Samlet html – Arbejdsrapport fra Miljøstyrelsen Nr. 4 2008 – Partikeludslip fra nye tunge køretøjer (Euronorm IV og V)

I forbindelse med vedtagelsen af lovforslaget om miljøzoner i december 2006 har miljøministeren tilkendegivet, at hun senest med udgangen af 2007 vil oversende en rapport til Folketingets Miljø- og Planlægningsudvalg om relevant viden om partikeludslip fra tunge køretøjer med Euronorm IV og V. Rapportens konklusioner er vigtige for vurdering af en eventuel revision af de krav der stilles i Miljøzoneloven (L39) fremover.

Miljøstyrelsen har derfor iværksat et litteraturstudie. I studiet ønskes data for partikeludslippet samt for det direkte udslip af NO₂ fra tunge køretøjer med Euronorm IV og V indsamlet og dokumenteret i rapporten. Endvidere ønskes værdierne for udslip af NO₂ og partikels antal og masse samt eventuel størrelsesfordeling vurderet, samt usikkerheden på disse. På denne baggrund skal der gives en anbefaling af de mest retvisende værdier.

Miljøstyrelsen har anmodet COWI om at gennemføre et sådant litteraturstudie. Denne rapport indeholder afrapporteringen af studiet.

1 Sammenfatning

1.1 Baggrund og formål

Miljøzoneloven giver kommunerne mulighed for at indføre miljøzoner, hvor der stilles krav om partikelfilter på tunge køretøjer med Euronorm III og ældre^[1]. Indførelsen af Euronorm IV og V har reduceret lastbilers partikeludslip med 80 % baseret på massen af partikler. Der er imidlertid betydelig usikkerhed på effekten på antallet af ultrafine partikler, da dette ikke er reguleret via Euronormen.

I forbindelse med vedtagelsen af lovforslaget om miljøzoner i december 2006 tilkendegav miljøministeren, at hun senest med udgangen af 2007 ville oversende en rapport til Folketingets Miljø- og Planlægningsudvalg om relevant viden om partikeludslip fra tunge køretøjer med Euronorm IV og V.

Miljøstyrelsen har til dette formål fået udarbejdet et litteraturstudie, der belyser dette. Formålet med litteraturstudiet er at skabe et overblik over nyeste viden med hensyn til data for partikeludslippet samt for det direkte udslip af NO₂ fra tunge køretøjer med Euronorm IV og V. På basis af data for værdierne for udslip af NO₂ og partiklernes antal og masse samt eventuel størrelsesfordeling, samt vurdering af usikkerheden på disse data, skal der gives en anbefaling af de mest retvisende værdier.

1.2 Undersøgelsen

Der blev opstillet en bruttoliste af i alt 11 kontaktpersoner, som blev kontaktet pr. e-mail, hvori de blev anmodet om at fremsende litteratur vedrørende udslip af NO₂ og partikler fra tungekøretøjer og busser med Euronorm IV og V, herunder om muligt mængde, antal og fordeling på størrelse. Der indkom i alt ca. 60 titler om beslægtede emner, som blev screenet ud fra kriterier om, at de direkte skulle omhandle Euronorm IV og V, tunge køretøjer og partikler og/eller NO₂. Kun tre kilder opfyldte disse kriterier. Disse tre dannede grundlag for vurderinger af værdier for udslip af NO₂ og partikels antal og masse.

1.3 Projektresultater og hovedkonklusioner

1.3.1 Kildegrundlag

Rapporten fra R. Carbone er en del af afrapporteringen fra "Particulates" projektet. Particulates-projektet og Andreas Mayer's undersøgelser var allerede inden litteratursøgningen kendt af Miljøstyrelsen og indgik i de vurderinger, der lå bag besvarelsen af en række spørgsmål fra Folketinget i forbindelse med behandlingen af miljøzoneloven. Da litteratursøgningen har omfattet forespørgsler hos en lang række kendte eksperter inden for området, vurderes det, at der fortsat ikke foreligger megen information om udslip af ultrafine partikler fra tunge køretøjer med Euronorm IV og V.

Ny viden er dog under udarbejdelse. Prof. Stefan Hausberger, TU Graz, Austria har oplyst, at man i samarbejde med Empa, Schweiz, er i gang med et projekt vedrørende udslip fra EURO IV and V, hvor der vil blive gennemført målinger af partikelantal på tre tunge køretøjer med Euro IV og Euro V.

1.3.2 Particulates-projektet

I rapporten fra 'Particulates' projektet er formålet at vurdere brændselseffekter på emissioner fra nye motorer/køretøjers teknologier. Der blev testet på tre motorer for syv forskellige typer brændstof. EURO-III motoren var en eksisterende markedsteknologi, mens "Euro IV" og "EURO V" endnu ikke var på markedet og derfor blev udviklet til formålet. Til prototypen EURO-IV blev der anvendt et kombineret system af EGR med CRT (dvs. med filter), og til prototypen EURO-V blev der anvendt SCR-urea med motortilpasning (dvs. katalysator) for at optimere udslip af NO_x/PM. Den testede prototype for EURO IV svarer til de forventninger man på daværende tidspunkt havde til teknologien EURO IV, som dog ikke viste sig at blive virkelighed og derfor ikke er karakteristisk for de EURO IV-køretøjer, der er på markedet i dag.

Der blev målt på partikelmassen (PM), samt det totale antal partikler, overfladeareal, antal kulholdige partikler og størrelsesfordelingen af partikelemissionerne, og der blev testet ved DPF (filter) og andre efterbehandlingsteknologier.

Med hensyn til PM blev der målt markant mindre mængder emissioner for Euro IV (EGR med CRT) og EURO V end for Euro III. Figuren nedenfor illustrerer resultaterne for de forskellige brændstoffer. I Danmark anvendes udelukkende D4, dvs. brændstof med mindre end 10 ppm svovl.

Bemærk:: "Euro 4" er en prototype, der svarer til EURO III med filter.
Kilde: R. Carbone, et al.(2005).

Det fremgår, at partikelmængden blev reduceret markant. Et lignende resultat blev opnået med ETC kørecyklus.

Disse resultater blev, jf. nedenstående figur, ikke reflekterede i partikelantallet, hvor der ikke blev opnået samme markante reduktioner. Størst reduktion af antal partikler ses for prototypen EURO IV, som imidlertid som nævnt ikke kom på markedet.

Figur 1-2 Samlet antal partikler, ELPI stages 1-7 (30-1000nm) + thermonuder. ESC

Bemærk:: "Euro 4" er en prototype, der svarer til EURO III med filter.
Kilde: R. Carbone, et al.(2005).

EURO V med SCR/urea gav op til 70 % færre faste (carboneous) partikler end EURO III. Ved høj belastning gav EURO V med SCR/urea dog udslip af flere partikler end EURO III.

Det vurderes, at der blev anvendt anerkendte metoder, kørecyklus'er mv., og resultaterne vurderes at være robuste med hensyn til EURO V. Derimod er de ikke repræsentative for EURO IV, da den anvendte prototype ikke er kommet på markedet.

1.3.3 Andreas Mayer

I Andreas Mayers arbejde undersøges nanopartikel-emissioner fra Euro IV og V lastbiler sammenlignet med Euro 3 lastbiler med/uden DPF (partikelfilter). Formålet med undersøgelsen var at svare på om reduktion af partikelmassen (målt i vægt) automatisk reducerer antallet af partikler. Der blev testet emissioner fra tre moderne køretøjer:

Undersøgelsen fokuserer på nanopartikler (10-400nm) og tester distributionen, massen og mængden af nanopartikler. Det blev desuden målt på metalliske emissioner og sekundære emissioner, specielt NO₂ og NH₃. Der anvendtes SMPS og ELPI til fastlæggelse af størrelsesfordeling og PASS til sodmåling. Prøveudtagningen blev foretaget i overensstemmelse med PMP.

Der blev målt ved stabilt køremønster (steady state), tilnærmelsesvist efter ESC kørecyklus, dog blev der målt flere gange ved lave belastninger (load).

Der blev for EURO-IV med PM-kat og EURO-V med SCR observeret en moderat reduktion af antallet af nanopartikler i forhold til EURO-III uden DPF for 0 %, 25 % og 50 % belastning). Ved fuld belastning (100 %) udledte EURO-V dog flere partikler end EURO-III uden DPF filter.

Sammenlignet med en EURO-III med DPF, der opfylder VERT kriterier, udledte Euro IV og Euro V motorerne 100-500 gange flere nanopartikler.

I figurerne nedenfor er vist hovedresultaterne fra undersøgelsen. De fire figurer viser resultater fra belastninger med henholdsvis 0 %, 25 %, 50 % og 100 %.

Figur 1-3 Emissions of ultrafine particles in the nano-scale range at 1400 rpm at different loads of all 4 test candidates (with SMPS and PMP-sampling)

I de tre første figurer, dvs. med 0 %, 25 % og 50 % ligger Euro III uden filter øverst, dvs. udslippet af nanopartikler er størst, mens Euro V i den sidste, dvs. med 100 % load, ligger øverst.

Der vurderes, at der er anvendt anerkendte og relevante målemetoder, herunder PMP.

1.3.4 Magdi Khair

Formålet med Magdi Khair projektet er at udvikle 2010 Emission Control System (ECS) til tunge køretøjer baseret på EGR, SCR og CDPF^[2] teknologier, evaluere effekter af brændstoffers svovlindhold og evaluere varigheden af ECS

Der beskrives en ESC kørecyklus i forhold til 'Transient' (FTP) kørecyklus og foretages ældning af HD motorer, og der måles NO_x og PM. Indholdet af NO_x er lavere ved ESC end 'Transient', omvendt er PM højere. NO_x emissionen efter 200 timer er 0,27g/hp-hr (0,20 g/ kWh) for transient, mens denne er 0 19g/hp-hr (0,14 g/ kWh) ved ESC kørecyklus.

Efter 6000 timer er emissionen ved transient 0,24g/hp-hr (0,18 g/ kWh), mens denne er 0,21g/hp-hr (0,15 g/ kWh) ved ESC. PM er højere ved ESC cyklus end ved transient, idet denne er 0,008g/hp-hr (0,006 g/ kWh) efter 200 og 6000 timer, mens transient er hhv. 0,005g/hp-hr (0,004 g/ kWh) og 0,003g/hp-hr (0,002 g/ kWh).

1.3.5 Emissionsberegninger

Det er ikke muligt med den tilgængelige viden at beregne den samlede partikelmængde, idet data ikke tillader det. Som et approximativt skøn er i stedet beregnet hvor meget Euro IV og V reducerer partikelantallet ud fra en gennemsnitbetragtning over de forskellige partikelstørrelser. Dette muliggør en sammenligning af Euro IV og V med Euro III med hensyn til, hvor stor en reduktion af partikelantallet der kan opnås ved at forsyne Euro IV og V med partikelfilter. Det skal dog bemærkes at der ikke er tale om en vurdering af det samlede partikelantal.

De tre studier viser, at EURO V med SCR/urea teknologi, som antagelig vil blive den mest almindelige teknologi i de kommende år, kan reducere antallet af de ultrafine kulstofbaserede partikler med omkring 70% sammenlignet med EURO III uden filter. Dette er en betydelig reduktion, men stadig betydeligt ringere end teknologier med partikelfiltre, der kan reducere antallet af partikler med tæt på 100%.

Med hensyn til NO_x emissionerne viser studierne, at SCR/urea teknologien er effektiv til at reducere både NO og de mere skadelige NO₂ emissioner. Mayers undersøgelse tyder på, at EURO IV med PM cat kan udlede markant mere NO₂ sammenlignet med en EURO V med SCR/urea teknologi.

[1] Fra 1. juli 2008 gælder loven kun Euro II og ældre. Fra 1. juli 2010 kommer Euro III med.

