Nova pravila, nove rešitve?

Leto 2017 bo za avtomobilsko industrijo v marsičem prelomno; od septembra prihodnje leto bodo morali avtomobilski izdelovalci porabo goriva in izpuste svojih avtomobilov meriti po novih merilnih procedurah WLTP, ki se jim bodo končno pridružile tudi meritve v realnem prometu (RDE). Kaj to pomeni za avtomobilske izdelovalce in kaj za voznike?

Podatkom o tovarniški oziroma normni porabi goriva – in izpustih škodljivih plinov – nihče več ne verjame. Razkorak med tovarniškimi obljubami in realnimi rezultati je ogromen, pa še povečuje se. Merilni cikel NEDC, po katerem avtomobilski izdelovalci izmerijo porabo svojih avtomobilov, je zasnovan povsem nerealno, hkrati pa ohlapna merila dovoljujejo avtomobilskim izdelovalcem, da z nekaterimi prijemi še dodatno znižujejo uradno izmerjeno porabo goriva svojih avtomobilov.

Tudi po novem ne povsem realno

Bo septembra prihodnje leto s takšnimi nerealnimi in v resnici nedosegljivimi tovarniškimi podatki konec? Ne povsem in ne takoj. Po novem merilnem ciklu bodo od prihodnjega septembra naprej morali izdelovalci meriti le na novo homologirane avtomobile (običajno so to avtomobili novih generacij ali povsem novi modeli), šele septembra 2018 pa vse ostale nove avtomobile, ki jih bodo izdelovalci poslali na trg (tudi nove različice ali prenovljene avtomobile).

Novi merilni cikel WLTC predpisuje precej strožje in natančnejše pogoje in razmere za test – tako na merilnih valjih kot tudi pri testu kotalnega ter zračnega upora na cesti. Natančneje je določeno prestavljanje med meritvami, upošteva se masa avtomobila skupaj z dodatno opremo, tovorom in potniki, natančneje je določena kakovost goriva, temperatura okolice, izbira pnevmatik, njihovo polnjenje in še marsikaj drugega. A po napovedih tudi novi merilni cikel ne bo prinesel povsem realnih podatkov o porabi goriva in izpustu škodljivih plinov; uradna poraba goriva naj bi se v primerjavi z meritvami po NEDC ciklu povečala za od 10 do 15 odstotkov, dobro pa vemo, da je pri marsikaterem avtomobilu realna poraba goriva še večja.

Posledica VW škandala: meritve v prometu

Uvedba WLTC merilnega cikla pa ni edina prelomnica, ki bo začela veljati jeseni prihodnje leto. Druga je uvedba meritev izpušnih plinov v prometu (RDE – Real Driving Emissions), torej merjenje izpušnih plinov s posebnimi prenosnimi napravami med vožnjo po pravih cestah. Od septembra prihodnje leto bodo merili izpust dušikovih oksidov (NOx) pri na novo homologiranih avtomobilih z dizelskimi motorji, od leta 2020 pa bodo na tak način merili tudi vsebnost trdnih delcev v izpuhu.

RDE meritve so zamišljene kot primerjalno merilo med izpustom dušikovih oksidov v laboratoriju in na pravih cestah; tudi na cestah avtomobili ne bi smeli v ozračje spustiti več dušikovih oksidov, kot je to dovoljeno s predpisi. Mimogrede, prihodnje leto naj bi avtomobili v ozračje po novem okoljevarstvenem standardu euro 6c izpustili največ 80 mg/km NOx. Ta standard velja tako za meritve v laboratoriju kot za meritve v resničnem prometu – čeprav je vsem jasno, da so izpusti v resničnem prometu bistveno višji. Tudi zato so si avtomobilski izdelovalci uspeli izboriti odpustek oziroma “faktor skladnosti”, ki avtomobilskim izdelovalcem do leta 2020 dopušča za 2,1-krat večji realen izpust NOx, po letu 2020 pa 1,5-krat večji izpust NOx v primerjavi z izpusti v laboratoriju. To pomeni, da bodo od jeseni prihodnjega leta avtomobili z dizelskimi motorji lahko med meritvami v realnem prometu v zrak izpustili največ 168 g/km dušikovih oksidov, po letu 2020 pa največ 120 g/km.

