Jak močovina pomáhá snižovat emise oxidů dusíku

Emisní limity pro vznětové motory jsou stále přísnější a kladou tak na automobilky velké nároky při vývoji pohonného ústrojí. Jen některé automobilové značky jsou díky svým dlouholetým zkušenostem a detailnímu know-how schopny i u vznětových motorů dostát emisním závazkům nejen směrem k platné legislativě, ale zejména k zákazníkům. Skupina PSA je v oblasti snižování emisí u vznětových motorů považována za jednoho z průkopníků, a to zejména díky tomu, že již v roce 2000 použila u modelu Peugeot 607 patentovanou technologii filtru pevných částic (FAP).

Emise oxidů dusíku (NO_x) patří k rizikovým látkám, a byť osobní automobily neznečišťují v porovnání s jinými zdroji (např. teplárny, elektrárny, lokální topeniště či motory autobusů) životní prostředí takovou měrou, je vzhledem ke skutečnosti, že se automobily pohybují z velké části po městě a výfukové plyny, které dýcháme, jsou vypouštěny přímo v ulicích nízko nad zemí, smyslupné, aby v maximální možné míře docházelo k jejich snižování. Cena, kterou platíme za snižování emisí technologickou cestou, včetně filtrů pevných částic a SCR, představuje pouhý zlomek škod na lidském zdraví, které by byly způsobeny, kdyby emise snižovány nebyly. Podle analýz překračuje počet předčasných úmrtí v důsledku znečištěného ovzduší v ČR i v EU nejméně desetinásobně počet obětí dopravních nehod. Samozřejmě se jedná o údaj, který nelze dávat do přímého kontextu výhradně s osobní automobilovou dopravou, ale je zřejmé, že tlak na správnou funkci mj. filtrů pevných částic a systémů SCR je opodstatněný a bylo by dobré ho vnímat jako rozumnou podmínku privilegia provozu motorových vozidel ve městech. Jiné alternativy jsou totiž výrazně dražší s řadou kompromisů (elektromobily), popř. přicházejí ke slovu nepopulární restrikce, poplatky nebo dokonce omezení vjezdu motorových vozidel do měst.

Systém selektivní katalytické redukce (SCR) lze stále považovat za inovativní technologii, i když jej skupina PSA použila už v roce 2013, tedy o rok dříve, než vešla v platnost zpřísňující norma EURO6 9/2014. Právě z důvodu neznalosti tohoto systému se mezi motoristickou veřejností objevuje celá řada praktických otázek, na které čeští řidiči a stávající či budoucí majitelé vozů jen těžko hledají v mediálním prostoru relevantní odpovědi.

Jaký je základní princip selektivní katalytické redukce (SCR)?

SCR je zkratka termínu Selective Catalytic Reduction (selektivní katalytická redukce) a jedná se o systém následného zpracování výfukových plynů s cílem snížení oxidů dusíku prostřednictvím chemické reakce probíhající ve výfukovém potrubí. Právě ta se nazývá selektivní redukce, protože se netýká všech chemických sloučenin obsažených ve výfukových plynech, ale je zaměřena pouze na zmíněné oxidy dusíku (NO_x). Systém v principu funguje na bázi vstřikování redukční kapaliny (AdBlue) do výfuku, kde se nejprve pomocí chemické reakce transformuje na čpavek, který následně umožňuje při chemické reakci ve specifickém katalyzátoru redukci NO_x na dusík a vodu.

Jaké látky vzniklé při spalování nafty ve vznětovém motoru jsou zdraví škodlivé a čím?

Zdraví nejškodlivější jsou emise uhlíkatých nanočástic, na které jsou navázané karcinogenní látky, a proti kterým organismus nemá, na rozdíl od velkých částic, účinné obranné mechanismy. Tyto částice lze naštěstí snížit (mnohdy o více než 99 %) vysoce účinnými filtry pevných částic, které jsou dnes součástí všech nově vyrobených vznětových motorů určených pro silniční vozidla. K velmi škodlivým látkám řadíme i oxidy dusíku (dusnatý NO, a dusičitý NO₂, souhrnně NO_x). Ty jsou totiž nejhorším ze tří základních kamenů pro tvorbu troposférického (přízemního) ozónu – druhé dvě další ingredience, uhlovodíky a sluneční záření, jsou volně dostupné i bez lidského přičinění. Ozón způsobuje podráždění dýchacích cest a očí. Mezní hodnotou, při které jsou v obydlených zónách vyhlašována ochranná opatření, je 100 µg/m³.

Jak vznikají NO_x částice ve vznětovém motoru?

Teploty spalování dosahované v motoru s vnitřním spalováním (přibližně 2 300 °C) mají za následek vznik oxidu dusičitého (NO₂), který vzniká oxidací oxidu dusnatého (NO). Protože spalování probíhá pomalu, tento oxid vzniká i v průběhu výfukového cyklu. Sloučeniny NO a NO₂, zjišťované stanicemi sítě pro výstrahu a měření znečistění vzduchu, jsou souhrnně označovány termínem oxidy dusíku (NO_x).

Jaké emisní hodnoty pro vznětové motory vyžadují evropské normy EURO6?

Aktuálně platná emisní norma EURO6 (od 1. 9. 2014) vyžaduje u vznětových motorů významné snížení emisí oxidů dusíku (NO_x) na hodnotu 80 mg/km oproti limitu 180 mg/km u předpisu Euro 5. Tím se vznětové motory dostávají téměř na mezní úroveň NO_x platnou pro zážehové pohonné jednotky (limit 60 mg/km).

Nahrazuje systém SCR dosavadní filtry pevných částic?

