuri kasva. Verrattaessa eri polttoaineita keskenään niiden hiilidioksidin vähennyksen osalta, vertailu tapahtuu aina nykyiseen dieselpolttoaineeseen (EN590), joka toimii siis vertailupolttoaineena. Scanialla laaja tarjonta Päästöjen vähentämisen osalta avainasemassa ovat kuljetusten järkeistäminen, energiatehokkuuden parantaminen ja uusiutuvien polttoaineiden käytön lisääminen. Tänä päivänä uusiutuvia polttoaineita on entistä enemmän tarjolla ja Scanialla on puolestaan tarjota asiakkailleen markkinoiden laajin valikoima tällaisilla vaihtoehtoisilla polttoaineilla kulkevia ajoneuvoja. Maa- ja biokaasu Kemialliselta koostumukseltaan metaani on hyvin yksinkertainen hiilivety. Siinä on yksi hiiliatomi ja neljä vetyatomia (CH4). Yksinkertaisesta rakenteesta johtuen myös sen palamistuotteet ovat yksinkertaisia ja hiilen suhteellisen pienen osuuden ansiosta hiilidioksidipäästöt ovat kohtuullisen vähäiset. Maakaasun hiili on kokonaan peräisin maankuoren alta ja lisää siten täysimääräisesti hiilen määrä ilmakehässä. Selkeästi parempi ratkaisu onkin biokaasu, joka on täsmälleen samaa ainetta. Se vain on peräisin maankuoren päältä eli on jo valmistusprosessinsa aikana sitonut itseensä runsaasti ilmakehässä olevaa hiiltä, joka sitten palamisessa vapautuu takaisin ilmakehään. Biokaasua valmistetaan pääsääntöisesti biomassasta kuten erilaisista jätteistä (kaatopaikat) ja ihmis- ja eläinperäisistä ulosteista (jäteveden puhdistamot). Biokaasun käytön etuihin kuuluukin mahdollisuus helpottaa jäteongelmaa käyttämällä jätteitä polttoaineen raaka-aineena. Kaasuna vai nesteytettynä? Metaania (siis maa- tai biokaasua) voidaan ajoneuvokäytössä varastoida kahdella eri tavalla. Yleisin tapa on ollut puristaa se korkeaan paineeseen (200 bar). Tämä edellyttää tankkausasemilta suuritehoisia kompressoreita ja ajoneuvoissa on oltava käytännössä melko suurikokoiset painesäiliöt polttoaineen varastoimiseen. Toinen tapa varastoida metaania on jäähdyttää se niin kylmäksi, että huoneen lämpötilassa kaasuna esiintyvä metaani nesteytyy. Haasteena on kuitenkin se, että metaanin nesteytymislämpötila on -162 OC. Jäähdyttäminen vaatii energiaa ja polttoainesäiliöinä toimivat erikoisrakenteiset lämpöeristetankit – käytännössä isot ”termospullot”. Ei ole yhtä oikeaa totuutta sen suhteen, kumpi tapa on parempi. Autokäytössä painesäiliöt ovat yleisin tyyppi, mutta niiden ongelmana on nesteytettyä pienempi toimintasäde, koska kaasua ei mahdu mukaan kovin suurta määrää. Nesteytetyn kaasun käyttö on järkevää silloin, kun kaasu nesteytetään joka tapauksessa, esimerkiksi laivakuljetuksen ajaksi. Tällöin on energiatehokkainta pitää se nesteenä ja käyttää nesteytettynä. Maakaasulla hiilidioksidin vähennyspotentiaali jää noin 20 prosenttiin, mutta biokaasulla on mahdollista päästä jopa 90 prosenttiin. Scanian moottoritarjontaan kuuluu kolme eritehoista kaasumoottoria. Niiden perusrakenne periytyy vastaavasta dieselmoottorista kuitenkin siten, että kaasumoottori toimii Otto-periaatteella eli se on siis varustettu sytytystulpilla. Scanian kaasumoottorit voivat toimia yhtälailla paineistetulla kuin nesteytetylläkin metaanilla. Linja-autoissa käytetään painesäiliöitä kun taas kuorma-autoissa tarjolla on mahdollisuus myös