Biogasdrift i arbetsmaskiner Slutrapport av regeringsuppdrag

Transkript

1 Biogasdrift i arbetsmaskiner lutrapport av regeringsuppdrag rifttester visar att dual fuel-traktorer med biogas och diesel som bränsle fungerar bra. Bränslekostnaderna att köra på gas är något lägre. ual fuel-drift kan ge betydande minskningar i klimatpåverkan jämfört med dieseldrift. etta tack vare teknikutveckling för att minska utsläppen av metan från motorn. Tekniken för konvertering till dual fuel-drift i arbetsmaskiner är ny och behöver utvecklas vidare. Rapport 2015:23

2

3 Biogasdrift i arbetsmaskiner lutrapport av MA-projektet MA(Metandiesel fteronvertering av Arbetsmaskiner) är ett regeringsuppdrag som genomförts mellan 2012 och Uppdraget gavs som en del i regeringens långsiktiga målsättning om att verige 2030 ska ha en fordonsflotta som är oberoende av fossila bränslen. yftet var att underlätta för ny dual fuel-teknik (med metan och diesel) och ett nytt regelverk för efterkonvertering av arbetsmaskiner. Rapporten är en komplett slutredovisning av regeringsuppdraget och redovisar genomförande, resultat och slutsatser av MA-projektet samt behov av fortsatt arbete. Rapporten vänder sig i första hand till dig som arbetar med frågor kopplade till alternativa drivmedel, efterkonvertering till dual fuel-drift eller lagstiftningen kring emissioner från arbetsmaskiner. Rapporten vänder sig också till dig som är beslutsfattare inom regeringen, på myndigheter och i kommuner. Författare lin inarson indvall (redaktör) vante Törnquist (Transportstyrelsen) Olof nghag lla undström Foto framsida: Gunnar aurell

4

5 ammanfattning Vi har inom ramen för regeringsuppdraget MA-projektet utvärderat tre maskinmodeller konverterade till dual fuel-drift med gas och diesel som bränsle. amtliga är konverteringar av nya maskiner direkt från fabrik där konverteraren samarbetar med motor- och maskintillverkare. Totalt har vi följt och utvärderat tre traktorer från Valtra: två av första generationens dual fuel-traktorer och en från nästa generation. Vi har även testat en plog-sop-blåsmaskin (PB) från chmidt. e olika modellerna har testats i olika omfattning. nga efterkonverteringar av befintliga maskiner onvertering till dual fuel-drift är bättre lämpad för helt nya maskiner än för befintliga maskiner. et beror på att konverteringen kräver omfattande motoranpassning och stort engagemang av motortillverkaren för att få till lösningar som ger verklig klimatnytta. nga efterkonverteringsfirmor har ansett det möjligt att genomföra efterkonverteringar inom MA-projektet. Vi har därför inte kunnat utvärdera något alternativ med efterkonvertering av befintliga maskiner. Traktorerna fungerar bra och bränslekostnaderna är något lägre rifttesterna visar att dual fuel-traktorerna har fungerat bra för samtliga arbetsuppgifter de har utfört. en totala bränsleförbrukningen är högre för dual fueldrift än för ren dieseldrift. etta påverkar bränslekostnaderna, men prisbilden på drivmedel har större betydelse. Med medelpriser för visar våra beräkningar på en liten besparing i bränslekostnad på i genomsnitt fyra procent. Teknikutveckling har lett till betydande klimatnytta den första generationen av Valtras dual fuel-traktor står metanemissioner för procent av den totala klimatpåverkan. limatnyttan med denna traktor kan därför ifrågasättas. Utveckling för att minska metanemissionerna i nästa generation har gett effekt. Minskningarna är avgörande för att uppnå klimatnytta. Mätningarna visar att dual fuel-drift på biogas i den nyaste traktorn ger cirka 40 procent lägre klimatpåverkan än ren dieseldrift. ual fuel-tekniken i arbetsmaskiner är ny och behöver utvecklas vidare Testresultaten leder till slutsatsen att tekniken har potential, men ännu inte är fullt mogen. Mer utredningar behövs för att få bättre kännedom om emissioner av kväveoxider, partiklar och kolväte. tt annat viktigt område att följa är i vilken utsträckning metankatalysatorer försämras över tid. Fram till att det finns ett regelverk för dual fuel-tekniken på U-nivå är dagens system med dispenser lämpligt för utveckling och användande av tekniken. amarbete mellan bransch och myndigheter har varit ett framgångskoncept som gett ömsesidig förståelse och ökad kunskap om frågans komplexitet. Projektet har inte bara bidragit till teknikutveckling utan även till kunskap om nya metoder att mäta emissioner.

6

7 ummary Three non-road machine models have been converted to dual fuel with diesel and biogas and tested in the project. The conversions has been carried out on new machinery in cooperation with engine and machine manufacturers. We have monitored and evaluated three Valtra tractors: two of the first generation of biogas tractor and one of the next generation. We have also tested a machine from chmidt used for plowing snow at wedish airports. The different models were tested to various extents. o retro-fit of old non-road machinery ew machines are more suitable for convert new machines than converting existing machines. etailed knowledge of the engine is required to succeed with retro-fit, in order to address the problem with emissions of methane. Cooperation with engine and machine manufacturers is therefore necessary for carrying out the conversion to dual fuel. n the MA-project there has been no possibilities to convert older machines, therefore no older machines are measured. The tractors are working well and fuel costs are slightly lower Operational tests show that the performance of dual fuel tractor was satisfactory. The total fuel consumption is higher for dual fuel-operation than for pure diesel operation. This affects the cost of fuel, but the fuel prices are of greater importance. Our calculations show a small saving in fuel costs of four percent, based on average prices for evelopment in technology led to climate benefits The first generation of Valtras biogas tractor had substantial methane emissions from the engine percent of the total climate impact could be traced to methane and the climate impact of this tractor was questionable. evelopment to reduce methane emissions in the next generation has been successful. The reductions in methane emissions are crucial to achieve climate benefit. Measure ments on the new generation tractor show that dual fuel operation using wedish biogas provides a 40 percent lower climate impact than pure diesel operation. ual fuel technology in non-road machinery is new and need further development The test results have led to the conclusion that the technology has potential, but it is not yet fully mature. Further investigations are needed to obtain better knowledge regarding emissions of nitrogen oxide, particular matter and hydrocarbons. Another important area to watch is the ageing of methane catalysts. The current system of exemptions for dual fuel-machinery is currently satisfactory, until there are a regulatory framework in U regarding emissions form dual fuel non-road machinery. Cooperation between industry and authorities has been a success story, which has provided a mutual understanding and increased knowledge about the complexities in using alternative fuels. The project has also contributed to more knowledge to measure emissions from dual fuel tractors and non-road machinery.

8

9 nnehåll 1 nledning äsanvisning yfte och mål med projektet Målgrupp för projektet Avgränsningar för projektet Genomförande Val av maskiner Utvärdering av tekniken Grund för eventuella kommande regelverk prida kunskap och resultat lutsatser Möjligheter för dual fuel-drift Är det möjligt att efterkonvertera befintliga arbetsmaskiner? Vem vill köra på biogas? Vad visar emissionstesterna? Vad visar driftstesterna? Hur stor är klimatpåverkan? Behövs ett regelverk för dual fuel-drift? Behov av fortsatt arbete Fortsatt utveckling av tekniken Utveckling av PM mätmetod för jämförbarhet Ökade ekonomiska förutsättningar Arbete med regelverk för dual fuel-drift...11 T Maskiner som har testats missionstester riftkostnad och körerfarenheter limatpåverkan...41 Referenser...51 Bilaga 1. Regeringens uppdrag...53

10

11 1 nledning Regeringen har gett Jordbruksverket och Transportstyrelsen i uppdrag att genomföra projektet metandiesel efterkonvertering av arbetsmaskiner (MA) under perioden maj 2012 till november 2015 (uppdragsbeskrivning finns i bilaga 1). Bakgrunden till MA-projektet är att diesel i arbetsmaskiner dominerar energianvändningen i de areella näringarna (nergimyndigheten m fl 2010). dag används alternativa bränslen endast i marginell omfattning i arbetsmaskiner. ual fuel-drift (med metan och diesel) 1 är en teknik som har bedömts ha potential (Jordbruksverket, 2011a) et saknas dock arbetsmaskiner med så kallad dual fuelteknik på marknaden. Två avgörande anledningar till detta är att det inte har funnits något befintligt regelverk för typgodkännande 2 av konverteringssatser och att driftsekonomin hittills inte har varit tillräckligt lönsam jämfört med fossil diesel (Jordbruksverket, 2011 b och Jordbruksverket, 2012). För att ta fram ett regelverk för typgodkännande samt bedöma driftsekonomin krävs bättre kunskap om faktiska emissioner (avgasutsläpp) från och bränsleanvändning vid dual fueldrift. 1.1 äsanvisning Rapporten är en komplett slutredovisning av regeringsuppdraget. Rapporten vänder sig till dig som är beslutsfattare inom regeringen, på myndigheter och i kommuner. Rapporten vänder sig också till dig som arbetar med frågor kopplade till alternativa drivmedel, efterkonvertering till dual fuel-drift eller lagstiftningen kring emissioner från arbetsmaskiner. För att tillgodose de båda målgrupperna har vi valt att dela upp rapporten i två delar. en första delen är en huvuddel med genomförande, slutsatser och behov av fortsatt arbete. en andra delen är en teknisk redovisning av metod, resultat och diskussion inom områdena: emissioner, driftsekonomi och körprestanda och klimatpåverkan. 1.2 yfte och mål med projektet MA-projektets syfte är att: genomföra konverteringar till dual fuel-drift i arbetsmaskiner utvärdera dual fuel-drift med avseende på emissioner, ekonomi och prestanda lägga grunden för att i framtiden kunna underlätta godkännanden av dual fueldrivna arbetsmaskiner sprida resultat och kunskap om tekniken Målet är minst tre konverterade maskinmodeller. Varje maskinmodell ska ha en till två efterkonverteringar. 1 Maskiner som kan köra på dubbla bränslen i detta fall metangas och diesel. 2 Med typgodkännande menas här ett intyg om att en komponenttyp (tex. en motortyp) eller en fordonstyp uppfyller kraven gällande exempelvis emissioner.. 1

12 1.3 Målgrupp för projektet Målgruppen under projektets genomförande har varit maskintillverkare, maskinägare och kommuner eller andra organisationer som upphandlar arbetsmaskintjänster. Till denna målgrupp har vi fört upp alternativa drivmedel i arbetsmaskiner på agendan genom att diskutera olika lösningar och nuvarande teknikläge för biogas drift i arbetsmaskiner. För kommunikation av resultaten och fortsatt arbete omfattar målgruppen beslutsfattare och myndigheter inom hela uropa samt forskare och andra tekniskt intresserade inom området dual fuel-drift i arbetsmaskiner. 1.4 Avgränsningar för projektet Uppdraget har varit begränsat till att konvertera och undersöka praktisk drift av kompressionstända 3, mobila arbetsmaskiner. Vi har inte berört konverteringsmöjligheter av tändstiftstända arbetsmaskiner (med ottomotorer) eller stationära arbetsmaskiner (reserv-el-aggregat, torkar eller dylikt). 3 dieselmotorer 2

