EGTEI subgroep voor stationaire motoren

Diesel motoren

De voornaamste polluenten in de uitlaatgassen van een dieselmotor op residuele brandstof zijn stikstofoxiden (NO_x), stof (PM) en zwaveloxiden (SO_x). Omwille van de hoge verbrandingsefficiëntie in een dieselmotor zijn de emissies van onverbrande koolwaterstoffen en CO eerder laag.

PM-emissies, veroorzaakt door de verbranding van residuele brandstof (HFO) in dieselmotoren, bestaan voornamelijk uit as en sulfaten (gerelateerd aan het asgehalte en zwavelinhoud van de brandstof) en in mindere mate uit roet en koolwaterstoffen. Nageschakelde ontstoffingstechnieken, zoals ESP, worden momenteel verder ontwikkeld en op punt gesteld voor grotere motoren. Belangrijk hierbij is het verschil in elektrische eigenschappen van de stofdeeltjes in vergelijking met stofdeeltjes uit een stookinstallatie: de vormingsomstandigheden (zuurstofgehalte en temperatuur) zijn immers heel verschillend.

Het gehalte aan SO₂-emissies is direct verbonden aan de brandstof die wordt gebruikt en het zwavelgehalte ervan. De eenvoudigste manier om de emissies te reduceren is dan ook kiezen voor een brandstof met een lager zwavelgehalte. Hoewel beperkt, worden verschillende kleine en middelgrote installaties voor ontzwaveling gebruikt bij dieselmotoren. Ook hier is de ervaring dus nog beperkt.

De ontwikkelingen bij primaire maatregelen voor reductie van NO_x hebben er de laatste jaren voor gezorgd dat de NO_x-emissies sterk verlaagd zijn. Algemeen gezien worden primaire maatregelen verkozen boven secundaire maatregelen omwille van de hoge kostprijs van deze laatsten. Desondanks blijven de NO_x-emissies van dieselmotoren zonder nageschakelde reductie doorgaans te hoog: verdere ontwikkelingen naar primaire maatregelen toe zijn dus nodig. Mogelijke primaire maatregelen zijn toevoeging van water, Miller cyclus, of vertraagde brandstofinjectie. Wanneer gas beschikbaar is, is een omschakeling van de motor van diesel naar gas een mogelijkheid. Een mogelijke secundaire reductiemethode voor NO_x bij dieselmotoren is SCR.

De brandstofkwaliteit kan een belangrijke invloed hebben op de reductiemethoden voor NO_x die gebruikt kunnen worden. Bij kleinere, lage-snelheid motoren kunnen rookgasrecirculatie en hoge druk injectie (elektronisch gecontroleerd) gebruikt worden om NO_x-emissies te beperken. Het ‘Miller-concept’ (vroegtijdige sluiting van de luchtinlaatkleppen, waardoor de temperatuur in de cylinder lager wordt en de NO_x-vorming beperkt) en speciale brandstofinjectie zijn toepasbaar op grotere, moderne motoren.

Gas- en dual-fuel motoren (gasmodus)

Gasmotoren worden vandaag de dag bijna standaard als lean-burn motoren uitgerust: er wordt gewerkt bij een lagere brandstof/lucht-verhouding waardoor de verbrandingstemperatuur lager blijft en de NO_x-vorming beperkt. Wanneer bij een lean-burn gasmotor bij nog ‘leanere’ of armere omstandigheden gewerkt wordt, spreekt men van ‘enhanced lean-burn’. Hierdoor zijn NO_x-waarden verder te reduceren, maar stijgt de brandstofconsumptie (lagere efficiëntie). Omwille van het stijgend brandstofverbruik, stijgen ook de CO₂-emissies en emissies van onverbranden zoals CH₄.

Onder bepaalde omstandigheden wordt SCR toegepast voor verdere reductie van NO_x. In dit geval kan de motor in rijkere (dus hogere verhouding brandstof/lucht) omstandigheden werken, omdat NO_x-reductie nog nageschakeld plaatsvindt.

Voor wat betreft NO_x-emissies liggen de cijfers van leveranciers grotendeels in de lijn van de aanbevelingen van de werkgroep. Tabel 19 geeft een overzicht van de aanbevelingen van de werkgroep.