[2] Hvis en katalysator er coated på diesel partikelfilterets overflade, kaldes filteret CDPF

2 Summary and conclusions

2.1 Background

The new Danish act on environmental zones allows local authorities to define zones where EURO III or older heavy duty vehicles should be equipped with a particulate filter. The introduction of EURO IV and V has reduced particulate emissions from heavy duty vehicles by approximately 80 % based on the mass of particles. There is, however, substantial uncertainty about the impact on the number of ultrafine particles, since they are not covered by Euronorm standards.

When passing the bill, the Danish Minister for the Environment of the time stated that all relevant knowledge about particle emission from heavy duty vehicles needed to be collected for subsequent publication.

To this end, the Danish Environmental Protection Agency (DEPA) commissioned a literature survey. The purpose of the the survey is to provide an overview of the latest knowledge in the field of particle emissions from heavy duty vehicles, with special focus on the average size of the particle emissions. Another objective of study is to analyse the direct emissions of NO₂ from heavy duty vehicles classified under EURO IV and V.

2.2 The Survey

The survey is based on the contributions of 11 persons, all of whom were contacted by email and asked to contribute relevant information and literature about NO₂ and particle emissions from heavy duty vehicles. The result was approximately 60 titles on related topics. The 60 articles were screened for relevance in terms of particle size, relevant Euronorm standards and NO₂-emissions information. Only three articles were found to be relevant for the study. The three articles form the basis for the assessment of ultrafine particle emissions from EURO IV and V heavy duty vehicles.

The report by R. Carbone is part of the deliverables for the Particulates project, and Andreas Mayer's survey was known to DEPA already before the present study was initiated. However, since the literature retrieval involved a large number of well-known experts within the subject field, it is reasonable to assume that no new knowledge is available. However, new knowledge may be in the process of being accumulated. Prof. Stefan Hausberger, TU Graz, Austria informed the project team that TU Graz together with Empa in Switzerland are working on a project on ultrafine particulate emissions from EURO IV and V heavy duty vehicles.

2.2.1 R. Carbone, et al. (2005): (CONCAWE/Particulates)

The purpose of the Particulates project was to estimate the fuel impact on particle emissions from new engines and technologies. The project measured emissions from three types of engines with several types of fuel. The EURO IV and V technologies were prototypes. These technologies were not at the market at the time of the measurements. The prototype EURO-IV was designed using a combination of EGR and CRT (i.e. with particulate filter). The solution may be less relevant today, since it never really gained a foothold on the market. The prototype EURO V was designed using a SCR-urea system and is expected to become the general solution in the future.

As part of the project, particle mass (PM) and total number of particles, particle surface area, number of carbonaceous particles and size distribution were measured.

The results of the measurements were that the particle mass was reduced substantially with EURO IV and V cleaning technologies.

In terms of number of particles, measurements showed that the EURO IV technology reduces the number of particles significantly. However, this was to be expected given the fact that the EURO IV cleaning technology applied in the study used a proper particle filter.

The EURO V SCR/urea reduction technology brought about a reduction of approximately 70 % in carbonaceous particles.

It is estimated that well-known state-of-the-art measurement methods, driving cycles etc. were applied. The results seem robust with respect to EURO V. However, this is not the case with EURO IV since the EURO IV prototype used in the study is not on the market today.

2.2.2 Andreas Mayer

Emissions from three modern HD vehicles were investigated on a chassis dynamometer. One vehicle uses PM-Kat and meets EURO IV standards. The second one complies with EURO V standards and uses SCR. The third vehicle is a EURO IIII HDV which was tested with and without diesel particulate filter. The investigation focused on solid particles in the mobility size range of 10-400nm. The instruments used were SMPS, NanoMet, PASS and ELPI.

For the majority of operating points for EURO IV with PM-Kat and EURO V with SCR, a moderate reduction in nanoparticle emissions was observed compared to EURO III without DPF. However, at full load the EURO V engine emitted higher particle concentrations than a EURO III engine without DPF.

The gaseous emissions of the EURO V engine displayed low emissions. No deleterious effects were observed due to the SCR. The concentrations of NH₃ and NO₂remained close to the detection limit. However, the EURO IV engine emitted rather high concentrations of NO₂ at about half load range.

It is estimated that well-known state-of-the-art methods for measurements, driving cycles etc. have been applied

2.2.3 Magdi Khair

The Magdi Khair study is part of the "Advanced Petroleum Based Fuels" project the purpose of which is to develop a 2010 Emission Control System (ECS) for heavy duty vehicles based on EGR, SCR and CDPF^[3] technologies.

The project measured particle and NO₂ emissions using ESC and FTP driving cycles. Measurements were conducted before and after aging of the HDV engines.

Emissions of NO_x are lower by ESC driving cycles compared to FTP driving cycles. The opposite is the case for emissions of particles (by mass). NO_x emissions after 200 hours are 0.27g/hp-hr (0.20 g/ kWh) for FTP whereas emissions are 0.19g/hp-hr (0.14 g/ kWh) applying the ESC driving cycle. After 6000 hours, the emissions by the FTP driving cycle is 0.24g/hp-hr (0.18 g/ kWh) while they are 0.21g/hp-hr (0.15 g/ kWh) applying the ESC driving cycle.

2.3 Findings and conclusions

The available data do not allow for an exact calculation of number and size of particle emissions. Instead, the study compares the reduction in number of particles compared to EURO III technology.

The three studies support the finding that EURO V with SCR/urea emission reduction system seems to reduce carbonaceous particles by up to 70% - and it will probably be the most common solution in the years to come. This is a considerable reduction, however, a significantly smaller reduction compared to technologies with particulate filters.

Regarding NO₂ emissions, the studies indicate that the SCR/urea technology is effective in terms of reducing NO_x and NO₂. On the other hand, EURO IV with PM cat emits substantially more NO₂ compared to the EURO V with SCR emission reduction system.

[3] If a catalytic converter is coated on the surface of the diesel particulate filter, the filter is calledCDPF

3 Indledning

3.1 Baggrund

Miljøzoneloven stiller krav om partikelfilter på tunge køretøjer med Euronorm III og ældre^[4]. Indførelsen af Euronorm IV og V har reduceret lastbilers partikeludslip med 80-90 % baseret på massen af partikler. Der er imidlertid betydelig usikkerhed om effekten på antallet af ultrafine partikler, da dette ikke er reguleret via Euronormen. En nylig undersøgelse har vist, at udslippet af ultrafine partikler endog muligvis i visse køresituationer kan blive kan blive højere med Euronorm IV og V.

Miljøstyrelsen har fået til opgave et forestå udarbejdelse af rapporten og har anmodet COWI om at gennemføre et litteraturstudie, der belyser dette. I studiet ønskes data for partikeludslippet samt for det direkte udslip af NO₂ fra tunge køretøjer med Euronorm IV og V indsamlet og dokumenteret i rapporten. Endvidere ønskes værdierne for udslip af NO₂ og partikels antal og masse samt eventuel størrelsesfordeling vurderet, samt usikkerheden på disse. På denne baggrund skal der gives en anbefaling af de mest retvisende værdier.

3.2 Formål

Formålet med projektet er på grundlag af et litteraturstudie at skabe et overblik over nyeste viden med hensyn til data for partikeludslippet samt for det direkte udslip af NO₂ fra tunge køretøjer med Euronorm IV og V. På basis af data for værdierne for udslip af NO₂ og partiklernes antal og masse samt eventuel størrelsesfordeling, samt vurdering af usikkerheden på disse data, skal der gives en anbefaling af de mest retvisende værdier.

3.3 Resultater

[4] Fra 1. september 2008 gælder loven kun Euro II og ældre. Fra 1. juli 2010 kommer Euro III med.

4 Fremgangsmåde

4.1 Bruttoliste af litteratur

Der blev indledningsvist opstillet en bruttoliste af i alt 11 kontaktpersoner med ekspertviden inden for området. For nogle af disse var e-mail adressen kendt, mens denne for andre blev søgt over nettet via Google.

Disse eksperter blev kontaktet pr. e-mail, hvori de blev anmodet om at identificere og om muligt fremsende litteratur og data vedrørende udslip af NO₂ og partikler fra tungekøretøjer og busser med Euronorm IV og V, herunder om muligt mængde, antal og fordeling på størrelse.

Der blev modtaget mange og hurtige svar på forespørgslen, samt yderligere svar ved en rykkerprocedure. Nogle af eksperterne henviste til andre eksperter eller konferencer inden for området. I Bilag A er vist en kopi af den fremsendte standard-mail, samt en samlet liste over de eksperter som blev kontaktet i processen.

4.2 Screening af litteraturen

Da der ved litteratursøgningen indkom en stor mængde litteratur - i alt ca. 60 titler, viste det sig hurtigt nødvendigt at gennemføre en screening af litteraturen. Den første gennemgang tydede endvidere på, at der forelå meget få studier, der specifikt svarer på spørgsmålet om udledning af antal partikler fra køretøjer med Euronorm IV og V. Samtidig kunne det dog være svært at gennemskue ved ren skimning, da der var tale om meget teknisk præget litteratur.

4.2.1 Screeningskriterier

Der blev derfor opstillet en række screeningskriterier til udvælgelse af kilder til nærmere gennemlæsning. Kriterierne for udvælgelse af en artikel var følgende:

Ud fra disse kriterier blev der udvalgt 12 kilder, hvor der blev foretaget en gennemlæsning og udarbejdet et kort referat af temaer og problemstillinger i kilderne.

På dette grundlag blev der foretaget en faglig vurdering af, hvilke kilder der skulle danne grundlag for det videre arbejde med at anbefale de mest retvisende værdier for udslip af NO₂ og partikler (antal og masse samt eventuel størrelsesfordeling) fra tunge køretøjer med Euronorm IV og V. Disse kilder blev derefter analyseret nærmere.

4.3 Analyse og emissionsvurdering

I vurderingen af kildernes opgørelser af udslip er det nødvendigt at inddrage, hvilke metoder der er anvendt i den pågældende undersøgelse. De forskellige målemetoder blev derfor gennemgået med henblik på at vurdere, hvilke forudsætninger der især har betydning for resultater af undersøgelser, hvor denne metode er anvendt.

Dernæst blev de udvalgte kilder gennemgået og vurderet, idet den anvendte målemetode og eventuelle forbehold blev taget i betragtning, og usikkerhederne forbundet med de enkelte resultater blev vurderet.

Resultaterne fra de forskellige kilder blev derefter sammenlignet, og på dette grundlag blev der givet anbefalinger med angivelse af resultaternes usikkerheder til værdier for udslip af NO₂ og partikler med antal og masse fra tunge køretøjer med Euronorm IV og V.

5 Målemetoder og deres betydning

5.1 Indledning

Undersøgelser af motorers og køretøjers udledning af partikelantal kan være udført ved anvendelse af forskellige målemetoder, og ved sammenligning af resultater fra forskellige kilder er det afgørende, at det tages i betragtning, hvilke målemetoder der er anvendt.

5.2 Masse, antal og overflade

Det er væsentligt at skelne mellem opgørelse af partikler efter masse (vægt) eller efter antal. I nedenstående figur er vist en typisk størrelsesfordeling af udstødningsgas, når der måles efter masse, antal og overflade.

5.3 Enheder for opgørelsen

Enheden (#/cm³) udtrykker antal partikler pr. kubikcentimeter luft og anvendes i forbindelse med den direkte måling af koncentrationen i udstødningen. F.eks. i laboratoriet, hvor et køretøj kører på et rullefelt, og partiklerne analyseres med et måleapparat, typisk efter fortynding. Det er således den grundlæggende observation.

For den pågældende måling anvendes et nærmere bestemt kørselsmønster (en køre-cyklus), i overensstemmelse med reguleringen på området.

Målingerne (#/cm³), omregnes for motorer til tunge køretøjers vedkommende til #/kWh, dvs. partikler pr. produceret kilowatt-time. For personbiler og varevogne angives antal partikler pr. kørt km (#/km), som altså ikke er relevant for nærværende sammenhæng.

