Rudolf Diesel az 1880-as években azt mondta: “Eljön az autómotor, és akkor befejezettnek tekintem életművemet”. Nyilvánvalóan tudta, hogy találmánya mekkora dolog. De bármilyen ítéletet is kell hozni Diesel életművéről, maga a dízelmotor messze nem volt teljes. Először is, a legkorábbi motorjai csak 26%-os hatásfokkal működtek. De ez már nagyon-nagyon régen volt.
A dízelmotor potenciális hatékonysága 2015-ben, több mint egy évszázaddal később is forró téma. Ennek oka, hogy az amerikai EPA és az NHTSA a nehézgépjárművekre vonatkozó “2. fázisú” javaslat részeként értékeli a dízelmotorokra vonatkozó új hatékonysági előírások lehetséges szigorát. A szövetségi ügynökségek hatáskörrel rendelkeznek a nehéz tehergépjárművek motorjainak szabályozására a maximálisan megvalósítható javulás elérése és a technológiát kikényszerítő szabványok elfogadása érdekében, megfelelően figyelembe véve a megfelelés költségeit, a technológiai átfutási időt és egyéb szempontokat.
A modern kompressziós gyújtású dízelmotorok uralják a haszongépjármű-ágazatot a hatékony motorokkal, amelyek az üzemanyag energiájának mintegy 43-44%-át alakítják át motormunkává, a 2013-2014-es tanúsított motorok alapján. A hatályos hatékonysági és szén-dioxid-szabályoknak való megfelelés érdekében a vontatómotorok üzemanyag-felhasználását és CO2-kibocsátását 2010 és 2017 között valószínűleg 6%-kal, azaz évente nagyjából 1%-kal kell csökkenteniük. Az aktuális kérdés az, hogy mennyivel hatékonyabbak lesznek a dízelmotorok a szabályozás következő szakaszában, 2017-től a 2024-2027-es időszakig.
Az EPA/NHTSA júniusi javaslatában a dízelmotorok 2017 és 2027 között 4,2%-kal csökkentenék az üzemanyag-fogyasztásukat és az egységnyi munkára jutó CO2-kibocsátásukat. A végleges szabványok valószínűleg további három évig maradnának érvényben, így a szabványok 2029-ig vagy 2030-ig lennének érvényben. Ez azt jelentené, hogy a motorok CO2-kibocsátása 2030-ig évente átlagosan 0,3-0,4%-kal csökkenne. Hogyan viszonyul ez más számokhoz?
- A legnagyobb volumenű traktormotorok gyártója, a Cummins szerint a motorok a 2020-2030-as időkeretben a 2017-es évhez képest 9-15%-os üzemanyag-felhasználás-csökkenést érhetnek el.
- A Nyugat-Virginiai Egyetem (WVU) kutatóival közösen végzett motorelemzés szerint a vontató-utánfutó dízelmotorok a 2017-es alapszinthez képest több mint 10%-os javulást érhetnek el a 2020-as és az azt követő időkeretben.
- A Southwest Research Institute által az NHTSA számára végzett munka azt mutatja, hogy a dízel vontatómotorok üzemanyag-fogyasztása 4%-7%-kal – a hulladékhő visszanyerésével pedig akár 8%-10%-kal – csökkenhet a 2019-es alapszinthez képest a 2. fázisban.
- A Cummins, Daimler, Navistar és Volvo által vezetett csoportok a 2010-es alapszinthez képest 12%-17%-os motorfejlesztést mutattak ki. Ezek az amerikai DOE SuperTruck-csapatok ennek eredményeképpen körülbelül 50-51%-os fékhőmérsékleti csúcshatékonyságot érnek el.
- A SuperTruck-programok további célja még ennél is tovább menne, 55%-os fékhőmérsékleti hatékonysággal csúcskörülmények között.
Nem lehet nem elgondolkodni azon, vajon mit gondolt volna Rudolf Diesel, ha tudja, hogy a legújabb dízel-innovációk képesek lehetnek az első dízelterveinek hatékonyságát megduplázni?
Az alábbi ábra a jelenlegi 2014-2018-as szabványokat, a javasolt 2017-2027-es szabványokat és a technológia fokozott bevezetéséből származó technológiai potenciált szemlélteti a fent említett WVU-tanulmány alapján, fékteljesítmény-óránként gramm CO2-ben kifejezve. Az ábrán látható technológiai potenciál azt sugallja, hogy a WVU-tanulmányok “2020+” motorcsomagjának elterjedésével (azaz a súrlódáscsökkentés, a paraziták, a turbófeltöltés, az utókezelés, az égés optimalizálása és a fejlett vezérlés révén elért javulások révén) a traktorok motorjai akár 7%-os javulást is elérhetnek a hatékonyságnövelő technológiák révén. Ez a potenciál, amely ezekből a kiegészítő technológiákból származik, körülbelül kétszerese annak, amit az ügynökségek a 2027-re vonatkozó szabályjavaslatban szerepeltettek.
Az ábrán látható elemzésben továbbá figyelembe vesszük a fejlett motortechnológiák fokozott elterjedtségét is. A 2020+ kiegészítő technológiák nagyobb mértékű elterjedése és a szerves Rankine-ciklusú hulladékhő-visszanyerő (WHR) rendszer 15%-os elterjedése esetén (ahogyan azt az ügynökségek feltételezik), 2027-re akár 10%-os CO2-javulás is elérhető a flotta egészére. A WHR és az U.S. DOE SuperTruck technológiák nagyobb mértékű elterjedése esetén a technológiai potenciál még magasabb. Az eredmények azt mutatják, hogy a javasolt EPA-NHTSA szabványszinteknél lényegesen alacsonyabb CO2-kibocsátás technikailag elérhető a 2025-ös időkeretben. A végső, az egész flottára kiterjedő technológiai potenciál ésszerűen elérheti a 2014-2016-os US DOE SuperTruck demonstrációk hatékonyságát a 2030-as időkeretben.
USA 1. fázis (2014-2017) és a javasolt 2. fázis (2018-2030) szabályozási szabványok, technológiai potenciál, technológiai potenciál fokozott hulladékhő-visszanyeréssel (WHR), és U.S. DOE SuperTruck demonstrációk.
A motorokra vonatkozó szabványokról szóló, függőben lévő amerikai döntés lehet az egyetlen valódi intézkedés a dízelmotorok hatékonyságának jelentős javítására a következő 10-15 évben. Ezért határozottan amellett lehet érvelni, hogy olyan keményen kell feszegetni a technológiai határokat, amennyire az a kialakulóban lévő hatékonysági technológiák alapján lehetséges. A döntésnek pedig szélesebb körű következményei vannak a globális innovációra nézve, mivel ugyanazok a vállalatok mindenhol ugyanazokat a motorokat értékesítik. India is fontolgatja a nehéz tehergépjárművek motorhatékonysági szabványait. Ugyanezek a nagy hatékonyságú motorok működtethetik a dízelüzemű teherautókat Kínában, Európában, Mexikóban és máshol is, ha ezek a régiók hasonló, egyre szigorúbb előírásokkal követik a példát.