Boljše kot nič bi lahko rekli na takšen kompromis, še zlasti, če vemo, kakšni so danes resnični izpusti dušikovih oksidov. Tudi o tem smo v Motoreviji pisali – lani novembra smo objavili pregledno lestvico dizelskih avtomobilov, ki smo jim izmerili izpust dušikovih oksidov po novem merilnem ciklu WLTC. Tudi med avtomobili z najnovejšimi motorji je takšnih, ki ne presegajo 80 g/km NOx v izpuhu, le za vzorec. Tudi če za mejo vzamemo po novem dovoljenih 168 g/km CO2, danes to mejo preseže več kot polovica od 61 takrat preskušenih avtomobilov z euro 6 dizelskimi motorji.

Nova pravila, novi motorji, drugačni avtomobili?

Avtomobilski izdelovalci bodo imeli torej še veliko dela, da bodo ustregli novim predpisom. Drugače zasnovan merilni cikel in merjenje izpuha med vožnjo po navadnih cestah pa bo v marsičem spremenil sedanjo doktrino pri razvoju motorjev na notranje zgorevanje. Med takšnimi spremembami bo zagotovo povratek prostorninsko večjih bencinskih motorjev oziroma počasen zaton prostorninsko manjših motorjev. Manjši, praviloma trivaljni turbo bencinski motorji, ki jih danes najdemo tudi v avtomobilih srednjega razreda, so doživeli razmah predvsem zato, ker so na NEDC meritvah porabe goriva, kjer so obremenitve majhne, dosegali dobre rezultate. A pri teh motorjih je razkorak med tovarniško in realno porabo goriva največji, kar še dodatno poudarja povsem nerealno zasnovo NEDC merilnega cikla. Po novem ciklu WLTC ti motorji – v primerjavi s prostorninsko večjimi – ne bodo več v prednosti; njihova poraba goriva na cesti ni nič manjša od večjih motorjev, kar naj bi odražal tudi novi merilni cikel. Septembra prihodnje leto namreč stopi v veljavo tudi okoljevarstveni standard euro 6c, ki se od sedaj veljavnega standarda razlikuje predvsem po tem, da se bo pri bencinskih motorjih močno zmanjšala meja (na desetino sedanjih vrednosti) števila sajastih delcev v izpuhu. Takšne vrednosti pa bi majhni bencinski turbo motorji lahko dosegli le z vgradnjo filtra trdnih delcev – tudi o tem smo v Motoreviji že pisali.

Manjši vpliv na porabo goriva in izpuste škodljivih plinov naj bi imele po novem tudi nekatere druge tehnologije, s katerimi si avtomobilski izdelovalci pomagajo danes – na primer sistemi start&stop in tehnologija sodobnih katalizatorjev. Po novem merilnem ciklu so časi brez obremenitve (ko je motor lahko ugasnjen) krajši, čas testa se podaljša z 20 na 30 minut, najvišja hitrost in povprečna hitrost se povečata, pospeševanja so ostrejša, manj je vožnje z enakomerno hitrostjo. Vse te spremembe bodo imele dovolj velik vpliv na rezultate, da jih bodo morali avtomobilski izdelovalci upoštevati pri snovanju motorjev, če bodo hoteli doseči dober rezultat na meritvah. Tudi zato lahko pričakujemo drugačne nastavitve motorjev, katalizatorje s hitrim predogrevanjem in učinkovitejše sisteme za povratno zvezo izpušnih plinov, pa tudi drugače nastavljena prestavna razmerja menjalnikov.

Hkrati se bodo zaostrili tudi pogoji pri testu upora, na katerem določijo vrednosti za upor merilnih valjev; avtomobilski izdelovalci na teh testih ne bodo smeli več odstranjevati zunanjih vzvratnih ogledal, lepiti trakov čez karoserijske reže, uporabljati ozkih pnevmatik in podobnih prijemov. Test upora bodo morali opraviti z avtomobilom iz serijske izdelave, z vgrajeno opremo, ki je tudi v resnici naprodaj.

Kot kupci bomo lahko te spremembe občutili tudi sami; ker bo treba v prihodnje opraviti teste z vsemi opremskimi različicami (štela bo namreč masa avtomobila z vgrajeno opremo), lahko pričakujemo, da bo v prihodnje na voljo manj opreme po naročilu – ta bo na voljo le še v nekaterih paketih opreme (česar smo pri nekaterih avtomobilskih znamkah že vajeni) –, manj pa bo tudi različnih širin pnevmatik oziroma koles. Avtomobilski izdelovalci bodo pač poskrbeli, da bo kombinacij različic, pnevmatik in opreme čim manj, saj bodo morali morali na merilne valje postaviti vse razpoložljive različice.

