Publicerad

20 december 2007

Det kostar att rena avgaser

Forskningsprogrammet E4 Mistra har som mål att utveckla ny energieffektiv avgasrening för förbränningsmotorer. Idealet är att minska utsläppen av miljöfarliga ämnen samtidigt som bränsleförbrukningen inte får öka.

E4 Mistra är ett samfinansieringsprojekt mellan Mistra och Vägverket där fyra forskningsgrupper och tre företag ingår. Programmet startade i april 2006 och målet är att utveckla nya efterbehandlingssystem, det vill säga system för att rena avgaser, för förbränningsmotorer. Målet är mycket låga utsläpp av kväveoxider och partiklar utan att bränsleförbrukningen ökar. Det finns idag effektiva efterbehandlingssystem men de innebär normalt högre bränsleförbrukning. Till dieselmotorer finns effektiva partikelfilter men de kräver underhåll.

— Med allt hårdare krav på att få ned utsläppen av såväl koldioxid, kväveoxider som partiklar så behövs det nya metoder för rening, samtidigt som kraven på låg bränsleförbrukning och minskade koldioxidutsläpp har intensifierats. Vi har svårt att motivera att vi renar avgaserna från ett skadligt ämne på bekostnad av att man ökar utsläppen av koldioxid, säger Heije Westberg, programchef för E4 Mistra.

Återvunnen värme renar

E4 Mistra arbetar parallellt med flera olika metoder för efterbehandling. En idé handlar om att återvinna en del av den energi som genereras vid förbränningen för reningen av avgaserna. En forskargrupp på avdelningen för teknisk ytkemi vid Chalmers tekniska högskola i Göteborg är därför sysselsatt med att utveckla ett termoelektriskt material som ger upphov till en ström när materialet placeras mellan två olika temperaturer. Företaget Termo-Gen tillverkar sedan termoelektriska generatorer som tar tillvara den ström som de termoelektriska materialen ger upphov till.

— Ungefär 35 procent av energiinnehållet försvinner ut med avgaserna. Vi vill i stället återvinna den energin med hjälp av den ström som de termoelektriska materialen ger upphov till för att på så sätt höja verkningsgraden för fordonet, säger Heije Westberg, (Känns som lite upprepningar i texten)

I avgaserna finns både gasformiga emissioner, bland annat kväveoxider, och partiklar. När det gäller utsläppen av partiklar så håller plasmagruppen vid Ångströmslaboratoriet vid Uppsala universitet på att utveckla en ny metod där man med hjälp av plasma ska förbränna partiklarna helt (se Nyhetsbrev 2007:10). (pdf, 990 kB)

— Det nya är att man förbränner partiklarna genom så kallad pulsad plasma, det vill säga att man bara periodvis kör plasmageneratorn. Det innebär att man inte förbrukar lika mycket energi som om den använts konstant, säger Heije Westberg.

Bättre partikelfilter

Ett annat sätt att ta hand om partiklarna på är att ta fram bättre partikelfilter.
De flesta av dagens filter är så effektiva så de samlar upp allt, både sot och aska. Sotet kan man bränna bort, men askan sitter kvar och med tiden blir filtren fulla med aska.

— I programmet så försöker vi på Volvo tillsammans med Höganäs AB att få fram ett slags metallfilter, säger Heije Westberg.

Höganäs AB använder sig av så kallat metallpulver för att formpressa och sintra metallkomponenter och vanligtvis vill man uppnå en så hög densitet som möjligt.

— Men ett bra filter måste  vara så luftigt och poröst att gasen åker igenom filtret medan partiklarna fastnar. Sotpartiklarna bränns sedan upp. Vi jobbar med några olika designer av prototypsystem som ska testas.

Heije Westberg menar att delar av programmet är högriskprojekt i och med att vissa system inte har prövats tidigare.

— Det finns till exempel inget fordon i dag som använder plasmateknik. Samtidigt har vi kommit förvånansvärt långt vad gäller partikelfiltrering. Vi har sagt att under 2009 ska vi i alla fall ha prövat alla de enskilda prototyperna. Vi vet ju inte i nuläget vilka som kommer att fungera. Det återstår att pröva, säger hon.

fAKTA:

Forskningsprogrammet E4 — Mistra — Energieffektiva efterbehandlingssystem för förbränningsmotorer startade i april 2006 och pågår i dess första fas till början av år 2010. Programmet är samfinansierat av Mistra och Vägverket samt de tre deltagande företagen Volvo Technology, Höganäs AB och Thermo-Gen AB. Mistra finansierar de fyra akademiska forskargrupperna, och Vägverket finansierar de tre kommersiella aktörerna. Mot slutet av 2009 ska alla delsystem ha testats.