Nogle kilder afrapporterer alene en størrelsesfordeling, andre det samlede antal.

5.4 Målemetoder

Der er en række forskellige målemetoder i brug til måling af partikelantal og størrelser.

Den mest anvendte metode til at måle antal af partikler (particle number concentration) er condensation particle counter (CPC), også kaldet condensation nucleus counter (CNC). En væsentlig faktor for vurderingen af opgørelser efter denne metode er, om målingen omfatter flygtige partikler eller ikke. Dette omtales nærmere nedenfor under væsentlige usikkerhedsparametre.

Med hensyn til partikelstørrelser og -fordeling anvendes en række andre metoder, hvor der overordnet kan skelnes mellem:

De forskellige metoder egner sig til målinger af forskellige størrelser partikler som vist i nedenstående graf.

Som det fremgår, kan ingen af metoderne/instrumenterne dække hele spektret af partikelstørrelser. Diffusionsbatterier dækker primært de mindste partikler, electrical mobility sizing lidt større partikler og aerodynamiske modeller de mellemstore og større partikler i det angivne spektrum. Det kan derfor være behov for at anvende mere end én metode, hvis størrelsesfordelingen for hele størrelsesspektret af dieselpartikler skal fastlægges.

5.5 Væsentligste usikkerhedsparametre

Den væsentligste usikkerhedsparameter for resultaternes sammenlignelighed er den anvendte målemetode. Den nye standardiserede målemetode for partikelantal, udviklet i det såkaldte Particulate Measurement Programme (PMP)^[5], er designet til at adskille de flygtige partikler fra de øvrige ultrafine partikler.

De flygtige partikler er partikler, der er kondenserede og består oftest af kulbrinter, vand og svovlforbindelser^[6]. Disse kondenserede partikler forefindes ofte i stort antal. Da målinger af kondenserede partikler har vist sig vanskelige at reproducere, og da man især fokuserer på at opgøre de faste partikler, har man i PMP-protokollen besluttet helt at fjerne dem ved anvendelse af en opvarmet kondensations-enhed foran partikeltælleren. Målinger efter PMP målemetoden omfatter derfor ikke de flygtige partikler.

Forskellen på en opgørelse efter en målemetode, der baserer sig på PMP og én der ikke gør, kan let være en størrelsesorden eller to (faktor 10-100) til forskel, og om målingerne er udført med eller uden kondensation er derfor meget afgørende.

Dernæst har den anvendte kørecyklus stor betydning. I Europa anvendes oftest European Stationary Cycle (ESC) (jævnt køremønster)og European Transient Cycle (ETC) (varieret køremønster), der refererer til målinger under henholdsvis stabil hastighed og varieret hastighed, mens der f.eks. i USA oftest anvendes Federal Transient Procedure (FTP). Forskellen i måleresultater opnået med samme måleudstyr under forskellige kørecykler kan være i størrelsesordenen 50-100 %.

En anden væsentlig faktor, der kan spille ind ved sammenligning af resultater er det anvendte brændstof. De mest almindelige målemetoder og deres anvendelse er vist i Bilag B.

6 Litteraturstudie

6.1 Kontaktpersoner

Som nævnt i kapitel 3 blev der indledningsvist opstillet en bruttoliste af i alt 11 kontaktpersoner, som blev anmodet om at fremsende litteratur, data eller referencer vedrørende udslip af NO₂ og partikler fra tungekøretøjer og busser med Euronorm IV og V, herunder om muligt mængde, antal og fordeling på størrelse.

En del af disse kontaktpersoner henviste til andre eksperter, således at der i alt har været taget kontakt til ca. 20 personer. Den fulde liste af kontaktpersoner, deres kontaktdata og den fremsendte mail er vist i Bilag A. Heraf var der i alt 11 kontaktpersoner, som responderede i form af fremsendt litteratur, referencer eller yderligere kontaktpersoner. Det drejer sig om:

Andreas Mayer, TTM.
Som udover eget arbejde henviste til
- ETH-Nanoparticle conference www.nanoparticles.ethz.ch
- SCAQMD-conference on "DPF+DeNO_x-Technologies" Los Angeles 2007
- Workshops of AFSSET in Paris, France September 2007

Enkelte af de kontaktpersoner, der ikke har responderet, kan alligevel være inkluderet som forfattere i litteraturstudiet, fordi andre har refereret til deres arbejde.

6.2 Litteratursøgning

Fra ovennævnte kilder blev der i alt indsamlet ca. 60 kilder. Den indkomne litteratur blev screenet og gennemgået som beskrevet i metodebeskrivelsen, dvs. screenet efter følgende kriterier:

Der blev ud fra disse kriterier som nævnt udvalgt 12 kilder. Disse kilder er følgende:

For disse kilder blev der foretaget en gennemlæsning og udarbejdet et referat af temaer og problemstillinger i kilderne efter følgende hoveddisposition:

Denne gennemgang af kilderne er vist i Bilag C. Kilder, som hurtigt viste sig ikke at være relevante, blev behandlet mere summarisk.

6.3 Screening af kilder

Gennemgangen viste, at selv om mange kilder beskæftiger sig med problemstillingen omkring partikeludslip på forskellige måder, var der kun ganske få kilder, som indeholdt undersøgelser af partikelantal og NO₂ i udslip fra tunge køretøjer udstyret med Euro IV og V. Disse kilder, som derfor danner grundlag for de efterfølgende analyser, er:

Rapporten fra R. Carbone er en del af afrapporteringen fra "Particulates" projektet. Particulates-projektet og Andreas Mayer's undersøgelser var allerede inden litteratursøgningen kendt af Miljøstyrelsen. Den eneste nye kilde er derfor Magdi Khair's arbejde. Da litteratursøgningen har omfattet forespørgsler hos en lang række kendte eksperter inden for området, er det derfor vurderingen, at der fortsat ikke foreligger megen information om udslip af ultrafine partikler fra tunge køretøjer med Euronorm IV og V.

Det skal samtidig bemærkes, at ny viden er under udarbejdelse, men hvor resultater endnu ikke foreligger. Prof. Stefan Hausberger, TU Graz, Austria har således oplyst, at TU Graz i samarbejde med Empa, Schweiz er i gang med et projekt vedrørende udslip fra EURO IV and V og forventer at færdiggøre et udkast til rapport om omkring midten af december 2007. Der vil i forbindelse med projektet blive gennemført målinger af partikelantal på tre tunge køretøjer med Euro IV og Euro V. Foreløbige resultater der kan offentliggøres, foreligger ikke på nuværende tidspunkt.

6.4 Gennemgang af de udvalgte kilder

6.4.1 Particulates-projektet (2005)

R. Carbone, et al.(2005):
Fuel effects on the characteristics of particle emissions from advanced motors and vehicles. CONCAWE Fuels quality and Management Group. January 2005.

Projektet er gennemført af CONCAWE som en del af deres bidrag til DG TREN 'Particulates' konsortium.

Studiet vurderer brændselseffekter på emissioner fra nye motorer/køretøjers teknologier. Der blev testet på tre motorer (EURO-III til EURO-V teknologier) for syv forskellige typer brændstof.

EURO-III motoren var en eksisterende markedsteknologi, mens "Euro IV" og "EURO V" endnu ikke var på markedet og derfor blev udviklet til formålet.

Til prototypen EURO-IV blev der anvendt et kombineret system af EGR med CRT (dvs. med filter), og til prototypen EURO-V blev der anvendt SCR-urea med motortilpasning (dvs. katalysator) for at optimere udslip af NO_x/PM. Resultaterne for "EURO IV" er mindre interessante i denne sammenhæng, da den testede prototype for EURO IV svarer til de forventninger man på daværende tidspunkt havde til teknologien EURO IV, som dog ikke viste sig at blive virkelighed og derfor ikke er karakteristisk for de EURO IV-køretøjer, der er på markedet i dag. Tekniske detaljer om motorerne er vist i nedenstående tabel:

Ud over "sædvanlig" måling af partikelmassen (PM) blev der målt på det totale antal partikler, overfladeareal, antal kulholdige partikler og størrelsesfordelingen af partikelemissionerne. Der blev testet ved DPF (filter) og andre efterbehandlingsteknologie, hvilken virkning det har på partikelemissionerne.

Et af formålene i Particulates projektet var at tilvejebringe en bedre forståelse af sidstnævnte, nucleation mode partiklerne. Disse partikler regnes for at være meget følsomme overfor testsituationer. Der blev derfor til dette formål udviklet en særlig teknik til måling begge typer partikler.

Der anvendtes legislative test cycles, ESC og ETC tests. Desuden anvendtes SMPS og DDMPS for steady state - og CPC, samt TrDMPS for "transient operation" ved mål af total antal partikler. Desuden målinger af finere partikler ved PM₁₀-PM_2,5, EURO-IV udstyres med DPF, mens EURO-V er med SCR.

Med hensyn til de "traditionelle" emissioner af partikelmasse, PM, blev der målt markant mindre mængder emissioner for Euro IV (EGR med CRT) og EURO V end for Euro III. Resultaterne for "EURO IV" er dog mindre interessante i denne sammenhæng, da den testede prototype for EURO IV svarer til de forventninger man på daværende tidspunkt havde til teknologien EURO IV, som dog ikke viste sig at blive virkelighed og derfor ikke er karakteristisk for de EURO IV-køretøjer, der er på markedet i dag.

Resultaterne er illustreret i nedenstående figur for de forskellige brændstoffer. I Danmark anvendes diesel svarende til D4.

"Euro 4" er en prototype, der svarer til EURO III med filter. D4 er svovlfri diesel, som er den kvalitet der anvendes i Danmark. Kilde: R. Carbone, et al.(2005).

Det fremgår, at partikelmængden blev reduceret markant for alle brændstoffer, således også for D4. Et lignende resultat blev opnået med ETC kørecyklus.

Disse resultater blev imidlertid ikke reflekterede i partikelantallet. Antallet af partikler blev målt for både tørre faste (carbonaceous) partikler og for samtlige partikler(dvs. inklusive flygtige/nucleation mode partikler). De tørre partikler blev målt ved anvendelse af ELPI med thermodenuder (og dermed fjernelse) af flygtige partikler. Det er denne måling, der bedst kan sammenlignes med PMP metoden, og som derfor er refereret her. Undersøgelsen blev gennemført for både ESC og ETC (henholdsvis jævnt og varieret) køremønster. Resultaterne er vist i figurerne nedenfor:

Figur 6-2 Samlet antal partikler målt med ELPI (stages 1-7 (30-1000nm)) med thermonuder. (ESC).

"Euro 4" er en prototype, der svarer til EURO III med filter. D4 er svovlfri diesel, som er den kvalitet der anvendes i Danmark. Kilde: R. Carbone, et al.(2005).

Figur 6-3 Samlet antal partikler målt med ELPI (stages 1-7 (30-1000nm)) med thermonuder, transient kørecyklus.

"Euro 4" er en prototype, der svarer til EURO III med filter. D4 er svovlfri diesel, som er den kvalitet der anvendes i Danmark. Kilde: R. Carbone, et al.(2005).

Som det fremgår ved sammenligning af disse to figurer med Figur 5.1 blev der ikke opnået samme markante resultater på antallet af partikler som på partikelmassen. Mest markant reduktion af antal partikler set for prototypen EURO IV, der som nævnt ikke svarer til de EURO IV som siden er kommet på markedet.

EURO V med SCR/urea gav op til 70 % færre faste (carboneous) partikler end EURO III.

Ved høj belastning (kørecyklus SS3) gav EURO V med SCR/urea dog udslip af flere partikler end EURO III, hvilket fremgår af nedenstående figur:

Figur 6-4: Samlet antal partikler, ELPI stages 1-7 (30-1000nm) med thermonuder, kørecyklus SS3 (Kørecyclus med høj belastning)

"Euro 4" er en prototype, der svarer til EURO III med filter. D4 er svovlfri diesel, som er den kvalitet der anvendes i Danmark. Kilde: R. Carbone, et al.(2005).