13 2 Genomförande Genomförandet av MA-projektet kan delas in i fyra delar. el 1: Val av maskiner el 2: Utvärdering av teknik el 3: Grund för ev. kommande regelverk el 4: prida kunskap och resultat detta kapitel ger vi en övergripande beskrivning av projektets genomförande i sin helhet. kapitlen som följer ligger fokus på resultat och slutsatser av utvärderingen av maskinerna, alltså de delar som ingår i del 2 och delvis i del 3. Figur 1 visar hur och när vi inom projektet har jobbat med de olika delarna. Figur 1. MA-projektets fyra olika delar och när under projekttiden de har genomförts. Arbetet med del 3 är skuggat i början för att illustrera att tyngdpunkten för detta arbete har varit i slutet av projektperioden. el 1 har gått ut på att hitta intresserade maskinägare och matcha dessa mot maskintillverkare och fristående konverterare som kan och vill konvertera maskinerna till dual fuel-drift. el 2 har varit den operativa delen i projektet inom vilken maskinerna har konverterats till dual fuel-drift, emissionsprovats och testats i drift. Resultaten från testerna har också väglett oss i om utsläppen av avgaser är acceptabla ur klimat-, miljö- och hälsoperspektiv, det vill säga det vi har arbetat med inom del 3. Tyngdpunkten för arbetet inom del 3 har legat i slutet av projekttiden och har utförts i samband med resultatbearbetningen i del 2. nom del 4 har vi arbetat med att sprida kunskap och resultat kontinuerligt under hela projekttiden. 2.1 Val av maskiner är projektet påbörjades var tekniken för dual fuel-drift i princip oprövad och inga maskiner hade testats i drift under en längre period. Vid utformningen av regeringsuppdraget fanns förhoppningen att konverteringsföretag skulle ställa upp och utveckla efterkonverteringssatser och att flera äldre arbetsmaskiner och traktorer skulle konverteras. å tekniken är komplicerad och kostar en del att utveckla så har de konverteringslösningar som varit möjliga att prova blivit inriktade på konvertering av nyare maskiner med stöd utav utvecklingsinsatser 3

14 genomförda av maskintillverkare. etta gör att mätningarna endast omfattar fabrikskonverterade maskiner. Totalt har tre maskinmodeller testats inom MA-projektet: Valtra 101H Valtra 123H chmidt plog-sop-blåsmaskin (PB) Utlysning och dialog maj 2012 efterlyste Jordbruksverket intresserade företag som ville delta i MA-projektet för att få sina arbetsmaskiner konverterade till dual fuel-drift. Totalt anmälde ett trettiotal maskinägare intresse. Majoriteten av de aktuella maskinerna utgjordes av traktorer och arbetsmaskiner inom jordbruket, men det fanns också intresserade maskinägare inom till exempel kommunal drift. e flesta maskinerna var mellan två och tio år. Under våren 2012 fördes en dialog med totalt 16 olika företag, varav tre valdes ut: Maskintillverkaren Valtra var intresserad av att vidarerutveckla sin egen påbörjade serie med biogastraktorer (101H) vilket innebar efterkonvertering av nyproducerade maskiner. tt fristående konverteringsföretag ville bygga om två hjullastare. tt fristående konverteringsföretag ville bygga om en större jordbrukstraktor. Genom förhandlingar mellan parterna inledde vi olika delprojekt för respektive maskinmodell under hösten Med maskintillverkaren Valtra nådde vi en uppgörelse om ett delprojekt där maskinvärdar utsågs på naturbruksgymnasiet Uddetorp och biogasanläggningen öderåsens Bioenergi. Med de två konverteringsföretagen inleddes också delprojekt. essa delprojekt resulterade inte i konverterade maskiner. onverteringsföretaget som ville bygga om hjullastaren kunde inte få tillgång till en tillräckligt detaljerad teknisk beskrivning av motorstyrningen för att kunna hantera metaninsprutningen i motorns förbränning. onverteringsföretaget som ville bygga om en större jordbrukstraktor bedömde att det inte fanns kommersiella förutsättningar att sälja tekniken vidare och ville därför inte stå för utvecklingsarbetet. För att pröva ytterligare möjligheter till konvertering av befintliga arbetsmaskiner tog vi kontakt med veriges lantbruksuniversitet (U). U skulle genom forskningspengar bekosta utvecklingen av tekniken för att hantera oönskat läckage av metan, ett arbetsmaskinföretag skulle bidra med en befintlig hjullastare. n efterkonverteringsfirma skulle genomföra den praktiska konverteringen och MA-projektet skulle finansiera testerna av maskinerna. U ansökte om forskningspengar från nergimyndigheten hösten Ansökan fick dock avslag med motiveringen att tidigare erfarenheter har visat att det är svårt att lyckas med låga metanemissioner utan nära samarbete med motor- och maskintillverkare. Vi fortsatte istället med de biogastraktorer som Valtra utvecklar direkt i fabrik. Både modellen 101H och vidareutvecklingen 123H testades inom projektet. 4

15 Ungefär vid denna tidpunkt tog vi även in de PB-maskiner som chmidt och Volvo utvecklar för wedavias räkning. Vi fick kännedom om maskinerna genom att Volvo ansökte om dispens hos Transportstyrelsen, för att få använda maskiner utan det typgodkännande som normalt krävs. ftersom den aktuella arbetsmaskinen innebar en konvertering av en motor i en nyare emissionsklass 4 än delprojektet med Valtra-traktorerna så var den intressant för MA-projektet. 2.2 Utvärdering av tekniken e utvalda maskinerna har testats med avseende på emissioner och bränsleförbrukning. Testerna har skett både i laboratorium och i verklig drift. Resultaten av mätningar och driftdata har utvärderats kontinuerligt och sammanställts i denna rapport. Figur 2 visar hur vi har genomfört utvärderingsdelen, där utveckling av konverteringssatser samspelar med emissionstesterna och drifttesterna. lutligen har vi genomfört en resultatbearbetning där all samlad erfarenhet vägs ihop. Figur 2. Princip skiss för genomförandet av utvärderingsdelen. nnan testerna drogs igång gjorde vi en kartläggning av projektets kunskapsbehov och vilka mätdata som skulle behövas för att besvara våra frågeställningar. etta redovisas i tabell 1. kapitel 4 kan du läsa mer om de emissionstester vi har genomfört och i kapitel 5 om drifttesterna som gjorts på maskinerna. Tabell 2 beskrivs översiktligt vilka tester som är utförda på vilka maskiner. 4 missionsklasser är en indelning av motorer enligt olika kravnivåer på avgasutsläpp. 5

16 Tabell 1. unskapsbehov, frågor att besvara och det dataunderlag som använts för analyser inom MA-projektet. unskapsbehov Fråga att besvara ataunderlag för analyser Hur förändras emissionerna på grund av dual fuel-drift? Vad är skillnaden i klimatpåverkan från diesel jämfört med dual fuel-drift? Vad är skillnaden mellan labbmiljö och fältdrift? Hur påverkas driftsekonomin? Hur påverkas körprestandan? Vad har körmönstret för påverkan på emissionerna? Vad har körmönstret för påverkan på gasandelen? Vad har körmönstret för påverkan på maskinens klimatpåverkan? Vad har körmönstret för påverkan på driftsekonomi? Är det positivt eller negativt för hälsa och miljö med gasdrift? larar efterkonverteringen nuvarande emissionskrav för dieselmotorn? Finns det klimatnytta med efterkonvertering till dual fuel-drift? Vad händer med emissionerna vid verklig drift jämfört med simulerade bänkmätnignar? Resultaten av detta ska kunna användas som grund för vilka testmetoder som krävs för ett eventuellt kommande regelverk. Finns det ekonomiska fördelar med dual fuel-drift? Vilka prestandafördelar/-nackdelar finns med dual fuel-drift? Vilken typ av körning är gynnsam/ ogynnsam för emissioner? Vilken typ av arbete är gynnsamt/ ogynnsamt för gasdrift? Vilken typ av arbete är gynnsamt/ ogynnsamt för klimatpåverkan? Vilken typ av arbete är gynnsamt/ ogynnsamt för driftsekonomi? missionsdata från simulerade bänkmätningar. Metanemissioner, CO2-emissioner, bränsleförbrukning, arbete, gas/ diesel-förhållande (ersättningsgrad) missionsdata från verklig drift (PM 6 ) jämförs med bänkmätningar. Bränsleförbrukning gas/diesel Upplevd kraft, buller, karaktär missionsdata från verklig drift (PM), belastningskurva för körning under en längre period Gas-, dieselförbrukning missionsdata från verklig drift (PM), belastningskurva för körning under en längre period Metanemissioner, CO2-emissioner/ bränsleförbrukning, arbete, gas/ diesel-förhållande, belastningskurva för körning under en längre period Gas-, dieselförbrukning missionsdata från verklig drift (PM), belastningskurva för körning under en längre period 2.3 Grund för eventuella kommande regelverk dag finns inget regelverk som täcker dual fuel-drift i arbetsmaskiner. e maskiner som ingått i MA-projektet har fått dispenser för att de ska kunna konverteras och användas i projektet. ya motorer för arbetsmaskiner som ska säljas inom U måste vara typgodkända enligt U-direktivet 97/68/G 5. etta direktiv ställer krav på bland annat emissioner men möjliggör inte godkännande av dual fuel-motorer i arbetsmaskiner. et hindrar också ett nationellt regelverk för typgodkännande av nya motorer för dessa maskiner. äremot kan nationella regler skapas för efterkonvertering av motorer/maskiner. etta gäller även om alternativa bränslen skulle komma att införlivas i direktivet. 5 uropaparlamentets och rådets direktiv 97/68/G av den 16 december 1997 om tillnärmning av medlemsstaternas lagstiftning om åtgärder mot emissioner av gas- och partikelformiga föroreningar från förbränningsmotorer som ska monteras i mobila maskiner som inte är avsedda att användas för transporter på väg 6 PM står för Portable missions Measurement ystem och innebär ombordmätning av emissioner under körning. 6

17 Parallellt med MA-projektet har Transportstyrelsen haft i uppdrag att arbeta med att ta fram föreskrifter för typgodkännanden för konverteringssatser. För att det ska vara rimligt att ta fram ett regelverk för konverteringssatser ska tekniken uppvisa miljönytta jämfört med diesel. För att fastställa miljönyttan behöver man kunna mäta den och därför har en viktig del i MA-projektet varit att utveckla och utvärdera mätmetoder för att mäta emissioner från dual fuel-motorer. vensk Maskinprovning AB (MP) och AV MTC Motortestcenter AB (AV) har varit delaktiga i framtagandet av mätmetoder samt genomförandet av emissionstester. Valtra, RF-konsult, antmännen, Trafikverket och nergimyndigheten har gett synpunkter och bidragit med erfarenheter till utvecklingen och utvärderingen av metodiken. Resultaten och erfarenheterna från både mätningarna och utvecklingen av mätmetodiken i MA-projektet kan bidra även till det internationella regelutvecklingsarbetet. nom UC 7 pågår ett regelutvecklingsarbete för att utreda hur regler för efterkonvertering av tunga vägfordon till dual fuel-drift ska utformas. etta arbete ska resultera i färdiga regler. essa kommer inte att vara direkt applicerbara på arbetsmaskiner men de skulle kunna fungera som utgångspunkt för ett regelverk som omfattar även arbetsmaskiner i ett senare skede. 2.4 prida kunskap och resultat Vi har haft en kommunikationsplan som uppdaterats regelbundet, alltefter att förut sättningarna har förändrats. Genom kommunikationen har vi synliggjort projektet och förmedlat erfarenheter och lärdomar. Huvudkanalen för informations spridning har varit Jordbruksverkets hemsida och MA-projektets nyhetsbrev. Andra kanaler har varit Transportstyrelsens hemsida, mässor, seminarier och demodagar. 7 UC är F:s ekonomiska kommission för uropa. UC skapar och upprätthåller sedan 1958 harmoniserade regler på fordonsområdet. 7

