Eidgenössisches Volkswirtschaftsdepartement EVDForschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ART
Schadstoffminderung bei landwirtschaftlichen Fahrzeugen
20. September 2007Marco Landis
2Marco Landis | © Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ARTSchadstoffminderung bei landwirtschaftlichen Fahrzeugen
Inhalt
• Fahrzeugflotte
• Altersverteilung
• Entwicklung der Emissionen
• Partikelfilter
• Ausblick
3Marco Landis | © Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ARTSchadstoffminderung bei landwirtschaftlichen Fahrzeugen
Bestand an dieselbetrieben Maschinen in der Schweiz (Jahr 2000)
2'400
360
3'800
5'000
23'000
12'000
110'000
Traktoren
Mähdrescher
Spritzen
Feldhäcksler
Zweiachsmäher
Transporter & Ladewagen
Hoflader
4Marco Landis | © Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ARTSchadstoffminderung bei landwirtschaftlichen Fahrzeugen
Altersverteilung der Traktoren in der Schweiz (Jahr 2000)
0
10'000
20'000
30'000
40'000
50'000
60'000
< 5 Jahre 5 - 10 Jahre 10 - 15 Jahre 15 - 20 Jahre > 20 Jahre
Alter
130 - 560
75 - 130
37 - 75
18 - 37
< 18
Leistungsklasse [kW]
Anza
hl
5Marco Landis | © Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ARTSchadstoffminderung bei landwirtschaftlichen Fahrzeugen
Entwicklung des Standardtraktors
Leistung der Traktoren bei den Traktotrentests
0
20
40
60
80
100
120
140
160
1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010
Prüfjahr
Mot
orle
istu
ng [k
W]
6Marco Landis | © Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ARTSchadstoffminderung bei landwirtschaftlichen Fahrzeugen
Entwicklung des Standardtraktors
7Marco Landis | © Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ARTSchadstoffminderung bei landwirtschaftlichen Fahrzeugen
LastfaktorTransportarbeit Deutz Agrotron K100
Anhängelast 6.5t, Strecke: Bichelsee-Rüetschberg-Tänikon-Ifwil-Bichelsee
0.00
20.00
40.00
60.00
80.00
100.00
120.00
140.00
0 500 1000 1500 2000 2500
Drehzahl [min-1]
Dre
hmom
ent [
%]
Nenndrehzahl
8Marco Landis | © Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ARTSchadstoffminderung bei landwirtschaftlichen Fahrzeugen
Dynamik
Transportarbeit Deutz Agrotron K100 Anhängelast 6.5t, Strecke: Bichelsee-Rüetschberg-Tänikon-Ifwil-Bichelsee
0.0
20.0
40.0
60.0
80.0
100.0
120.0
0 200 400 600 800 1000 1200 1400Zeit [s]
[%]
DrehmomentDrehzahl
9Marco Landis | © Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ARTSchadstoffminderung bei landwirtschaftlichen Fahrzeugen
AbgastemperaturHolzspalten
Hürlimann 908 XT 63kW
0
100
200
300
400
500
600
1472 1473 1474 1475 1476 1477 1478 1479 1480 1481
Betriebsstunden [h]
Abg
aste
mpe
ratu
r [°C
]
Transporte Fendt 411 Vario, 81k W
0
100
200
300
400
500
600
1335.8 1336 1336.2 1336.4 1336.6 1336.8 1337 1337.2 1337.4
Be triebsstunden [h]
Abg
aste
mpe
ratu
r [°C
]
10Marco Landis | © Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ARTSchadstoffminderung bei landwirtschaftlichen Fahrzeugen
Messungen am Traktor
11Marco Landis | © Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ARTSchadstoffminderung bei landwirtschaftlichen Fahrzeugen
AbgasmessungISO 8178 8-Stufen-Test Typ C1
100%
75%
50%
10%
Last
60 % 75 % 100 %Zwischen-drehzahl
Nenn-drehzahl
Dre
hmom
ent
= Gewichtung in % 15
15
15
10
10
10
10
15
Leerlauf
12Marco Landis | © Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ARTSchadstoffminderung bei landwirtschaftlichen Fahrzeugen
Entwicklung Schwärzungszahl
