combustibles alternativos experiencia y datos técnicos del gnc en la argentina emisión por fuentes...
Post on 22-Jan-2016
250 Views
Preview:
TRANSCRIPT
COMBUSTIBLES ALTERNATIVOS Experiencia y Datos Técnicos del GNC en la Argentina
•Emisión por fuentes móviles: Legislación Argentina
•Características del parque automotor
•GNC: Tecnología incorporada y disponible
•Uso del GNC ventajas y limitaciones
•Evolución de las tecnologías alternativas en el mercado actual
•Análisis “well to wheel” de combustibles alternativos
•Estimación del cambio en la carga de contaminantes
•Conclusiones
XXVII CONGRESO INTERAMERICANO DE INGENIERIA SANITARIAAMBIENTAL 3 al 8 de Diciembre de 2000 - Porto Alegre - Brasil
AUTOR: Ing. Julio E. VassalloLaboratorio de Control de Emisiones Gaseosas Vehiculares (LCEGV)
Dirección de Control de la Contaminación – SDSyPA
SDSyPA - LCEGV
Legislación Argentina
Emisiones de escape en gramos por Km. para Vehículos Livianos Ciclo US FTP
Aplicación Tipo de Vehículo CO HC (Totales)
NOx Mat. Part.
Tecnología incorporada
Julio 1994 Todo nuevo liviano 24,0 2,1 2,0 Se inicia la regulación, motores con sist. de carburación con menor cons.
Nov. 1995 Todo nuevo liviano de pasajero
12,0
1,2
1,4
0,373
Incorporación de sist. de iny. elect. y motores de menor consumo.
Enero 1997 Todo nuevo modelo liviano de pasajero
2,0
0,3
0,6
0,124
Nuevos modelos con sistemas de iny. elect. multipunto y catalizador
Enero 1998 Todo liviano comercial (pick up y vans)
6,2
0,5
1,43
0,16* 0,31**
*< 1700 Kg **> 1700 Kg. Incorp. de iny. elect. y catalizador
(otto) o filtro de part.(Diesel) Enero 1999 Todo nuevo liviano de
pasajero
2,0
0,3
0,6
0,124 Todo vehículo nuevo con sist.de iny.
elect. multipunto y catalizador Emisiones evaporativas en gramos por ensayo para vehículos livianos (Otto). Cámara SHED
6 gramos por Ensayo
Emisiones de escape en gramos por KWh para Vehículos Pesados
Ciclo ECE (13 Modos) Aplicación Tipo de Vehículo CO HC
(Totales) NOx Mat.
Part. Tecnología incorporada
Nov. 1995 Todo vehículo pesado 11,2 2,4 14,4 Con aspiración natural
Nov. 1995 Todo Omnibus 4,9
1,23
9,0
Turbocharged
Enero 1996 Todo vehículo pesado 4,9
1,23
9,0
0,4
Turbocharged y aftercooler con mejor sist. de iny. directa
Enero 1998 Todo Omnibus 4,0
1,1
7,0
0,4
Con control electrónico turbocharged y aftercooler iny. directa de alta presión
Enero 2000 Todo vehículo pesado 4,0
1,1
7,0
0,15
Bajo consumo de aceite, iny. directa de muy alta presión y
filtros de partículas
Ley 24449 Decreto 779/95
SDSyPA - LCEGV
Parque AutomotorEvolución Mercado Interno 1959 -2000
LIVIANOS
AUTOMOVILES Camionetas
y Pickup SEDAN UTILITARIOS hasta 4tn.
