Σύστημα SCR και AdBlue

H Ευρωπαϊκή οδηγία EURO 5 για την μείωση των καυσαερίων , εκτός των άλλων, για τα οξείδια αζώτου απαιτεί  μείωση στα επίπεδα των 180mg/km .
Τα πρότυπα Euro 5 ενεργοποιήθηκε το Σεπτέμβριο 2009. Ενώ η οδηγία EURO 6 η οποία θα εφαρμοστεί την 1^η Σεπτεβρίου του 2014  όσο αφορά την έγκριση τύπου και από την 1^ηΣεπτεμβρίου 2015 όσο αφορά την ταξινόμηση και την πώληση των νέων τύπων αυτοκινήτων.
Αυτή λοιπόν η οδηγία προβλέπει για όλα τα οχήματα που είναι εξοπλισμένα με κινητήρα ντίζελ θα ισχύει η υποχρέωση σημαντικής μείωσης των εκπομπών οξειδίων του αζώτου από την έναρξη ισχύος του προτύπου Euro 6.
Για παράδειγμα, για τις εκπομπές που προέρχονται από επιβατηγά αυτοκίνητα και άλλα οχήματα που προορίζονται για μεταφορά θα ισχύει ανώτατο όριο 80 mg/km (δηλαδή πρόσθετη μείωση κατά περισσότερο από 50% σε σχέση με το πρότυπο Euro 5). Οι συνδυασμένες εκπομπές υδρογονανθράκων και οξειδίων του αζώτου που προέρχονται από οχήματα ντίζελ θα μειωθούν επίσης, έτσι ώστε να τεθούν ανώτατα όρια, π.χ. 170 mg/km όσον αφορά τα επιβατηγά αυτοκίνητα και άλλα οχήματα που προορίζονται για μεταφορά.
Οι εταιρείες λοιπόν που δραστηριοποιούνται με το αυτοκίνητο και συγκεκριμένα με την μείωση των καυσαερίων χρησιμοποίησαν την βαλβίδα EGR (ανακυκλοφορίας αερίων  καυσαερίων) η οποία επανακυκλοφορεί μέρος των καυσαερίων στους κυλίνδρους και μειώνει την θερμοκρασία και κατά συνέπεια και τα ΝΟχ. Αυτό μπορεί να γίνει σε όλες τις φάσεις λειτουργίας του κινητήρα και ειδικά μέσα στην πόλη.
Το καινούργιο σύστημα που έχει εφαρμοστεί ειδικά στους πετρελαιοκινητήρες γνωστό με την ονομασία SCR (Selective Catalytic Reduction -Σύστημα Επιλεκτικής Κατάλυσης) αποτελεί μέθοδο επεξεργασίας μετά την καύση. Αυτό το σύστημα επιτρέπει την ρύθμιση του κινητήρα για υψηλές εκπομπές ρύπων οξειδίων του αζώτου(ΝΟχ).
Παρακάτω θα δούμε γιατί SCR και όχι EGR στους πετρελαιοκινητήρες.

SCR (Selective Catalytic Reduction -Σύστημα Επιλεκτικής Κατάλυσης)
Είναι ένα σύστημα τελικής επεξεργασίας των καυσαερίων με σκοπό την ελάττωση των επιπέδων οξειδίου του αζώτου (NOx). Η όλη επεξεργασία γίνεται μετά τον κινητήρα και μέσα στην εξάτμιση. Βασικό στοιχείο της όλης διεργασίας είναι η χρήση ενός υγρού του ΑdBlue το οποίο ψεκάζεται.
Τεχνολογία SCR έχει σχεδιαστεί για να επιτρέπει την μείωση του οξειδίου του αζώτου (NOx) με χημικές αντιδράσεις σε ένα οξειδωτικό περιβάλλον. Ονομάζεται “επιλεκτική”, επειδή μειώνει τα επίπεδα των NOx με χρήση αμμωνίας ως αναγωγικό μέσο σε ένα καταλύτη.
Τα εξαρτήματα που αποτελούν το σύστημα SCR είναι :

