Suomi

Hiilijalanjälki pienemmäksi

- kaikki tekniikat ovat tarpeen

Scanialla on kunnianhimoinen tavoite olla maailman johtava hyötyajoneuvojen valmistaja mitä tulee kestävään kehitykseen. Scanian käsityksen mukaan kasvihuoneilmiön torjumiseen ei ole olemassa yhtä ainoaa oikeaa keinoa. Sen sijaan käyttöön on otettava kaikki tarjolla olevat tekniikat, joilla hiilipäästöjä voidaan vähentää. Scanialla onkin tarjota asiakkailleen markkinoiden laajin valikoima vaihtoehtoisilla polttoaineilla toimivia ajoneuvoja.

Scania esitteli markkinoiden ensimmäisenä valmistajana Euro 6 -päästötason täyttävän raskaan hybridivoimalinjan, jossa yhdistyvät Scanian 5-sylinterinen ja 320-hevosvoimainen dieselmoottori sekä moottorin ja erikoisvalmisteisen vaihdelaatikon väliin sijoitettu sähkökone. Edellä mainittu nimi johtuu siitä, että kiihdytettäessä sähkökone toimii moottorina ja jarrutettaessa generaattorina. 2-poljin Opticruisella varustetussa erikoisvalmisteisessa E-GRS895-aluejakajavaihteistossa on 12 vaihdetta.

Modulaarisessa voimansiirrossa sähkökone kehittää enimmillään 130 kilowatin (174 hv) tehon ja 1050 Nm vääntömomentin. Jarrutettaessa sähkökone lataa akkuja, joiden varaus riittää 15 tonnin kokonaismassaisella autolla noin kahden kilometrin mittaisen matkan ajamiseen moottori sammutettuna. Akkuratkaisussa Scania ei halunnut maksimoida toimintasädettä akkukäytössä vaan pyrki sen sijaan hakemaan parhaan mahdollisen tasapainon toimintasäteen ja akkujen pitkän kestoiän väliltä.

Hybridikäytön muut komponentit kuten akut, ohjainyksikkö, muuntaja ja akkujen jäähdytin on sijoitettu auton rungon vasemmalle puolelle sijoitettuun kolarisuojattuun moduuliin. Ohjausvoimista vastaa sähköhydraulinen ohjaustehostin. Koko hybridipaketti akkuineen kasvattaa auton omamassaa 790 kilolla.

Enimmäisnopeus akkukäytöllä on 45 km/h. Käytettäessä polttoaineena perinteistä dieseliä, hybridivoimalinjalla polttoaineen kulutusta ja sitä kautta myös päästöjä voidaan alentaa 18 prosenttia. Mikäli polttoaineena käytetään HVO:ta, hiilidioksidipäästöjä voidaan alentaa yli 90 prosenttia. Hybridikäyttö alentaa myös melutasoa, mikä mahdollistaa kaupunkiajon yöaikaan mahdollisesti melunaroilla alueilla.

 

Yksinkertainen etanoli

Bioetanoli on maailman ylivoimaisesti eniten käytetty biopolttoaine. Moottoripolttoaineena sitä käytettiin ensimmäisiä kertoja jo 1900-luvun alussa korvaamassa bensiiniä. Scanian osalta etanolin käytön juuret juontavat niin ikään vuosisadan alkupuolelle. Muun muassa vuonna 1916 esiteltyä 15,6-litraista V8-moottoria voitiin bensiinin ohella käyttää myös alkoholilla.

Etanoli on kemiallisena yhdisteenä varsin yksinkertainen. Siinä on kaksi hiiliatomia, viisi vetyatomia ja niin kutsuttu hydroksyyliryhmä. Suhteellisen vähäinen hiilen osuus rakenteessa tarkoittaa 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.

Yksinkertainen tekniikka

Scanian etanolimoottori perustuu rakenteeltaan vastaavankokoiseen dieselmoottoriin. Se on ahdettu ja välijäähdytetty ja siinä on imuilman jäähdytyksen lisäksi myös imuilman lämmitys, millä varmistetaan imuilman optimaalinen lämpötila myös kylmissä olosuhteissa. Pakokaasupäästöjen hallintajärjestelmänä on SCR.

Merkittävimmät erot vastaavaan dieselmoottoriin ovat korkeampi puristussuhde ja polttoaineen ruiskutusjärjestelmän parannettu korroosionkesto sekä ruiskutusputkiston kasvatettu tilavuus, mikä johtuu etanolin dieselöljyä alhaisemmasta energiatiheydestä.

 

Kahdenlaista kaasua

Kemialliselta koostumukseltaan metaani on hyvin yksinkertainen hiilivety. Siinä on yksi hiiliatomi ja neljä vetyatomia (CH4). Tämän ansiosta 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. Biokaasun hiili on puolestaan peräisin maankuoren päältä eli on jo valmistusprosessinsa aikana sitonut itseensä runsaasti ilmakehässä olevaa hiiltä, joka 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?

Maa- tai biokaasua voidaan varastoida kahdella eri tavalla. Yleisin tapa ajoneuvokäytössä on puristaa se korkeaan paineeseen (200 bar). Tämä edellyttää tankkausasemilta suuritehoisia kompressoreita ja ajoneuvoissa on oltava käytännössä melko suurikokoiset painesäiliöt polttoaineen varastoimiseen.

Toinen tapa varastoida kaasua on jäähdyttää se niin kylmäksi, että se nesteytyy. Haasteena on kuitenkin se, että metaanin nesteytymislämpötila on -162 °C. Jäähdyttäminen vaatii energiaa ja polttoainesäiliöinä toimivat erikoisrakenteiset lämpöeristetankit.

Autokäytössä painesäiliöt ovat yleisin tyyppi, mutta niiden ongelmana on suhteellisen lyhyt toimintasäde, koska kaasua ei mahdu mukaan kovin suurta määrää. Nesteytetyn kaasun käyttö on järkevää silloin, kun kaasu nesteytetään joka tapauksessa, esimerkiksi laivakuljetuksen ajaksi. Maakaasulla hiilidioksidin vähennyspotentiaali jää alle 20 prosenttiin, mutta biokaasulla on mahdollista päästä jopa yli 90 prosenttiin.

Kipinäkone

Rakenteeltaan Scanian kaasumoottori perustuu vastaavankokoiseen dieselmoottoriin vaikka toimiikin Ottoperiaatteella. Siinä on nestejäähdytteiset sytytystulpat ja erillispuolat jokaiselle sylinterille. Moottori toimii stoikiometrisesti eli Lambda-arvolla 1. Moottori on turboahdettu ja välijäähdytetty ja sen saamaa ilmamäärää säädetään imusarjassa olevalla kaasuläpällä. Erittäin tarkkaa kaasun syöttöä varten kunkin sylinterin imuputken suulla on kaksi kaasunannostelusuutinta.

Toimintasäde ajotehtävästä ja säiliötilavuudesta riippuen on paineistetulla kaasulla noin 250 – 300, nesteytetyllä kaasulla jopa 1000 kilometriä.

Artikkeli on alun perin julkaistu Scania Maailma 1/2017 -lehdessä