Partikelfilter für Traktoren

MERKBLATT
LANDTECHNIK
Partikelfilter für Traktoren
TIPPS FÜR DIE SACHGERECHTE NACHRÜSTUNG Wichtige Gründe
sprechen für eine Filternachrüstung von Traktoren: Geschlossene Diesel-Partikelfiltersysteme vermindern den Ausstoss von krebserregendem Dieselruss um nahezu
100 Prozent. Die Sorge um die eigene Gesundheit und die der Mitmenschen, Vorteile
bei der Offerierung für Aufträge der öffentlichen Hand, Arbeitnehmerschutz
sowie Umwelt- und Imageaspekte bilden die Hauptaspekte bei den Überlegungen.
Damit ein nachgerüsteter Filter einwandfrei funktioniert, ist dessen Einbau sorgfältig zu planen und auszuführen.
Vorteile
• Vermindertes Gesundheitsrisiko
• Sehr hoher Partikelabscheidegrad
• Konkurrenzfähigkeit bei
öffentlichen Aufträgen
• Schutz der Umwelt
• Verbesserung des Images
der Landwirtschaft
Nachteile
• Nachrüstkosten von
ca. 10 000 – 20 000 Fr.
je nach Traktorgrösse
• Zusätzlicher Wartungsaufwand
UFA-REVUE · 6 2011
47
Landwirtschaftliche Forschung + Beratung
Landtechnik
AGRIDEA 2011
MERKBLATT
D_LT1_MB_Partikelfilter_0611_2011
24.06.11 13:30 Seite 48
LANDTECHNIK
Sachgerechte Nachrüstung sorgfältig planen
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turen von über 600° C verbrennt
der
Filtersysteme
Sachgerechte Nachrüstung
sorgfältig
planen
Partikelfilter zum Schutz
der Gesundheit
Russpartikel sind krebserregend
Russpartikel weisen kleinste DurchmesPartikelfilter
zum hundertstel
Schutz
ser von weniger als einem
der
Gesundheit
Millimeter
auf. Wegen der geringen
Grösse können diese Partikel mit der
Russpartikel
krebserregend
Atemluft in die sind
Lungenbläschen
und in
Russpartikel
kleinste eindringen,
Durchmesdie
Blutbahnweisen
des Menschen
ser von
weniger als einem
hundertstel
wo
sie krebsfördernd
wirken
können.
MillimeterPartikelfilter
auf. Wegenvermindern
der geringen
Geprüfte
die
Grösse könnenumdiese
Partikel 97
mit
Partikelanzahl
mindestens
%.der
Atemluft in die Lungenbläschen und in
die Blutbahn
des Menschen
eindringen,
Was
ist Russ,
was ist
Asche?
wo sie
krebsfördernd
können.
Russ
entsteht
durch diewirken
unvollständige
Geprüfte Partikelfilter
vermindern
die
Verbrennung
von Diesel.
Bei TemperaPartikelanzahl um mindestens 97 %.
Blanke Auspuffrohre
nach mehreren hundert
Betriebsstunden
zeigen, dass kaum
noch schädliche
Partikel austreten.
Blanke Auspuffrohre
nach mehreren hundert
Betriebsstunden
zeigen, dass kaum
noch schädliche
Partikel austreten.
Was ist Russ, was ist Asche?
Russ entsteht durch die unvollständige
Verbrennung von Diesel. Bei Tempera-
Abgase und Partikel
Abgase und Partikel
Grafik: Wie funktioniert ein Partikelfilter?
saubere
Abgase
saubere
Abgase
Grafik: Wie funktioniert ein Partikelfilter?
Wabenfilter
Ein Partikelfilter besteht meist aus einem wabenförmigen Filterkörper.
Durch die wechselseitig verschlossenen Kanäle des Filters wird das
Abgas gezwungen, die porösen Trennwände des Filters zu durchströmen. Dabei lagern sich die Partikel an den Trennwänden ab.
Wabenfilter
Ein Partikelfilter besteht meist aus einem wabenförmigen Filterkörper.
Durch die wechselseitig verschlossenen Kanäle des Filters wird das
Abgas gezwungen, die porösen Trennwände des Filters zu durchströmen. Dabei lagern sich die Partikel an den Trennwänden ab.
Russ zu Kohlenstoffdioxid CO2 und es
bleibt nur noch ein kleiner Rest Asche
aus unbrennbaren Bestandteilen übrig.
turen
von über 600°
C verbrennt
der
Regeneration
verhindert
CersRuss
zu Kohlenstoffdioxid
CO2 und
es
topfen
der Filter Da Russ
erst ab
bleibt
noch ein
Rest Asche
600
°C nur
abbrennt,
aberkleiner
diese Temperatuaus in
unbrennbaren
Bestandteilen
übrig.
ren
der Praxis kaum
erreicht werden,
ist es notwendig, den in den Filtern geRegeneration
verhindert
sammelten
Russ zu
verbrennen, Cersdamit
topfen
DaDies
Russkann
erstauf
ab
die
Filter der
nichtFilter
verstopfen.