Arbejdet resulterede ifølge forfatterne samlet set i en klar demonstration af fordelene ved diesel-partikelfilter i kombination med brændstof med lavt svovlindhold på både partikelmasse og partikelantal. I Danmark indeholder diesel 10 ppm svovl svarende til brændstoftype D4.

Der er anvendt anerkendte metoder og testet for flere forskellige brændstoffer, kørecyklus'er mv., hvorfor resultaterne vurderes at være robuste - dog er de ikke repræsentative for EURO IV, da branchen har valgt en anden løsning end den prototype der er anvendt i de udførte forsøg.

Resultaterne med hensyn til EURO V er således relevante, mens resultaterne for EURO IV kan ses som et eksempel på den effekt, der vil kunne opnås, hvis partikelfilter var blevet anvendt som standardløsning til opfyldelse af Euro IV normen.

Der er ikke testet efter PMP, som ikke var udviklet på daværende tidspunkt, men målinger med ELPI kombineret med thermodenuder vurderes at give sammenlignelige resultater.

6.4.2 Andreas Mayer (2007)

Andreas Mayer har udgivet en række artikler, som er nævnt i litteraturlisten og har indgået i screeningen. Da de imidlertid bygger på samme grundlæggende data, er en enkelt - den nyeste - udvalgt til den videre gennemgang. Det er som tidligere nævnt:

Andreas Mayer et al (2007). Nanoparticle-Emission of EURO 4 and EURO 5 HDV Compared to EURO 3 With and Without DPF. January 2007. Se Bilag C med hensyn til nærmere data for udgivelsen.

Artiklen refererer som titlen siger til en undersøgelse af nanopartikel-emissioner fra Euro IV og V lastbiler sammenlignet med Euro III lastbiler med/uden DPF (partikelfilter).

EU lovgivningen stiller via Euro-normerne krav til emissionerne fra tunge køretøjer på grundlag af PM₁₀, som er et EU-mål fastlagt i 1982. Dette baserer sig på partikelmasse (vægt) og skelner ikke med hensyn til partikelstørrelse og kemisk sammensætning. Endvidere regulerer EU ifølge artiklen ikke sekundære emissioner, der resulterer af anvendelse af teknik til reduktion af partikler.

Formålet med undersøgelsen er et svare på om reduktion af partikelmassen (målt i vægt) automatisk, som det ifølge artiklen antages af EU, reducerer antallet af partikler/partikelkoncentrationen. For at belyse dette er der testet emissioner fra tre moderne køretøjer. Der i modsætning til Particulates tale om typegodkendte og kommercielt tilgængelige EuroIV og EuroV køretøjer - altså de teknologier vi ser på gaden i dag. Der er tale om

Der anvendtes SMPS og ELPI til fastlæggelse af størrelsesfordeling. Som vist i Figur 5-2 dækker disse metoder lidt forskellige størrelsesspekter. PASS anvendtes til sodmåling. Desuden anvendtes NanoMet til at måle den samlede aktive partikeloverflade. Prøveudtagningen blev foretaget i overensstemmelse med PMP.

Der blev målt ved stabilt køremønster (steady state), tilnærmelsesvist efter ESC kørecyklus. Dog blev der målt flere gange ved lave belastninger (load) end normalt ved ESC for at opfange svage punkter i effektiviteten af SCR systemet (Euro V) og PM-Kat (Euro IV). Udvælgelse af målepunkter i forhold til ESC er illustreret i nedenstående figur:

Punkter med streg over blev valgt fra i Mayers undersøgelse
Kilde: Andreas Mayer et al (2007).

Undersøgelserne viste, at Euro IV og V gav en kraftig reduktion af emission af partikelmasse (PM) sammenlignet med Euro III, ved anvendelse af ESC kørecyklus, og meget kraftig reduktion af NO_x.

Målingerne viste således, at Euro IV og Euro V lastbilerne udledte markant flere partikler end Euro III med filter, men færre end Euro III uden filter, dog bortset fra målingerne ved 100 % belastning.

Målingerne af Euro V vurderes af Mayer et al at være robuste (reproducerbare) med meget lave afvigelser (standardafvigelser), mens Euro IV med PM-Kat målinger var meget følsomme over for måleomstændighederne, herunder sodmængden og tidligere målinger.

I figurerne nedenfor er vist hovedresultaterne fra undersøgelsen. De fire figurer viser resultater fra belastninger med henholdsvis 0 %, 25 %, 50 % og 100 %, jf. Figur 5.6.

Figur 6-6: Emissions of ultrafine particles in the nano-scale range at 1400 rpm at different loads of all 4 test candidates (with SMPS and PMP-sampling)

I de tre første figurer, dvs. med 0 %, 25 % og 50 % ligger Euro III uden filter øverst, dvs. udslippet af nanopartikler er størst, mens Euro V i den sidste, dvs. med 100 % load ligger øverst.

Som det fremgår ligger Euro III med VERT-filter markant under de øvrige målinger, dvs. forurener markant mindre med nanopartikler, svarende til en størrelsesorden 2 til 3 gange færre^[7].

Udledning af NH₃ og NO₂ viste meget gode resultater for EURO-V, tæt på sporingsgrænsen. EURO-IV udledte derimod høje koncentrationer af NO₂ i området omkring 50 % belastning.

Der vurderes, at der er anvendt anerkendte og relevante målemetoder, herunder PMP der som beskrevet i kapitel 4 er afgørende for korrekte målinger af partikelantal.

6.4.3 Magdi Khair

Magdi Khair, Chris Sharp & Imad Khalek (2005):
Characterization of Nanoparticles from a 2010-Type Heavy-Duty Diesel Engine. United States: Southwest Research Institute, Texas.

Projektet er sponseret af US Dept. of Energy og der er input fra bl.a. EMA (Engine Manufacturers Association) og MECA (Manufacturers of Emission Controls Association).

1) udvikle 2010 Emission Control System (ECS) til tunge køretøjer baseret på EGR, SCR og CDPF (katalytisk diesel partikelfilter^[8]) teknologier.

Der måles både på den europæiske ESC kørecyklus og på den amerikanske transiente FTP kørecyklus. Derudover foretages ældning af HD motorer og måles NO_x og PM.

Indholdet af NO_x er lavere ved ESC end 'Transient', omvendt er PM højere. NO_x emissionen efter 200 timer er 0,27g/hp-hr (0,20 g/ kWh) for transient, mens denne er 0 19g/hp-hr (0,14 g/ kWh) ved ESC kørecyklus.

Resultaterne er temperaturafhængige, idet ESC kørecyklus resulteret i varmere motor i forhold til FTP kørecyklus.

6.5 Sammenfatning

Det ene af formålene med nærværende undersøgelse var på grundlag af et litteraturstudie at skabe et overblik over nyeste viden med hensyn til data for partikeludslippet, samt for det direkte udslip af NO₂ fra tunge køretøjer med Euronorm IV og V. Der er med litteraturstudiet skabt en grundigt og dokumenteret overblik over, hvad der findes af viden på dette område, men det må konstateres, at viden på området fortsat er sparsom.

Litteraturstudiet har vist, at kun tre kilder indeholder data med relevans for nærværende undersøgelse. Det drejer sig om resultater publiceret af Andreas Mayer, et al. (2007), R. Carbone, et al.(2005) i forbindelse med Particulates-projektet, samt Magdi Khair et al.(2005). De to førstnævnte var kendt af Miljøstyrelsen inden projektets start.

Ny viden er dog under udarbejdelse. TU Graz er i samarbejde med Empa, Schweiz i gang med et projekt vedrørende udslip fra EURO IV and V og forventer at færdiggøre et udkast til rapport om omkring midten af december 2007. I forbindelse med projektet gennemføres der målinger af partikelantal på tre tunge køretøjer med Euro IV og Euro V.

[8] Hvis en katalysator er coated på diesel partikelfilterets overflade, kaldes filteret CDPF

7 Emissionsvurderinger

På grundlag af litteraturstudiet er der skabt et overblik over nyeste viden med hensyn til data for partikeludslippet samt for det direkte udslip af NO₂ fra tunge køretøjer med Euronorm IV og V. Dette var det ene af nærværende projekts formål.

Det andet af de to formål med nærværende projekt er at give en anbefaling af de mest retvisende værdier på basis af de foreliggende data for udslip af NO₂ og partiklernes antal og masse samt eventuel størrelsesfordeling, samt vurdering af usikkerheden på disse data. I dette kapitel er der med udgangspunkt i de tre kilder, nævnt i foregående kapitel vist resultaterne af en beregning af partikelantal og NO₂ udslip på dette grundlag.

Det er ikke muligt med den tilgængelige viden at beregne den samlede parikelmængde, idet data ikke tillader det. Som et approximativt skøn er i stedet beregnet hvor meget Euro IV og V reducerer partikelantallet ud fra en gennemsnitbetragtning over de forskellige partikelstørrelser. Dette muliggør en sammenligning mellem Euro IV og V med Euro III med hensyn til, hvor stor en reduktion af partikelantallet der kan opnås ved at forsyne Euro IV og V med partikelfilter. Det skal dog bemærkes, at der ikke er tale om en vurdering af det samlede partikelantal.

7.1 Valg af metoder, data og antagelser

Kapitlet vil således først redegøre for de valgte metoder, data og antagelser og dernæst kort forklare om det heraf følgende beregningsværktøj.

7.2 Emissionsberegninger

7.2.1 Partikelemissioner opgjort efter vægt

Emissionsberegninger tager her udgangspunkt i partikeludslip opgjort i vægt. I tabellen nedenfor er vist de tre kilders opgørelser af udslip af partikler fra tunge køretøjer for henholdsvis Euro III med/uden filter, samt Euro IV og V.

Når der regnes efter vægt er det tydeligt at EURO IV og EURO V udsender langt mindre mængder partikler end EURO III.

7.2.2 Antallet af partikler.

Til måling af antallet af partikler er anvendt SMPS metoden. Denne metode fokuserer på meget små partikler mellem 10 og 400 nm.

Typisk gengives resultaterne fra målinger af størrelsesfordelingen som en kurve. Det samlede antal partikler kan herefter beregnes som integralet under kurven. Da der ikke foreligger beregninger af arealet under kurverne, er der foretaget en skønsmæssig vurdering af det gennemsnitlige antal partikler grafisk på kurven. Det gennemsnitlige antal partikler angiver en indikation for, hvor højt oppe kurven ligger og vurderes at være en rimelig indikator for den samlede mængde partikler.

I Mayer normeres efter luftmængde (cm3), mens der i Concawe normeres efter det arbejde motoren har udført (kWh). Det er ikke muligt at foretage en præcis omregning mellem de to opgørelser, da disse faktorer varierer i løbet af målingen.

I stedet er det beregnet hvor meget EURO IV og EURO V udsender af partikler set i forhold til EURO III. Disse resultater er vist i den følgende tabel.

* Udregnet ved simpelt gennemsnit indenfor hver load, dernæst vægtet, idet load 0% vægter 10%, load 25% vægter 40%, load 50% vægter 40% og load 100% vægter 10%. Gennemsnittet er baseret på tabel med antal partikler modtaget fra Mayer (Tabel 5.2).

Det bemærkes, at den EURO IV, der er anvendt til måling i Concave, er en prototype (en Euro III med filter), der antagelig ikke vil være almindelig udbredt. Derimod forventes det, at EURO V med SCR teknologien vil være almindelig udbredt i de kommende år.

Når der regnes efter antallet af partikler er der en reduktion på ca. 70 % fra de tidligere EURO III norm til de nye EURO IV (med PM kat) og EURO V (med SCR efterbehandling) normer ifølge begge de studier, der måler antal partikler.