18 3 lutsatser Möjligheter för dual fuel-drift nom MA-projektet, som har pågått i drygt tre år, har vi sammantaget kunnat dra många slutsatser inom området dual fuel-drift i arbetsmaskiner och traktorer. amarbete mellan bransch och myndigheter har varit ett fram gångs koncept som gett ömsesidig förståelse och ökad kunskap om frågans komplexitet. e första slutsatserna var kopplade till arbetet med val av maskiner och maskinvärdar. Vi kom fram att det idag inte är möjligt att göra en ren efterkonvertering till dual fuel-drift. För att lyckas med en konvertering krävs att konverteraren har ett samarbete med motor- och maskintillverkare. Vi har också sett ett stort intresse hos lantbrukare och kommuner med tillgång till egen biogas av att köra på biogas. samband med utvärderingarna av Valtras biogastraktorer har vi kunnat dra följande slutsatser: ual fuel-traktorerna har fungerat mycket bra för samtliga arbetsuppgifter de har utfört. Utveckling för att minska metanemissionerna i 123H har gett effekt. Minskningarna är avgörande för att uppnå klimatnytta. Mätningar på 123H visar att dual fuel-drift på fordonsgas eller biogas ger cirka procent lägre klimatpåverkan än ren dieseldrift. en tidigare versionen av dual fueltraktor 101H har endast klimatnytta under gynnsamma förhållanden. riftsekonomin är beroende av priser och bränsleförbrukning. Med ett medelpris för på bränsle finns en liten besparingspotential på cirka fyra procent om man kör biogas jämfört med diesel. Tillverkar man egen gas blir besparingen betydligt större. ual fuel-tekniken kräver fortsatt utveckling. MA-projektet stärker bilden av att ny teknik måste få tid och resurser för att utvecklas innan den kan leverera önskat resultat. missioner samt försämring av metankatalysatorer är de viktigaste områdena att arbeta vidare med. ammantaget har erfarenheterna i MA-projektet lett till slutsatsen att det inte är motiverat att ta fram ett nationellt regelverk för efterkonvertering. agens system med dispenser kan användas under en övergångstid då tekniken utvecklas och innan fungerande U-regelverk finns på plats. edan följer en mer omfattande redovisning av slutsatserna. 3.1 Är det möjligt att efterkonvertera befintliga arbetsmaskiner? Vi bedömer att en konverterare utan nära samarbete med motor- och maskintillverkare inte kan justera motorn till rimliga emissionsnivåer. ärför drar vi slutsatsen att det inte är genomförbart att efterkonvertera den befintliga flottan av arbetsmaskiner till dual fuel-drift. Fabrikskonverteringar som involverar motortillverkaren är den enda rimliga vägen att gå för att kunna få kontroll på emissionerna. tora utvecklinsresurser 8

19 krävs för att få ett fungerande system som levererar tillförlitlig klimatnytta kombinerat med låga emissioner. Vilka maskiner som kommer att konverteras styrs till allra största delen av efterfrågan. Valtra har valt att tillverka en liten traktor som passar bra i kommunal drift, där det ofta finns tillgång till gas. Volvo och chmidt AB utvecklar en plog-sop-blåsmaskin på grund av efterfrågan från wedavia. 3.2 Vem vill köra på biogas? ntresset för att köra på biogas är stort hos ett fåtal men litet i ett helhets perspektiv. Flera kommuner har varit intresserade av att ersätta dieseldrivna maskiner med biogas som ett led i ambitiösa energi- och klimatmål. Flera företagare som driver gårdsbiogasanläggningar drömmer om att kunna ersätta dieseln i traktorn med biogas. et skulle kunna innebära att de kan tillverka sitt eget bränsle och samtidigt vara en möjlighet till ökad lönsamhet i biogasproduktionen. 3.3 Vad visar emissionstesterna? en nya traktormodellen från Valtra 123H visar betydande minskningar i metanemissioner jämfört med 101H. Utvecklad styrning av gasinsprutning och bättre placering av metankatalysatorn har gett resultat. För kväveoxider är skillnaden mellan dieseldrift och dual fuel-drift genomgående små. et finns en ökning av partiklar och kolväten som måste hanteras i framtiden. Vid mätningarna i verklig drift (PM-mätningarna) syns en skillnad i emissioner beroende på belastningen av motorn. etta är tydligast för metanemissioner. För 101H är metanemissionerna klart högst vid lätt jämn belastning. För 123H är metanemissionerna högst vid lätt varierande belastning. missionerna är liknande mellan tester i labbmiljö och mätningar i verklig drift (PM-mätningar). Åtminstone i den grad att de stärker varandras huvudsakliga slutsatser. För efterkonverterade maskiner finns stora fördelar med PM-mätningar, eftersom man då inte behöver montera ut motorn ur maskinerna. et krävs dock fortsatt utveckling av mätmetoden för att öka jämförbarheten mellan testerna. 3.4 Vad visar driftstesterna? ual fuel-traktorerna har fungerat mycket bra för samtliga arbetsuppgifter de har utfört. Användarna är positiva till tekniken och fortsatt användning av biogasdrivna fordon. Främsta drivkraften för att köra med biogas är att bidra till minskad klimatpåverkan. riftsekonomin för drivmedel är beroende av priser och bränsleförbrukning. Med ett medelpris för finns en liten besparingspotential på cirka fyra procent om man kör biogas jämfört med diesel. Tillverkar man egen gas blir besparingen cirka tolv procent. 9

20 Verkningsgraden är cirka 14 procent lägre för dual fuel-drift jämfört med diesel drift i genomsnitt för de tre testade traktorerna vid PM-mätningarna. Gasandelen och den totala bränsleförbrukningen varierar mellan PMmätningarna, bänkmätningarna och verklig drift. e simulerade bänkmät ningarna har visat på så låg andel som 28 procent gas, medan PM mätningarna visar höga gasandelar på upp till 68 procent. För den verkliga användningen ligger gasandelen mellan 30 och 40 procent. PM-mätningarna kan man se att körmönstret påverkar gasandelen och bränsleförbrukningen till viss del. För 101H ersätts mest bränsle under lätta jämna arbeten, medan för 123H ersätts mest bränsle under tunga jämna arbeten. 3.5 Hur stor är klimatpåverkan? en nya tekniken i Valtras 123H visar på betydande minskningar i klimatpåverkan. ual fuel-drift ger cirka % lägre klimatpåverkan än ren diesel drift om man kör på fordonsgas och cirka % lägre om man kör på biogas. Metanemissioner är en kritisk faktor för att nå klimatnytta. För den första versionen av Valtras biogastraktor 101H på Uddetorp och öderåsen medför metanemissionerna att klimatnytta uppnås endast under gynnsamma omständigheter. Teknikutvecklingen under MA-projektets tid har inneburit att metanemissionerna inte får samma vikt i den totala klimatpåverkan. Försämring av metankatalysatorn över tid är en riskfaktor. För 123H har man dock fått ner metanemissionen så lågt att även en rejäl försämring av metankatalysatorn ger klimatnytta. Arbetsmomenten tung jämn belastning och tung varierad belastning vid PM-mätningarna visar störst minskningar i klimatpåverkan jämfört med ren dieseldrift för samtliga traktorer. Bränslets ursprung är viktigt för klimatpåverkan. För 123H blir bränslets ursprung viktigare än metanemissionerna för klimatpåverkan. ett scenario med biogas från gödsel blir minskad klimatpåverkan procent jämfört med dieseldrift. 3.6 Behövs ett regelverk för dual fuel-drift? agens system med dispenser kan användas under en övergångstid innan fungerande regelverk finns på plats. Vi bedömer att det inte är motiverat att ta fram ett nationellt regelverk för efterkonvertering. Tekniken behöver fortsatt utveckling för att kunna klara relevanta krav på emissioner, dessutom pågår ett arbete med ett gemensamt U-regelverk för nya motorer. är det gäller efterkonvertering så finns snart ett UC-reglemente på plats för konvertering av tunga fordon. Att vidareutveckla det till att även omfatta traktorer och mobila maskiner är bättre än att satsa på nationella regler. 10

21 4 Behov av fortsatt arbete För att komma vidare inom området med dual fuel-drift i arbetsmaskiner krävs fortsatt arbete både avseende teknikutveckling, utveckling av mätmetoder och även utveckling av regelverk. en 30 september 2015 höll Jordbruksverket en workshop tillsammans med branschen för att diskutera behov av fortsatt arbete. déer som kom upp då tillsammans med de slutsatser som vi dragit under projektets gång har lett till nedanstående förslag till åtgärder. 4.1 Fortsatt utveckling av tekniken et behövs fortsatt utveckling av tekniken för dual fuel i arbetsmaskiner. MAprojektet stärker bilden av att ny teknik måste få tid och resurser för att utvecklas innan den kan leverera önskat resultat. missioner samt försämring av metankatalysa torer är de viktigaste områdena att arbeta vidare med. edan följer en punktlista av viktiga åtgärder för att utveckla tekniken med dual fuel-drift: Hantera problem med åldring och försämring av metankatalysator Justera övrig emissionsrening tudera effekterna av lägre energieffektivitet Fortsätta följa de traktorer/maskiner som rullar för att öka kunskapen om serviceintervall, åldrande m.m. Användare som testar den nya generationens biogastraktorer och PB maskinerna behövs för att utvecklingen ska fortsätta. 4.2 Utveckling av PM mätmetod för jämförbarhet Mer utveckling av PM-mätmetoden för jämförbarhet mellan olika maskiner krävs. n väg för att få metoden mer föraroberoende är att använda ett släp bakom traktorn som bromsar motorn, liknande den metod som tyska maskinprovningar (G) har utvecklat för att testa traktorers bränsleförbrukning. 4.3 Ökade ekonomiska förutsättningar tyrmedel för ökade ekonomiska förutsättningar för omställning till fossilfria arbetsmaskiner bör utredas för att öka möjligheterna för företag att satsa på förnybara bränslen. 4.4 Arbete med regelverk för dual fuel-drift edan ingången av 2015 har förhandlingar pågått om att ersätta det befintliga direktivet (97/68/G) som innehåller emissionskrav på motorer till mobila maskiner och traktorer. raven gäller då nya motorer ska godkännas för att få sättas på marknaden. förslaget som förhandlas finns möjligheten att godkänna nya motorer med dual fuel-drift med krav på maximala metanemissioner. Tidplanen är att det ska vara färdigförhandlat och beslutat under 2016 och att de 11