600 °C abbrennt,
diese Temperatufolgenden
Wegenaber
erfolgen:
ren
in dervon
Praxis
kaum erreicht
werden,
• Zufuhr
zusätzlicher
Energie
ist (aktive
es notwendig,
den in den Filtern geRegenerationssysteme)
sammelten
verbrennen, damit
• AbsenkenRuss
der zuRusszündtemperatur
die(passive
Filter nicht
verstopfen. Dies kann auf
Regenerationssysteme)
folgenden Wegen erfolgen:
• Zufuhr von zusätzlicher Energie
(aktive Regenerationssysteme)
• Absenken der Russzündtemperatur
(passive Regenerationssysteme)
Passive Filtersysteme
Bei passiven Filtersystemen wird auf
chemischem Weg die RusszündtemperaFiltersysteme
tur auf 250 – 300° C abgesenkt. Diese
Systeme eignen sich vor allem für FahrPassive
zeuge, dieFiltersysteme
regelmässig hohe AbgastemBei passiven
Filtersystemen
wird Vaauf
peraturen
erreichen.
Es gibt folgende
chemischem Weg die Russzündtemperarianten:
auf 250 – 300° C
abgesenkt. Dieser
Diese
•turVorgeschalteter
Katalysator:
Systeme
eignen
sich vor allem für
Fahroxidiert
Stickstoffmonoxid
(NO)
zu
zeuge,
die regelmässig
AbgastemStickstoffdioxid
(NOhohe
2), was früheren
peraturen
erreichen.
Es gibt folgende VaRussabbrand
bewirkt.
rianten:
• Beschichteter Filter: Spezielle Be• schichtungen
Vorgeschalteter
Dieser
(z.Katalysator:
B. Platin) bewirken,
oxidiert
dass
der Stickstoffmonoxid
Russ früh abbrennt.(NO) zu
Stickstoffdioxid
(NOBeimischung
2), was früheren
• Additiv:
Durch die
von
Russabbrand
bewirkt.
max.
1 Promille
eines Additivs in den
• Diesel
Beschichteter
Filter:
brennt der
Russ Spezielle
früher ab. Beschichtungen (z. B. Platin) bewirken,
dass der
Russ früh abbrennt.
Aktive
Regenerationssysteme
• Additiv:
die Beimischungwird
von
Bei
aktiven Durch
Regenerationssystemen
1 Promille
eines Additivs
den
beimax.
erhöhter
Russablagerung
iminFilter
brennt erhöht,
der Russdamit
früherder
ab.Russ
dieDiesel
Temperatur
verbrennt. Diese Systeme eignen sich für
Aktive
ArbeitenRegenerationssysteme
unter geringer Last mit entspreBei aktiven
chend
tiefenRegenerationssystemen
Abgastemperaturen. Eswird
gibt
bei erhöhter
Russablagerung
im Filter
folgende
technischen
Möglichkeiten:
Temperatur
erhöht,Der
damit
der Russ
•dieElektrische
Heizung:
Traktor
wird
verbrennt.
Diese Systeme
eignen sich
für
in der Garage
ans elektrische
Netz
Arbeiten
unter geringer
Last mit entspreangeschlossen.
Eine elektrische
Heizchend
tiefen
gibt
spirale
im Abgastemperaturen.
Filter entzündet denEsRuss.
technischen
•folgende
Dieselbrenner:
Über Möglichkeiten:
einen kleinen
• Brenner,
Elektrische
Heizung:
Traktor
wird
der
sich imDer
Filter
befindet,
in derDiesel
Garage
ans elektrische
wird
verbrannt,
der die Netz
notangeschlossen.
Eine elektrische Heizwendige
Hitze erzeugt.
spirale im Filter
entzündet
den Russ.
• Katalytischer
Brenner:
Im Filter
wird
• Diesel
Dieselbrenner:
einen kleinen
auf einenÜber
Katalysator
eingeBrenner,wodurch
der sichder
im Diesel
Filter befindet,
spritzt,
zu brenwirdbeginnt.
Diesel verbrannt, der die notnen
wendige HitzeSobald
erzeugt.