Manjša izbira

Nov merilni cikel in ostrejši okoljevarstveni standard bosta torej prinesla kar nekaj sprememb; kot kupci jih bomo občutili tudi kot manjšo izbiro različic in opreme. Z gotovostjo lahko tudi predvidevamo, da bodo majhne bencinske turbo motorje v prihodnosti znova zamenjali večji atmosferski bencinski motorji, ki bodo na bolj realnih uradnih merjenjih lažje dosegali predpisane vrednosti glede porabe in izpustov.

Glede na dejstvo, da le redki majhni motorji prepričajo v vožnji, ni to nič slabega. Nenazadnje bomo vendarle dobili vsaj malo bolj realne podatke o porabi goriva in izpustu škodljivih plinov.

Avtomobilski izdelovalci se bodo morali novim zahtevam seveda prilagoditi, če bodo želeli izpolniti okoljevarstvene standarde. Napovedi številnih novih hibridnih in električnih avtomobilov so dober dokaz, da jih večina dobro ve, kaj jih čaka v bližnji prihodnosti.

Pripravljeni na nove čase: Mercedesovi novi motorji

Mercedes je eden prvih avtomobilskih izdelovalcev, ki se je s predstavitvijo nove generacije motorjev odzval na nova pravila meritev porabe in izpušnih plinov ter okoljevarstvene zahteve. V novi razred E so začeli vgrajevati povsem nov 2-litrski dizelski motor, ki je odličen dokaz, da so pravilno zasnovani dizelski motorji lahko zelo čisti. Med posebnostmi štirivaljnika so temeljito izboljšano stopenjsko zgorevanje in izboljšana recirkulacija izpušnih plinov. S prestavitvijo katalizatorjev ob motor so temeljito izboljšali njihovo učinkovitost; njihovo delovanje – in s tem čistost izpušnih plinov – zdaj ni več toliko odvisno od ogretosti motorja ali vozniškega stila. Prvi testi s 194 kW različico motorja so potrdili odlične značilnosti motorja – med vožnjo izmerjen izpust dušikovih oksidov je bil z 41 g/km za polovico manjši od predpisane vrednosti za laboratorijske meritve.

Ob sodobnih dizelskih motorjih pri Mercedesu vidijo prihodnost tudi v bencinskih motorjih – in to (ponovno) v vrstnih šestvaljnikih. Po letih razvoja V6 motorjev se tako ponovno obračajo k vrstnim šestvaljnikom; sredi prihodnjega leta bodo novi 3-litrski vrstni šestvaljnik začeli vgrajevati v limuzino razreda S. Nov motor ima kar nekaj zanimivih lastnosti in posebnosti; ob izboljšanih notranjih lastnostih (manjše trenje, večja učinkovitost zgorevanja) je novost predvsem 48-voltno električno omrežje. To omogoča tudi vgradnjo novega, integriranega zaganjača oziroma generatorja, ki se nahaja med motorjem in menjalnikom ter je neposredno povezan z ročično gredjo. Generator ob zagonu motorja služi tudi kot električni motor, ki bencinskemu pomaga z dodatnim navorom 220 Nm in omogoča večjo prožnost. Ob zaviranju generator ustvarja električno energijo, ki se shranjuje v litij-ionski akumulator. 48-električno omrežje ne služi le pogonu generatorja, ampak z energijo oskrbuje tudi ostale večje električne porabnike – črpalko za vodo, kompresor klimatske naprave in električni polnilnik. Ta dopolnjuje turbinski polnilnik in povečuje prožnost motorja. 3-litrski vrstni šestvaljnik z močjo prek 300 kW bo tudi prvi Mercerdesov serijski bencinski motor, ki bo opremljen s filtrom trdnih delcev.

Podobne tehnične rešitve – električni zaganjač in 48-voltno omrežje – bo uporabljal tudi novi bencinski štirivaljnik z več kot 200 kW močmi.

Kakšni motorji bodo poganjali avtomobile v prihodnosti?