1. Μετατροπέας SCR
2. DCU – μονάδα ελέγχου
3. Μονάδα παροχής ΑdBlue
4. Αισθητήρας ΝΟχ
5. Μπεκ ψεκασμού ΑdBlue
6. Αισθητήρας θερμοκρασίας καυσαερίων
7. Αισθητήρας διαφορικής πίεσης DPF(φίλτρο μικροσωματιδίων)
   Όσο αφορά τώρα την λειτουργία της έχει να κάνει με την  θερμοκρασία που επικρατεί στον μετατροπέα SCR και αυτή ελέγχεται με τον αισθητήρα θερμοκρασίας καυσαερίων.
   Όταν λοιπόν ο συγκεκριμένος αισθητήρας ενημερώσει την DCU – μονάδα ελέγχου, αυτή υπολογίσει την ποσότητα ουρίας και μέσω της μονάδας παροχής ΑdBlue ενεργοποιείται και στέλνει με πίεση ποσότητα ουρίας στο μπεκ    ψεκασμού που βρίσκεται λίγο πριν το μετατροπέα SCR. Με τον υπολογισμό της ποσότητας αυτής ψεκασμού αντιμετωπίζουμε τις αυξανόμενες εκπεμπόμενες ποσότητες ΝΟχ.

Τι θα συμβεί όταν ψεκαστεί αυτή η ποσότητα ουρίας στην εξάτμιση;

Το υγρό συναντά τα ζεστά καυσαέρια που έρχονται από τον κινητήρα και αρχίζει να εξατμίζεται. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα να γίνει χημική αντίδραση κατά την οποία γίνεται διάσπαση σε δύο χημικές ουσίες. Το τελικό αποτέλεσμα είναι  η ουρία να μετατρέπεται σε αμμωνία (NH₃) και σε διοξείδιο του άνθρακα (CO₂).
Στην συνέχεια η αμμωνία (NH₃) εισέρχεται στον μετατροπέα SCR και μετατρέπεται σε καθαρό άζωτο (N₂). Το ποσοστό των ΝΟχ που παράγονται από τον κινητήρα με αυτό το σύστημα μπορεί να περιορίσει τα οξείδια του αζώτου μέχρι και 85-90%.

(NH₂) + 2CO + H₂O    —>     2NH₃ + CO_{2 —>}  NOx + NH₃ + O²  —>   N₂ + H₂O

 Τι είναι το AdBlue ®(ουρία)
  Η ονομασία ΑdBlue είναι κατοχυρωμένο λογότυπο που ανήκει στην V.D.A.(Verband der Automobilindustrie) Γερμανική Ένωση Αυτοκινητοβιομηχανιών.
Η επιλογή της ουρίας – AdBlue – ήταν προτιμότερη για δύο λόγους:

 Το προϊόν αυτό δεν έχει χαρακτηριστεί ως επικίνδυνη ουσία, δεν υπάρχει κανένας κίνδυνος σε περίπτωση διαρροής και είναι εύκολο για την αποθήκευση τόσο επί των οχημάτων και στην μεταφορά στις εγκαταστάσεις, παρά τον περιορισμό που αποκρυσταλλώνεται σε θερμοκρασίες κάτω των -11 ° C.
Το AdBlue® είναι ένα μη τοξικό διάλυμα ουρίας 32,5%, όπου χρησιμοποιείται για να μειώνει τις εκπομπές δηλητηριωδών αερίων μονοξειδίου του αζώτου στα καυσαέρια που παράγονται από τους πετρελαιοκινητήρες. Το διάλυμα δρα ως αναγωγικό μέσο στα  συστήματα SCR (Selective Catalytic Reduction- Επιλεκτική Καταλυτική Αναγωγή). Το Adblue® ανάγει τα οξείδια του αζώτου NOx που εκπέμπονται από τον κινητήρα σε άζωτο, νερό και διοξείδιο του άνθρακα που είναι συστατικά του ατμοσφαιρικού αέρα.
Το προϊόν τοποθετείται σε ειδικό ρεζερβουάρ του οχήματος, συνήθως κάτω από το κυρίως ρεζερβουάρ. Μια ηλεκτρονική μονάδα υπολογίζει συνεχώς την ακριβής ποσότητα του AdBlue® που πρέπει να ψεκαστεί στο ρεύμα καυσαερίων. Η απαραίτητη ποσότητα κυμαίνεται στο 5% περίπου της κατανάλωσης του καυσίμου.
Το συγκεκριμένο υγρό έχει μεγάλη σημασία να έχει  υψηλή ποιότητα προδιαγραφών για την λειτουργία του συστήματος, για το λόγο αυτό έχουν δημιουργηθεί πρότυπα που ακολουθούνται κατά την παρασκευή του. Αυτά είναι το DIN V 70070,71 και το ΙSO 22241 όπως και οι κανονισμοί του CEFIC αναφορικά με την μεταφορά και την αποθήκευση του.
Οι απαιτήσεις όμως για βελτίωση των προδιαγραφών του υλικού αυτού άλλαξαν με τα νέα πρότυπα   ISO :  

