Volvo logó

Trucks

Inside Volvo – Gas
Tech Product

Gáz – út a jövőbe

2017-10-19
Szöveg: Nic Townsend Fotó: Arne Edström & DDR GBG
Azonnali csökkentést kívántak elérni a szén-dioxid-kibocsátás terén az új gázüzemű motorokkal a Volvo Trucks mérnökei, s egyúttal a dízelmotorok már megszokott nagy teljesítményét a jövőben is megoldást jelentő hajtásláncban kínálni az ügyfeleknek. A kidolgozott megoldásuk a Diesel-ciklus használatának teljes újragondolását eredményezte.
Volvo FH LNG vidéki tájon.
A Volvo FH LNG és a Volvo FM LNG az első gázüzemű nehézkategóriás teherautók a piacon, amelyek elegendő teljesítményt nyújtanak a nehézkategóriás regionális és távolsági feladatokhoz.

Egyre nagyobb aggodalmat okoz a globális felmelegedés, amelynek nyomán nő a nyomás a fosszilis üzemanyagok leváltására. A világ sok városában a városvezetés a dízelautók kitiltását tervezi – sok esetben akár már néhány éven belül.

A kérdés a következő: mi lesz, mi lehet az alternatíva? Melyik üzemanyag az, amely képes csökkenteni a szén-dioxid-kibocsátást, biztosítja a szükséges teljesítményt, s egyúttal üzletileg életképes megoldást jelent az átlagos fuvarvállalat számára? A Volvo Trucks úgy véli, hogy a válasz – legalábbis részben – a gáz.

A Volvo FH LNG és a Volvo FM LNG az első gázüzemű nehézkategóriás teherautók a piacon, amelyek elegendő teljesítményt nyújtanak a nehézkategóriás regionális és távolsági feladatokhoz. Mindkét típus 420 vagy 460 lóerővel elérhető – ugyanazt a teljesítményt és vezethetőséget nyújtják, mint a megfelelő dízelmotoros változatok, és egyetlen feltöltéssel akár 1000 kilométert is megtehetnek. 

Tulajdonképpen az egyetlen különbség az üzemanyag – cseppfolyósított földgáz (liquefied natural gas, LNG) –, amellyel mind az üzemanyagköltségek, mind a szén-dioxid-kibocsátás jelentősen csökkenthető. Földgázzal üzemeltetve – amely rövid távon a legéletképesebb megoldás a legtöbb fuvarozó számára – a szén-dioxid-kibocsátás 20 százalékkal kisebb a dízelmotorénál. Egy évente 120 000 kilométert teljesítő nehézkategóriás teherautó esetében ez évi 18–20 tonna szén-dioxid kibocsátásának elkerülését eredményezi. Ám a legnagyobb megtakarítási potenciált a jármű biogázzal való üzemeltetése jelenti, ilyenkor a tartálytól kerékig számított szén-dioxid-lábnyom 100 százalékkal csökkenthető a dízelhez képest. Ráadásul az üzemanyag-fogyasztás is a Volvo Trucks dízelmotorjainak szintjén mozog, vagyis 15-25 százalékkal kisebb a hagyományos gázmotorokénál. 

„Az LNG ígéretes alternatívája a gázolajnak, hiszen a környezeti és üzleti előnyök jó kombinációját kínálja” – mondja Lars Mårtensson, a Volvo Trucks környezetvédelmi és innovációs igazgatója. „Világszerte bőségesek a földgáztartalékok, és az LNG kiszolgáló infrastruktúrája is bővül.”

Az LNG egyáltalán nem új üzemanyag. Ám a Volvo Trucks az első gyártó, amely ilyen nagy teljesítményt nyújt egy nehézkategóriás gázüzemű teherautóban. Ezt a Diesel-ciklus tette lehetővé, míg a gázmotorok esetében a leggyakrabban az Otto-ciklust alkalmazzák. A fő különbség, hogy a Otto-motorok szikragyújtásúak, ami teljesítmény, nyomaték és megbízhatóság tekintetében korlátokat jelent, valamint érzékenyebb a kopogás szempontjából. A Diesel-ciklust alkalmazó motorok nagyobb teljesítményt és forgatónyomatékot érhetnek el a közvetlen befecskendezés és a kompressziógyújtás használatával. 

