Partikeludslip fra nye tunge køretøjer (Euronorm IV og V)
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
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.
Kilde: Kittelson, D., 2006
Figur 5-1: Typisk fordeling efter masse, antal og overflade.
5.3 Enheder for opgørelsen
Partikelantal ses oftest opgjort på én af følgende måder:
- Antal partikler pr. cm³ (#/cm³)
- Antal partikler pr. km (#/km)
- Antal partikler pr. kWh (#/kWh)
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:
- aerodynamiske metoder
- electrical mobility analysers
- diffusionsbatterier
De forskellige metoder egner sig til målinger af forskellige størrelser partikler som vist i nedenstående graf.
Kilde: Burtscher og Majewski (2004).
Figur 5-2: Måleområde for målemetoder
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.
En nærmere beskrivelse af de forskellige metoder er vist i Bilag B.
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.
[5] Om PMP programmet: Se UNECE (2007).
[6] Kilde Hansen (2007).
Version 1.0 Februar 2008, © Miljøstyrelsen.