nesteytetyn kaasun käyttöön. Kaasumoottorin etuihin kuuluu myös dieselmoottoria hiljaisempi käyntiääni, minkä ansiosta kaasuautot sopivat hyvin kaupunkien ja taajamien liikenteeseen. Biodiesel Rudolf Dieselin aikanaan kehittämä Diesel-prosessi on varsin kiitollinen siinä suhteessa, että siinä voidaan käyttää mitä erilaisimpia polttoaineita. Perinteisen maaöljypohjaisen dieselin rinnalle onkin tullut biodiesel ja vastikään hyväksynnän saanut HVO. Biodieselit ovat kasvipohjaisia metyyliestereitä, jotka siis valmistetaan raaka-aineista, jotka ovat jo aiemmin sitoneet itseensä ilmakehän hiiltä. Yleisin biodiesel on FAME (Fatty Acid Methyl Ester), jota voidaan valmistaa joko kasvi- tai eläinrasvoista. Sillä saadaan hiilidioksidikuormaa vähennettyä merkittävästi, mutta polttoaineena sen huonoihin puoliin kuuluvat heikohkot kylmäominaisuudet sekä huono varastoitavuus, koska sillä on taipumus kasvattaa leväkukintoja pitkään varastoitaessa. FAME-tyyppisellä biodieselillä päästään enimmillään noin 65 prosentin CO2-vähennykseen. Scanian tarjontaan kuuluu viisi eritehoista biodieselmoottoria niin kuorma-auto kuin linja-autokäyttöönkin. Biodieseliä polttoaineenaan käyttävä moottori vastaa rakenteeltaan perinteistä dieselmoottoria mutta muun muassa sen polttoainejärjestelmä on valmistusvaiheessa varustettava biodieselin käyttämistä varten. Lisäkustannus tällaisesta ”biodieselvalmiudesta” on vähäinen. HVO Viime aikoina entistä enemmän huomiota ovat saaneet vetykäsitellyt kasviöljyt (Hydrotreated Vegetable Oils), joita voidaan valmistaa erilaisista kasvi- ja eläinrasvoista. HVO on ominaisuuksiltaan erinomainen polttoaine – tietyiltä ominaisuuksiltaan jopa perinteistä dieseliä parempi. Ainoa oleellinen ero perinteiseen dieseliin on sen pienempi tiheys, mistä johtuen se ei ole täyttänyt biodieselstandardia eikä sitä näin ollen ole luettu biodieseleiden joukkoon. HVO:n käyttö dieselmoottorin polttoaineena ei vaadi mitään muutoksia moottoriin tai sen rakenteeseen vaan sitä voidaan käyttää sellaisenaan. Scania hyväksyikin vastikään kaikki moottorinsa – nyt myös kaikki Euro 6 -moottorit – käyttämään polttoaineenaan myös HVO:ta seossuhteilla 0 – 100 %. Kyseisen polttoaineen käytön mahdollinen yleistyminen tulevaisuuden Suomessa saattaa liittyä olennaisesti metsäteollisuuteen, jonka hakkuujätteet voivat vastaisuudessa olla merkittävä raaka-ainelähde. Valmistustavasta riippuen HVO:ta käytettäessä CO2-vähennys saattaa olla jopa yli 90 prosenttia. Bioetanoli Bioetanoli on ylivoimaisesti maailman eniten käytetty biopolttoaine. Keksintönä se ei siis ole mikään uusi. Moottoripolttoaineena sitä käytettiin ensimmäisiä kertoja jo 1900-luvun alussa korvaamassa bensiiniä. Scanian osalta etanolin käytön juuret juontavatkin juuri vuosisadan alkupuolelle. Etanoli on kemiallisena yhdisteenä varsin yksinkertainen – metanolin jälkeen toiseksi yksinkertaisin alkoholi. Siinä on kaksi hiiliatomia, viisi vetyatomia ja niin kutsuttu hydroksyyliryhmä (OH = happi+vety). Suhteellisen vähäinen hiilen osuus rakenteessa tarkoittaa samaten vähäisiä hiilidioksidipäästöjä palamisen yhteydessä. Toisaalta kun bioetanoli valmistetaan orgaanisesta aineesta kuten kasveista tai jätteistä, niin suurin osa palamisen yhteydessä