Emisie dopravných prostriedkov

Stopy skondenzovanej vodnej pary zo spalín motora C-141 Starlifter

Emisie dopravných prostriedkov sú sprievodné produkty bežnej prevádzky dopravných prostriedkov. Väčšinou majú nepriaznivý účinok na životné prostredie a človeka. Medzi hlavné zdroje emisií patria dopravné prostriedky poháňané spaľovacími motormi a medzi nimi tie, ktoré spaľujú uhľovodíkové palivá.

Emisie sú často stotožňované len s výfukovými plynmi, tie však tvoria iba ich časť. Emisie možno rozdeliť na:

• plynné
  • výfukové plyny – ich zloženie závisí od typu motora, prevádzkových podmienok a použitého paliva
  • pary paliva – uvoľňujú sa pri tankovaní, alebo z palivového systému vozidla hlavne vplyvom kolísania okolitých a prevádzkových teplôt
• pevné – prítomné u motorov spaľujúcich ťažšie palivá vo forme sadzí a pevných častíc
• hluku – spôsobovaného činnosťou motora, ale aj odvaľovaním pneumatík, aerodynamickým hlukom karosérie pri vysokých rýchlostiach prípadne aerodynamickým treskom pri nadzvukových lietadlách
• elektromagnetického žiarenia – pri výkoných elektrických vozidlách, alebo niektorých zapaľovacích systémoch.

Hodnotenie emisií

Biologické pôsobenie emisií sa hodnotí z pohľadu:

1. toxicity – produkované emisie vyvolávajú otravy,
2. genetiky – pozornosť je venovaná látkam s karcinogénnymi a mutagénnymi účinkami,
3. ekológie – sledujú sa biotické a abiotické faktory.

Z hľadiska rozsahu pôsobenia je možné rozlišovať:

1. globálne emisie – ktorých účinok presahuje okolie svojho zdroja,
2. lokálne emisie – ktoré pôsobia len v okolí svojho zdroja, t. j. tam kde sa nachádzajú ich najväčšie koncentrácie.

Z ekologického hľadiska predstavujú veľké nebezpečenstvo nespálené resp. odparené uhľovodíky a oxidy dusíka. Tieto zložky sa spolu s geomorfologickými a klimatickými faktormi a za pôsobenia slnečného žiarenia zúčastňujú na tvorbe fotochemického smogu a porušujú ozónovú vrstvu.

Z globálneho hľadiska sú podstatné emisie oxidu uhličitého, ktorý spôsobuje skleníkový efekt a vplýva na globálne otepľovanie.

Výfukové emisie motorových vozidiel

To, aké zložky emisií obsahujú výfukové plyny, závisí od druhu použitého paliva. V prípade najčastejšie používaných pohonov, zážihových benzínových motorov a vznetových naftových motorov sú prirodzeným produktom dokonalého spaľovania uhľovodíkového paliva:

• CO₂ – oxid uhličitý.
• H₂O – voda.

Okrem nich vznikajú škodlivé zlúčeniny:

• NO_x – oxidy dusíka, najviac zastúpené oxidom dusičitým. Vznikajú disociáciou dusíka pri vysokých teplotách a jeho následnou oxidáciou.
• NH₃ – amoniak. Vzniká nedostatočným spálením paliva.
• CO – oxid uhoľnatý. Vzniká nedokonalým spaľovaním bez dostatočného prístupu vzduchu.
• CH_x – nespálené uhľovodíky. Vznikajú nedostatočným spálením paliva.
• SO₂ – oxid siričitý. Vzniká spaľovaním prímesí síry v palive.
• O₃ – ozón. Vzniká pri reakciách N0_x a CH_x.
• pevné častice – rozpustné, alebo nerozpustné (sadze) – najmä pri motoroch spaľujúcich ťažko odpariteľné palivá.
• aldehydy – čiastočne naoxidované uhľovodíky.

Emisie hluku motorových vozidiel

Medzi zdroje hluku patrí:

1. spaľovací motor,
2. odvaľovanie kolies po vozovke,
3. prúdenie vzduchu okolo vozidla,
4. prúdenie vzduchu cez chladiaci a ventilačný systém vozidla.

