Nieuwe emissienormen heftrucks springplank naar nulemissie

Reduceren van schadelijke emissies

In januari 2011 zijn er nieuwe emissienormen voor motoren van vorkhef­trucks ingegaan. Alle nieuwe heftrucks die in Europa en de VS verkocht worden, zullen aan de Tier 4i- en Stage IIIB-emissie­normen voor NOx en fijn stof moeten voldoen. Voor de reeds bestaande heftrucks die niet aan de norm voldoen, verandert er niets en er wordt dan ook geen controle op uitgevoerd. Er is dus geen sprake van een repressieve regelgeving. Het doel van de normen is het in de tijd verspreid laten uitdoven van de schadelijke emissies. De volgende en laatste stap zal in 2015 genomen worden, wanneer de Tier 4 Final- en de Stage IV-normen van kracht zullen worden. Die emissienormen zullen de nulemissie benaderen.

Door Serge Vandenplas

Tier 4i- en Stage IIIB-norm

De Tier 4i is de emissienorm van de Environmental Protection Agency (EPA) in de VS voor dieselmotoren van niet op de openbare weg rijdende voertuigen. De Stage IIIB-norm is de equivalente norm van de Europese Unie. Beide normen zijn vergelijkbaar qua doel­stelling en de toegestane emissiegraad. Hier moet opgemerkt worden dat die normen niet CO2-beperkend zijn, aan­gezien er noch in de VS, noch in de EU een consensus gevonden kon worden om deze emissievorm in te perken. De Tier 4i- en Stage IIB-normen hebben tot doel de emissie van NOx en fijn stof te beperken.

Wat zijn NOx en fijn stof?

NOx

NOx of stikstofoxide is een ver­zamelnaam voor gassen die ont­staan na verbranding op hoge temperatuur en die uit stikstof en zuurstof bestaan. NOx komt vrij bij elke vorm van verbranding, of het nu om hout of om fossiele brand­stoffen gaat. In vergelijking met benzine ontstaat er bij de ver­branding van diesel meer NOx omwille van de hogere druk en de daaropvolgende hogere tempera­tuur, nodig voor de verbranding binnen in de dieselmotor.

Fijn stof

Bij de verbranding van diesel ontstaat er naast NOx ook fijn stof. Dit fijne stof bestaat uit onverbrande roetdeeltjes die onderverdeeld worden volgens de grootte: PM10, PM2,5 en PM0,1. De cijfers voor de grootte van de stofdeeltjes staan uitgedrukt in micrometer (µm).

Invloed op mens & natuur

Invloed van NOx

NOx in al zijn vormen is schadelijk voor de mens, de natuur en de atmosfeer door zijn hoge reactivi­teit. Afhankelijk van de situatie:

• werkt NOx verzurend, waardoor er zure regen ontstaat;

• breekt NOx de ozon in de bovenste uv-beschermende atmosfeer af;

• vormt NOx in de onderste lagen  ozon die de luchtwegen van mens en dier, en de plantengroei aantast;

• kan NOx omgevormd worden in NO2, een broeikasgas dat zowat 300 keer sterker is dan CO2.

Invloed van fijn stof

Fijn stof heeft vooral een negatieve invloed op de gezondheid bij deeltjes die kleiner zijn dan 2,5 µm. Wanneer deze ultrafijne deeltjes ingeademd worden, dringen ze veel verder in de longen door dan grotere stof­deeltjes die dikwijls al door de neushaartjes en het neusslijmvlies  tegengehouden worden. De exacte werking van fijn stof in de longen is nog onvoldoende bekend, maar een aantal studies wijzen in de richting van ontstekingen van de longblaasjes door fijn stof waarbij er vrije radicalen ontstaan. Die vrije radicalen worden in het bloed opgenomen en tasten het hart aan. Bovendien zou het bloed daardoor ook dikker worden, wat het risico op klontervorming verhoogt en het aantal hartaanvallen doet toenemen bij grote pieken in de concentratie van fijn stof in de lucht. Dezelfde radicalen zouden ook neurolo­gische problemen kunnen veroor­zaken die de sturing van de hart­spierfunctie verstoren (hartritme­stoornissen). Uit dezelfde studies blijkt verder dat bepaalde groepen mensen gevoeliger zijn voor fijn stof dan anderen. De risicogroepen zijn kinderen, ouderen en reeds zieke personen.

Voor bestaande heftrucks die niet voldoen aan
de Tier 4- en de Stage IIIB-normen, verandert er niets

Normen

Het is duidelijk dat de uitstoot van die stoffen zo veel mogelijk vermeden moet worden. Daarom is er een regelgeving ontstaan die deze emissies trapsgewijs en in de tijd verspreid wil aanpakken. De nieuwe normen zijn van kracht geworden in januari 2011.

Ze gaan op voor motoren met vermogens van 130 tot 560 kW (van 174 tot 751 pk) en streven een vermindering van 90% na van de emissie van fijn stof en een uitstootvermindering van NOx van 45%, vergeleken met de vorige Tier 3- en Stage IIIA-normen. De emissienormen voor deze motoren zijn: 2,0 g/kWh NOx en 0,02 g/ kWh fijn stof.