Til sammenligning kan nævnes at EURO III og IV med partikelfilter reducerer med tæt på 100%.

7.2.3 NO_x emissionerne

NO_x er summen af NO₂ og NO. NO₂ er sundhedsskadeligt, og NO₂ indgår med grænseværdier i det danske smogvarslingssystem. Derimod findes der ikke grænseværdier for NO alene. Imidlertid sker der i atmosfæren en kemisk omdannelse, hvorved der hurtigt dannes sundhedsskadelig NO₂ fra NO.

Emissionerne er opgjort i lidt forskellige enheder. I Particulates er emissionerne opgjort i g/kWh, som er samme enhed som EURO normerne.

I Khair er emissionerne oprindeligt opgjort i g/hph, men omregnet til g/kWh i tabellen nedenfor.

EURO normerne for NO_x emissionerne ligger på 3,5 g/kWh for EURO IV og 2 g/kWh for EURO V. Particulates og Khairs målinger viser således, at de tunge køretøjer der er målt på her overholder normerne.

I Mayer er emissionerne angivet i NO₂ koncentrationer (ppm). Disse er opgjort før og efter katalysatoren. I tabellen er angivet virkningsgraden af katalysatoren.

I Mayers undersøgelse er det ikke umiddelbart muligt at se hvorvidt lastbilerne overholder normerne. Mayers artikel vurderer derimod NO og NO₂ effekten af de forskellige teknologier.

Udregnet ved simpelt gennemsnit indenfor hver load, dernæst vægtet, idet load 0% vægter 10%, load 25% vægter 40%, load 50% vægter 40% og load 100% vægter 10%. Gennemsnittet er lavet på basis af skøn, idet artiklen blot angiver søljediagrammer og der bør derfor medregnes en lille usikkerhed på dette tal, som følge af aflæsningsusikker etc. Der har været rettet henvendelse til Mayer for at få oplyst emissioner måle i gram per kWh, men uden held.

EURO IV med PM kat har kun ringe effekt på NO_x emissioner. Derudover viser undersøgelsen, at denne teknologi øger NO₂-andelen af NO_x-emission. Til sammenligning reducerer SCR teknologien både det samlede NO_x udslip og NO₂ udslippet.

EURO V med SCR teknologi vurderes derimod at give en betydelig reduktion i både NO og NO₂ emissionerne.

8 Konklusioner

Formålet med studiet har været at tilvejebringe et overblik over den nyeste viden om tunge køretøjers udslip af partikler og NO_x fra tunge køretøjer. Især med fokus på antallet af ultrafine partikler.

De tre studier viser, at EURO V med SCR/urea teknologi, som antagelig vil blive den mest almindelige teknologi i de kommende år, reducerer antallet af de ultrafine kulstofbaserede partikler med omkring 70%.

Med hensyn til NO_x emissionerne, så viser studierne at SCR/urea technologien er effektiv til at reducere både NO og de mere skadelige NO₂ emissioner. Derimod tyder undersøgelserne på, at EURO IV med PM-kat har en markant højere direkte emission af NO₂ sammenlignet med en EURO V med SCR teknologi.

Bilag A: Litteratursøgning

Dear….

The Danish Environmental Agency is presently preparing a report to the Parliament on emissions of particles and NO₂ from Heavy Duty Vehicles and Busses with Euro IV and V, as compared to Euro III. The report to the Parliament is to contribute to the further considerations on legislation regarding a Copenhagen environmental zone.

For this purpose, COWI is presently working on a literature study on this issue. I would therefore be most pleased, if you could help me by identifying and possibly sending (e.g. by link) references to literature in this field, i.e. on data for emissions of particles and NO₂, including mass and number and if possible distribution on size.

The report will be published on the DEPA homepage, including an English summary.

Best regards

Lennart Erlandsson
Key Account Manager, Air Quality
AVL-MTC
www.avl.com
P.O. Box 223
SE-136 23 Haninge, Sweden
Phone +46(0)8 500 656 12
Fax +46(0)8 500 283 28
Mobile +46(0)76 525 26 12
E-mail lennart.erlandsson@avlmtc.com
www.avl.com/mtc
Har arbejdet med miljøzoner i Stockholm

B.Sc. Peter Hendriksen
Head of the department Acoustics
TNO Science and Industry, Business Unit Monitoring Systems
Stieltjesweg 1, P.O. Box 155, 2600 AD Delft, The Netherlands
E-mail: Peter.Hendriksen@tno.nl
Phone: +31 15 2692215
Fax: +31 15 2692111
www.tno.nl
E-mail: peter.hendriksen@tno.nl

Bart Bos
Head of the department
TNO Science and Industry
Stieltjesweg 1, P.O. Box 155, 2600 AD Delft, The Netherlands
E-mail: bart.bos@tno.nl
Phone: +31 15 2692215
Fax: +31 15 2692111
www.tno.nl

Andreas Mayer
TTM, A.Mayer
Fohrhölzlistrasse 14 b
CH-5443 Niederrohrdorf
Phone: 0041 56 496 6414
Fax: 0041 56 496 6415
E-Mail: ttm.a.mayer@bluewin.ch

Henviste til en række konferencer mv., hvorfra diverse artikler og præsentationer er hentet til listen af litteratur:

- ETH-Nanoparticle conference www.nanoparticles.ethz.ch
- SCAQMD-conference on "DPF+DeNO_x-Technologies" Los Angeles 2007
- Workshops of AFSSET in Paris, France September 2007

Martin Mohr, PhD
Empa
Gruppe Abgasnachbehandlung/Exhaust aftertreatment Group Internal Combustion Engines Laboratory Empa Materials Science and Technology
Ueberlandstrasse 129, 8600 Duebendorf, Switzerland
Tel +41-44-823 4190
Fax +41-44-823 40 41
E-mail: martin.mohr@empa.ch www.empa.ch

Guido Lenaers
VITO, Boeretang 200, 2400 MOL, Belgium
Tel: + 32 14 335814
Fax: +32 14 321185
E-mail: guido.lenaers@vito.be
VITO homepage: http://www.vito.be

Bilag B: Målemetoder

Nedenfor er vist en oversigt over målemetoder til måling af partikelstørrelse og partikel størrelsesfordeling.

Kilde: Burtscher, H., & Majewski, W. A. (2004). PM Measurement: In-situ Methods. In DieselNet Technology Guide (Measurement of emissions, particulate matter). Retrieved Nov 6, 2007, from http://www.dieselnet.com/tech/measure_pm_ins.html

Bilag C: Litteraturanalyse

I dette bilag redegøres overordnet for resultater og metoder i den i første omgang udvalgte litteratur. Gennemgangen i det følgende er efter forfatterens efternavn.

Jon Andersson (2004):

UN-GRPE PMP Phase 3 Inter-laboratory Correlation Exercise: Framework and Laboratory Guide. Great Britain: UK Department for Transport.

Projektets aktører
Projektet er gennemført af Ricardo Consulting Engineers for UK DfT som del af Particle Measurement programme (PMP).

Ricardo Consulting Engineers er et engelsk privat rådgivende ingeniørfirma indenfor primært transport og energi.

UK Department for Transport (DfT) er en britisk ministerium, med formålet at varetage befolkningen og regeringens interesser indenfor transport i forhold til energi, miljø og samfund.

Formål og baggrund
Formålet med projektet er, at specificere og teste guidelines og protokol for interlaboratory correllation exercise. Formålet er, at evaluere 'draft revised Regulation 83 dokument'.

Metode
Projektet rummer en række retningslinier til brug for tests på området.

Resultater og observationer
Projektet fremviser ikke egne resultater på området.

Validitet, usikkerhed og robusthed
Der er ingen usikkerhed i dette studie alene, da dette refererer til tidligere studier.

R. Carbone, A. Jørgensen, N. Ranchet, D.J. Rickeard, C.J. Rowntree, R.J. Stradling og P.J. Zemroch (2005):

Fuel effects on the characteristics of particle emissions from advanced motors and vehicles. Brussels: Concawe.

Projektets aktører
Projektet er gennemført/artiklen er udgivet af: CONCAWE Fuels quality and Emissions Management Group Special Task Force FE/STF-10 for at aktualisere forståelsen af emissioner fra færdsel på veje. Projektet er en del af CONCAWE's bidrag til DG TREN 'Particulates' konsortium.

Formål og baggrund
Studiet vurderer brændselseffekter på emissioner fra nye motorer/køretøjers teknologier. Der testes på motorer der dækker EURO-III til EURO-V teknologier. Målinger testes på partikel massen (PM), det totale antal partikler, antal kulholdige partikler og størrelsesfordelingen af partikelemissionen. Der testes ved DPF (filter) og 'after treatment' teknologier, hvilken virkning det har på partikel emissionerne. EURO-IV er udstyret med CRT, mens EURO-V er med SCR.

Metode
Legislative test cycles. ESC and ETC tests. Desuden SMPS og DDMPS for steady state - og CPC samt TrDMPS for "transient operation" ved mål af total antal partikler. Desuden målinger af finere partikler ved PM₁₀-PM_2,5.

Resultater og observationer
Ved test af partikel masse (PM) klarer EURO-IV sig bedst, dernæst EURO-V og dårligst EURO-III. EURO-IV og EURO-V producere en signifikant lavere PM end EURO-III. EURO-IV med DPF (filter) producere den laveste PM.

Ved test af antal kulholdige partikler klarer EURO-IV med CRT sig bedre end EURO-III. EURO-V producerer op til 70% færre partikler end EURO-III, men er stadig væsentlig flere end EURO-IV med CRT.

Ved test af totalt partikel antal producerer EURO-IV motor med CRT færrest partikler, dernæst EURO-V og sidst EURO-III. EURO-IV reducere både partikler over og under 30nm.

Figure: ESC total particle count by SMPS: particles <30nm and >30nm, different fuels

Validitet, usikkerhed og robusthed
Usikkerheden er den samme som i Particulates projektet, hvorfor der henvises til dette.

Yuichi Goto, Hajime Ishii, Hisakazu Suzui & Terunao Kawai (2005):

Particles Emission from HD diesel vehicle with urea SCR Catalyst. Japan: Environment Research Department, National Traffic Safety and Environment Laboratory.

Projektets aktører
Projektet er gennemført af: Environment Research Department, National Traffic Safety and Environment Laboratory, Japan.

Formål og baggrund
Formålet er, at undersøge hvorvidt urea SCR (Selective Catalytic Reduction) system er en løsning til at imødekomme nye japanske krav om NO_x udledning. SCR opfylder målsætning om partikelmasse (PM), men det skal her undersøges hvorledes partikel antallet påvirkes.

Det søges at undersøge, hvorvidt partikel antallet reduceres ved urea SCR system (uden DPF), da det blot vides at der opnås PM reduktioner. Der testes kun på SCR system uden DPF (filter). Desuden testes NO_x reduktioner ved urea SCR.

Metode
Her undersøges ved EEPS (Engine Exhaust Particle Sizer, TSI3090), hvorvidt SCR påvirker såvel størrelsen af partikler samt partikel antallet. Test køres på 25t køretøj med installeret SCR system og der benyttes JIS No. 2 light oil med svovlindhold på 24ppm. Test "urea" vand tilsvarer DIN standard. Der måles på 60 og 80 km/t.

Resultater og observationer
Ved test af partikel antal er antallet højere ved SCR system end for køretøjer med DPF (CRT). Køretøjer der benytter SCR system opfylder PM regulering (masse), men partikel koncentrationen (antallet) er høj sammenlignet med køretøjer med DPF.

Partikeldistributionen ved 'idling' har peaks omkring 6nm og 70nm, de der er størst mængdemæssig emission af disse størrelsesgrupper. Flere forskellige kørecyklusser er underlagt tests og et køretøj med kun urea SCR overholder reglerne om PM regulering (<0,027g/kWh).