Schwärzungszahl Bosch bei Volllast und 70% nNenn
0
1
2
3
4
5
6
7
1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010
Testjahr
SZ (B
osch
)
SaugerTurboTurbo + LLK
Übernahme der Europäische Vorschriften
13Marco Landis | © Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ARTSchadstoffminderung bei landwirtschaftlichen Fahrzeugen
Entwicklung NOx
Entwicklung der NOx-Emissionen Testzyklus ISO 8178-C1
0.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
1992 1994 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008
Prüfjahr
NO
x [g
/kW
h] (
bezo
gen
auf Z
apfw
elle
nlei
stun
g)
14Marco Landis | © Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ARTSchadstoffminderung bei landwirtschaftlichen Fahrzeugen
MotortechnikZusammenhang zwischen Hubraum, Leistung und Prüfjahr
0
5
10
15
20
25
1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010
Prüfjahr
Zapf
wel
lenl
eist
ung
/ Hub
raum
[kW
/dm
3 ]
SaugerTurboTurbo +LLK
Prüfjahr
Zusammenhang zwischen Hubraum, Leistung und Prüfjahr
Zapf
wel
lenl
eist
ung
/ Hub
raum
[kW
/dm
3 ]
1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010
15Marco Landis | © Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ARTSchadstoffminderung bei landwirtschaftlichen Fahrzeugen
Projekt Partikelfilternachrüstung auf TraktorenProjekt mit Unterstützung durch das BAFU
Ziel:
Evaluierung von wirksamen und kostengünstigen Partikelfiltersystemen für landwirtschaftliche Traktoren
Ausgangslage:
Es sind noch keine integrierten Partikelfiltersysteme ab Werk zu bekommen.
16Marco Landis | © Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ARTSchadstoffminderung bei landwirtschaftlichen Fahrzeugen
Fendt Farmer 411 Vario
Motorhersteller: Deutz
Zylinder/Hubraum: 4 / 4038 cm3
Kühlung: Wasser
Nennleistung: 81 kW (110 PS)
Abgasstufe: II
Filtersystem: VorgeschalteterOxydations-katalysator
17Marco Landis | © Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ARTSchadstoffminderung bei landwirtschaftlichen Fahrzeugen
Hürlimann 908XT
Motorhersteller: Same/Hürlimann
Zylinder/Hubraum: 4 / 4000 cm3
Kühlung: Wasser
Nennleistung: 63 kW (85 PS)
Abgasstufe: Keine
Filtersystem: Additivbeimischung aus Zusatztank
18Marco Landis | © Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ARTSchadstoffminderung bei landwirtschaftlichen Fahrzeugen
Lindner Geotrac 65
Motorhersteller: Perkins
Zylinder/Hubraum: 3 / 2701 cm3
Kühlung: Wasser
Nennleistung: 48 kW (65 PS)
Abgasstufe: I
Filtersystem: Katalytische Beschichtung
19Marco Landis | © Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ARTSchadstoffminderung bei landwirtschaftlichen Fahrzeugen
Schäffer 4042 (Hoflader)Motorhersteller: Kubota
Zylinder/Hubraum: 4 / 1857 cm3
Kühlung: Wasser
Nennleistung: 28.6 kW (39 PS)
Abgasstufe: I
Filtersystem: Diesel-Brenner
20Marco Landis | © Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ARTSchadstoffminderung bei landwirtschaftlichen Fahrzeugen
Valtra 6350-4
Motorhersteller: SISU
Zylinder/Hubraum: 4 / 4397 cm3
Kühlung: Wasser
Nennleistung: 66 kW (90 PS)
Abgasstufe: I
Filtersystem: Katalytische Beschichtung
21Marco Landis | © Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ARTSchadstoffminderung bei landwirtschaftlichen Fahrzeugen
Deutz Agrotron K100
Motorhersteller: Deutz
Zylinder/Hubraum: 4 / 4038 cm3
Kühlung: Wasser
Nennleistung: 70 kW (95 PS)
Abgasstufe: II
Filtersystem: elektrische Regeneration
22Marco Landis | © Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ARTSchadstoffminderung bei landwirtschaftlichen Fahrzeugen
