Europos Sąjungos politikams vienareikšmiškai formuojant žaliąjį kursą, o verslo įmonėms keliant vis aukštesnius tvarumo tikslus, ieškoma būdų dekarbonizuoti krovinių pervežimui naudojamą sunkųjį transportą. Elektros pavaros ar kitos netaršios technologijos į sunkvežimių parkus kol kas skverbiasi lėtai, tad vienu iš sprendimų tapo gamtinėmis biodujomis varomi vilkikai.

Šiandien Lietuvoje jau beveik nebeliko didesnių vežėjų, kurių parkuose nebūtų suskystintomis ar suslėgtomis gamtinėmis dujomis varomų transporto priemonių. Tokį pasirinkimą lemia galimybė santykinai greitai gauti jau veikiančią technologiją, kuri leidžia iš karto gerokai nurėžti dalies išmetalų emisiją, sąlyginai už tą pačią nuosavybės kainą kaip dyzelinių transporto priemonių.

Šis rodiklis ypač svarbus Vakarų Europoje dirbantiems vežėjams. Ten jie patiria vis labiau augantį klientų spaudimą prekes gabenti tvaresniu transportu, o kai kuriose valstybėse dujinio transporto naudojimas dar ir skatinamas įvairiomis priemonėmis, kurios padeda amortizuoti kitus kaštus. Ne mažiau svarbu ir tai, kad į Vakarus nuo Lietuvos gerokai labiau išvystyta gamtinių dujų užpylimo infrastruktūra suteikia galimybes tokį transportą naudoti maksimaliai našiai.

Ne paskutinėje vietoje ir faktas, jog dujinius variklius turintys vilkikai technologiškai skiriasi nuo varomų dyzelinėmis jėgainėmis. Tad kokie tie skirtumai?

Skirtingos uždegimo sistemos

Kalbėdamas apie dujinių ir dyzelinių variklių skirtumus, Vilniaus Gedimino technikos universiteto Transporto inžinerijos fakulteto Automobilių inžinerijos katedros vedėjas Saugirdas Pukalskas atkreipia dėmesį, kad dujiniai varikliai veikia labai panašiu principu kaip ir benzininiai, arba kitaip – kibirkštinio uždegimo varikliai. Degalų mišinį jų cilindruose uždega žvakės kibirkštis. Tokių jėgainių konstrukcija yra kone identiška, skiriasi tik tiekimo sistemos, kai naudojami skysti degalai ar dujos.

Tuo metu dyzeliniuose varikliuose įrengta ne kibirkštinė, o slėginė uždegimo sistema. Degalai juose užsiliepsnoja nuo aukštos temperatūros, kurią sukuria stūmoklio slegiamas oras. Tokio tipo varikliai pasižymi gerokai didesniu suslėgimo laipsniu nei kibirkštiniai, dėl to dyzelinės jėgainės ekonomiškesnės nei benzininės.

„Kibirkštinio uždegimo variklių cilindruose esantis tūris suslegiamas mažiau negu dyzeliniame. O kuo didesnis suslėgimo laipsnis, tuo efektyviau degdamos plečiasi dujos ir gerėja variklio našumas“, – paaiškina mokslininkas.

Vis dėlto, palyginus su benzinu varomais varikliais, tokiu pačiu uždegimo principu veikiančios dujinės jėgainės yra našesnės.

„Taip yra dėl to, kad gamtinės dujos, o konkrečiai – metanas, pasižymi didesniu atsparumu detonacijai. Tai reiškia, kad dujiniai varikliai turi didesnį suslėgimo laipsnį. Kaip ir minėjau, kuo aukštesnis šis parametras, tuo didesnis tokio variklio našumas“, – priduria S. Pukalskas.

Pašnekovo teigimu, dujiniai varikliai montuojami visuose komerciniuose lengvojo, vidutinio ir sunkiojo transporto priemonėse. Tokios bendrovės kaip „Iveco“ ar „Scania“ šiandien kuria variklius, pritaikytus tik gamtinėms dujoms ar biometanui.

Paprastai gamtinėse dujose metano koncentracija siekia 85–95 proc., o likusią dalį sudaro kitos energiją išskiriančios dujos. Didelis biometano pranašumas – gamyba iš atliekų arba jo surinkimas iš natūraliai išsiskiriančių dujų. Suvartojant šias dujas visoje naudojimo grandinėje eliminuojamas anglies dvideginio pėdsakas.

Ištobulino technologijas

S. Pukalsko vertinimu, patys pirmieji gamtinėmis dujomis varomi varikliai nusileisdavo tiek galingumu, tiek taršumu dyzeliniams analogams. Tačiau, laikui bėgant, gamintojai ištobulino technologijas ir pakėlė šiuos variklius į naują lygmenį, tad tiek našumas, tiek galia tapo labai panašūs. O jeigu naudosime iš biodujų pagamintą biometaną, variklių anglies dvideginio tarša gerokai skiriasi – o tai yra vienas svarbiausių rodiklių vertinant poveikį aplinkai.

