Klasa Emisji Spalin Stage IV w Ciągnikach Rolniczych

Współczesne rolnictwo, dążące do efektywności i zrównoważonego rozwoju, staje przed wyzwaniem spełniania coraz bardziej rygorystycznych norm środowiskowych. Kluczowym aspektem w tej dziedzinie są normy emisji spalin, które regulują dopuszczalny poziom zanieczyszczeń pochodzących z silników maszyn rolniczych. Norma emisji spalin to wymóg stosowany w celu ograniczenia zanieczyszczeń w spalinach pochodzących z silnika. W przypadku maszyn niedrogowych, w tym ciągników rolniczych, na terenie Unii Europejskiej oraz globalnie, stosuje się międzynarodowe normy znane jako "STAGE" lub "TIER".

Znaczenie Norm Emisji Spalin w Rolnictwie

Ewolucja Norm "STAGE"

Pierwsze normy emisji spalin dla silników wysokoprężnych o mocy powyżej 37 kW (50KM) stosowanych w pojazdach niedrogowych wprowadzono w 2001 roku, znane jako Stage I. Następnie, w latach 2002-2008, określono bardziej rygorystyczne normy emisji spalin: Stage II oraz Stage IIIA. Przejście do normy Stage IV jest bez wątpienia najbardziej znaczącą z dotychczas wprowadzonych zmian w normach emisji spalin, wymagającą od producentów znaczących innowacji technologicznych.

Norma Emisji Spalin Stage IV: Szczegóły

W roku 2014 zaczęła obowiązywać w UE dla ciągników nowa norma emisji spalin Stage IV dla silników o mocy od 75 do 173 KM. Norma Stage IV charakteryzuje się bardzo wysokimi limitami dotyczącymi emisji tlenków azotu (NOx) w wysokości 0,4g/kWh. Wprowadzenie tej normy wymusiło na producentach ciągników rolniczych zastosowanie zaawansowanych systemów oczyszczania spalin i przeprojektowanie konstrukcji silników w celu spełnienia tych restrykcyjnych wymagań.

Technologie Ograniczania Emisji Spalin

W celu sprostania wymaganiom norm emisji spalin, konstruktorzy silników musieli wdrożyć szereg zaawansowanych rozwiązań. Nowoczesne ciągniki rolnicze wyposażono w systemy znacząco redukujące emisję szkodliwych substancji.

Kluczowe Systemy Oczyszczania Spalin

• DPF (Diesel Particulate Filter) - filtr cząstek stałych, odpowiedzialny za wychwytywanie sadzy ze spalin. Silniki o pojemnościach 2,9 i 4,5 litra i mocy 48 - 75 KM często wykorzystują jedynie DPF do spełnienia norm.
• DOC (Diesel Oxidation Catalyst) - katalizator utleniający, przekształcający tlenek węgla (CO) i węglowodory (HC) w mniej szkodliwe substancje.
• SCR (Selective Catalytic Reduction) - selektywna redukcja katalityczna, system wtryskujący płyn AdBlue do spalin w celu zredukowania tlenków azotu (NOx) do azotu i wody. W modelach o mocach od 95 do 170 KM często stosuje się kombinację DPF, DOC i SCR. W przypadku silników 6-cylindrowych i 7-litrowych z przedziału mocy 150-300 KM, DOC, SCR i DPF są standardowym wyposażeniem.
• EGR (Exhaust Gas Recirculation) - system recyrkulacji spalin, który zawraca część spalin do cylindrów w celu obniżenia temperatury spalania, a tym samym redukcji emisji NOx.

Firma ZETOR TRACTORS A.S. opracowała własny system oczyszczania spalin, który został zaaprobowany przez DEKRA w Niemczech. Silniki DEUTZ, montowane w nowych seriach modelowych ZETOR, wykorzystują system Common Rail i są wyposażone w system redukcji emisji DVERT (DEUTZ Variable Emission Reduction Technology). Do głównych zalet silników DEUTZ, podobnie jak oryginalnych silników marki ZETOR, należą ich parametry techniczne, np. bardzo wysoki wzrost momentu obrotowego przy niskich obrotach silnika.