Año
NAFTA DIESEL NAFTA DIESEL
PESADOS
TOTAL
1959-1980 4.050.000 1980-1990 1.831.047 1990-1994
1.031.861
1994-1997 612.451 153.113 141.802 51.100 218.258 35.553 1.212.277 1997-2000 576.128 145.837 138.540 94.870 257.695 48.730 1.261.800
Total Vehículos Incorporados
bajoLey 24449
1.188.579
298.950
280.342
145.970
475.953
84.283
2.474.077
PARQUE ACTUAL
Enero 2000
4.327.560
1.081.890
1.183.032
295.758
6.888.240
Renovación del Parque Automotor
Plan Canje (1999): Retiro 344.000 vehículos de una antigüedad promedio de 24 años
Ley 24449 1994-2000 Se incorporó al parque el 36%de los vehículos que lo componen
1997-2000 Se incorporó al parque el 20 % de vehículos que lo componenSDSyPA - LCEGV
DISTRIBUCION
TRANSPORTE DE CARGA Y PASAJEROS VEHICULOS < 4000 kg
41%
7%
52%
CICLO OTTO DIESEL
GNC
AUTOMOVILES
7%10%
83%
CICLO OTTO
DIESELGNC
DISTRIBUCIÓN DEL PARQUE AUTOMOTOR
17,2%
78,5%
4,3%
AUTOMOVILES
COMERCIALES <4000 Kg
COMERCIALES PESADOS
Composición Estimada del Parque Automotor Argentino 6.800.000 vehículos
SDSyPA - LCEGV
DISTRIBUCION DEL CRECIMIENTO Evolución de la Produccion Automotriz Argentina 1990-2000
19
92
19
93
19
94
19
95
19
96
19
97
19
98
19
99
0
500000
1000000
1500000
2000000
PRODUCCION NACIONAL AUTOMOVILES (Vehículos Livianos)
NAFTA
GNC
DIESEL
1.663.115 (1993-2000)
6.193437 (1959-2000)
538.728 (1959-2000)
446.497 (1984-2000)
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
0
100000
200000
300000
PRODUCCION NACIONALTRANSPORTE DE CARGA Y PASAJEROS (hasta 4000 Kg)
GNC
DIESEL
NAFTA
53.285 (1993-2000)
237.013 (1993-2000)
125.756 (1993-2000)
19
93
19
94
19
95
19
96
19
97
19
98
19
99
0
50000
PRODUCCION NACIONALTRANSPORTE DE CARGA Y PASAJEROS (Vehículos Pesados)
DIESEL
NAFTA
60.382 (1993-2000)
3536 (1993-2000)
GNC: 300 (1993-2000)
SDSyPA - LCEGV
GNC: Tecnología Incorporada y Disponible
TECNOLOGIA DISPONIBLE EN SISTEMAS BI-FUEL PARA USO DE GNC EN LDV y LDT
Tecnología Incorporada en Argentina
Tecnología disponible EQUIPOS BI-FUEL PARA GNC CARACTERISTICAS
1ra. GENERACIÓN
2ra. GENERACIÓN
3ra. GENERACIÓN
4ra. GENERACIÓN
Tipo de Motorización
CARBURADOR
INYECCION ELECT. MONO Y
MULTIPUNTO
INYECCION ELECT.
MULTIPUNTO
INYECCION ELECT.
MULTIPUNTO
Arranque
Segun posición llave conmutadora
Cambio automático a GNC,
arranque en nafta
Cambio automático a GNC,
arranque en nafta
Cambio automático a GNC,
arranque en nafta
Control Lambda
No tiene
Puede o no tenerlo. Con una central elect. y emulador para
GNC y variador de avance
Con doble central electronica
Mapeo diferenciado GNC y Nafta
Con doble central electronica y
memoria adaptable
Autonomía
Según tanque instalado
Según tanque instalado
Según tanque instalado
Según tanque instalado
Rendimiento
Regular
Regular/Bueno
Muy Bueno
Optimizado (ULEV)
Potencia
Regular
Regular/Buena
Muy Buena
Optimmizado
Mantenimiento
Medio/Alto
Medio/Bajo
Libre de mantenimiento
Libre de mantenimiento
Contaminación
Menor que ciclo Otto excepto NOx varía con la regulación de
la mezcla aire/combust.
Cumple con Euro1 y con Limites US 1981 y Argentina
2000 (Ley 24449)
Cumple con Euro 2/3 y Limites
US Tier1/LEV
Cumple con Euro3 y Limites
US ULEV
Ruido
Marcha serena y menos ruidosa que ciclo Otto y Diesel
Marcha serena y menos ruidosa que ciclo Otto y Diesel
Marcha serena y menos ruidosa que ciclo Otto y Diesel
Marcha serena y menos ruidosa que ciclo Otto y Diesel
Regulación
Manual
Manual o con tester programado
Unicamente con scaner
Unicamente con scaner
Ralentí
Irregular/Sensible
Bueno c/control lambda
Asegurado c/control electrónico
Asegurado c/control electrónico
Precios
U$S 900
U$S 1.200
U$S 2.300
U$S 3.500
SDSyPA - LCEGV
Emisiones de Vehículos livianos convertidos a GNC
Análisis de emisiones de escape ejecutados sobre automóviles bi-fuel en ArgentinaLaboratorio de Control de Emisiones Vehiculares – INSTITUTO NACIONAL DEL AGUA Y EL AMBIENTE
Emisiones (g/Km) Ciclo USFTP Características del Vehículo Economía Ciclo Urbano
NAFTA GNC l
Marca Modelo
Clasif.
Alim.
Km
Nafta (Km/l)
GNC
(Km/m3)
HC
NOx
CO
CO2
HC
NOx
CO
CO2
Ford
Sierra 2,3 lt
LDGV
Carburador
Sin catalizador 1ra Generación
80.000
8
8,5
2,54
2,59
35,9
239
1,47
2,83
1,80
182
Hyundai H-100 2,4 lt.