22 nya reglerna att träda ikraft år 2020 och med successivt införande under 3 år fördelat på olika motorkategorier. Transportstyrelsens roll är att delta aktivt i regelarbetet på U-nivå. et är också viktigt att kommunicera resultaten av MA-projektet under 2016 både nationellt och internationellt. Resultaten kommer att kunna användas som referens i de internationella diskussionerna kring regelutvecklingen. et vi ser som angeläget att kommunicera är framförallt kunskapen om vilken klimatpåverkan olika emissionsnivåer av metan har och hur låga nivåer som är möjligt och rimligt att uppnå med dagens teknik. 12

23 Teknisk del enna del innehåller mer detaljerad teknisk information kring de maskiner som har testats, emissionstester, driftkostnader och körerfarenheter och klimatpåverkan. Här kan du som läsare gå in och titta på de diagram och diskussioner som har lett till projektets slutsatser. u kan också läsa vilken metod vi har använt oss av för att mäta emissioner och bränsleförbrukning och beräkna driftkostnader och klimatpåverkan. T HÅ T 5 Maskiner som har testats Två maskinmodeller från Valtra chmidt PB (plog-sop-blåsmaskin) Överblick tester för respektive maskin missionstester Metod för emissionstester Resultat emissioner Förändring av emissioner över tid Jämförelse av mätmetoder iskussion riftkostnad och körerfarenheter Metod för driftkostnad och körerfarenhet Resultat bränsleförbrukning Resultat driftskostnader Resultat körerfarenheter iskussion limatpåverkan Beräkning av klimatpåverkan Resultat klimatpåverkan Hur påverkar olika faktorer klimatpåverkan? iskussion

24 T 14

25 5 Maskiner som har testats Totalt har tre maskinmodeller testats inom MA-projektet: två traktormodeller från Valtra Valtra 101H, Valtra 123H och en plog-sop-blåsmaskin (PB) från chmidt. amtliga maskiner har fått dispens av Transportstyrelsen i utbyte mot redovisade emissionstester. ispens krävs i väntan på att regelverk kommer på plats. Maskinerna är beskrivna närmre nedan. 5.1 Två maskinmodeller från Valtra Valtra 101H T Figur 1. Valtra 101H (Foto: Valtra) onverteringen till Valtra dual fuel innebär att en vanlig Valtra 101H har försetts med en del extra utrustning medan det vanliga dieselsystemet är oförändrat. Vid gasdrift går traktorn dieselmässigt på tomgång, så att den separat tillförda gasen antänds. Till biogasen monteras individuella insprutningsmunstycken för varje cylinder (i en gemensam dysenhet, integrerad i luftspjäll och monterad i turborör) och insprutningen styrs med en elektronisk kontrollenhet som arbetar parallellt och tillsammans med dieselstyrningssystemet. Gastanken består av tre gasflaskor på vardera 64 liter med ett gastryck på maximalt 200 bar. et motsvarar cirka 35 liter dieselolja. Vid gasmunstyckena är trycket reducerat till cirka 3,5 bar. nligt Valtra är motoreffekt och vridmoment oförändrade jämfört med ren dieseldrift. nte heller serviceintervallerna behöver ändras. Två stycken 101H har testas inom MA projektet. n på naturbruksgymnasiet Uddetorp och den andra på biogasanläggningen öderåsens Bioenergi AB. På Uddetorp har traktorn gått i hård jordbruksdrift medan traktorn på öderåsen framförallt använts till lätta lastararbeten. Utöver det har ytterligare tre 101H varit i drift i verige, erfarenheter från drift med dessa har vi fångat med hjälp av interjuver med förarna. 15

26 T Valtra 123H Figur 2. Valtra 123H. (Foto: Valtra) Valtra-traktorerna har genomgått ett generationsskifte under tiden MA-projektet har pågått. Produktionen av 101H upphörde under 2013 och dual fuel-tekniken implementerades istället i 03-serien. serien kan man välja på 103.4H, 113H och 123H. Av den nya generationens traktorer är det 123H som har testats inom MA-projektet (Figur 2). ffekten kan beroende på vilken modell man väljer variera mellan kw och vridmomentet är max 510 m vid 1500 varv/min. Volym gas är 192 liter precis som på tidigare modell. Under MA-projektet har utvecklingen av dual fuel-systemet i denna traktor enligt Valtra framförallt syftat till att visa på hur långt man kan få ner metanemissionerna, därför är CR 1 utrustningen demonterad vid konverteringen Valtras konverteringsstrategier och utveckling Valtras grundprincip för motoroptimering vid gaskonverteringar kan beskrivas enligt följande prioritering: 1. Traktorn ska fungera bra, det vill säga ha en god körbarhet och en jämn motorgång. 2. Motorn ska gå så effektivt som möjligt oavsett bränslemix, det vill säga högsta verkningsgrad. 3. missionerna ska vara låga. e två Valtra 101H har haft samma motorinställningar från början. Under 2014 tyckte värden på öderåsens Bioenergi AB att traktorns konsumtion av gas var för låg i förhållande till dieselförbrukningen. etta berodde troligen på att traktorn används framförallt i lättare lastararbeten. essutom har anläggningen tillgång till egen gas till ett lågt pris och de ville därför använda den i så stor utsträckning som möjligt. Valtra beslutade därför att prova en modifierad strategi för optimeringen av öderåsens traktors motorstyrning. en bestod i att låta motorstyrningen hellre välja en hög gasandel framför högsta möjliga verkningsgrad enligt punkten 2. etta skulle öka den totala bränsleförbrukningen men minska dieselförbrukningen och därmed öka andelen gas i bränslemixen. Justeringen av motorstyrningen enligt den nya strategin gjordes i augusti Traktorn på öderåsen och traktorn 1 CR står för elective Catalytic Reduction, och är en katalysatorteknik som reducerar kväveoxider (O X ). 16

27 på Uddetorp har alltså delvis två olika konverteringsstrategier (grundprincipen och motorstyrningen mot högre gasandel). Metanemissioner identifierades tidigt i projektet som huvudproblemet i klimatpåverkan vid konvertering till dual fuel-drift. Att reglera luftmängden och insprutning av gasen i motorn är de viktigaste faktorerna för att minska mängden oförbränt metan som går igenom motorn. en nya generationen (3) möjliggör för Valtra att kontrollera gasinsprutningen i en betydligt större detaljeringsgrad. Valtra har även gjort en del andra förbättringar av systemet som en bättre anpassad metankatalysator som placerades närmare motorn för att hålla temperaturen bättre. För att kunna genomföra tester inom tidsramen för MA-projektet har Valtra i samband med konverteringen till dual fuel drift demonterat CR utrustningen på 123H. etta har inneburit att vi i projektet kan se potentialen att minska metanemissionerna från traktorn, däremot har inte övriga emissioner kunnat utvärderas. Valtras resonemang i detta är att teknik för att minska övriga emissioner kan läggas till i efterhand. 5.2 chmidt PB (plog-sop-blåsmaskin) T Figur 3. chmidt PB. Bilden visar provdrift med en prototyp av plog-sop-blåsmaskinen som genomfördes under vintersäsongen på iruna flygplats. (Foto: Gunnar Holm) maj 2014 blev det klart att AB-chmidt i samarbete med Volvo C skulle konvertera en, av wedavia, beställd serie arbetsmaskiner för drift med fordons gas. et handlar om PB maskiner som ska användas i snöröjningen på wedavias flygplatser (Figur 3). första läget har wedavia beställt 29 maskiner konverterade för gasdrift. Maskinerna ska gå på ett antal av wedavias flygplatser runt om i verige. nom MA-projektet har en av de första versionerna av serien testats. 5.3 Överblick tester för respektive maskin en maskinmodell som har genomgått alla tester är Valtras 101H. För 101H har dessutom två olika exemplar med lite olika inställningar (enligt beskrivning avsnitt 5.1.3) testats. n översikt av vilka mätningar som har gjorts för respektive maskinmodell finns i Tabell 1. Valtras 123H är också emissionstestad på samma 17

28 T sätt som 101H, men på grund av att utvecklingen av denna enligt Valtra endast syftar till att visa på hur långt man kan få ner metanemissionerna redovisas inte övriga emissioner. är det gäller PB-maskinen så genomfördes emissionstester i verklig drift så kallade PM 2 -mätningar inom MA-projektet. Maskinen blev kraftigt försenad och vid tillfället för PM-mätningen fungerade inte kommunikationen mellan motorstyrningen och dual fuel-enheten. ärför är data från mätningarna inte relevanta att redovisa för den här maskinen. Transportstyrelsen har tillgång till data från de bänkmätningar som Volvo genomför som ett krav för att få dispens för maskinerna. essa mätningar var inte genomförda vid tidpunkten för rapportering av MA-projektet. Tabell 1. Översikt över vilka testdata som samlats in och när för respektive maskinmodell. Testdata Valtra 101H Uddetorp Valtra 101H öderåsen Valtra 123H missioner bänk** Bränsleförbrukning bänk** Gasförbrukning bänk** chmidt PB* Arbete bänk** missioner PM*** och (inte användbara) Bränsleförbrukning PM*** och (inte användbara) Gasförbrukning PM*** och (inte användbara) Arbete PM*** (endast diesel) och (inte användbara) Bränsleförbrukning gas/diesel vid drift i fält till Arbetsmoment vid drift i fält till Uppgifter från körjournaler till *Plog-sop-blåsmaskin **Bänkmätningar är ett sätt att mäta emissioner från motorer i labbmiljö. detta projekt är mätningarna gjorda som simulerade bänkmätningarna genom att koppla traktorns kraftuttag till en bromsbänk ***PM står för Portable mission Measurements och är ett sätt att mäta emissioner i verklig drift. 2 PM står för Portable mission Measurements, se kap 2.1 för närmare beskrivning 18

29 6 missionstester Mätningarna av emissioner från avgassystemet gjordes för att få svar på hur emissionerna förändras på grund av dual fuel-drift vad körmönstret har för påverkan på emissionerna vad som händer med emissionerna vid verklig drift jämfört med tester i labbmiljö Under projektet har vi också jobbat med att utveckla metodiken för hur mätningarna ska genomföras för att resultaten ska bli så användbara som möjligt. 6.1 Metod för emissionstester Mätningarna av emissioner har genomförts dels i en simulerat bänkmätning och dels i verklig drift (PM-mätning). första hand är det metodiken för PMmätning som vi har utvecklat så att den i möjligaste mån ska efterlikna verkligt arbete med maskinerna. missioner som mäts inom MA-projektet är först och främst de som är reglerade genom U-direktiv för typgodkännande av motorer: CO (kolmonoxid), HC (kolväten), O x (kväveoxider) och PM (partikelmassa). Förutom dessa mäts även emissionerna av CO 2 (koldioxid) och CH 4 (metan) eftersom det är viktigt att kunna fastställa klimatpåverkan för dual fuel-tekniken. T imulerad bänkmätning För att undvika det kostsamma ingreppet att tvingas montera ut motorn ur maskinen valde vi att utföra så kallade simulerade bänkmätningar. e simulerade bänkmätningarna har genomförts vid vensk Maskinprovnings testlaboratorium i Umeå. Traktorernas kraftuttag kopplas till en datorstyrd broms som programmeras så att den får motorn att följa den önskade körcykeln (Figur 4). 19