„Eddig a kihívást az jelentette, hogy a gáz nem gyújtható be csupán az összenyomással – kell valami, ami megindítja a gáz égését. A kompressziógyújtású gázolaj-előbefecskendezés gyújtja be a motorban a gázt” – magyarázza Anneli Soppi, a Volvo Group Trucks Technology vezető projektmenedzsere. „Ám ez újabb kihívást okoz – miként fecskendezzünk be két különböző üzemanyagot az égéstérbe, hiszen nagyon nehéz két befecskendezőt elhelyezni.”

Az LNG ígéretes alternatívája a gázolajnak, hiszen a környezeti és üzleti előnyök jó kombinációját kínálja.

A választ két koncentrikus fúvókatű jelentette, amelyek közvetlenül fecskendezik be a gázolajat és a gázt. Ezzel az egyedülálló technikával kis mennyiségű gázolajat juttatnak a hengerbe a gáz előtt, ez indítja meg az égést. 

„A gázolaj tulajdonképpen folyékony gyújtógyertyaként funkcionál” – magyarázza Anneli Soppi. „A motor alapvetően gázzal üzemel – valójában ez a hagyományos dízelmotorokban használt gázolaj több mint 90 százalékát helyettesíti, ám az erőforrás így is kínálja a dízelmotorok minden előnyét, például ugyanazt a nagy teljesítményt és nyomatékot.”




Ez akkor azt jelenti, hogy a földgáz a szállítmányozás jövője? A népszerű nézetek szerint ugyanis a villamosítás az. Bár ez a személyautók esetében igaz is lehet, azonban az elektromobilitás fejlesztése még nagyon messze áll attól, hogy egy gazdasági szempontok szerint életképes nehézkategóriás teherautót kínáljon a távolsági fuvarfeladatokhoz. 

„Azok válnak majd nyertes üzemanyaggá, amelyek jó energiahatékonyságot kínálnak kis környezeti hatás mellett” – foglalja össze Lars Mårtensson, a Volvo Trucks környezetvédelmi és innovációs igazgatója. „Számos alternatív üzemanyag kifejlesztésének lehetünk majd tanúi, ezek között megtaláljuk az áramot is, ám a különböző üzemanyagokkal különböző felhasználási területeken találkozunk majd. A gázolajat még sok éven át széles körben használják majd az átállási folyamat során. Azonban a nehézkategóriás regionális és távolsági feladatok esetében az LNG egyértelműen a legjobb pozícióból indul, hogy gyorsan a gázolaj globálisan elérhető alternatívájává váljon.” 

Hosszú távon – a földgáz helyett biogázt használva – az LNG a károsanyag-kibocsátás még nagyobb mértékű csökkentését teszi lehetővé. „Bármilyen jövőbeni átállás egy bioüzemanyagra fokozatosan történik majd, így a legsikeresebb bioüzemanyagok azok lesznek, amelyeket az átállás időszaka alatt a fosszilis változatuk támogatni tud” – teszi hozzá Lars Mårtensson. „Például a földgáz biztosítja az üzemanyag biztonságos és állandó elérhetőségét minden biogázzal üzemeltett jármű számára. Ahogyan a biogáz előállítása és terjesztése fejlődik, s csökkennek a költségek, a biogázzal való üzemeltetés lehetősége is nőni fog. Röviden: jelentősen csökkentheti majd a szén-dioxid-lábnyomát egyszerűen azzal, hogy másik forrásból származó üzemanyagot használ.”