Zmiany Konstrukcyjne w Silnikach

Spełnienie norm emisji spalin technicznie oznacza przebudowę układu paliwowego, turbiny, intercoolera, a także kształtu i wielkości komory spalania, tłoków i pierścieni, zwłaszcza w silnikach o mocy przekraczającej 100 KM (75 kW). Konstruktorzy intensywnie dopracowują szczegóły, aby sprostać wymaganiom. Nowoczesne silniki wyposaża się w system wtryskowy pod bardzo dużym ciśnieniem, turbosprężarkę oraz specjalne dynamiczne filtry powietrza.

Producenci i Ich Odpowiedzi na Normy Emisji

Strategie Firmy ZETOR TRACTORS A.S.

Firma ZETOR TRACTORS A.S., mając na uwadze dalszy rozwój i potrzeby klientów, obok swoich sprawdzonych silników rozszerza gamę silników dostępnych w swoich modelach o silniki firmy DEUTZ AG. Silniki DEUTZ AG montowane będą w nowych seriach modelowych, które zostały zaprezentowane w latach 2015 i 2016. Współpraca z firmą DEUTZ AG umożliwia ZETOR skoncentrowanie wysiłków na przygotowanie i wprowadzenie do produkcji nowych modeli ciągników ZETOR. Dzięki własnemu ośrodkowi badawczo-rozwojowemu oraz linii produkcyjnej, znajdującymi się w Brnie Liśeniu w Czechach, przez które przechodzą wszystkie ciągniki marki ZETOR, firma może ręczyć za jakość swoich wyrobów. Dynamiczny rozwój konstrukcji silników ZETOR to nie tylko obowiązek spełnienia obowiązujących norm emisji spalin.

Rozwiązania w Nowoczesnych Ciągnikach Rolniczych

Wielu producentów ciągników rolniczych wdrożyło zaawansowane technologie w swoich modelach, aby sprostać obowiązującym normom emisji spalin (takim jak Stage III/Tier 3, Stage IV i wyższym). Poniżej przedstawiono przykłady niektórych rozwiązań:

• Antonio Carraro: Modele TRX 8400, TRX 9400 i TRX 10400 wyposażono w silniki VM General Motors o mocy 67, 85 i 96 KM, z zastosowaniem nowoczesnego systemu wtrysku i oczyszczania gazów spalinowych. Model 7800 wyposażono w 4-cylindrowy silnik Yanmar z bezpośrednim wtryskiem (71 KM).
• Kubota M 40: Trzy z tej serii, przeznaczone do sadów i winnic (M 6040 DTN, M 7040 DTN i M 8540 DTN), mają odpowiednio 56, 64, 76 KM. Wyposażono je w nowe modele silników Kubota V 33047 DI TE3E-CDIS z bezpośrednim wtryskiem. Ostatni z wymienionych ma skrzynię z 15 biegami do przodu i do tyłu.
• Landini Rex: Cztery modele tej gamy wyposażono w silniki Perkinsa 1104. Rex T 3 80 (74 KM) ma silnik 4-cylindrowy bez turbo, natomiast pozostałe: Rex T3 90 (83 KM), Rex T3 100 (92 KM), Rex T3 105 (99 KM) mają turbosprężarki. Aby sprostać normom, silniki mają pompę wtryskową wyposażoną w zawór, który powoduje wzrost mocy.
• New Holland T: Seria ta składa się z trzech modeli. T 4030 F i T 4040 F są napędzane przez 4-cylindrowy silnik o mocy odpowiednio 78 i 88 KM. Model T 4050 F wyposażono w 4-cylindrowy silnik turbo o pojemności 4500 cm³ z systemem chłodzenia powietrza intercooler.
• Massey Ferguson VSF: Wyróżnia się model Sisu Citius 330 TA z 3-cylindrowym silnikiem 3300 dcm³, turbosprężarką z systemem intercooler. Silnik ten, w zależności od potrzeb, może mieć moc od 69 KM do 100 KM.
• Valpadana: Model 6575 z silnikiem Deere Power System (66 KM) korzysta ze wskaźnika, który pozwala precyzyjnie określić szybkość obrotów i pobór mocy.

Powyższe przykłady ilustrują różnorodność podejść i technologii stosowanych przez producentów do spełnienia obowiązujących norm emisji spalin, zapewniając jednocześnie wysoką wydajność i funkcjonalność ciągników.