30 T Figur 4. Uppkoppling av traktorns kraftuttag mot bromsbänk (Tv) och provtagning i avgaserna (Th). (Foto: Hans Arvidsson) MA-projektet valdes den transienta 3 körcykeln RTC 4 som är lagstadgad för typgodkännande av mobila maskiner (Figur 5). imulerade bänkmätningar är ett sätt att i laboratorium efterlikna de mätningar som görs då en motor ska typgodkän nas. Fördelen med bänkmätningar är att de gör det lättare att kontrollera och begränsa yttre påverkansfaktorer, och därigenom blir de repeterbara i betydligt högre grad än mätningar i verklig drift. Varvtalet och belastningen påverkas genom att datorn styr motorns gaspådrag och bromsen i bänken. Figur 5. Varvtals- och belastningskurvor för den transienta körcykeln RTC. är det gäller mätning av plog-sop-blåsmaskinen eller andra arbetsmaskiner så är det inte möjligt att göra liknande simulerade bänkmätningar, eftersom de saknar kraftuttag. 3 Med transient körcykel menas en körcykel där varvtal och belastning varierar kontinuerligt. 4 RTC = on Road Transient Cycle 20

31 Värdena inte jämförbara med riktiga bänkmätningar ackdelen med simulerade bänkmätningar är att en del av motorns effekt går åt till olika hjälpsystem som kylfläktar, generator, hydraulpumpar och liknande. ärmed kommer motorns belastning att vara högre än belastningen på kraftuttaget. fter som belastningen mäts på kraftuttaget så kommer det uppmätta arbetet vid testet i kilowattimmar (kwh) att vara lägre än motorns utförda arbete. Och när emissionsvärdena sedan beräknas så blir de baserade på ett lägre antal kwh än vad som hade varit fallet om enbart motorn satt monterad i provbänken. et medför att de emissionsvärden som beräknas i de simulerade bänkmätningarna alltid kommer att vara högre per kwh än de som redovisas vid ett typgodkännande. Förlusterna mellan motor och kraftuttag bedöms av Valtra till cirka 25 procent Varför RTC? början av projektet diskuterades vilken körcykel som skulle användas i bänkmätningarna. e första traktorerna som var aktuella för MA-projektet var typgodkända enligt en kravnivå som innebar att motorerna testades med en stationär körcykel, det vill säga en som bara innehåller mätpunkter med konstanta varvtal och belastningar. MA-projektet ville vi dock efterlikna verklig drift i så stor utsträckning som möjligt, och därför valdes den nyare transienta RTCcykeln som är obligatorisk för nyare motorer. Anledningen till att det är viktigt att efterlikna verklig drift är framförallt för att metanemissionerna från dual fuelmotorer enligt tidigare erfarenheter har visat sig uppstå mestadels vid varierande varvtal och belastningar. T omplett fordon i verklig drift (PM) Ombordmätningar med PM-utrustning (så kallade PM-mätningar) är ett sätt att mäta emissioner vid verklig användning av maskinen. enna metod har inom MA-projektet kompletterat de simulerade bänkmätningarna. PMmätningarna används för att analysera körmönstrets påverkan på emissionerna, gasandelen, driftsekonomin och maskinens klimatpåverkan. Mätmetoden är utvecklad för mätning på väg av tunga fordon och kommer även att anpassas för att kunna tillämpas på alla typer av mobila applikationer i framtiden. PM testerna inom MA-projektet har utvecklats och utförts av AV MTC. amma emissionskomponenter mäts i PM-mätningarna som i de simulerade bänkmätningarna. Vid mätningen kopplas avgasflödesmätaren på fordonets befintliga avgasrör och emissionerna registreras kontinuerligt (Figur 6). 21

32 T Figur 6. Avgasflödesmätaren är kopplad till fordonets befintliga avgasrör. (Foto: Charlotte andström-ahl) e traktorer som ingår i MA-projektet har testats enligt olika typer av körmönster eftersom den här typen av fordon har många varierande användningsområden. Fyra olika körmoment har tagits fram för PM-tester av traktorerna i MA-projektet. Punkterna nedan beskriver körmomenten och varje körmoment illustreras av en bild samt belastningsdiagram. 1. Tung varierad belastning, innebär variation i belastning och varvtal och i en genomsnitt tung belastning. etta moment utgjordes av landsvägskörning med en tungt lastad vagn (Figur 7). Figur 7. Belastningskurva och bild på en traktor som körs i tung varierad belastning under PM-mätningen. 22

33 2. Tung och jämn belastning. etta moment kördes på åker, och körningen utgjordes av tyngre dragarbete med redskap för jordbearbetning (crosskillvält) (Figur 8). Figur 8 Belastningskurva och bild på den crosskillvält som användes för att simulera tung och jämn belastning under PM-mätningen. T 3 ätt varierad belastning. etta moment utgjordes av lättare transport på väg samt lyftarbete på gården (Figur 9). Figur 9 Belastningskurva och bild på en traktor som körs i lätt varierad belastning under PM-mätningen. 23

34 T 4. ätt jämn belastning och varvtal. etta moment utgjordes av lätt kraftuttagsarbete i form av betesputs (gräsklippning) på åker (Figur 10). om illustrerat i figuren nedan syns att den lätta belastningen ändå är medelhård. Figur 10. Belastningskurva och bild på en traktor som körs i lätt jämn belastning under PM-mätningen. För att undersöka om dual fuel-tekniken lämpar sig bättre för vissa användningsområden jämfördes emissionerna vid dieseldrift och dual fuel-drift för respektive körmoment (1-4). e första PM-mätningarna på en traktor gjordes på aturbruksgymnasiet Uddetorp under maj Observera att varje körmoment delades upp i två delar och emissionerna mättes separat för de två delarna. rapporten redovisas mätvärdena som ett genomsnitt för de två delarna. ärmed inkluderas både kallstarter och varmstarter, men det är inte så att varje körmoment innehåller en varm- och en kallstart eftersom det inte lades vikt vid att utföra körmomenten på det viset. etta utgör en felkälla, men vi har bedömt den som marginell i förhållande till alla andra osäkerheter. Mätningen av plog-sop-blåsmaskinen gjordes enbart med PM-metoden eftersom det inte var möjligt att koppla in den i en bromsbänk. et ordinarie körmönstret för denna maskin skiljer sig från traktorernas eftersom den utför en annan typ av arbete. ärmed anpassades körmönstret för PM-mätningarna till att efterlikna ordinarie körning med denna maskin Bearbetning av data från emissionstester Bänkmätningarna har levererats som emissioner per kwh och redovisas nedan som genomsnitt av mätningarna per traktor. nom PM-mätningarna går det inte att mäta uttagen effekt för dual fuel-drift. ärför har istället emissionerna redovisats per timme och enligt en metod med så kallade CO 2 -fönster. För emissionerna kväveoxider, partiklar och kolväten redovisas resultaten för de båda Valtra 101H-traktorerna placerade på Uddetorp och öderåsen. et är dock viktigt att veta att modellen 101H vid MA-projektets slut har gått ur 24

35 produktion och ersatts av 3-modellerna. Men eftersom den av 3-modellerna (123H) som har blivit uppmätt i MA-projektet inte har ett färdigutvecklat avgasreningssystem så redovisas enbart metanemissionerna ifrån den Metoden att beräkna CO 2 -fönster Metoden att använda CO 2 -fönster är vedertagen inom branschen för emissionstester. en används när det saknas data om utfört arbete. Man delar in mätserien i ett antal fönster med varierande tidsrymd. essa fönster definieras av en viss mängd CO 2 som referens och alla fönster är följaktligen lika stora med avseende på CO 2 -emissonerna. Ju lägre CO 2 -emissioner per tidsenhet, desto längre blir fönstrets varaktighet. Medelvärden beräknas för emissionerna inom respektive CO 2 -fönster. Utifrån dessa värden beräknas ett medelvärde för varje körning. missionerna för PM-mätningarna är dels summerade som ett genomsnitt för alla körmoment och dels summerade för respektive körmoment för båda traktorerna. För att kunna jämföra testmetoderna har vi räknat ut den procentuella skillnaden mellan diesel och dual fuel-drift för både PM-mätningar och simulerade bänkmätningar. T 6.2 Resultat emissioner Resultaten när det gäller emissioner kan sammanfattas enligt följande: Metanemissionerna är betydande för 101H. Teknikutveckling i 123H innebär stora minskningar i metanemissionerna jämfört med 101H. missionerna av kväveoxider verkar genomgående vara lägre vid dual fueldrift. Partikelemissionerna varierar, och skillnaderna mellan dual fuel-drift och dieseldrift är ibland väsentlig, men utan tydligt mönster. missionerna av kolväten är nära noll vid dieseldrift men betydande vid dual fuel-drift. missionerna av kolmonoxid är genomgående mycket låga och redovisas därför inte missionstester i labbmiljö de simulerade bänkmätningarna har båda traktorerna mellan 10 och 20 procent lägre emissioner av kväveoxider vid dual fuel-drift än vid dieseldrift (tabell 2). ravnivån i regelverket för dessa motorer anger max 4 g/kwh. å avses dock ett kombinerat värde för kväveoxider och kolväten, och testmetoden utgörs av konstant varvtal och belastning. essutom ska en sådan jämförelse ta i beaktande att de emissioner som redovisas här är högre på grund av effektbortfallet mellan motor och kraftuttag (se avsnitt ) 25

36 T Tabell 2. missioner av kväveoxider för traktorerna (g/kwh) vid bänkmätning. O x ieseldrift g/kwh F-drift g/kwh killnad % 101H Uddetorp 7,0 5,8-16,1 % 101H öderåsen 5,6 4,5-19,5 % Partikelemissionerna är mer varierande men visar endast små skillnader i jämförelsen mellan diesel och dual fuel (tabell 3). Gränsvärdet i regelverket för stationära mätpunkter är max 300 mg/kwh (observera att det i värdena i tabellen finns en effektförlust mellan motor och kraftuttag). Tabell 3. Partikelemissioner för traktorerna (mg/kwh) vid bänkmätning. PM ieseldrift mg/kwh F-drift mg/kwh killnad % 101H Uddetorp 141,6 126,6-10,6 % 101H öderåsen 135,5 137,5 1,5 % missionerna av kolväten exklusive metan vid bänkmätningarna har beräknats utifrån mätresultatet för totala kolväten, men vi väljer att inte redovisa de siffrorna eftersom vi inte anser att de är trovärdiga. Anledningen till att vi gör den bedömningen är att de låg långt utanför rimliga gränser i förhållande till PMmätningarna och i förhållande till mätresultatet för totala kolväten. ågon felkälla kunde inte hittas missionstester i fält Genomsnitt av alla körmoment Resultaten från PM-mätningarna visar inte någon skillnad i emissioner av kväveoxider vid diesel- eller dual fuel-drift (Tabell 4). Tabell 4. missioner av kväveoxider för respektive traktor (g inom CO2 fönster) vid PM mätning. O x ieseldrift g (CO2- fönster) F-drift g (CO2-fönster) killnad % 101H Uddetorp 57,1 56, H öderåsen 57,0 57,0 0 Partikelemissionerna vid PM-mätningarna uppvisar ett liknande mönster som i bänkmätningarna (tabell 5). För Uddetorps traktor är partikelemissionerna lägre vid dual fuel-drift än dieseldrift medan de är högre vid dual fuel-drift för öderåsens traktor. Tabell 5. Partikelemissioner för respektive traktor (g inom CO2 fönster) vid PM mätning. PM ieseldrift g (CO2-fönster) F-drift g (CO2-fönster) killnad % 101H Uddetorp 3,0 2, H öderåsen 1,8 3,1 75 PM-testet av kolväten mätte vi totala kolväten men med metanet borträknat eftersom vi behandlar det i samband med klimatberäkningarna (Tabell 6). Vid dieseldrift är nivåerna mycket låga men något händer vid dual fuel-drift. et har 26