Ne, v žádném případě. Systém SCR nenahrazuje filtr pevných částic, který je i nadále přítomen pro zpracování pevných částic (sazí). Systém SCR od PSA nově zavádí zpracování oxidů dusíku (NO_x) před filtrem pevných částic. Selektivní katalytická redukce tak tvoří nový prvek systému nazývaného BlueHDi.

Co je to AdBlue a k čemu je dobré?

Pro selektivní katalytickou reakci je nutné používat redukční kapalinu, která je v Evropě dostupná pod obchodním názvem AdBlue. Tato syntetická redukční kapalina vyráběná podle normy podle normy DIN 70700 je roztok obsahující 32,5 % močoviny a zbytek je čistá demineralizovaná voda. Při výrobě AdBlue musí být splněny velmi přísné podmínky, aby byla zajištěna čistota roztoku. Ta musí být zachována také v celém průběhu jeho skladování a distribuce až ke konečnému použití v nádrži vozidla a jeho vstřikovacím systému. Bez zajištění dokonalé čistoty totiž nebude systém SCR správně fungovat. AdBlue umožňuje přeměnit 85 až 100 % oxidů dusíku, obsažených ve výfukových plynech, na dusík a vodní páru. Roztok vody a močoviny je vstřikován do výfukového potrubí před katalyzátor SCR a působením vysoké teploty se močovina rozkládá na čpavek a oxid uhličitý. Následně čpavek reaguje s oxidy dusíku a redukční reakcí vzniká dusík a voda.

U AdBlue se na trhu poměrně liší cena, je i kvalita AdBlue různá?

Trh s AdBlue není v současné době v Česku natolik rozšířený a konkurenční, aby se cena roztoku ustálila v menším cenovém rozpětí, a tak se ceny roztoku pro koncového uživatele mohou pohybovat zhruba od 10 do 40 Kč/litr. Stejně tak i při doplňování AdBlue v servisech se ceny zatím dost liší. Kvalita roztoku by však měla být vždy srovnatelná, neboť se jedná o ochrannou známkou chráněný obchodní název, který garantuje stále stejné vlastnosti roztoku.

Kdy a jak se AdBlue plní?

Pokud vše běží jak má, provádí se naplnění nádrže AdBlue při pravidelných servisních prohlídkách vozidla. Nicméně i řidiči je umožněno dolít redukční roztok svépomocí, když je upozorněn na nutnost jej doplnit a nemá z různých důvodů možnost navštívit autorizovaný servis. V servisní síti nebo u čerpací stanice se prodávají lahve obsahující AdBlue (nejčastěji objemu 1,89 litru), popř. je na vybraných místech možnost doplnit AdBlue přímo ze stojanu. Řidič v takovém případě musí vyhledat uzávěr plnicího otvoru nádrže a řídit se pokyny pro plnění, uvedené zejména v Návodu k obsluze vozidla, popřípadě na štítku láhve. Při manipulaci musí rovněž dodržovat pokyny týkající se čistoty a hygieny. Minimální množství, které je nutné doplnit do nádrže, je 3,8 litru (hodnota je uvedena na uzávěru nádrže) a doplnění kapaliny musí být provedeno při vypnutém zapalování.

Na co si dát pozor při manipulaci s AdBlue?

Roztok AdBlue je dráždivý a mírně žíravý. V případě styku může způsobit podráždění kůže, očí nebo dýchacích orgánů. Při manipulaci s ním je tedy nutné mít odpovídající ochranné pomůcky a zacházet s ním opatrně.

Jakou má AdBlue trvanlivost?

Redukční kapalina AdBlue má určenou dobu spotřeby a vyžaduje zvláštní zacházení. Životnost AdBlue je 36 měsíců od data výroby a musí být po tuto dobu správně skladováno (např. ochrana před slunečním svitem a teplota do 25°C). Prošlý roztok je sice nutné zlikvidovat podle předpisů, ale ve skutečnosti nepředstavuje pro životní prostředí žádné riziko.

Jaká je spotřeba AdBlue v běžném provozu?

Orientačně je spotřeba roztoku AdBlue odhadována na 0,75 litru na 1 000 kilometrů. Při objemu nádrže na AdBlue (např. 17 litrů) je dojezd zhruba 22 500 km. Na jednu naplněnou nádrž AdBlue lze tedy možné ujet přibližně 20 000 km.

Ovlivňuje SCR také spotřebu nafty v motoru, popř. jeho chování?

Technologie selektivní katalytické redukce je zákaznicky orientovaná, a tak s sebou nepřináší žádná uživatelská negativa. Nesnižuje tedy výkon motoru a dotčena není ani životnost motorového oleje. Rovněž nenavyšuje tvorbu sazí a nevyžaduje další specifické servisní zásahy. Ohledně spotřeby nafty při jízdě výrobci deklarují shodné hodnoty jako u pohonných jednotek bez SCR. Praxe však ukazuje, že motory vybavené SCR jsou většinou úspornější, než agregáty bez této technologie.

Co se stane, když nedoleji AdBlue dle předepsaného intervalu, resp. ignoruji výzvu k jeho doplnění?

Obecně platí, že řidič je s dostatečným předstihem informačním systémem automobilu upozorňován na blížící se nutnost doplnění redukčního roztoku. Pokud se rozsvítí příslušná kontrolka při startování motoru, je výhledově nutné provést částečné nebo úplné naplnění nádrže. Při zbývající vzdálenosti 2400 až 600 km svítí kontrolka oranžově a při každém nastartování se zobrazí hlášení o zbývajícím dojezdu. V rozmezí 600 až 0 km má kontrolka červenou barvu, bliká a navíc je doplněna kontrolkou „Service“ a hlášením o zbývající vzdálenosti. Při dosažení 0 km není možné motor nastartovat (sám se ale za jízdy nevypne), dokud není provedeno doplnění alespoň 3,8 litru roztoku.