Oplossing

Om aan deze normen te kunnen voldoen, hebben de motorfabri­kanten zwaar geïnvesteerd in de motortechnologie en hebben ze een aantal nieuwe nabehandelings­systemen toegevoegd. Ook de brandstofsector heeft een duit in het zakje gedaan door het verder ontwikkelen van ULSD-brandstof (Ultra Low Sulfur Diesel), waardoor de vervuiling al bij de bron aan­gepakt kan worden.

Nabehandeling

De meest in het oog springende innovaties op het vlak van de nabehandeling zijn:

• Een uitlaatgasrecirculatiesysteem (EGR) dat het huidige hogedruk­brandstofinspuitsysteem met common rail combineert met een elektronisch geregeld lucht- en brandstofmanagement;

• Fijnstofrecuperatie door een deeltjesfilter met regeneratie
door oxidatie van de roetdeeltjes;

• Elimineren van carterdampen,
ook carteremissies genoemd. Dit systeem werkt met een verzamel­filter die de olie terugstuurt naar de carter en olienevel en -druppels afvoert. Daardoor blijven de motoren schoner.

Filters

De deeltjesfilters werken volgens het principe van de regeneratie door oxidatie van de koolstof in het fijne stof. Bij een aangehouden temperatuur van de uitlaatgassen blijft het systeem passief regene­rerend. Dit gebeurt automatisch, vraagt geen extra zorgen en heeft geen invloed op de werking van de motor. Bij occasioneel gebruik moet een bijkomende actieve regeneratie plaatsvinden door de injectie van extra brandstof.

Ook dit systeem werkt automatisch en is niet merkbaar. De praktische resultaten van de bouw van de filter zijn minder warmteontwikkeling en een betere luchtstroomefficiëntie, zodat de levensduur van de filter verlengd wordt en minder vervangen moet worden.

Zero-emissie met elektrische motoren

Een duidelijke tendens die bij fabrikanten en distributeurs van zowel vorkheftrucks als zijladers wordt waargenomen, is er een  groeiende interesse in toestellen met elektrische motoren. Ondanks de hogere investerings­kost scoort een machine uitgerust met een elektrische motor – dankzij zeer geringe onderhouds- en verbruikskosten – doorgaans immers beter op het vlak van de total cost of ownership . Naast de zero-emissie blijken de beperkte lawaai- en geurhinder, veiligheidsaspecten en een betere instelbaarheid van de motor argumenten om te opteren voor een elektrische motor.

Hydraulische systemen

De hydraulische systemen werden ook onder de loep genomen.
Door het detecteren van de lading wordt alleen het hydraulische vermogen geleverd dat voor die bepaalde lading echt nodig is. Dit systeem heeft een positieve invloed op het brandstofgebruik en levert dus ook een verminderde uitstoot op.

Zuinigere motoren

Uiteraard heeft al deze extra toegevoegde technologie een invloed op de prijs van de heftruck. Bovendien zijn deze nuttige extra's niet voldoende om de verlaagde emissie­normen te halen. Om tot de kern van het probleem te komen, moet er minder diesel verbrand worden. Dat heeft twee voordelen: minder vervuiling en minder brandstofkosten en dus een gedeeltelijk terugverdieneffect van de extra kosten van de randapparatuur.

Wat de motor zelf betreft, is er een merkelijke verminde­ring van het brandstofverbruik door een verbeterde brandstof­efficiëntie die tot 20% kan oplopen. Door een snellere motorrespons wordt de productiviteit verhoogd en werkt de motor schoner en stiller en bovendien met een verminderde CO2-uitstoot. Dat laatste wordt niet geëist door de regelgever. Het is een logisch gevolg van het verminderde brandstofverbruik. Kortom, door het brandstofverbruik te verminderen, slaagt men erin om de vervuiling bij de eigenlijke oorzaak te doen afnemen. Door minder diesel te verbranden, verkrijgt men ook minder afval­stoffen van diezelfde verbranding.

Normering in de praktijk

Voor de reeds bestaande heftrucks die niet voldoen aan de Tier 4- en de Stage IIIB-normen, verandert er niets. De nieuwe normen worden alleen verplicht ingevoerd voor nieuwe heftrucks die verkocht worden in de VS en de EU. Een pittig detail daarbij is dat deze normen (nog) niet gelden voor landen die buiten de VS en de EU liggen.

De overheid treedt dus niet bestraffend op, maar rekent op termijn op een verminderde emissie door de natuurlijke afvloei van oudere heftrucks en de vervanging door nieuwe schone machines. Controles op de emissie van oudere heftrucks zijn dus ook niet te ver­wachten. Het gaat louter om een voorkomende maatregel.

Toekomst

Begin 2015 zullen de nieuwe normen EPA Tier 4 Final- en de EU Stage IV-normen ingevoerd worden voor de industrie. Heftrucks van 130 tot 560 kW (174 tot 71 pk) zullen dan een nieuwe reductie van NOx met 45%, vergeleken met 2011, moeten verwezenlijken. In 2014 zal de uitstoot van zowel NOx als van fijn stof met 90% gereduceerd moeten worden, vergeleken met de norm die gold vóór 2011 (Tier 3 en Stage IIIA). De emissienormen voor deze motoren zijn dan: 0,4 g/kWh NOx en 0,02 g/kWh fijn stof. Deze veel strengere normen benaderen de nulemissie. De fabrikanten zijn nu reeds druk bezig om motoren verder te ontwikkelen, zodat die normen op tijd gehaald kunnen worden. 