Hluk spaľovacieho motora je z veľkej časti tvorený hlukom spaľovania. Tento hluk závisí od úrovne tlakov vo valci a pri vznetových motoroch aj od množstvom paliva dodávaného vo fáze prieťahu vznietenia.

Regulácia emisií

Rozvoj automobilizmu priniesol so sebou ekologické zaťaženie životného prostredia. Vzhľadom na zhoršujúcu situáciu bolo nutné začať vytvárať podmienky pre korigovanie tohoto vývoja a nástroje, ktorými by bolo možné dosiahnuť zníženie alebo obmedzenie ekologickej záťaže životného prostredia. Vyústením riešenia tohoto problému bolo vytváranie konštrukčných predpisov, ktorých plnenie je zaručené certifikáciou v USA, homologáciou v EHK, schválením podľa Direktívy ES atď. Hlavnými oblasťami udávajúcimi trend v tvorbe a sprísňovaní emisných predpisov sú dnes USA, Európa a Japonsko.

Historický vývoj

Znečisťovanie ovzdušia a automobily boli po prvýkrát dávané do súvisu začiatkom 50. rokov. Pri výskume v Kalifornii bolo dokázané, že smogová obloha nad Los Angeles bola dôsledkom prehustenej a veľmi pomaly sa posúvajúcej masy automobilov. V tom čase obsahovali výfukové plyny automobilov približne nasledovné hodnoty emisii:

• 8,1 g/km CH_x;
• 2,2 g/km NO_x;
• 54,1 g/km CO.

Počiatky regulácie emisií siahajú do 60. rokov 20. storočia:

• V roku 1964 vyhlásil štát Kalifornia v USA prvý predpis, ktorý vyžadoval riadiaci systém na kontrolu emisií pre automobily od roku výroby 1966.
• Prvý predpis, ktorý sa vzťahoval na hluk motorových vozidiel bol vyhlásený EHK v roku 1969 ako „EHK Predpis č.9“. Tento predpis využil metodiku ISO 362 a stanovil medzinárodne dohodnuté maximálne prípustné hladiny vonkajšieho hluku motorových vozidiel.

Znižovanie emisií motorových vozidiel

Z dôvodov masového používania motorových vozidiel, ktoré sa koncentruje v blízkosti sídel obyvateľstva je najprísnejší tlak na znižovanie emisií práve pre túto skupinu dopravných prostriedkov. Je to jediná cesta, pretože pri súčasnej úrovni poznania nie je možné spaľovací motor masovo nahradiť iným alternatívnym pohonom, vhodným pre automobilovú dopravu, ktorý by zachoval jeho výhody a nemal by jeho nevýhody.

Znižovanie emisií je možné dosiahnuť v oblastiach:

• technickej:
  • konštrukciou – motora, vozidla, pneumatík a iných súčastí,
  • prídavnými zariadeniami – na znižovanie úrovne emisií,
  • úpravou palív,
• prevádzkovej – udržiavaním vozidiel v dobrom technickom stave vynucovanom zákonnými kontrolami technického a emisného stavu (technické a emisné kontroly).

Zdroje

• Hlavňa V., Kukuča P., Stuchlý V., Zvolenský P.: Dopravný prostriedok a životné prostredie. ES VŠDS Žilina SK, 1996.
• Volák V.: Vývoj exhalačních národních a EHK předpisů silničních vozidel. (in) Legislatívne úpravy v oblasti exhalátov motorových vozidiel a ich praktické uplatňovanie pri ochrane životného prostredia, (ed) Wetter P., WETTRANS, Žilina SK, 1993.
• Kohketsu S., Mori K., Kato T., Sakai K.: Technology for Low Emission, Combustion Noise and Fuel Consumption on Diesel Engine. SAE paper 940672. (in) Diesel Combustion Processes Emision Control SP-1028, SAE, Inc Warrendale, PA USA, 1994.
• Kolektív: Predpisy EHK č.: 15, 24, 49, 51, 83, 96.