Validitet, usikkerhed og robusthed
Emissionen fra urea SCR system opfylder kravene om PM (masse), men emissionen er anderledes end konventionel partikel emission og det er nødvendigt at lave yderligere research.

Ove Holm (2006):

Erfaringer med partikelfiltre til lastbiler. Denmark: Dansk Transport & Logistik (DTL).

Formål og baggrund
Oplægget er lavet i forbindelse med en høring i det danske folketing om SCR-katalysatorer og partikelfilterkrav og præsenterer dels egne holdninger, dels et resultat fra Particulates projektet.

DTL er for miljøzoner som i Sverige og foreslået i Aalborg over tid og ser løbende udskiftning til mere miljøvenlige lastbiler samt eftermontering af filtre på gamle lastbiler som løsning.

Resultater og observationer
Oplægget fremsætter foreslag om nej til SCR og filter på EURO-IV og EURO-V, da eftermontering af DPF på disse kun resulterer i små reduktioner. Som det ses af figuren herunder reducerer EURO-IV og EURO-V alle størrelser partikler - også de ultrafine.

Magdi Khair, Chris Sharp & Imad Khalek (2005):

Characterization of Nanoparticles from a 2010-Type Heavy-Duty Diesel Engine. United States: Southwest Research Institute.

Projektets aktører
Projektet er gennemført/artiklen er udgivet af: Southwest Research Institute

Projektet er sponseret af US Dept. of Energy og der er input fra bl.a. EMA (Engine Manufacturers Association) og MECA (Manufacturers of Emission Controls Association).

Formål og baggrund
Formålet med projektet er, at:
1) udvikle 2010 Emission Control System (ECS) til tunge køretøjer baseret på EGR, SCR og CDPF teknologier.
2) evaluere effekter af 'Fuel Sulphur'
3) evaluere varigheden af ECS

Metode
Beskriver ESC kørecyklus i forhold til 'Transient' (ETC). Foretager ældning af HD motorer og måler NO_x og PM.

Resultater og observationer
Indeholdet af NO_x er lavere ved ESC end 'Transient', omvendt er PM højere. NO_x emissionen efter 200 timer er 0,27g/hp-hr for transient, mens denne er 0
19g/hp-hr ved ESC kørecyklus. Efter 6000 timer er emissionen ved transient 0,24g/hp-hr, mens denne er 0,21g/hp-hr ved ESC. PM er højere ved ESC cyklus end ved transient, idet denne er 0,008g/hp-hr efter 200 og 6000 timer, mens transient er hhv. 0,005g/hp-hr og 0,003g/hp-hr.

Validitet, usikkerhed og robusthed
Temperaturafhængig, idet ESC sammenlignet med FTP.

David B. Kittelson (2006):

Ultrafine Particle Emission & Control Strategies. Minnesota: University of Minnesota.

Projektets aktører
Projektet, et oplæg, er gennemført ved: South Coast Air Quality Management District Conference on Ultrafine Particles: The Science, Technology, and Policy Issues, 30. april - 2. maj 2006 i Los Angeles.

Oplægget er af David B. Kittelson fra University of Minnesota, Centre for Diesel Research.

Formål og baggrund
Oplæget belyser emissionsstandarder, problemstillingen vedrørende partikelmasse og partikelantal samt sundhedseffekter af partikelemission.

Metode
Der ses på standardemissioner af PM og partikeldistribution samt emission af NO₂. Partikeldistributionen og -massen belyses idet de sundhedsmæssige effekter af små partikler er lige så skadelige som større partikler.

Resultater og observationer
Af nedenstående figur ses ligeledes tests PM10, PM2,5 (fine particles) og PM0,1 (ultrafine particles). Til sammenligning måler SMPS nanopartikler og ultrafine partikler.

Figure: Typical engine exhaust particle size distribution by mass, number and surface area

I projektet foretages en række tests på vej og i laboratorium for en række motorer. Den generelle trend er, at partikelemissionen er højest ved kørsel på vej. Fordelingen af partikler observeres ved SMPS (9-300nm), ELPI (30-2500nm) og CPC (>3nm). Herunder ses resultater fra CRC E-43 program samt laboratorium tests på to forskellige brændsler.

Figur: Size distributions for HD Diesel engine with electronic engine control - no aftertreatment.

Lars Christian Larsen (2006):

Høring om SCR og partikelfilterkrav. Denmark: Dinex.

Projektets aktører
Projektet er gennemført/artiklen er udgivet af: Dinex og fremlagt i forbindelse med den danske regerings høring om SCR og partikelfilterkrav d. 21. november 2006.

Dinex Emission Technology A/S er et privatejet firma fra 1982, der udvikler, producerer og distribuere udstødningssystemer, heriblandt filtre, SCR og DiNO_x.

Formål og baggrund
Projektet omhandler primært emission af NO_x fra busser.

Resultater og observationer
Projektet tilføjer ikke nye resultater til analyse, men gennemgår emissionsstandarder.

Validitet, usikkerhed og robusthed
Der er ingen usikkerhed i dette studie alene, da dette refererer til tidligere studier.

Marko Marjamäki og Jorma Keskinen (2001):

Particulates - Characterisation of Exhaust Particulate Emissions from Road Vehicles. Deliverable 2: Vehicle exhaust, particulates characterisation, properties, instrumentation and sampling requirements. Brussels: European Commission.

Projektets aktører
Artiklen er udgivet af: Europa Kommisionens DG TREN, 5th framework.

Projektet er udført i samarbejde mellem flere europæiske aktører, heriblandt: Aristotle University of Thessaloniki (EL), CONCAWE (B), AB Volvo (S), AVL List GmbH (A), Swiss Federal Laboratories for Material Testing and Reasearch (CH), MTC AB (S), Tampere University of Technology (FI), Institute for Internal Combustion Engines and Thermodynamics, Tech. University Graz (A), Institut Français du Pétrole (F), AEA Technology plc (UK), European Commission – Joint Research Centre (NL), REGIENOV - RENAULT Recherche Innovation (F), Institut National de Recherche sur les Transports et leur Securité (F), DEKATI Oy (FI), Department of Analytical Chemistry, Stockholm University (S), Department of Hygiene and Epidemiology, University of Athens Medical School (EL), Institut National de l’ Environment Industriel et des Risques (F), Les White Associates (UK), Transport Research Laboratory (UK) og Institute for Internal Combustion Engines, Aachen University of Technology (D).

Projektet opsummerer resultater fra tidligere studier og kan derfor fungere som referenceramme i forhold til udregninger på EURO-IV og EURO-V.

Formål og baggrund
Particulates projektet sigter mod at tilføre viden og forståelse for emissioner fra motorer i køretøjer. Hovedformålet er, at skabe overblik over den nuværende status på måling af partikel emission fra køretøjer.

Projektet er igangsat på baggrund af informationer om, at sundhedseffekter af partikelemissioner ikke blot afhænger af partikelmassen, men ligeledes af partikelantallet. Projektet er opbygget som litteraturstudie.

Metode
På baggrund af et litteraturstudie opdeles partikelemissioner i <300nm og >300nm. SMPS benyttes som baseline teknik. Der testes på kold og varm start NEDC og FAS kørecyklusser. Der ses desuden på PM₁₀, PM_2,5 og PM_0,1 tests.

Der ses desuden på tests: CPC til måling af antal partikler (N/cm3), TEOM til måling af partikelmasse

Resultater og observationer
Gennemgang af tests og studier. Anbefaler bl.a. SMPS til steady-state målinger, mens ELPI bør benyttes ved transient kørecykler.

Af nedenstående figur illustreres forskellen mellem måling af partikel masse og antal. Det er dermed vigtigt, at reducere også de små partikler, da partikel antallet er vigtigt i forhold til sundhedseffekter af emissioner.

Figure 4-4: Diesel exhaust particle size distribution. Number weighted distribution with black line and mass weighted with grey line. (Adapted from Kittelson, 1998).

Der er ingen usikkerhed i dette studie alene, da dette refererer til tidligere studier.

John May, Jon Andersson, Dirk Bosteels, Andrew Nicol og Chris Such (2007):

The Application of Emissions Control Technologies to a Low-Emission Engine to Evaluate the Capabilities of Future Systems for European and World-Harmonised Regulations. Brussels: AECC.

Projektets aktører
Projektet er gennemført/artiklen er udgivet af: Ricardo Consulting Engineers, Shoreham-by-Sea (UK) og Association for Emissions Control by Catalyst (AECC), Brussels (BE) i 2007.

Ricardo Consulting Engineers er et engelsk privat rådgivende ingeniørfirma indenfor primært transport og energi.

Association for Emissions Control by Catalyst er en belgisk baseret non-profit forsknings sammenslutning mellem europæiske producenter af teknologi til kontrol af køretøjers emissioner.

Formål og baggrund
Formålet ved projektet er, at teste NO_x samt PM. Formålet er, at undersøge hvorvidt en NO_x emission på under 0,4g/hWh kan opnås ved ETC test, ved EURO-III med SCR urea samt DPF (hvorved EURO-V standard nås ifølge tidligere studie). Der ses desuden også på anden emission fra motoren. Fokus er på EURO-IV og EURO-V standarder.

Metode
En eksisterende motor med lavt NO_x udslip (cooled EGR) testes, idet motoren udstyres med DOC, C-DPF, 'airless urea dosing system', SCR og ASC. Der testes på kørecyklusser ETC og ESC samt WHTC. Der benyttes ligeledes PMP metode til at måle nitrogen og partikelantal.

Resultater og observationer
'Tailpipe' NO_x emissionerne i ETC og ESC var 0,15g/kWh, dvs. lavere end målsætningen på 0,4g/kWh og indenfor den ventede EURO-6 norm. PM emissioner er desuden meget lave, især for ETC tests.

Ved WHTC test er NO_x emissionen dobbelt så høj, dvs. 0,3g/kWh, hvilket skyldes manglende brug af EGR indtil 60°C og lavere udstødningstemperatur, da dette var en koldere test-temperatur. De øvrige parametre var stort set identiske til de under de første tests.

I undersøgelsen fremgår endvidere resultater for emission af øvrige gasser samt tests temperaturer. 'Engine out' partikel massen var omkring 2,5 til 5*10¹⁴/kWh.

Andreas Mayer, M.Kasper, Th.Mosimann, F.Legerer, J.Czerwinski, L.Emmenegger, J.Mohn, A.Ulrich og P.Kirchen (2007):

Nanoparticle-Emission of EURO-4 and EURO-5 HDV compared with EURO3 with and without DPF. United States: SAE International.

Projektets aktører
Projektet er gennemført/artiklen er udgivet af: TTM, Matter Engineering (CH), AKPF, FHS Biel, EMPA (CH) og ETH (CH) i 2007.

Matter Engineering er et schweizisk privat firma, specialiseret i måling og karakteristik af nanopartikler. Arbejder tæt sammen med en række forskningsinstitutioner: ETH, FHNW og FHB.

AKPF er dannet af de industrielle partnere i VERT-projektet, der gennemførtes af erhvers- og sundhedsmyndigheder i Østrig, Schweiz og Tyskland (AUVA, SUVA og TBG).

EMPA er en forskningsinstitution i ETH-Bereich og dermed under Schweizer Bildungs-, Forschungs- und Innovationsszene (BFI).

Swiss Federal Institute of Technology, Zürich (ETH) er det schweiziske teknologiske institut.

SAE (The Society of Automobile Engineers) international er en amerikansk sammenslutning af bilproducenter.

Formål og baggrund
Projektet havde til formål, at måle emissionerne fra køretøjer, idet der fokuseres på nanopartikler: partikelmasse, partikel distribution og partikel antal. Emissioner fra tre moderne køretøjer måles: en HDV motor der opfylder EURO-IV (PM-Kat), en motor der opfylder EURO-V (med SCR) og en motor der opfylder EURO-III hhv. med og uden DPF. Undersøgelsen er især rettet mod nanopartikler (10-400nm) og tester distributionen, massen og mængden af nanopartikler.