37 förmodligen med oförbränt metan att göra av vilket en del verkar omvandlas till andra kolväten. e absoluta nivåerna är låga men innebär ändå ökade utsläpp jämfört med dieseldrift. Tabell 6. missioner av kolväten, metan borträknat, för respektive traktor (g inom CO2- fönster) vid PM mätning. MHC ieseldrift g (CO2-fönster) F-drift g (CO2-fönster) 101H Uddetorp 0,2 12,5 101H öderåsen 0,2 8, Jämförelse mellan olika körmoment, genomsnitt för alla mätningar. Tabell 7 visar emissionerna av kväveoxider vid PM-mätningen uppdelat på de olika körmomenten (genomsnitt för de båda traktorerna). missionerna varierar marginellt mellan körmomenten. Tabell 7. missioner av kväveoxider (g inom CO2 fönster) för de olika körmomenten vid PM mätning. O x Tung varierande belastning Tung och jämn belastning ätt varierande belastning ätt och jämn belastning ieseldrift g (CO2- fönster) F-drift g (CO2-fönster) killnad % 59,8 58,2-3 57,2 57,8 1 58,7 56,7-3 52,5 53,7 2 T killnaderna i partikelemissionerna vid dual fuel- och dieseldrift är störst vid tung och jämn belastning (Tabell 8). Tabell 8. Partikelemissioner (g inom CO2 fönster)för de olika körmomenten (genomsnitt från de båda maskinerna). PM Tung varierande belastning Tung och jämn belastning ätt varierande belastning ätt och jämn belastning ieseldrift g (CO2- fönster) F-drift g (CO2-fönster) killnad % 4,0 4,5 11 1,4 2,6 81 3,0 3,9 29 1,1 1,0-10 Tabell 9 visar emissioner av kolväten med metan borträknat (MHC) för PMmätningarna, uppdelat per körmoment. olväteemissionerna är högre vid dual fuel-drift än vid dieseldrift för alla körmomenten men skillnaden är störst vid lätt jämn belastning. etta visar ett tydligt samband med metanemissionerna (jämför 6.2.3). 27

38 T Tabell 9. olväteemissioner metan borträknat (g inom CO2- fönster) för respektive körmoment vid PM mätning. MHC ieseldrift g (CO2-fönster) F-drift g (CO2-fönster) Tung varierande belastning 0,2 3,6 Tung och jämn belastning 0,1 2,1 ätt varierande belastning 0,2 6,1 ätt och jämn belastning 0,2 30, Metanemissioner mätningarna av metanemissioner i bänk utmärker sig 123H med absolut lägst metanemissioner (Tabell 10). Tabell 10. Metanemissioner från bänkmätningarna i g CH4/kWh. CH4 Bänk (g/kwh) 101H Uddetorp 19,74 101H öderåsen 7,34 123H mätning i maj 0,92 123H mätning i augusti 0,69 et finns även en betydande skillnad i metanemissioner mellan Uddetorps och öderåsens traktor. Vad gäller 123H så gjorde Valtra en justering efter den första bänkmätningen och PM-mätningen, som innebar att motorstyrningen tog hänsyn till metankatalysatorns temperatur. Även i PM-testerna är metanemissionerna lägst från 123H (tabell 11). Metanemissionerna från de båda 101H är störst vid jämn lätt belastning. 123H har sina högsta emissioner vid lätt varierande belastning men fortfarande på en låg nivå i jämförelsen. Valtra har under projektet minskat metanemissionerna kraftigt för 123H jämfört med 101H. Tabell 11. Metanemissioner från PM-testerna. Mätvärden i g (CO2-fönster). CH4 Tung varierande belastning Tung och jämn belastning ätt varierande belastning ätt och jämn belastning 101H Uddetorp 101H öderåsen 123H 111,3 25,1 3,2 30,4 7,8 7,1 130,1 114,4 16,3 384,6 264,6 5,2 28

39 6.3 Förändring av emissioner över tid missioner och prestanda förändras över tid genom slitage och försämring av reningsutrustningens funktion. ärför har en uppföljande PM-mätning gjorts på Uddetorpstraktorn för att undersöka förändringar i emissioner över tid. Alla emissioner utom kväveoxider var högre vid den uppföljande mätningen (tabell 12). missionerna av kolväten med metan borträknat och metan visar en stor ökning efter endast ett års drift. essutom sker denna ökning ifrån de inledande mätningarnas redan höga nivåer. Även under olika körmoment var emissionerna av metan högre vid den uppföljande mätningen (tabell 13). Tabell 12. Jämförelse av emissioner från 101 Uddetorp vid inledande mätningar i maj 2014 och uppföljande mätningar i april nledande mätning, g (CO2-fönster) Uppföljande mätning, g (CO2-fönster) killnad i % mellan inledande och uppföljande mätning Ox 56,2 55,6-1 % PM 2,8 3,0 6 % MHC 12, % CH4 164,2 223,9 36 % T Tabell 13. Jämförelse av metanemissionerna (g CH4/h) för respektive körmoment från Uddetorpstraktorn vid inledande mätningar i maj 2014 och uppföljande mätningar i april Test 1 Test 2 Procentuell ökning från test 1 till test 2 Tung varierande belastning % Tung och jämn belastning % ätt varierande belastning % ätt och jämn belastning % Försämringen av metanemissionerna märks tydligast vid tung jämn belastning. 6.4 Jämförelse av mätmetoder det här avsnittet visas jämförelser mellan emissioner i labbmiljö (bänk) och i fältdrift (PM). els visas hur stor den procentuella skillnaden var i emissioner mellan dieseldrift och dual fuel-drift och dels visas skillnaden i procentenheter mellan de två metoderna. Tabell 14 visar en jämförelse mellan bänk och PM-mätningarna för respektive traktor redovisat som den procentuella skillnaden mellan diesel och dual fuel för respektive mätmetod. För bänkmätningarna ser man tydligare en minskning av O x emissionerna. PM mätningen finns endast en obetydlig skillnad. 29

40 T Tabell 14. Jämförelse av den procentuella skillnaden i Ox emissionerna mellan diesel och dual fuel för bänk respektive PM mätningen. killnad i bänk % killnad i PM % 101H Uddetorp* -16,1 % H öderåsen -19,5 % 0 *) Jämförelsen görs med de inledande PM-mätningarna eftersom bänkmätningarna gjordes vid samma tidsperiod. Tabell 15 visar en jämförelse mellan partikelemissionerna för respektive traktor redovisat som den procentuella skillnaden mellan diesel och dual fuel för respektive mätmetod. Traktorn på öderåsen skiljer sig betydligt mellan bänk och PM. Tabell 15. Jämförelse av den procentuella skillnaden i partikelemissionerna mellan diesel och dual fuel för bänk respektive PM mätningen. killnad i bänk % killnad i PM % 101H Uddetorp* -10, H öderåsen 1,5 75 *) Jämförelsen görs med de inledande PM-mätningarna eftersom bänkmätningarna gjordes vid samma tidsperiod. n jämförelse av kolväteemissionerna mellan mätmetoderna har inte kunnat göras eftersom siffrorna från bänkmätningarna inte bedöms trovärdiga. 6.5 iskussion Totala emissioner Underlaget med endast två traktorer är för litet för att kunna dra generella slutsatser om dual fuel-tekniken i större skala, men det ger en indikation på vad tekniken kan leverera idag. Valtra har under MA-projektet inte haft tid och resurser för att arbeta med minskningar av emissionerna förutom när det gäller metan. Motortekniken i de två 101H-traktorerna är också föråldrad och hade ändå inte medgett några stora utrymmen för justeringar av parametrar som påverkar emissionerna. är det gäller kväveoxider är skillnader mellan dieseldrift och dual fuel-drift genomgående små. Ökningen av partiklar och kolväten i dual fuel-drift måste hanteras om de konverterade motorerna i framtiden ska kunna godkännas. Valtra menar att metanemissionerna kan minskas genom ökad avgastemperatur. et påverkar i vissa fall partikelemissionerna negativt. Framtida utveckling av tekniken bör därför innefatta partikelfilter som tar bort merparten av partiklarna. är det gäller kväveoxider så finns det teknik såsom CR-katalysatorer för att få ned dessa emissioner till ett minimum. ärmed ska det enligt Valtra vara fullt möjligt att nå ned till kravnivåerna för teg V 5. 5 teg V är en kravnivå som gäller vid typgodkännande av motorer i arbetsmaskiner och traktorer. 30

41 Att mätningarna visade lägre metanemissioner med öderåsens traktor jämfört med Uddetorps var oväntat. öderåsens traktor programmerades om innan den testades i syfte att öka gasandelen, och det gjordes utan vetskap om hur det skulle påverka emissionerna. Resultatet blev att metanemissionerna blev lägre och gasandelen högre. et är inte säkert att omprogrammeringen var orsaken till de lägre metanemissionerna. Mer troligt är att Uddetorpstraktorns metankatalysator hade försämrad funktion till följd av att den hade gått i hårt arbete under vårbruket innan mätningarna genomfördes Metanemissioner Valtra har lyckats förbättra tekniken avsevärt under MA-projektets tid. et framgår av att den nya modellen 123H uppvisar betydligt lägre emissioner av metan. Följande åtgärder har möjliggjort förbättringarna: Mer detaljerad motorstyrning. törre och mer optimerad katalysator med en fördelaktigare placering närmare motorn. Temperaturstyrning för att undvika över- och undertemperaturer i katalysatorn. Trots dessa förbättringar så anser Valtra att det finns potential att förbättra systemet ytterligare för att få ännu lägre metanemissioner i ett större register. T Förändring av emissioner över tid Metankatalysatorer är enligt AV känsliga för höga temperaturer. Testerna styrker detta, eftersom den av de två 101H som är mest och hårdast använd Uddetorps traktor också har störst metanemissioner. Uddetorps traktor användes i betydligt tyngre arbete än öderåsens traktor och hade redan vid det första mättillfället använts i vårbruket. missionerna ökade också tydligt mellan de inledande och uppföljande mätningarna. n trolig orsak är, enligt AV, att det hårda arbetet i kombination med bristen på temperaturbegränsande åtgärder i katalysatorn har medfört degradering av katalysatorns förmåga att reducera metan. AV arbetar med projekt som tittar på problematiken med försämring av metankatalysatorer men de har inte dragit några slutsatser i det arbetet ännu. Vi har sökt efter redan genomförd forskning om detta ämne men inte hittat något specifikt om metankatalysatorer. n del studier har dock gjorts på vägfordon med gasmotorer. är har man sett att vissa äldre fordon har uppvisat kraftigt ökade utsläpp av metan över tid. n studie av VTT (ylund och rkkilä, 2005) visar något fall där metanutsläppen har ökat tiofaldigt mellan inledande och uppföljande test, men det handlar då om äldre katalysatorteknik och om en ren gasmotor, inte dual fuel. Man ska också komma ihåg att det finns en risk att katalysatorn går sönder så att funktionen drastiskt försämras eller upphör. et är inte säkert att detta upptäcks och åtgärdas och då är plötsligt metanemissionerna mycket höga. et är svårt att bedöma hur stor denna risk är, men konsekvenserna är betydande. Med anledning av detta är det angeläget att studera detta område ytterligare. n annan möjlig orsak till att metanemissionerna ökade i den uppföljande PMprovningen kan vara relaterad till temperaturen vid provtillfället. PM-provningen sker ju utomhus så en lägre temperatur kan medföra sämre funktion hos katalysatorn eftersom den har ett relativt smalt temperaturområde med optimal funktion. 31

