Spalovací motory ve hnacích kolejových vozidlech vykazují roční proběh v tisících provozních hodin. U tak vysokého zatížení je nutné se zabývat otázkou vlivu provozu těchto motorů na životní prostředí. Na veletrhu Czech Raildays, který se koná 17.–19. června v Ostravě, představí společnost Phoenix-Zeppelin celou výkonovou řadu motorů splňujících nejnovější emisní limity. Již na loňském veletrhu Czech Raildays společnost Phoenix-Zeppelin jako první v ČR představila lokomotivní motor Cat C7.1 STAGE IIIB o výkonu 205 kW, splňující nejnovější emisní limity spalovacích motorů u hnacích kolejových vozidel. Protože se jedná o poměrně složitou problematiku, bude dobré shrnout legislativní požadavky EU, stanovující maximální hodnoty sledovaných emisí výfukových plynů pro spalovací motory hnacích kolejových vozidel a jejich důsledky pro výrobce motorů, drážních vozidel i provozovatele. Při krátkém ohlédnutí do historie je z hlediska emisních limitů spalovacích motorů pro hnací kolejová vozidla situace následující: do roku 2006 se jednotlivé státy řídily buď národními vyhláškami a předpisy, nebo emise lokomotivních motorů nebyly upravovány žádnou vyhláškou. Z legislativního hlediska byly uznávány normy ERRI (European Rail Research Institute) zakomponované do předpisů UIC 624 II. Normy ERRI definují podmínky zkoušek lokomotivních motorů zohledňující specifický provoz těchto motorů a stanovují limity sledovaných emisí výfukových plynů spalovacích motorů v g.kW–1.h–1.
Nutnost použití nízkosirnatého paliva
Normy ERRI vcházely v platnost postupně a jejich platnost lze snadno odvodit od označení ERRI 1997, ERRI 2003 a poslední ERRI 2008. Norma ERRI 2008 se stala výchozím dokumentem pro jednotnou legislativu upravující emise motorů pro hnací kolejová vozidla v EU. Norma ERRI 2008 tedy byla rovnou nahrazena jednotnou legislativou EU – STAGE IIIA definující emisní limity (SM). V rámci procesu sbližování legislativy států EU a obecné směrnice 97/68/EC upravující emise spalovacích motorů pro nesilniční aplikace je tato směrnice postupně doplňována a upřesňována směrnicemi a prováděcími vyhláškami členských států EU, které detailně předepisují metodiku měření emisí, limity emisí a jednotné označení spalovacích motorů i pro spalovací motory hnacích kolejových vozidel. Konkrétně se pak jedná o směrnici 2004/26/EC následně upravenou směrnicí 2011/88/EC. Jednotné označení norem EU, které definují metodiku a limity emisí spalovacích motorů pro nesilniční aplikace, je následující: STAGE I, STAGE II, STAGE IIIA, STAGE IIIB a STAGE IV – v případě emisí spalovacích motorů hnacích kolejových vozidel pak vchází v platnost rovnou norma STAGE IIIA pro motory vyrobené po 1. lednu 2009 a norma STAGE IIIB pro motory vyrobené po 1. lednu 2012. V tabulce jsou uvedeny a v grafu znázorněny maximální povolené limity emisí NOx a tuhých částic (PM) v g.kW–1.h–1 ve výfukových plynech lokomotivních motorů pro nesilniční aplikace podle norem ERRI1997, ERRI2003, STAGE IIIA a STAGE IIIB. Přímým dopadem této legislativy pak jsou poměrně náročné změny nejen v konstrukci a řízení spalovacích motorů, ale i vysoké nároky vyplývající pro výrobce hnacích kolejových vozidel. Obecně lze konstatovat, že pro splnění norem ERRI 1997 – STAGE IIIA se konstrukční změny týkaly optimalizace spalovacího procesu motoru – přesné vstřikování paliva, optimalizace poměru palivo/vzduch, doplnění chladiče plnicího vzduchu motoru a dosazení elektronické řídicí jednotky. Výrobce (konstruktéra) vozidla a jeho provozovatele tyto