Metode
Der måles ved metoderne SMPS (PMP), NanoMet, PASS og ELPI. Kørecyklus der fokuseres på er ESC.

Resultater og observationer
For EURO-IV med PM-kat og EURO-V med SCR ses en moderat reduktion af nanopartikler i forhold til EURO-III uden DPF. Ved full load udleder EURO-V dog højere koncentrationer end EURO-III uden DPF.

Sammenlignes med en EURO-III med DPF, der opfylder VERT kriterier, udleder begge de mere moderne motorer 100-500 gange flere nanopartikler. Udstyres moderne motorer derimod med DPF vil emissioner i forhold til EURO-III uden DPF være reduceret 0,1%, dvs. partikel koncentrationen i udstødningen vil være lavere end i trafikerede omgivelser.

Figure: Emissions of ultrafine particles in the nano-scale range at 1400 rpm at different loads of all 4 test candidates (with SMPS and PMP-sampling)

Udledning af NH₃ og N₂O ser fint ud for EURO-V, da SCR ikke har ulemper på dette felt og udledte tæt på emissionsgrænseværdi. EURO-IV udledte høje koncentrationer af NO₂ ved half load. Både EURO-IV og EURO-V skal forbedres signifikant mht. partikelfiltre for at kunne konkurrere med EURO-III med DPF indenfor emissioner af nanopartikler.

Zissiz Samaras, Neville Thompson, Leonidas Ntziachristos, Diane Hall, Roger Westerholm og Paul Boulter (2005):

Caracterisation of Exhaust Particulate Emissions from Road Vehicles (Particulates). Brussels: DG TREN.

Projektets aktører
Artiklen er udgivet af: Europa Kommisionens DG TREN, 5th framework.

Projektet er udført i samarbejde mellem flere europæiske aktører, heriblandt: CONCAWE (B), AB Volvo (S), AVL List GmbH (A), Swiss Federal Laboratories for Material Testing and Reasearch (CH), MTC AB (S), Tampere University of Technology (FI), Institute for Internal Combustion Engines and Thermodynamics, Tech. University Graz (A), Institut Français du Pétrole (F), AEA Technology plc (UK), European Commission – Joint Research Centre (NL), REGIENOV - RENAULT Recherche Innovation (F), Institut National de Recherche sur les Transports et leur Securité (F), DEKATI Oy (FI), Department of Analytical Chemistry, Stockholm University (S), Department of Hygiene and Epidemiology, University of Athens Medical School (EL), Institut National de l’ Environment Industriel et des Risques (F), Les White Associates (UK), Transport Research Laboratory (UK), Institute for Internal Combustion Engines, Aachen University of Technology (D), VTT ENERGY - Engine Technology and Energy in Transportation (FI) og Ford Forschungszentrum Aachen GmbH (D).

Formål og baggrund
Particulates konsortiet er etableret med henblik på, at udvikle viden på området indenfor emissioner fra køretøjer, inklusiv karakteristik af partikel størrelse og antal. Formålet med dette projekt er, at

Metode
Der sammenlignes emissioner fra motorer der opfylder euronormer EURO-III, EURO-IV (CRT) og EURO-V. Der testes ved PM₁₀->PM_2,5, SMPS, ELPI. Der kigges på kørecyklusserne ETC og ESC, men i dette fokuseres på ESC resultaterne.

Resultater og observationer
Partikelantallet er højere for EURO-V ved SCR/urea og NO_x aftertreatment end for EURO-III med DPF, idet der er flere små partikler med mindre masse. Målinger med DPF/filter giver markant bedre resultater end uden DPF.

Partikelmassen er klart højest for EURO-III, mens partikelmassen er en smule højere for EURO-V end EURO-IV. EURO-IV udleder den laveste partikelmasse i dette studie.

Partikeldistributionen af partikler over og under 30nm målt ved SMPS ved en ESC kørecyklus for seks forskellige brændsler ses herunder. Det ses tydeligt, at EURO-IV udleder færrest store partikler (>30nm), mens der er mere tvivl om hvilken euronorm der sikrer lavest emission af små partikler (<30nm). Det kan desuden ses, at brændselsvalget har større effekt på emissioner <30nm end på >30nm.

Figure: SMPS distributions of Euro-III to Euro-V engines from AVL over the ESC cycle, split into particles <30 nm and particles =30 nm

Projektet betrageter ligeledes emissioner af NO_x. Emissionen af NO_x er højest for EURO-III, mens EURO-V ligger lavest af de tre. EURO-III og EURO-V emissioner ligger tæt på grænseværdierne, mens EURO-IV ligger markant under grænseværdien.

Neville Thompson, Urban Wass, Leonidas Ntziachristos, Zissis Samaras, Stephan Hausberger, Paivi Aakko og Theodor Sams (2004):

Overview of the European “Particulates” Project on the Characterization of Exhaust Particulate Emissions from Road Vehicles - Results for Heavy-Duty Engines. Brussels: European Commission, DG TREN.

Projektets aktører
Oplægget er udgivet af: Europa Kommisionens DG TREN, 5th framework.

Formål og baggrund
Oplægget fremligger resultater for Particulates projektet, idet der ses på resultater ved HD motorer.

Metode
Samme metode som i Particulates (se Samaras, 2005). SMPS, DDMPS og ELPI tests er udført ved ETC og ESC kørecyklusser, idet der ses på forskellige brændsler ved tests på EURO-1 til EURO-V.

Resultater og observationer
Der opnås lave PM emissioner ved DPF udstyrede motorer samt ved EURO-V SCR/urea uden DPF. Partikelantallet er målt ved ELPI for EURO-V motor er således lavere end en EURO-III uden DPF, men højere end EURO-III med DPF.

Partikeldistributionen illustreres ved SMPS test ved partikel antal >30nm og <30nm afhængig af brændstoftyper. Heraf ses, at brændstoftypen især påvirker emissionen af de små partikler. Det laveste antal partikler er desuden ved EURO-IV DPF system. Tilsvarende er gældende ved DDMPS test.

HD diesel motorer med 'particulate traps' producerer lave PM emissioner og lavt antal partikler, hvis denne køre på 'low sulphur fuels'. HD EURO-V med SCR/urea men uden DPF producerer lav PM emissioner, men partikelantallet er højere end med DPF.

Usikkerhed ved resultaterne er de samme som i Particulates, hvorfor der henvises til denne.

Bilag D: Bruttoliste af litteratur

Association for Emissions Control by Catalyst (AECC) (2006). NO₂ emissions from exhaust aftertreatment technology. Association for Emissions Control by Catalyst (AECC). EU workshop on impact of direct emissions of NO₂ from road vehicles on NO₂ concentrations, 19. September 2006.

Jon D. Andersson, Dirk Bosteels, Carl A. Jemma & Robert A. Searles (2002). Particle Emissions From a EU 3 Heavy-duty Diesel Engine with Catalyst-based Diesel Particle Filter and Selective Catalytic Reduction System: Size, Number, Mass & Chemistry. Aachener Kolloquium Fahrzeug- und Motorentechnick. 2002

Jon D. Andersson & David Clarke (2004). UN-GRPE PMP Phase 3 Inter-laboratory Correlation Exercise: Framework and Laboratory Guide. Ricardo Consulting Engineers. Working paper. May 2004.

Jon D. Andersson (2006). Lubricant Formulation Influences Nanoparticle Emissions From Light- and Heavy-duty Diesels. Ricardo Consulting Engineers. SCAQMD Conference, 2006.

Dirk Bosteels, John May, Jon Andersson, Andrew Nicol, Chris Such & R.D. Sellers (2006). Investigation of the Feasibility of Achieving Euro VI Heavy-Duty Diesel Emissions Limits by Advanced Emissions Controls. Brussels, Association for Emissions Control by Catalyst (AECC). EU workshop on impact of direct emissions of NO₂ from road vehicles on NO₂ concentrations, 19. September 2006.

R. J. Brisley (2007). Overview of the AECC Heavy-Duty Euro VI Programme and Emissions Results on European Cycles. Brussels, Association for Emissions Control by Catalyst (AECC), 2007.

H. Burtscher & W. A. Majewski (2004). PM Measurement: In-situ Methods. In DieselNet Technology Guide (Measurement of emissions, particulate matter). Retrieved Nov 6, 2007, from http://www.dieselnet.com/ tech/measure_pm_ins.html

R. Carbone, A. Jørgensen, N. Ranchet, D.J. Rickeard, C.J. Rowntree, R.J. Stradling & P.J. Zemroch (2005). Fuel effects on the characteristics of particle emissions from advanced motors and vehicles. CONCAWE Fuels quality and Management Group. January 2005

David Carslaw (2006).Direct NO₂ in the UK: evidence from ambient measurements. Institute for Transport Studies, University of Leeds, Air Quality Expert Group (AQEG). EU workshop on impact of direct emissions of NO₂ from road vehicles on NO₂ concentrations, 19. September 2006.

Patrick Charbonneau (2007). Diesel Engine Technology Near Zero Emissions. International Truck and Engine Corporation, 2007.

Jan Czerwinski, Andreas Mayer, Jean-Luc Péterman, Pierre Comte & J. Lemaire (2007). Diesel NO/NO₂/NOX Emissions – new experiences & challenges. SAE International, 2007.

Frank Dünnebeil (2007). NO₂ Emissions of Urban Road Transport. DACHNLS Meeting Nr. 20. April 2007.

Frank Dünnebeil & Udo Lambrecht (2007). Entwicklung der Nox- und NO₂-Emissionen im Innerortsverkehr in Baden-Wüttemberg und Deutschland bis zum Jahr 2015. IFEU Heidelberg. Im Auftrag des Umweltministeriums Baden-Württemberg, 2007.

DG Environment (2006). Directive on ambient air quality and cleaner air for Europe, COM(2005) 447. ENV C3, DG Environment. EU workshop on impact of direct emissions of NO₂ from road vehicles on NO₂ concentrations, 19. September 2006.

ETH Conference papers (2007). BoA Papers. 11th ETH Conference on Combustion Generated Particles, 2007.

Raymond Gense (2007). Direct NO₂ emissions: the state of knowledge and consequences. EU workshop on impact of direct emissions of NO₂ from road vehicles on NO₂ concentrations, 19. September 2006.

Yuichi Goto et. al (2005). Particles Emission from HD diesel vehicle with urea SCR Catalyst. Environment Research Department. 9th ETH, Zürich, 16. august 2005

Matt Haber (2006). Ultrafine Particles. US Environmental Protection Agency Pacific Southwest Region 9. Maj 2006.

D.E. Hall, R J Stradling, D J Rickeard, G Martini, A Morato-Meco, R Hagemann et al (2001). Measurement of the number and mass weighted size distributions of exhaust particles emitted from european heavy duty engines. CONCAWE, 2001.

Ove Holm (2006). Erfaringer med partikelfiltre til lastbiler. Dansk Transport og Logistik (DTL). Høring om SCR og partikelfilterkrav, Miljø- og Planlægningsudvalget, 21. November 2006.

Caroline Hosier (2004). OICA presentation of ACEA PM-3 programme. ACEA Task-force Particulates (TF-PM), Ford Motor Company. Preliminary results. June 2004.

Christoph Kessler, Juliane Kluge & Rainer Vogt (2006). Analysis of urban NO₂ sources and the effect on NO₂ air quality. AVISO GmbH, BMW Group & Ford Forschungszentrum. EU workshop on impact of direct emissions of NO₂ from road vehicles on NO₂ concentrations, 19. September 2006.

Magdi Khair, Chris Sharp & Imad Khalek (2005). Characterization of Nanoparticles from a 2010-Type Heavy-Duty Diesel Engine. Southwest Research Institute. August 2005

Imad A. Khalek (2006). Volatile Nanoparticle Number Emissions from a Diesel Engine Equipped with a Catalysed Particle Filter. 2006

David B. Kittelson (2006). Ultrafine Particle Emission & Control Strategies. South Coast Air Quality Management District Conference on Ultrafine Particles: The Science, Technology, and Policy Issues. Centre for Diesel Research. April-May 2006.