42 T Övriga emissioner verkar inte försämras mer än vad som är normalt för dieselmotorer Mätmetod det stora hela är resultaten liknande mellan bänk- och PM-mätningarna, åtminstone i den grad att de stärker varandras huvudsakliga slutsatser. Traktorer utför olika typer av arbete beroende på var den är placerad, exempelvis skiljer sig arbetsmomenten på en djurgård, växtodlingsgård eller i kommunal drift. et innebär en svårighet i att hitta en generell körcykel att testa emissionerna i. örmomenten för PM-mätningarna möjliggör på ett bra sätt återspegling av de olika typer av körning som en traktor kan genomföra. kulle PM-mätning bli ett krav återstår fortsatt arbete med att arbeta fram en representativ sammanvägning av de fyra körmomenten. et är inget som säger att de fyra arbetsmomenten ska ha samma vikt i en bedömning, utan sammanvägningen kan göras utifrån hur vanligt förekommande de olika arbetena är.. et finns betydande osäkerhetsfaktorer i PM-körningarna vilket begränsar jämförbarheten mellan olika testtillfällen. Faktorer som påverkar är förare, temperatur, markförhållanden, kallstarter och bränslekvalitet. tt annat problem vid PM-mätningarna har varit att inte kunna få ut motorns arbete vid dual fueldrift. etta gör att det inte går att få fram arbetsrelaterade utsläpp utan istället har vi fått göra antagandet att arbetet för dieseldrift och dual fuel-drift har varit densamma, vilket utgör en osäkerhet. Bänkmätningarnas stora fördel är repeterbarheten, vilket gör dem bra för jämförelse i större utsträckning än PM-mätningarna. e simulerade bänkmätningarna är dock inte direkt jämförbara med motorbänkmätningar vid typgodkännande, framför allt på grund av kraftförluster i transmissionen. Vid framtida regelverk för efterkonvertering bedöms det för dyrt att plocka ut motorn för att göra regelrätta bänkmätningar och simulerade bänkmätningar är bara möjliga för maskiner med kraftuttag. PM-metoden är applicerbar på alla maskiner och ger en rättvisande bild av verklig drift. 32

43 7 riftkostnad och körerfarenheter Förutom emissionstesterna har vi även genomfört drifttester för Valtras 101H. Vi har samlat in bränsleförbrukningsdata under verklig drift och kompletterat med körjournaler för den traktor som gått i drift på naturbruksgymnasiet Uddetorp. För att få en bild av körprestandan har vi dragit nytta av erfarenheter från samtliga fem traktorer av modell 101H som rullar i verige. rifttesterna svarar på: om dual fuel-drift bidrar till någon ändring i driftekonomi vad körmönstret har för påverkan på maskinens prestanda hur körprestandan påverkas av dual fuel-drift 7.1 Metod för driftkostnad och körerfarenhet Metoden för att utvärdera ekonomi och körerfarenheter består av tre huvudkomponenter: statistik över bränsleförbrukning, beräkningar av driftsekonomi och intervjuer med förare. T Bränsleförbrukningen (gas respektive diesel) har mätts kontinuerligt med en utrustning som kan lagra mätvärden över tid. För att verifiera förbrukningen bokförs även allt tankat bränsle manuellt. et har funnits ett reglage i traktorn på Uddetorp som möjliggjort för föraren att registrera olika typer av arbeten som utförs med maskinen. Följande kategorier har funnits att välja på: 1. j spec. 2. astning 3. Transport 4. ragkraft 5. raftuttagsdrivet arbete 6. örövningar 7. raftuttag + dragkraft Resultatet av mätningarna från 101H Uddetorp under 1 år är presenterat som driftdata i diagrammen nedan. Vi har undvikit att ta med bränsleförbrukning från rena transportsträckor eller arbetsmoment med varvtal under rpm, eftersom den lägre belastningen på motorerna då bidrar till att även dual fuel-driften endast förbrukar diesel. Bränsleförbrukningen är också uppmätt under PM- och bänkmätningarna. essa ger information om gasandel men också information om verkningsgraden på dual fuel-drift jämfört med diesel, eftersom exakt samma arbete utförts i båda bränslelägena. är det gäller beräkningar av ekonomin har vi bara tittat på bränsleekonomin. enna är beräknad utifrån mätningar av bränsleförbrukning dels från driftmät ningarna av Uddetorpstraktorn och dels från PM-mätningarna. ftersom bränslepriserna har stark påverkan så har vi hämtat prisstatistik ifrån perioden 2010 till 33

44 T Utifrån statistiken gör vi olika scenarier för att se hur drivmedelskostnaderna påverkas. några fall har vi också tagit hänsyn till den skattereducering på 90 öre per liter inköpt dieselbränsle som lantbrukare får göra. För att få en uppfattning av hur förare uppfattar köregenskaperna hos traktorerna har vi genomfört intervjuer med förare för samtliga fem 101H som arbetar i verige. intervjuerna har förarna fått svara på hur traktorn har använts och upplevts samt för- och nackdelar med tekniken. 7.2 Resultat bränsleförbrukning För Uddetorps traktor mättes bränsleförbrukningen och storleken på gasandelen för dual fuel-drift som har uppmätts vid löpande drift (driftsmätningar) (tabell 16) och för alla traktorer vid PM-mätningarna (tabell 17). Tabell 16. Bränsleförbrukning och gasandel för körmomenten definierade i redskapsväljaren monterad på traktorn (101H Uddetorp). Total tid Tidsandel Förbrukning MJ/h Gasandel Timmar F iesel F MJ astning 97,5 71% % Transport 20,2 58% % ragkraft 4,5 44% % raftuttagsdrivet 80,3 65% % arbete raftuttag + 41,6 66% % dragkraft Övrigt 163,6 68% % Genomsnitt 62% % Tabell 17. Gasandel* för olika körmoment i PM mätningarna Arbetsmoment Andel gas i dual fuel-läge 101H Uddetorp 101H öderåsen 123H Tungt varierat arbete 43 % 57 % 61 % Tungt jämt arbete 47 % 57 % 66 % ätt varierat arbete 35 % 44 % 55 % ätt jämt arbete 65 % 72 % 61 % Genomsnittligt 48 % 58 % 61 % Högst gasandel uppnås vid lätt jämt arbete och lägst gasandel blir det vid lätt varierat arbete. riftdatavärdena visar en ganska jämn gasandel som är något lägre än vid PM-mätningarna. et finns dock en osäkerhet i hur stor utsträckning redskapsväljaren ställdes in korrekt, eftersom så många förare har varit inblandade i driften på naturbruksgymnasiet. et är också svårt att utläsa något mönster i resultatet från driftmätningarna när det gäller de olika arbetsmomenten som registrerats med hjälp av redskapsväljaren. Verkningsgraden för dual fuel-drift är generellt lägre än för ren dieseldrift (Tabell 18). Minst skillnad syns för tungt varierat arbete och störst skillnad uppstår vid lätt konstant arbete. genomsnitt hamnar verkningsgraden 14 procent sämre vid dual fuel-drift i genomsnitt för alla tre traktorerna. 34

45 Tabell 18 Tabell verkningsgrad (PM-mätningarna). Värdena visar variationen mellan alla tre traktorerna. iesel nergi, MJ/h ualfuel nergi, MJ/h killnad i verkningsgrad % Tungt varierat arbete Tungt jämt arbete ätt varierat arbete ätt jämt arbete Medel Vid PM-mätningarna uppmättes bränsleförbrukningen för de olika körmomenten (tabell 19). Att siffrorna för dieseldrift varierar i så stor utsträckning för respektive körmoment visar att det trots samma förare är svårt att köra på samma sätt från gång till gång. essutom är det två olika modeller med olika motorstorlekar vilket också bidrar till variationen. n tredje faktor som påverkar är att 123 hade en defekt transmission vilket gjorde att den inte kunde köras på alla växlar. ärmed var det svårare att köra alla momenten på samma sätt som gjordes med 101H. Trots dessa variationer så överlappar inte förbrukningen för de olika körmomenten varandra mer än marginellt. T Tabell 19 Bränsleförbrukning vid PM-mätningarna uppdelat på de fyra körmomenten. Värdena visar variationen mellan alla tre traktorerna. iesel (lit/h) ual Fuel (diesel, lit/h) ual Fuel (gas, kg/h) Tungt varierande arbete 12,6 16,1 6,1 8,5 4,1 8,7 Tungt jämnt arbete 16,9 24,2 8,0 11,2 7,5 11,9 ätt varierande arbete 7,2 10,3 5,1 5,2 1,6 5,1 ätt jämnt arbete 11,8 13,3 4,4 6,4 6,4 10,2 Medel 13,6 6,7 6,6 7.3 Resultat driftskostnader För att jämföra driftskostnaderna mellan dieseldrift och dual fuel-drift så har vi utgått ifrån bränsleförbrukningen för ett antal olika körmoment samt drivmedelspriser från åren 2010 (tabell 20) till och med Vi har även ett alternativ som utgår ifrån 2015 års medelpriser för januari till september har varit ett speciellt år när det gäller drivmedelspriserna eftersom dieselpriset har legat mycket lågt samtidigt som gaspriset har legat exceptionellt högt. Figur 13 jämförs hur 2015 års priser påverkar driftkostnaderna jämfört med övriga scenarier. alla grundscenarier räknar vi dieselpriser utan skatteavdrag eftersom vi bedömer att det största intresset för maskinerna finns inom den kommunala sektorn. 35

46 T Tabell 20 rivmedelspriser för företag som används i beräkningarna (statistik från tatoil). Företagspriser Gas (kr/kg) iesel (kr/l) iesel (kr/l) nkl. avdrag Pris årsmedel bästa gaspris 13,35 14,48 13,58 Pris årsmedel bästa dieselpris 15,28 14,19 13,29 Medelpris ,40 14,00 13,10 Tre olika prisbilder har använts för att illustrera hur olika prislägen påverkar driftskostnaderna: medelpriserna för perioden (Tabell 21), mest fördelaktiga gaspris (Figur 11) och mest fördelaktiga dieselpris (Figur 12). är medelpriset använts blir kostnaden för dual fuel-drift högre än för dieseldrift endast vid ett av körmomenten vid PM-mätningarna. Tabell 21. Bränsleförbrukning och driftekonomi för körmomenten inom PM mätningarna. Medelpris drivmedel för åren nget skatteavdrag för diesel. iesel ual Fuel ual Fuel iesel ual Fuel Prisskillnad iesel (lit/h) iesel (lit/h) Gas (kg/h) r/h r/h r/h Tungt varierande 13,9 7,3 5,9 195,3 181,9-13,3 arbete Tungt jämnt 19,6 9,4 9,2 274,0 253,8-20,2 arbete ätt varierande 8,3 5,2 3,0 116,0 111,8-4,1 arbete ätt jämnt arbete 12,6 5,1 8,2 176,1 182,0 5,9 Medel 13,6 6,7 6,6 190,3 182,4-7,9 ä? konstant 184,0 182,1 ä? varierande 114,2 119,9 Tungt konstant 257,8 283,4 Tungt varierande 185,1 202,0 ri0data 203,6 189,5 0,0 50,0 100,0 150,0 200,0 250,0 300,0 F iesel Figur 11 Jämförelse av driftskostnader (drivmedel, kr/h) för de olika PM-körningarna samt för bränsleförbrukningen från driftmätningarna. Priser från år 2013 (prisfördel för gas). 36