Ma, az LNG használata előtt álló legnagyobb akadályt – mind a földgáz, mind a biogáz esetében – az elosztást és feltöltést kiszolgáló infrastruktúra hiánya jelenti. Ám a klímaváltozás egyre inkább központi kérdéssé válik, így számos kormány támogatja az LNG kiszolgáló infrastruktúrájának befektetéseit. Ez azt jelenti, hogy a gázszolgáltatók hatalmas üzleti lehetőséget láthatnak a szállítási iparág ellátásában. 

„Véleményünk szerint a gáz rendelkezik a legnagyobb potenciállal, hiszen egyszerre képes azonnal csökkenteni a szén-dioxid-kibocsátást, és egyúttal hosszú távú megoldást is jelent legalább a következő 20-30 évre” – mondja Lars Mårtensson. „Az infrastruktúra hiánya kihívást jelent, ám olyan kihívást, amellyel nem egyedül nézünk szembe. Például az Európai Unió is felismerte ezt, és forrásokat különített el az e célt támogató programokra. A Volvo FH LNG és a Volvo FM LNG típusokhoz hasonló teherautók kifejlesztése is segít felgyorsítani az LNG-termelést, így a lehetőségek hatalmasak.” 

Eddig a kihívást az jelentette, hogy a gáz nem gyújtható be csupán az összenyomással – kell valami, ami megindítja az égésfolyamatot.

Ennek megfelelően a Volvo FH LNG és a Volvo FM LNG teherautókat a hosszú távú szempontokat szem előtt tartva fejlesztették, bevonva a Volvo Trucks a világ sok különböző pontján dolgozó mérnökét. „A dízelmotorok ismerős területet jelentenek a Volvo Trucks számára, hiszen több mint 70 éve fejlesztjük és tökéletesítjük ezeket. Ám az LNG-üzemű hajtáslánccal új területre lépünk, amely értelemszerűen időt igényel, hiszen fel kell építenünk házon belül a szükséges tudást és szakértelmet” – mondja Mats Franzén, a Volvo Trucks motorjainak termékmenedzsere.

E projekt esetében a nagynyomású gázzal való munka egyik különleges kihívását a rendszer biztonsága jelentette, a rendkívül jó szigetelés biztosítása. Éppen ezért számtalan órát fordítottak annak garantálására, hogy az összes szigetelés áthatolhatatlan legyen, s hosszú távú tartósságukat rendkívül alaposan tesztelték. 

Összességében az új járműveket ugyanazon teszteknek és jóváhagyási folyamatoknak vetették alá, mint a Volvo Trucks összes motorját és járművét. Ez törésteszteket és tartóssági teszteket is tartalmazott, valamint átfogó helyszíni teszteket, forró és fagyos éghajlaton, illetve nagy magasságban egyaránt.

„Igazán széles körű folyamatot jelentett, ám ennek köszönhetően igazán nagy teljesítményű és teljesítőképességű teherautók ezek” – foglalja össze Mats Franzén. „A járműveket vezetve meg nem tudná különböztetni egymástól a dízelüzemű és a gázmotoros teherautóinkat. Ám a gázmotoros teherautóinkkal egyszerre csökkentheti üzemanyag-költségeit és a szén-dioxid-kibocsátást, s ezen előnyöket a dízelmotorok tartósságával kombinálják!” 

Volvo FH LNG és Volvo FM LNG

Makettek: Nyerges vontatók (4×2, 6×2, 6×4) és merevalvázak (4×2, 6×2, 6×4) akár 64 tonna legnagyobb szerelvényössztömeggel.
Motor: Volvo G13C Euro 6 motor 420 lóerővel (2100 Nm) vagy 460 lóerővel (2300 Nm).
Sebességváltó: Volvo I-Shift.
Üzemanyagtartályok: Elérhető 115 kg (275 l), 155 kg (375 l) vagy 205 kg (495 l) befogadóképességű LNG-tartály, amely akár 1000 km hatótávolságot biztosít. Egy kis gázolajtartály.
Kipufogógáz-utánkezelés: SCR és részecskeszűrő

Mind a Volvo FH LNG, mind a Volvo FM LNG teherautó 2018 első felétől elérhető majd az európai piacokon.