změny tedy zásadně neovlivnily. Pro splnění emisních limitů předepsaných normou STAGE IIIB a vyššími je však již nutné motory osadit emisními moduly, kde kombinací technologií EGR (Engine Gas Recirculation – recirkulace plnicího vzduchu), OC (oxidační katalyzátor), DPF (Diesel Particular Filter – filtr pevných částic) u některých výrobců i SCR (Selective Catalyst Reduction NOx) doplňuje nutnost použití nízkosirnatého paliva s obsahem síry do 10 ppm. Výrobce hnacího kolejového vozidla tedy musel nově vyřešit uložení motoru s emisním modulem, reagovat na zvýšené nároky chladicího systému motoru, respektovat požadavky zástavby z hlediska uspořádání hlavních komponent při zachování servisovatelnosti atd. Osazení těchto modulů na motor výrazně změní již jeho vzhled, a proto motory splňující emisní limity podle STAGE IIIB odlišíme od „běžných motorů“ na první pohled. Z pohledu plynulého zavádění nových motorů splňujících normu STAGE IIIB do praxe a s tím spojených obtíží při vlastní realizaci významně pomohla vyhláška 2011/88/EC. Tato vyhláška umožňuje pověřenému orgánu státní správy od Ministerstva dopravy – Drážnímu úřadu – při splnění stanovených podmínek povolit výrobci hnacích kolejových vozidel pro modernizaci vozidla použít motory splňující emise podle STAGE IIIA. Tím je z větší části zamezeno kontraproduktivnímu dopadu původní striktní emisní legislativy na ty provozovatele, kteří si nemohli dovolit investovat do nových vozidel a pouhé udržování původních motorů bylo většinou nerentabilní a z pohledu emisí velmi vzdálené současným požadavkům.
Prokazatelně příznivý vliv na životní prostředí
Na základě shodné vyhlášky 2011/88EC mohou výrobci novostaveb hnacích kolejových vozidel požádat Drážní úřad o výjimku dosadit omezené množství motorů STAGE IIIA (16 motorů / výrobce lokomotiv) tak, aby byl zaručen plynulý přechod výroby a bylo možné dokončit rozběhnuté kontrakty v unifikovaném provedení. Výrobci lokomotiv tedy v současné době stojí před řadou technických problémů vyplývajících z požadavků dodavatelů motorů na jejich zástavbu, chlazení, provoz a údržbu uvedených zařízení a v neposlední řadě pak již zmíněný požadavek na používání nízkosirnaté nafty ze strany provozovatelů. Další nároky jsou pak kladeny na výrobu a obchod i provozovatele hnacích kolejových vozidel, kdy již nelze používat a provozovat vozidla osazená spalovacími motory splňujícími emise podle STAGE IIIB a výše s palivem s vyšším obsahem síry – tedy při provozu hnacích kolejových vozidel mimo EU. Výsledkem zavádění uvedené legislativy EU zaměřené na snižování emisí skleníkových plynů ve výfukových plynech spalovacích motorů hnacích kolejových vozidel je bezesporu jejich prokazatelné snížení s pozitivním dopadem na životní prostředí. Na druhou stranu při posuzování dopadu uvedené legislativy je třeba brát zřetel i na dopravu jako celek, kdy jsme především v posledních letech svědky poklesu objemu ekologické železniční přepravy a nárůstu ostatních, ekologicky výrazně horších způsobů přepravy. Závěrem si vás jménem společnosti Phoenix- Zeppelin, spol. s r. o., dovolujeme pozvat k návštěvě naší expozice na veletrhu Czech Raildays, která bude zaměřena na představení spalovacích motorů Caterpillar schválených pro pohony hnacích kolejových vozidel s emisemi podle STAGE IIIB. Představena bude výkonová řada v rozsahu 100–709 kW. Těšíme se na shledanou 17.–19. června, na volné ploše výstaviště Czech Raildays v Ostravě. Ing. Josef Zicha Phoenix-Zeppelin, spol. s r. o. Divize Energetické systémy