• Wechselfilter:
sie mit Russ ge• füllt
Katalytischer
Brenner:
Im SchnellverFilter wird
sind, werden
sie mit
Diesel aufdemontiert
einen Katalysator
eingeschlüssen
und in einer
staspritzt, wodurch
der Diesel
zu brentionären
Ausbrennstation
regeneriert.
nen beginnt.
• Wechselfilter: Sobald sie mit Russ gefüllt sind, werden sie mit Schnellverschlüssen demontiert und in einer stationären Ausbrennstation regeneriert.
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Sachgerechte
Nachrüstung
Wichtige Voraussetzungen
• Motor in einwandfreiem Zustand,
1
kein erhöhter Ölverbrauch (Düsen
überprüfen,
Emissionsmessung
durchführen)
• Genügend Platz für einen Filteraufbau
vorhanden (Vorschriften bezüglich
Sichtfeld beachten).
• Passive Filter nah am Motor platzieren, damit hohe Abgastemperaturen
erreicht werden.
• Zugänglichkeit für Wartungsarbeiten
am Traktor beachten.
Wahl des Filtersystems
• Jeder Aufbau ist sorgfältig abzuklä-
2
ren. Es gilt gemeinsam mit dem Filteraufbauer (Landmaschinenwerkstatt,
Filternachrüster) ein an den Einsatz
angepasstes Filtersystem zu wählen
und dieses sachgerecht aufzubauen.
• Geeignetes Filtersystem, das zu den
Einsatzbedingungen (Abgastemperaturen) des Fahrzeuges passt.
• Es sollten nur Filter verwendet werden, die auf der Filterliste des BAFU
stehen.
Was für erfolgreiche
Filternachrüstung ausserdem zu beachten ist
Filterüberwachung Zur Überwachung des Filters ist eine Überwachungsanzeige notwendig. Zu hohe Gegendrücke können zu Schäden oder
zum Ausfall führen. Warnsignale sind
sofort zu beachten und Gegenmassnahmen einzuleiten.
Platzierung Bei der Platzierung ist
sicherzustellen, dass das Sichtfeld nicht
beeinträchtigt wird und Wartungsarbeiten nicht erschwert werden.
Hitzeschutz Da der Filter mehrere
100 °C heiss werden kann, sind exponierte Stellen durch ein Gitter vor Berührung zu schützen.
Schutz des Filters Filter sind
durch flexible Schläuche und Pufferelemente vor Vibrationen des Motors zu
schützen, da diese zu Totalschäden führen können. Ebenso sind exponierte
Stellen von Filter und Leitungen vor mechanischen Schäden zu schützen.
Kondenswasserabscheider In
den Druckleitungen kann Kondenswasser auftreten, das einfrieren kann. An
entsprechenden Stellen sind Kondenswasserabscheider zu installieren, deren
Entleerung regelmässig zu erfolgen hat.
Korrosionsfreies Material verwenden Sämtliches Material (inkl.
Schrauben) muss aus korrosionsfreiem
Material bestehen.
3
1 Berührungsschutz ist
zwingend notwendig
2 Die elektronische
Überwachung schützt
vor zu hohen
Gegendrücken und
Filterschäden.
3 Kondenswasserabscheider sind wichtig.
4
4 Das Sichtfeld darf nicht
übermässig beeinträchtigt werden.
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Häufig gestellte Fragen
Worin unterscheidet sich der
Filter von einem SCR-System?
Ein SCR-System spritzt Harnstoff (AdBlue) in die Auspuffanlage ein, wodurch
Stickoxide (NOx) abgebaut werden. Partikel können mit diesem System nur indirekt über die Motoreinstellung vermindert werden. Zur Erreichung der ab
2014 gültigen EU-Abgasstufe IV werden
die Neufahrzeuge mit SCR- und sinnvollerweise auch mit einem Partikelfiltersystem ausgerüstet sein. Nur geschlossene Filtersysteme reduzieren die
Partikelanzahl wirksam.
Gelten neue Abgasvorschriften
auch für alte Fahrzeuge? Nein,
die neuen Abgasvorschriften gelten nur
für Neufahrzeuge. Der Ausstoss von gesundheitsschädigenden Abgasen wird
bei den neuen Motoren deutlich gesenkt.