ISO 22241-1 απαιτήσεις ποιότητας
ISO 22241-2 μεθόδους δοκιμής
ISO / DIS 22241-3 Χειρισμός, μεταφορά και αποθήκευση
ISO / DIS 22241-4 Επαναπλήρωση διεπαφές
Το AdBlue® είναι ένα εξαιρετικά υψηλής καθαρότητας υγρό , το 32,5% υδατικό διάλυμα ουρίας (τουλάχιστον 31,8% – κατ ‘ανώτατο όριο 33,3%) που μετατρέπει τα οξείδια του αζώτου σε άζωτο (N2) και οι υδρατμοί (H2O) μέσω της μείωσης των χημικών.
Το AdBlue είναι ένα άοσμο, άχρωμο συνθετικό προϊόν δεν θεωρείται επικίνδυνη ουσία υπό την έννοια ότι δεν είναι ούτε εύφλεκτα ούτε τοξικά και είναι ελαφρώς αλκαλικό διάλυμα με ph 9.
Ωστόσο, μπορεί να είναι διαβρωτικό για ορισμένα υλικά, τότε πρέπει να αποθηκεύονται και να μεταφέρονται με τα σωστά υλικά.

Η ψύξη και απόψυξη δεν επηρεάζει το διάλυμα και οποιαδήποτε έκχυση έξω από το ρεζερβουάρ ΑdBlue καθαρίζεται με νερό
Το μειονέκτημα του είναι ότι κρυσταλλώνεται εύκολα όταν εκτίθεται στον αέρα (στους -11⁰ C) και οι κατασκευαστές έχουν τοποθετήσει προθερμαντήρες για να αντιμετωπίσουν αυτό το πρόβλημα.

Τα στοιχεία που απαρτίζουν το AdBlue είναι :

 Πλεονεκτήματα τεχνολογίας SCR (AdBlue) έναντι ΕGR

Μετά από αυτά θα πρέπει να αναφέρουμε γιατί οι εταιρείες επικεντρώνονται στο σύστημα SCR και όχι τόσο στην EGR.

1. Το σύστημα SCR δεν επηρεάζει την λειτουργία του κινητήρα άρα δεν έχει να κάνει με την συχνότητα και το κόστος των service , σε αντίθεση με το EGR το οποίο έχει επιπρόσθετα κόστη συντήρησης ,πιο συχνές αλλαγές λαδιών και φίλτρων, ενώ το λάδι που απαιτείται να τοποθετείται σε ένα κινητήρα εφοδιασμένο με EGR πρέπει να είναι ιδιαίτερα υψηλής ποιότητας ,άρα και ακριβότερο από αυτό που απαιτείται σε ένα κινητήρα με σύστημα SCR.
2. Έχει την δυνατότητα μειωμένης κατανάλωσης καυσίμου. Ένα όχημα με σύστημα SCR και με εκπομπές ρύπων Εuro 4 έχει κατανάλωση 2-3 % λιγότερη από ότι σε ένα αντίστοιχο όχημα με προδιαγραφές Euro 3 και 4-8 % σε σχέση με το EGR.
3. Mε το σύστημα SCR o κινητήρας δουλεύει ελεύθερος χωρίς διατάξεις στραγγαλισμού σε αντίθεση με το EGR ενώ δεν κινδυνεύει από φθορά ο κινητήρας λόγω επανακυκλοφορίας κρύων καυσαερίων κάτι που είναι πιθανό με το EGR.
4. Είναι εφικτή η μετατροπή σε Euro 2 για εξαγωγή ως μεταχειρισμένο.