Przyszłość Norm Emisji Spalin

Rozwój norm emisji spalin jest procesem ciągłym, a branża rolnicza musi przygotowywać się na kolejne, coraz bardziej restrykcyjne wymagania. Nieuchronnie zmierzamy do wejścia kolejnych, bardziej restrykcyjnych norm emisji spalin.

Stage V: Aktualne Wymagania

Norma Stage V weszła w życie 1 stycznia 2019 roku. W stosunku do Stage IV zaostrzeniu uległy wymagania w stosunku do cząstek stałych (z 0,025 g/kWh w Stage IV do 0,015 g/kWh) i dodany został wymóg zliczania ich ilości. Limity dla silników o mocy z przedziału 56<P<130 kW wynoszą odpowiednio 5 g/kWh dla CO i 0.4 g/kWh dla NOx, zaś dopuszczalna liczba cząstek PM to 0,015 g/kWh przy ich maksymalnej liczbie 1×10 do 21.

W normie Stage V wpisane są nie tylko limity emisji, ale także protokoły, co ma zrobić sterownik silnika w przypadku wykrycia usterki. Zawsze kończy się to wprowadzeniem ograniczenia mocy, obrotów i koniecznością wezwania serwisu. Nie dla każdego nowa norma to powód do zmartwień; są firmy, które patrzą w przyszłość z optymizmem. Jedną z takich firm jest Bosch, który na targach Agritechnica 2023 zaprezentował koncepcję systemu podwójnej selektywnej redukcji, czyli podwójny SCR.

Perspektywa Euro 7 dla Maszyn Roboczych

Choć standard Euro 7 jest głównie dyskutowany w kontekście aut osobowych (planowany na 2031 rok), istnieją plany, by dwa lata po autach osobowych, a więc w 2027 roku, Euro 7 zaczęło również obowiązywać dla pojazdów ciężarowych i autobusów. To zbliża nas niebezpiecznie blisko do tak zwanych pojazdów off-highway, czyli wszelkich maszyn roboczych. Planuje się ambitne zaostrzenie kryteriów w stosunku do Tier 4f, przewidując obniżenie emisji CO o 90%, NOx o około 75% mniej oraz PM bez zmian. Dodatkowo, wprowadzenie limitu CO2 stanowiłoby nowość i w praktyce oznaczałoby zmuszenie producentów do dalszego obniżania spalania. Zwrócono również uwagę, że norma powinna dotyczyć wszystkich przedziałów mocy, tak jak ma to miejsce w przypadku Stage V.

Można się spodziewać, że większy nacisk zostanie położony na dalsze obniżanie emisji NOx oraz wprowadzenie limitów na emisję amoniaku, choć nie ma co liczyć, aby obecne 5 g/kWh CO zostało utrzymane, i raczej limit zostanie wyrównany na poziomie 3-3,5 g/kWh.

Wpływ Norm Emisji na Rynek Ciągników Rolniczych

Wprowadzanie nowych norm emisji spalin zawsze wywołuje dynamiczne reakcje na rynku maszyn rolniczych. Zmiany te często prowadzą do gwałtownych wzrostów rejestracji pojazdów spełniających poprzednie normy, tuż przed wejściem w życie nowych regulacji.

Analiza Rynku w Obliczu Zmian Norm

Wchodząca w życie zmiana obowiązującej normy emisji spalin, z wcześniejszych standardów (odpowiadających np. Euro III) na Stage IV, spowodowała lawinowy wzrost zakupu ciągników rolniczych na firmy. We wrześniu odnotowano aż 339 takich rejestracji, czyli o 86 proc. więcej niż przed rokiem. W sumie zarejestrowano 1218 sztuk nowych ciągników, co na pozór uznać należy za bardzo dobry wynik, o 21 proc. wyższy od notowanego przed rokiem.

Wrzesień był ostatnim miesiącem, w którym producenci mogli wypuszczać na rynek nowe ciągniki wyposażone w jednostki napędowe niespełniające normy emisji spalin Stage IV. Lawinowo wzrosła zatem liczba rejestracji dokonanej na firmy dilerskie. Taki zabieg pozwala zminimalizować straty poprzez sprzedaż ciągników niespełniających ostatecznej normy na rynku wtórnym. W najbliższych miesiącach należało się zatem spodziewać wzrostu rejestracji maszyn używanych.