Wichtige Adressen
Forschungsanstalt Agroscope
Reckenholz-Tänikon ART
8356 Ettenhausen, � 052 368 31 31
[email protected]
www.agrartechnik-agroscope.ch
Bundesamt für Umwelt BAFU
Abteilung Luftreinhaltung und NIS,
� 031 322 93 12,
[email protected]
www.bafu.admin.ch/filterliste
Beco Berner Wirtschaft,
Immissionsschutz
3011 Bern, � 031 633 57 80
[email protected],
www.vol.be.ch/luft
Schweizerische Metall- Union SMU
Fachverband Landtechnik, 3270 Aarberg,
�032 391 70 28, [email protected]
www.smu.ch > Landtechnik > Technik >
Partikelfilter
Grafik: Entwicklung der Abgasgrenzwerte für Traktoren
0.7
*Partikelmasse PM (g/kWh)
Was kosten Partikelfilter? Der
Preis hängt von der Motorengrösse und
dem gewählten Regenerationssystem
ab. Bei einer Nachrüstung ist für einen
Traktor einschliesslich Aufbaukosten
mit einem Preis von 10 000 – 20 000 Fr.
zu rechnen.
0.6
Stufe I
2002
0.5
0.4
0.3
0.2
Stufe IIIA NOx + HC
2007
0.1
0.0
0.0
1.0
Stufe IV 2014
2.0
Stufe II
2003
3.0
4.0
Stufe IIIB 2012
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0 9.2
Stickoxide NOx (g/kWh)
Verschärfung der Emissionen von Stickoxiden (NOx) und Partikelmasse (PM)
bei landwirtschaftlichen Motoren. Eine Begrenzung der Partikelanzahl ist für kommende
EU-Abgasstufen in Diskussion, aber noch nicht beschlossen.
Diese Grenzwerte gelten exemplarisch für Motoren im Bereich von 100 kW.
Was ist beim Einsatz von Traktoren auf Baustellen zu beachten? Auf Baustellen gelten die Anforderungen der Luftreinhalteverordnung
LRV. Motoren müssen einen Partikelemissionsgrenzwert einhalten oder alternativ mit einem LRV-konformen Partikelfiltersystem ausgerüstet sein.
Ist der Filter im Fahrzeugausweis einzutragen? Ja, dazu ist der
Fahrzeugausweis und das komplett ausgefüllte AKPF-Abnahmezertifikat des
Filters an das Strassenverkehrsamt zu
senden.
Kann der Filter den Motor beschädigen? Rein theoretisch könnten erhöhte Gegendrücke zu Motorschäden führen, weshalb einige
Motorenhersteller bei Nachrüstung die
Garantie nicht weiter gewährleisten. Im
Rahmen der Projekte sind bis anhin keine Motorschäden aufgetreten.
Bewirkten Filter zusätzlichen
Treibstoffverbrauch? Bei ausreichender Filtergrösse steigt der Abgasgegendruck nicht an, somit verändert sich
der Treibstoffverbrauch nicht.
Muss der Filter von Asche gereinigt werden? Je nach Einsatz und
Motor muss der nachgerüstete Filter zir-
ka alle 500 bis 2000 Betriebsstunden
durch den Fachmann gereinigt werden,
was Kosten von rund 500 – 1000 Fr. verursacht.
Lohnt sich der Einsatz von aschearmem Motorenöl? Sogenanntes
«Low SAPS Oil» erzeugt weniger Asche
und verlängert die Zeiten zwischen zwei
Filterreinigungen wesentlich. Der Einsatz dieser Öle wird empfohlen.
Impressum In loser Folge publiziert
die UFA-Revue zusammen mit
Forschungs-,InBeratungsFachImpressum
loser Folgeund
publiziert
institutionen
Merkblätter.
die
UFA-Revuehilfreiche
zusammen
mit
Forschungs-,
Bera
tungs-auf
undden
FachDas Merkblatt
basiert
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Ergebnissen hilfreiche
der Nachrüstprojekte
Das
Merkblatt basiertART
auf und
den des
Forschungsanstalt
Ergebnissen
der Nachrüstprojekte der
Kantons Bern.
Forschungsanstalt ART und des
Herausgeber
Kantons
Bern. AGRIDEA, Eschikon 28,
8315 Lindau; AGRIDEA, Av. des
Redaktion
Guler,
Jordils 1, cp Christian
128, 1000
Lausanne 6,
Agridea,
8315 Lindau;
www.agridea.ch
Sylvain Boechat, Agridea,
Redaktion
Christian
Guler,
1000
Lausanne
6
Agridea, 8315 Lindau;
Autoren Marco Landis,
Sylvain Boechat, Agridea,
Thomas Anken, Agroscope
1000 Lausanne 6 ART,
Reckenholz-Tänikon
8356
Ettenhausen
Autoren
Marco Landis,
ThomasAMW,
Anken,8401
Agroscope
Layout
Winterthur
Reckenholz-Tänikon ART,
Publikation
UFA-Revue 6/2011,
8356 Ettenhausen
8401 Winterthur
Layout AMW, 8401 Winterthur
INFO BOX
Publikation UFA-Revue 6/2011,
6 · 11
8401 Winterthur
www.ufarevue.ch