„Jeigu paimsime kilogramą biometano ir kilogramą dyzelino, iš pastarojo išsiskirs mažiau energijos ir daug daugiau CO₂ nei iš biometano“, – dėsto mokslininkas.

„Iveco“ skaičiavimais, naudojant biometaną, žymiai sumažinamas azoto oksidų (NO_x) ir kietųjų dalelių išmetimas, o optimaliomis sąlygomis galima apkarpyti _CO2 emisiją net iki 95 proc., palyginti su dyzeliniu varikliu. Todėl, įmonės vertinimu, lyginant šiuolaikiškas dyzelino ir metano variklių technologijas, kurias naudoja gamintojai komerciniuose automobiliuose, didesnis efektyvumas pasiekiamas ir mažiau energijos suvartojama pasitelkus dujas.

Dujiniai varikliai beveik neišmeta kietųjų dalelių, o šie teršalai yra bene labiausiai nepageidautini apgyvendintose vietovėse – didelė jų koncentracija sukelia įvairias kvėpavimo ligas. Be to, pavyzdžiui, „Iveco“ gaminamo dujinio vilkiko variklis, aktyvavus specialų režimą, skleidžia ne didesnį nei 71 dB triukšmą, o tai puikiai tinka naktiniams pervežimams mieste.

Dujinės sistemos – paprastesnės

Vardindamas variklių skirtumus, S. Pukalskas atkreipia dėmesį į dar vieną svarbų aspektą – teršalų nukenksminimo sistemas, kurių šiuolaikiniame dyzeliniame variklyje reikia bent trijų keturių, kad būtų patenkinti dabar galiojančių ir ateities „Euro“ normų reikalavimai.

„Oksidacinio tipo katalizinis deginių neutralizatorius (neutralizuojantis CO ir HC), kietųjų dalelių filtras (filtruojantis ir sudeginantis kietąsias daleles), SCR katalizatorius (neutralizuojantis NO_x). Pastarajai sistemai dar reikalingas specialus vadinamasis „AdBlue“ skystis.

Kiekvieną šią sistemą tenka prižiūrėti. Pavyzdžiui, būtina nuolat papildyti „AdBlue“ skystį, o tai yra vandeningas karbamido tirpalas. Esant žemesnei temperatūrai, jis stingsta. Tuomet reikalinga pašildymo įranga ir kt. Kitaip sakant, šiuolaikinis dyzelinis variklis apkraunamas papildomomis sistemomis. Kaip žinome, jos genda ir joms reikia papildomos priežiūros“, – aiškina pašnekovas.

Ir visa tai didina eksploatacines išlaidas. Savo ruožtu dujinių variklių priežiūra, pasak mokslininko, šiuo aspektu paprastesnė, nes kibirkštinio uždegimo jėgainėse teršalai tvarkomi paprasčiau.

„Tam naudojamas paprastesnis trijų komponentų katalizinis neutralizatorius, kuris susitvarko su trimis pagrindiniais teršalais: anglies monoksidu (CO), angliavandeniliais (HC) ir azoto oksidais (NO_x). Dėl to kibirkštinio uždegimo variklių eksploatavimas paprastesnis“, – vertina mokslininkas.

Leido įgyvendinti strategiją

O kaip atrodo dujinių vilkikų naudojimas realiomis sąlygomis? Pavyzdžiui, viena didžiausių transporto įmonių Lietuvoje „Hegelmann Group“ greta jau turimų dujinių vilkikų 2022 m. rudenį užsakė dar 150 suskystintomis dujomis ir 5 suslėgtomis dujomis varomus „Iveco S-Way“ sunkvežimius.

Šiuo atveju „Iveco S-Way“ sumontuoti 460 AG galios „Cursor 13“ gamtinių dujų varikliai, atitinkantys „Euro 6 Step E“ emisijos standartą. Suskystintomis gamtinėmis dujomis varomas vilkikas nesustodamas gali saugiai nuvažiuoti iki 1 600 km, o suslėgtomis dujomis varoma versija – iki 670 km eksplotuojant pilnai pakrautą vilkiką. Su lengvesniais kroviniais šis rezultatas yra dar geresnis.

Anuomet didžiulį užsakymą atlikusios bendrovės atstovai nė neslėpė, kad toks pasirinkimas leidžia smarkiai sumažinti CO₂ emisiją. Šis tikslas nubrėžtas ir įmonės strategijoje. Jau šiandien dujiniuose sunkvežimiuose naudojant biometaną gali būti pasiekiama anglies atžvilgiu neutrali veikla, vertinant kuro kilmę bei kelionę nuo jo pagaminimo iki degalų bakų.

Vežėjai taip pat pažymėjo, kad vienu iš dujinių vilkikų privalumų yra kur kas tyliau nei panašūs dyzeliniai agregatai veikiantys jų varikliai. Dėl to sunkvežimiai tinkami naudoti riboto eismo zonose ir prekėms pristatyti naktį.