Liderzy Rynku i Popularne Modele

Wrześniowe zawirowania nie spowodowały zmiany na pozycji lidera, niezmiennie pozostawał na niej New Holland, który we wrześniu zarejestrował 216 nowych ciągników (55 na firmy), czyli o 19 proc. więcej niż przed rokiem. Podobnie jak w sierpniu, tak i we wrześniu, wiceliderem wśród producentów został John Deere, który sprzedał 176 sztuk (73 rejestracje na firmy). W porównaniu z analogicznym okresem roku ubiegłego, liczba rejestracji zielonych ciągników spadła o 3 proc.

Poza podium wypadł we wrześniu Zetor, który z 84 rejestracjami zajął siódme miejsce. Zastąpiła go marka Kubota, dla której to było już drugie podium w tym roku. W tym miesiącu Japończycy sprzedali okrągłe 100 maszyn (zaledwie 11 na firmy), czyli o 56 proc. więcej niż przed rokiem. Na czwartym miejscu z 97 rejestracjami (31 na firmy) uplasował się Farmtrac.

Zamieszanie, jakie powstało na rynku w wyniku zmiany normy emisji spalin, najlepiej odzwierciedla ranking najczęściej rejestrowanych we wrześniu modeli. O ile pierwsze miejsce nieprzerwanie zajmował ciągnik Kubota L5040, który pozostaje na rynku, to już kolejne lokaty należały do traktorów niespełniających nowej normy. We wrześniu zarejestrowano 40 pomarańczowych sadowników (zaledwie jeden na firmę!), czyli o 122 proc. więcej niż w analogicznym okresie roku 2013. Drugie miejsce zajął Belarus 952.4, ciągnik wyposażony w silnik niespełniający normy Stage IV (lub jej odpowiednika). W tym miesiącu zarejestrowano 39 takich maszyn, z czego aż 31 na firmy. Podium zamyka New Holland z modelem oznaczonym jako TD 5.105. Wynik tego ciągnika to 31 rejestracji (17 na regiony).

Na czele stawki regionalnej pozostawało Mazowsze, w którym we wrześniu zarejestrowano 223 nowe ciągniki (29 na firmy). Nie zmienił się także wicelider tego zestawienia - województwo wielkopolskie, gdzie we wrześniu zakupiono 145 sztuk, z czego 38 na regiony. Wyjątkową aktywnością wykazały się za to firmy z województwa podlaskiego, które niespodziewanie zajęło trzecie miejsce wśród regionów. Ze wszystkich 142 rejestracji, jakie dokonano na Podlasiu, aż 91 przypisano do osób prawnych.

Globalne Standardy Emisji

Normy emisji spalin mają zasięg globalny, choć ich implementacja i rygor różnią się w zależności od regionu. Na mapie świata, ilościowo krajów, w których nie ma żadnych norm, jest oczywiście zdecydowana większość, jednak są to głównie państwa, których udział w rynku maszyn jest nieduży, choć zdarzają się wyjątki. Takimi wyjątkami są chociażby Argentyna, Meksyk, Australia czy niemal cała Oceania, gdzie nie znajdziemy aktywnych wymogów dotyczących emisji spalin. Do tego dochodzi Arabia Saudyjska, gdzie obowiązuje Stage I.

Na pozostałych znaczących rynkach obowiązują zróżnicowane normy. Chociażby w Indiach do 2021 roku obowiązywała norma Stage IIIA, podobnie jak w Chinach, Federacji Rosyjskiej (ogólnie Wspólnocie Niepodległych Państw), Turcji i Brazylii. Obecnie Indie są na etapie Stage IV i planują wdrożenie normy własnej - Baharat V w roku 2024. Chiny również mają własną normę GAO IV - odpowiednik Stage IIIB i w planach jest następca. W Australii toczy się debata nad wprowadzeniem Tier 4f, w Chile nad Stage IIIa w formie własnej normy, zaś w Kolumbii Stage IIIB lub Tier 4i. Turcja dąży do Stage V podobnie jak Korea Południowa.

tags: #oznaczenia #iv #klasa #emisja #ciagnik