David B. Kittelson (2006). Issues and concerns. South Coast Air Quality Management District Conference on Ultrafine Particles: The Science, Technology, and Policy Issues. Centre for Diesel Research. 2006.

Udo Lambrecht, Frank Dünnebeil & Ulrich Höpfner (2006). Findings in Germany: Nox: Development of emissions and air quality. Causes for unexpected values of ambient concentrations of NO₂. ifeu - Institute for Energy and Environmental Research Heidelberg, Tyskland. EU workshop on impact of direct emissions of NO₂ from road vehicles on NO₂ concentrations, 19. September 2006.

Lars Christian Larsen (2006). Høring om SCR og partikelfilterkrav. Dinex Emission Technology A/S. Høring om SCR og partikelfilterkrav, Miljø- og Planlægningsudvalget, 21. November 2006.

Guido Lenaers & M. Van Poppel (2004). Report on first measurement campaign on Euro 2 bus before retrofitting with Clean Air Power system. VITO, 2004

Guido Lenaers & M. Van Poppel (2005). Report on measurement campaign on Euro 2 bus retrofitted with Clean Air Power system. VITO, 2005

Steffen Loft (2006). Sundhedseffekter af Partikelforurening. Institut for Folkesundhedsvidenskab, Københavns Universitet. Høring om SCR og partikelfilterkrav, Miljø- og Planlægningsudvalget, 21. November 2006.

Marko Marjamäki & Jorma Keskinen (2001). Particulates - Characterisation of Exhaust Particulate Emissions from Road Vehicles. Deliverable 2: Vehicle exhaust, particulates characterisation, properties, instrumentation and sampling requirements. CONCAWE, DG Tren, EU Commission, 2001.

John May, Jon Andersson, Dirk Bosteels, Andrew Nicol & Chris Such (2007). The Application of Emissions Control Technologies to a Low-Emission Engine to Evaluate the Capabilities of Future Systems for European and World-Harmonised Regulations. Ricardo Consulting Engineer & Association for Emissions Control by Catalyst (AECC), 2007

Andreas Mayer, J. Czerwinski, L. Metthews & T. Mosimann (2005). Filtration of diesel soot nanoparticles and reliability in Swiss HDV retrofitting. TTM, 2005

Andreas Mayer (2006). Why use Size, Substance and Number of Solid Particles instead of PM-Mass to characterize and limit Particle Emissions of IC-Engines. TTM, 2006.

Andreas Mayer (2006). Experience with 10'000 DPF-Retrofits of Construction Machines, Locomotives and Transit Buses in Switzerland. TTM, 2006.

Andreas Mayer, M.Kasper, Th.Mosimann, F.Legerer, J.Czerwinski, L.Emmenegger et al (2006). Emissions of Nanoparticles from HDV EURO4 or EURO5 engines compared with EURO3 with and without DPF. TTM, 2006.

Andreas Mayer (2006). Ultrafine Particle Emissions of HDV Euro 4 and Euro 5 compared to Euro 3 with a VERT-Particle Filter (overheads). TTM. Høring om SCR og partikelfilterkrav, Miljø- og Planlægningsudvalget, 21. November 2006.

Andreas Mayer, M. Kasper, Th. Mosimann, F. Legerer, J. Czerwinski, L. Emmenegger et al (2006). Nanopartikel-Emmisionen von HDV Euro 4 und Euro 5 Dieselmotoren im Vergleich zu Euro 3 mit/ohne Partikelfilter. TTM, 2006.

Andreas Mayer, J. Czerwinski, G. D'Urbano & W. Scheidegger (2006). Tested and approved particle filter systems for retrofitting diesel engines. FOEN/Suva filterlist. December 2006.

Andreas Mayer et al (2007). Nanoparticle-Emission of EURO 4 and EURO 5 HDV Compared to EURO 3 With and Without DPF. January 2007.

Andreas Mayer (2007). NO_x-Reduction on Top of Particle-Elimination for Offroad Retrofit today and tomorrow. Open questions based on experience in Switzerland. Off-road Emission Reduction Technology Forum. May 2007.

Andreas Mayer (2007). Introduction. Seminar on DPF Particle Filter retrofitting Diesel engines, Munich, Germany, 27. - 28. juni, 2007

Miljøministeriet, Danmark (2006). Miljøministerens besvarelse af spørgsmål nr. 18 (L39) stillet af Folketingets Miljø og Planlægningsudvalg den 27. oktober 2006. Miljøministeriet, oktober 2006.

Miljøministeriet, Danmark (2006). Miljøministerens besvarelse af spørgsmål nr. 19 (L39) stillet af Folketingets Miljø og Planlægningsudvalg den 27. oktober 2006. Miljøministeriet, oktober 2006.

Miljøministeriet, Danmark (2006). Miljøministerens besvarelse af spørgsmål nr. 20 (L39) stillet af Folketingets Miljø og Planlægningsudvalg den 27. oktober 2006. Miljøministeriet, oktober 2006.

Miljøministeriet, Danmark (2006). Miljøministerens besvarelse af spørgsmål nr. 71 (L39) stillet af Folketingets Miljø og Planlægningsudvalg den 23. november 2006. Miljøministeriet, November 2006.

Miljøministeriet, Danmark (2006). Miljøministerens besvarelse af spørgsmål nr. 78 (L39) stillet af Folketingets Miljø og Planlægningsudvalg den 6. december 2006. Miljøministeriet, December 2006.

Peter Mose (2006). Miljøzoner. Samfundet skal stille krav - ikke anvise tekniske løsninger. De danske bilimportører. Høring om SCR og partikelfilterkrav, Miljø- og Planlægningsudvalget, 21. November 2006.

Niels-Anders Nielsen (2006). Godkendelsesordning for SCR katalysatorer (overheads). Høring om SCR og partikelfilterkrav, Miljø- og Planlægningsudvalget, 21. November 2006.

Finn Palmgren (2006). Miljøeffekt af miljøzoner. Danmarks Miljøundersøgelser (DMU). Høring om SCR og partikelfilterkrav, Miljø- og Planlægningsudvalget, 21. November 2006.

Klaus-Peter Schindler (2006). LDV technology: state of the art and anticipated developments. Volkswagen AG, Germany. EU workshop on impact of direct emissions of NO₂ from road vehicles on NO₂ concentrations, 19. September 2006.

Zissiz Samaras, Neville Thompson, Leonidas Ntziachristos, Diane Hall, Roger Westerholm & Paul Boulter (2005). Caracterisation of Exhaust Particulate Emissions from Road Vehicles (Particulates). 2005

Aniket Sawant (2006). On-Road Demonstration of Ultrafine Particle Control using Continouosly Regenerating Diesel Particulate Filters. Johnson Matthey Inc., 2006.

Neville Thompson, Urban Wass, Leonidas Ntziachristos, Zissis Samaras, Stephan Hausberger, Paivi Aakko & Theodor Sams (2004). Overview of the European “Particulates” Project on the Characterization of Exhaust Particulate Emissions from Road Vehicles - Results for Heavy-Duty Engines. CONCAWE, Volvo Technology (Sweden), Laboratory of Applied Thermodynamics (Aristotle University Thessaloniki), Technical University of Graz (Austria), VTT (Finland), AVL List GmbH (Graz Austria), 2004.

UNECE Working Party on Pollution and Energy (GRPE) (2004).Conclusions on Improving Particulate Mass Measurement Procedures and New Particle Number Measurement Procedures Relative to The Requirements of The 05 Series of Amendments to Regulation No. 83. 48th GRPE, Agenda item 2, 1.-4. juni 2004

UNECE Working Party on Pollution and Energy (GRPE) (2007). Working papers on the 19th session of the informal group on the Particle Measurement Programme (PMP), Geneva, 6 June 2007. United Nations Economic commission for Europe. Update: 11/09/2007 11:40:13. Retrieved November 13, 2007, from http://www.unece.org/trans/main/wp29/wp29wgs/wp29grpe/pmp19.html.

Michael P. Walsh (2006). Direct NO₂ Emissions & Their Influence on Measured Ambient NO₂: The US Situation. EU workshop on impact of direct emissions of NO₂ from road vehicles on NO₂ concentrations, 19. September 2006.

Peter Wiesen (2006). The Atmospheric Chemistry of Nitrogen Dioxide (NO₂). Belgische Universität Wuppental, EU workshop on impact of direct emissions of NO₂ from road vehicles on NO₂ concentrations, 19. September 2006.

Chun Hwan Lee (2007). A Characteristics of Particle Number Distribution for the Urea Solution Injection to Urea SCR System of Commercial Diesel Engine for an Emission Regulation. Society of Automobile Engineers (SAE). Document Number: 2007-01-3455

Forfatter (år). Nano Particle Emission Evaluation of State of the Art Diesel Aftertreatment Technologies (DPF, urea-SCR and DOC), Gasoline Combustion Systems (Lean Burn / Stoichiometric DISI and MPI) and Fuel Qualities Effects. Society of Automobile Engineers (SAE). (EtOH, ETBE, FAME, Aromatics Document Number: 2007-01-4083

Klaus Rusch, Lothar Hofmann, Juergen Zuerbig & Brian Scarnegie (2003). PM Reduction By SCR Catalyst. Society of Automobile Engineers (SAE). Document Number: 2003-01-0777

Bilag D: Forkortelser

Bilag E: Litteraturscreening

Dette bilag viser den første screening der er foretaget af samtlige kilder med henblik på at udvælge de væsentligste til den videre behandling i litteraturanalysen. Litteraturen er valgt ud fra denne bruttoliste ud fra følgende kriterier:

Partikeludslip fra nye tunge køretøjer (Euronorm IV og V)

Indholdsfortegnelse

Forord

1 Sammenfatning

1.1 Baggrund og formål

1.2 Undersøgelsen

1.3 Projektresultater og hovedkonklusioner

1.3.1 Kildegrundlag

1.3.2 Particulates-projektet

1.3.3 Andreas Mayer

1.3.4 Magdi Khair

1.3.5 Emissionsberegninger

2 Summary and conclusions

2.1 Background

2.2 The Survey

2.2.1 R. Carbone, et al. (2005): (CONCAWE/Particulates)

2.2.2 Andreas Mayer

2.2.3 Magdi Khair

2.3 Findings and conclusions

3 Indledning

3.1 Baggrund

3.2 Formål

3.3 Resultater

4 Fremgangsmåde

4.1 Bruttoliste af litteratur

4.2 Screening af litteraturen

4.2.1 Screeningskriterier

4.3 Analyse og emissionsvurdering

5 Målemetoder og deres betydning

5.1 Indledning

5.2 Masse, antal og overflade

5.3 Enheder for opgørelsen

5.4 Målemetoder

5.5 Væsentligste usikkerhedsparametre

6 Litteraturstudie

6.1 Kontaktpersoner

6.2 Litteratursøgning

6.3 Screening af kilder

6.4 Gennemgang af de udvalgte kilder

6.4.1 Particulates-projektet (2005)

6.4.2 Andreas Mayer (2007)

6.4.3 Magdi Khair

6.5 Sammenfatning

7 Emissionsvurderinger

7.1 Valg af metoder, data og antagelser

7.2 Emissionsberegninger

7.2.1 Partikelemissioner opgjort efter vægt

7.2.2 Antallet af partikler.

7.2.3 NOx emissionerne

8 Konklusioner

Bilag A: Litteratursøgning

Bilag B: Målemetoder

Bilag C: Litteraturanalyse

Bilag D: Bruttoliste af litteratur

Bilag D: Forkortelser

Bilag E: Litteraturscreening

7.2.3 NO_x emissionerne