vapautuvasta hiilidioksidista on sitoutunut polttoaineeseen ilmakehästä. Polttoaineen palaessa se siis vain vapautuu takaisin, jolloin hiilidioksidin kokonaismäärä ilmakehässä ei juuri kasva. Yleisimpiä bioetanolin raaka-aineita ovat erilaiset sokerikasvit mutta nykyisin sitä valmistetaan entistä enemmän biojätteistä ja varsinkin elintarviketeollisuuden jäte- ja sivuvirroista. Etanolia käytettäessä moottorin päästöt kaiken kaikkiaan ovat varsin vähäiset ja valmistustavasta riippuen hiilidioksidin vähennyksessä päästään selvästi yli 90 prosenttiin. Scanialla on mallistossaan yksi etanolimoottori. Toimintaperiaatteeltaan se on puristussytytteinen eli toimii diesel-prosessilla. Suurimmat erot vastaavaan dieselmoottoriin verrattuna ovat etanolin vaatima korkeampi puristussuhde ja etanolin alhaisemman energiasisällön edellyttämä tilavuudeltaan laajennettu polttoaineen ruiskutusjärjestelmä. Etanolin etuihin liikennepolttoaineena kuuluu se, että huoneen lämpötilassa se esiintyy nestemäisenä, minkä ansiosta tankkausjärjestelmät ovat yhtä yksinkertaisia kuin muilla käytössä olevilla nestemäisillä polttoaineilla (bensiini, diesel, biodiesel ja HVO). Hiljaisesti hybridillä Scania on esitellyt markkinoiden ensimmäisenä valmistajana Euro 6 -päästötason täyttävät raskaat hybridikuorma- ja linja-autot, jotka voivat käyttää polttoaineenaan perinteisen dieselin ohella myös biodieseliä tai HVO:ta. Autossa yhdistyvät Scanian 5-sylinterinen ja 320-hevosvoimainen dieselmoottori sekä moottorin ja erikoisvalmisteisen vaihteiston väliin sijoitettu sähkökone. Edellä mainittu nimi johtuu siitä, että kiihdytettäessä sähkökone toimii moottorina ja jarrutettaessa generaattorina. Sähkökone on yhdistetty toisesta päästään moottoriin ja toisesta päästään erikoisvalmisteiseen vaihteistoon, jossa on 12 vaihdetta. Modulaarisessa voimansiirrossa sähkökone kehittää enimmillään 130 kilowatin (174 hv) tehon ja 1050 Nm vääntömomentin. Jarrutettaessa sähkökone lataa akkuja, joiden kapasiteetti on 1,2 kWh. Akkujen varaus riittää 15 tonnin kokonaismassaisella autolla noin kahden kilometrin ajamiseen moottori sammutettuna. Akkuratkaisussa Scania ei halunnut maksimoida toimintasädettä akkukäytössä vaan pyrki sen sijaan hakemaan parhaan mahdollisen tasapainon toimintasäteen ja akkujen pitkän käyttöiän väliltä. Hybridikäytön muut komponentit kuten akut, ohjainyksikkö, muuntaja ja akkujen jäähdytin on sijoitettu kolarisuojattuun moduuliin. Koko hybridipaketti akkuineen kasvattaa auton omamassaa noin 800 kilolla. Hybridikäytöllä polttoaineen kulutusta ja sitä kautta myös päästöjä voidaan alentaa 18 prosenttia käytettäessä perinteistä dieselpolttoainetta. Mikäli polttoaineena on HVO, hiilidioksidipäästöjä voidaan alentaa yli 90 prosenttia. Hybridikäyttö alentaa myös melutasoa joten 72 dB(A) melutaso mahdollistaa kaupunkiajon yöaikaan ja melunaroilla alueilla. Osa ongelmaa vai osa sen ratkaisua Ilmaston lämpeneminen on kiistaton tosiasia. Nyt tehtävillä päätöksillä on suuri merkitys tulevien sukupolvien kannalta. Scania onkin jo vuosia työskennellyt määrätietoisesti yksinkertaisten, toimivien ja kustannustehokkaiden ratkaisujen löytämiseksi. Nyt ja tulevaisuudessa Scania ei halua olla osa ongelmaa vaan osa sen ratkaisua. |