John Deere 6620Motorhersteller: John Deere
Zylinder/Hubraum: 6 / 6788 cm3
Kühlung: Wasser
Nennleistung: 92 kW (125 PS)
Abgasstufe: II
Filtersystem: Additivbeimischung aus Zusatztank
23Marco Landis | © Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ARTSchadstoffminderung bei landwirtschaftlichen Fahrzeugen
Valtra 6350-4Motorhersteller: SISU
Zylinder/Hubraum: 4 / 4397 cm3
Kühlung: Wasser
Nennleistung: 74 kW (101 PS)
Baujahr: 2005
Abgasstufe: II
Filtersystem: CRT
24Marco Landis | © Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ARTSchadstoffminderung bei landwirtschaftlichen Fahrzeugen
Same Dorado 75
Motorhersteller: Same Deutz-Fahr
Zylinder/Hubraum: 4 / 4000 cm3
Kühlung: Luft
Nennleistung: 53 kW (72 PS)
Baujahr: 2000
Abgasstufe: keine
Filtersystem: beschichteter Filter
25Marco Landis | © Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ARTSchadstoffminderung bei landwirtschaftlichen Fahrzeugen
Reduktion des PartikelausstossesFilterwirksamkeit
1
10
100
1'000
10'000
100'000
1'000'000
10'000'000
100'000'000
Messpunkt1
Messpunkt2
Messpunkt3
Messpunkt4
Messpunkt5
Messpunkt6
Part
ikel
anza
hl [1
/cm
3 ] (lo
g)
Vor Filter
Nach Filter
Umgebung
Dre
hmom
ent
90 %80 %
45 %40 %35 %
Last
95%75%50%Drehzahl
FAT 6-Stufen-Test
12III
15II
20I
18IV15
V
20VI
Gewichtung in %15VI
Messpunkt
Dre
hmom
ent
90 %80 %
45 %40 %35 %
Last
95%75%50%Drehzahl
FAT 6-Stufen-Test
12III12III
15II15II
20I
20I
18IV18IV15
V15V
20VI20VI
Gewichtung in %15VI15VI
Messpunkt
26Marco Landis | © Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ARTSchadstoffminderung bei landwirtschaftlichen Fahrzeugen
Fazit Partikelfilterprojekt
Ergebnisse sind ein Zwischenstand nach bis zu 1100 Betriebsstunden einzelner Traktoren
• Partikelfilter halten über 99 % der Russpartikel zurück
• Zwei Fahrzeuge mit keinen Problemen
• Leichte Störungen, wie zu hoher Gegendruck bei erstem Aufbauversuch, Störungen in der Filterüberwachung
• Bei drei Fahrzeugen Filterschäden
27Marco Landis | © Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ARTSchadstoffminderung bei landwirtschaftlichen Fahrzeugen
Fazit Partikelfilterprojekt
Es gibt kein universelles Filtersystem. Jeder Einbau muss individuell auf das Fahrzeug abgestimmt werden.
28Marco Landis | © Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ARTSchadstoffminderung bei landwirtschaftlichen Fahrzeugen
AusblickEntwicklung der Abgasgrenzwerte bei Traktoren
(75 -130 kW)
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0 9.0 10.0NOx [g/kWh]
PM [g
/kW
h]
Stufe 1(10.2002)
Stufe 2(7.2003)
Stufe 3A (NOx+HC)(01.2007)
Stufe 3B(01.2012)
Stufe 4(01.2014)
29Marco Landis | © Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ARTSchadstoffminderung bei landwirtschaftlichen Fahrzeugen
Motortechnik für Stufe 3A
• Abgasrückführung (intern oder extern)
• Hochdruckeinspritzung, meist Common-Rail
• Ladeluftkühlung
• variable Turboladergeometrie
• keine Abgasnachbehandlung
30Marco Landis | © Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ARTSchadstoffminderung bei landwirtschaftlichen Fahrzeugen
Motortechnik für Stufe 3B und 4
• Abgasrückführung + Partikelfilter
• SCR-System
• SCRT-System
31Marco Landis | © Forschungsanstalt Agroscope Reckenholz-Tänikon ARTSchadstoffminderung bei landwirtschaftlichen Fahrzeugen
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit
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