S kakšnimi motorji bodo opremljeni avtomobili v prihodnosti, še zlasti glede na zastavljene cilje o zmanjševanju izpusta ogljikovega dioksida CO2? To je vprašanje, s katerim se ubadajo številni strokovnjaki in načrtovalci, nanj pa so skušali odgovoriti tudi udeleženci foruma strokovnjakov novembra na Dunaju, ki sta ga organizirala dunajska Tehnična univerza in avstrijski avtomobilski klub OAMTC. Na njem so svoja predvidevanja predstavili tako predstavniki obeh prirediteljev kot tudi predstavniki avtomobilske industrije, predstavniki dobaviteljev (in razvijalcev) sestavnih delov, pa tudi nekaterih neodvisnih raziskovalnih institucij.

Enotna ugotovitev je bila, da bo na mednarodni ravni dogovorjeno zmanjševanje izpustov toplogrednih plinov nedvomno vplivalo na ponudbo avtomobilov. Dogovorjenih ciljev namreč ni mogoče doseči zgolj z nadaljnjimi izboljšavami bencinskih in dizelskih motorjev, temveč bodo vse večjo vlogo dobili tudi motorji, ki v zrak ne izpuščajo izpustov: predvsem električni motorji, ki jim energijo zagotavljajo akumulatorji ali pa gorivne celice, a tudi hibridne različice z električnim motorjem in motorjem z notranjim zgorevanjem.
Udeleženci so bili enotni, da si individualne mobilnosti tudi v prihodnje ne moremo zamišljati brez motorjev z notranjim zgorevanjem. Pri njihovem razvoju je še kar nekaj možnosti za zmanjšanje porabe goriva (poraba goriva je premo sorazmerno povezana z izpusti CO2) z različnimi izboljšavami, optimizacijami, tudi novimi tehničnimi rešitvami kot je na primer prilagodljiva kompresija motorjev. A ti prihranki porabo lahko zmanjšajo zgolj za petino do največ četrtino, kar pa je premalo. Ob tem pa morajo izdelovalci poskrbeti še za nadaljnje zmanjševanje drugih škodljivih izpustov, kar pa je mogoče le z vedno zahtevnejšimi tehničnimi rešitvami, kar pa je drago. Očitno je tudi, da bo imelo vse več avtomobilov z motorji z notranjim zgorevanjem 48 voltno električno napeljavo, ker to omogoča tudi zmanjševanje izpustov.

Druga možnost za zmanjševanje izpustov CO2 je uporaba goriv, ki ne povzročajo izpustov CO2 ali pa so ti izpusti bistveno manjši, kot so na primer bio goriva, metan (ta je lahko izdelan tudi iz elektrike in CO2, o čemer smo v Motoreviji že pisali), goriva iz regenerativnih virov. Ob tem ne gre spregledati celotne bilance izpustov CO2 določenega izdelka: ne samo pri njegovi uporabi, temveč tudi pri njegovi izdelavi, vzdrževanju in razgradnji ob koncu dobe trajanja. Seveda pa je pomembno tudi, od kod izhaja uporabljena energija. Če je ta iz regenerativnih virov (proizvedena ob pomoči vetra, sonca, vodne energije…), resnično ne obremenjuje okolja, če pa je pridobljena iz neobnovljivih virov, na primer iz premoga, pa samo prestavljamo kraj onesnaževanja.

Električni avtomobili se bodo vsekakor uveljavili, še zlasti, če bodo na voljo akumulatorji, ki bodo omogočali daljši doseg z enim polnjenjem. Prav tako se bodo uveljavili priključni hibridi, pa tudi običajni hibridi. Ob tem pa ne gre spregledati vseh zahtev, ki jih bo množičnejše uvajanje električnih avtov prineslo za polnjenje njihovih baterij, na primer na avtocestnih postajališčih oziroma črpalkah. Če bi bilo v voznem parku samo četrtina električnih avtov, bi morali na postajališčih vse sedaj razpoložljive parkirne prostore opremiti z električnimi polnilnicami, pa še bi jih bilo premalo, saj je čas polnjenja akumulatorjev precej daljši kot polnjenje bencina ali dizelskega goriva. To pa seveda pomeni, da ne bi bilo niti enega parkirnega prostora za avte z motorji z notranjim zgorevanjem – a teh bi bilo v prometu še vedno tri četrtine.

Če lahko sodimo po enotnem mnenju strokovnjakov: električni in hibridni avti se bodo uveljavljali postopno, avtomobili z motorji z notranjim zgorevanjem pa še dolgo ne bodo izginili s cest.