47 ä> konstant ä> varierande Tungt konstant Tungt varierande ri/data 118,4 117,5 198,4 178,5 194,4 197,9 207,4 185,7 272,8 277,7 0,0 50,0 100,0 150,0 200,0 250,0 300,0 F iesel Figur 12 Jämförelse av driftskostnader (drivmedel, kr/h) för de olika PM-körningarna samt för bränsleförbrukningen från driftmätningarna. Priser från år 2014 (prisfördel diesel). en sista jämförelse visar vi hur driftekonomin kan påverkas om lantbrukaren har tillgång till gas för produktionskostnad och hur mycket skatteavdraget för dieselinköp påverkar (Figur 13). Produktionspriset för gas har hämtats från rapporten Börjesson med flera (2013) och avser produktion från gödsel. Bränsleförbrukningen baseras på medelförbrukning inkluderat både PM- och driftmätningar. T ieseldri2, 2015 års priser, avdrag F- dri2, 2015 års priser, avdrag ieseldri2, ej avdrag F- dri2, köpt gas, ej avdrag ieseldri2, avdrag F- dri2, köpt gas, avdrag F- dri2, egen gas, avdrag 166,1 191,7 188,9 185,6 176,8 178,8 159,4 0,0 50,0 100,0 150,0 200,0 250,0 r/h Figur 13 riftkostnader för drivmedel vid medelförbrukning. Produktionskostnad för gas jämförs med inköpspriser samt med eller utan skatteavdrag för dieselinköp. Priserna baseras på medelpriser från samt medelpriser för 2015 där det anges. 7.4 Resultat körerfarenheter Vi har kontaktat samtliga användare av de fem dispenstraktorer i verige som Valtra konverterade. essa traktorer har antmännen maskin lejt ut till olika värdar. e olika värdarna är Green andscaping i Malmö, Malmö stad, kellefteå kommun, öderåsens Bioenergi och naturbruksgymnasiet Uddetorp utanför kara. edan följer en sammanställning av svaren från maskinanvändarna å användes traktorerna e fem traktorerna har använts till diverse olika saker. Malmö har traktorerna bland annat sopat gator, sladdat samt kört ringvält och flistugg. öderåsens Bioenergi har använt sin traktor för lastarkörning medan kommunen i kellefteå har använt sin traktor till snöröjningsarbete. På aturbruksgymnasiet Uddetorp har traktorn använts i jordbruket. Tabell 22 nedan beskriver traktorernas användning. 37

48 T Tabell 22 Översikt av användning och räckvidd för de fem Valtra-traktorerna med dual fueldrift på dispens. Användare Arbetsuppgift Räckvidd gas Användning Green andscaping AB ranvagn 7 timmar 35 timmar/vecka laddning av grusytor Ringvält Flistuggskörning Malmö stad Vägsopning 6-8 timmar timmar/vecka kellefteå kommun Vägtransport 4-5 timmar 60 timmar/vecka nöröjning Gårdsarbete öderåsens Bioenergi astarkörning Vet ej 10 timmar/vecka Uddetorp Gårdsarbete, Tungt fältarbete Transport 5-6 timmar 40 timmar/vecka Gastankens räckvidd påverkas av hur mycket diesel som ersätts i arbetet vilket varierar med arbetsuppgift. öderåsens Bioenergi har använt traktorn mycket lite då en mindre hjullastare är den ideala maskinen på arbetsplatsen. ärmed hade en dual fuel-hjullastare kanske varit ett bättre alternativ för företaget. å traktorn utfört lastarbete så har gasutbytet varit mycket lågt. På Uddetorp har förarna märkt viss skillnad i gasens räckvidd beroende av arbetsmoment. Gasandelen har varit högre vid tungt arbete vilket även har inneburit kortare räckvidd för gastanken. amma slutsats skulle kunna dras genom att jämföra kellefteå kommuns erfarenheter med de från Malmö. nöröjning innebär ett tyngre arbete än vägsopning, vilket också innebär kortare gasräckvidd för traktorn i kellefteå Användarna positiva till fortsatt dual fuel-drift et finns en genomgående mycket positiv inställning till tekniken från samtliga användare, oftast på grund av att den minskar klimatpåverkan. amtliga traktoranvändare meddelar att de är positiva till fortsatt användning av biogasdrivna fordon. e kommunala användarna ser också mervärden kopplat till marknadsföring. e råd som förarna vill ge till andra är att våga prova ny teknik. ual fuelmaskinerna har fungerat mycket bra för samtliga arbetsmoment. ett fall menar man att gastankens storlek har påverkat traktorns framkomlighet och att andelen gas som ersätter diesel har varit låg. Användarna anser att räckvidden för arbetet med dual fuel-drift är det största och oftast enda förekomande problemet med de konverterade fordonen. 7.5 iskussion Bränsleförbrukning Bränsleförbrukningen (i form av tillförd energi) är i de flesta fall högre vid dual fuel-drift än vid dieseldrift. etta beror enligt Valtra på att motorn har optimerats mot tre faktorer samtidigt: funktion, effektivitet och emissioner. et betyder att 38

49 man måste kompromissa på vissa områden för att uppnå förbättringar på andra områden. det här avseendet finns mer att göra när det gäller optimering. et ska enligt Valtra gå att förbättra bränsleeffektiviteten i den fortsatta utvecklingen tack vare att man i de nyare modellerna kan göra optimeringar i ett bredare register. et faktum att tillförd energi är högre vid dual fuel-drift innebär en nackdel dels för klimatpåverkan och dels för driftekonomin. ärför är det angeläget att rikta in åtgärder mot detta i utvecklingsarbetet för framtida modeller riftskostnad Att den totala bränsleförbrukningen är högre i dual fuel-drift påverkar driftskostnaderna genomgående. Trots detta innebär det gynnsamma prisläget för gas att det i många fall är en prisfördel för att köra på dual fuel jämfört med diesel. PMmätningarna visar i genomsnitt cirka 8 kronor lägre drivmedelskostnad per timme för dual fuel-drift. etta innebär cirka 4 procent av den totala drivmedelskostnaden. För en lantbrukare som gör skatteavdrag på 90 öre per liter diesel blir motsvarande vinst bara 2 kronor per timme. Prisvariationerna för drivmedel mellan olika år har dock större effekt på lönsamheten än skatteavdraget. et är de tunga arbetsmomenten som ger störst ekonomisk fördel för dual fueldriften. Om man använder genomsnittliga förbrukningsdata från driftmätningarna i Uddetorp är drivmedelskostnaden genomgående högre för dual fuel-drift, även i scenariot med prisfördel för gasbränsle. etta kan bero på att traktorn användes mer för lättare arbeten än genomsnittet av de fyra körmomenten i PMmätningarna. T Tillgång till egenproducerad gas ger de lägsta drivmedelskostnaderna jämfört med alla andra scenarior. etta gör att denna typ av traktor bör vara mest attraktiv för kommuner och lantbrukare som tillverkar sin egen biogas. våra beräkningar har vi bara tagit hänsyn till bränsleekonomin. Ur ett ekonomiskt perspektiv så skulle en dual fuel-driven traktor skilja sig från en vanlig traktor genom att själva konverteringen är dyr. övrigt så har dual fuel-driften inte inneburit några extrakostnader i form av extra underhållskostnader eller annorlunda beskattning. en kortare räckvidden för själva dual fuel-driften kan innebära utgifter för den användare som prioriterar biogasdrift och därför behöver avbryta sitt arbete oftare för att åka och tanka. För övrigt så kan traktorn lätt ställas om till att också gå på endast diesel och då innebär biogastankens storlek inte något problem. en totala räckvidden (dual fuel-drift och dieseldrift) är ju då till och med längre än motsvarande traktor med endast dieseldrift. ngen av dessa aspekter har beaktats och de ekonomiska beräkningarna är endast baserade på driftkostnaderna. Här finns behov av fortsatt arbete för att kunna dra bättre slutsatser kring driftsekonomi för dual fuel-drift. Förändringar av servicekostnader på grund av dual fuel-driften har vi inte haft möjlighet att undersöka. etta är något som är intressant att följa vidare på de traktorer som går i drift idag örerfarenheter amtliga användare av traktorerna är nöjda med traktorernas köregenskaper efter mer än ett års drift. Att den huvudsakliga drivkraften att välja dual fuel-traktorer 39

50 T är klimatskäl gör att emissionsprestandan blir viktig även för användarna. et är viktigt att ge användarna en förståelse för att teknikutveckling i ett inledningsskede kan innebära att tekniken inte är perfekt från början. en begränsade räckvidden på gasdrift upplevs ibland som ett problem. et finns möjlighet att koppla på en gaskasett för att förlänga driftsträckan. ösningar med gaskasett överbrygger problemen med räckvidd. Att det dessutom i nödfall går att köra på 100 procent diesel i Valtras traktor minskar också begränsningarna i räckvidd. et går fem maskiner i drift ute i verige, för att få bättre kunskap om serviceintervall och drift är det viktigt att fortsatt följa dessa maskiner. 40

51 8 limatpåverkan nligt intervjuerna i avsnitt 3.4 är den främsta drivkraften med att konvertera till dual fuel-drift att minska klimatpåverkan. detta kapitel beskriver vi hur vi räknat ut klimatpåverkan, resultaten vi har fått och sist kommer en diskussionsdel kring tolkning av resultaten. 8.1 Beräkning av klimatpåverkan en totala klimatpåverkan från maskinerna beräknas som summan av koldioxidoch metanemissioner från avgasröret plus summan av emissioner från källa till tank för de bränslen som används. (Figur 14). T Figur 14. Principiell skiss över hur vi beräknar klimatpåverkan från dual fuel-drift. Hur stor klimatpåverkan blir i praktiken för en dual fuel-motor bestäms av följande parametrar: Metanemissioner från motorn Gasandel oldioxidemissioner från motorn Motorns verkningsgrad Gasens ursprung och produktionssätt Gasandel, metanemissioner och koldioxidemissioner har mätts upp både i bänk och PM-mätningar och varierar beroende på maskinmodell, motorinställningar och körmoment. Verkningsgraden för dual fuel-läget har visat sig ligga cirka 14 procent lägre än i diesel-läge (Tabell 18), vilket man måste ta hänsyn till om man vill jämföra emissionerna från dieseldrift med emissionerna från dual fuel-drift. 41