LDGT2
Iny.Monopunto Con catalizador 2da Generación
10.000
6
7,8
0,36
1,35
1,77
317
0,67
1,31
0,97
246
Renault Trafic 2,0 lt.
LDGT1
Iny. Multipunto
Catalizador select. 2da Generación
2.000
7,5
9,7
8,3
0,11
0,2**
0,09
0,2**
0,74
1,8**
310
228**
0,16
0,18
0,21
245
Chrysler Minivan
LDGT2
Iny. Multipunto Con catalizador
Central ectrónica con memoria adaptable
4ta Generación
80.000
160.000
* 0,12
0,11
0,74
* 0,013
0,021
0,025
0,031
0,25
0,25
LimitesUS
ULEV
LDGT2
80.000
160.000
* 0,031
0,043
0,25
0,31
1,37
1,74
* 0,031
0,25
1,37
Pre199595/96
97/2000
Tecn
ología Incorp
orada en
A
RG
EN
TIN
A
•Hidrocarburos No Metanicos
** Valores promedio obtenidos de una flota de 150 vehículos 0 Km
SDSyPA - LCEGV
GNC: Ventajas Alto numero de Octano (ROM= 120) Permite su incorporación directa al motor ciclo Otto a un costo relativamente bajo
(Sistemas Bi-fuel) con una eficiencia importante cuando se puede aprovechar al maximo la relación de Compresión (Motores Dedicados).
Bajo Costo relativo Permite programar la reducción planificada de contaminantes nocivos para la salud y
gases de efecto invernadero (conversión nafta-GNC) sin afectar la capacidad productiva del país, alentando y permitiendo solventar el funcionamiento del programa mediante la diferencia de precios frente a los combustibles líquidos (mejorado por la estructura impositiva en el caso de Argentina) dejando un saldo de petróleo exportable en países que cuentan con reservas importantes de ambos recursos.
Contaminación La reducción importante de gases tóxicos emitidos a la atmósfera (CO, NMHC y
Partículas) obtenida sin la necesidad de incorporar sistemas de postratamiento lo hacen por si solo un combustible ideal para países en vías de desarrollo en donde los controles I/M y de durabilidad en el mundo real son aún escasos o sumamente inefectivos(Control de concentraciones en ralentí) como para detectar la degradación de los mismos.
La menor emisión de CO2 comparado con la nafta (20-25% menos) permiten una notoria reducción en la emisión de gases de efecto invernadero cuando se convierte una importante parte del parque automotor liviano.
SDSyPA - LCEGV
GNC: Limitaciones Baja Autonomía El estado gaseoso que le confiere las propiedades que permiten lograr una combustión mas completa,
resta eficiencia en el almacenamiento y aumenta el peso en el vehículo, agrabado esto por la necesidad de contar con un depósito de combustible líquido en sistemas bi-fuel. Un cilindro de 50 litros (volumen similar al empleado para la nafta) le otorgan a un vehículo liviano una autonomía promedio de 140 km. en vehículos pesados se puede adicionar gran capacidad de almacenamiento (mayor espacio disponible).
Disponibilidad de Tecnología Motores dedicados o con diseño especifico para GNC: La incorporación de la tecnología optimizada (Potencia, consumo, marcha y contaminación) a costos amortizables es una variable fundamental para el éxito del programa en todos sus objetivos. El sistema bi-fuel es recomendado por el Banco Mundial como una tecnología de transición hacia el motor dedicado que permite explotar mas efectivamente las ventajas del GNC. En Argentina el costo de motores pesados GNC es un 10 o15%superior al diesel.Contaminación: La mayor emisión de NOx en relación a la nafta (puede llegar duplicarse sin diseño especifico), la importante emisión de metano no quemado y las consecuentes emisiones (evaporativas y de escape) generada por mantener la nafta en los sitemas bi-fuel (arranque a nafta) son problemas que presenta el GNC principalmente en la conversión con escasa tecnología de vehículos antiguosCilindros: Los cilindros de acero son adecuados por seguridad y costo pero incorporan un peso importante al vehículo (hasta 1200Kg en vehículos pesado), la disponibilidad de cilindros livianos a costos amortizables permite mejorar el consumo, manejo y seguridad (aceleración y freno)Estaciones de servicio: El tiempo de llenado es una variable importante, los sistemas de llenado rapido permiten completar la operación en 5 o 10 minutos pero su costo es importante En Argentina la menor diferencia existente entre el Diesel y el GNC hace que este sea un costo más dificil de amortizar para flotas de transporte pesado
Red de Distribución La baja autonomía restringe la utilización del GNC si no se cuenta con una red de distribución lo
suficientemente extendida y lo hace particularmente apto para centros urbanos. Los costos de una red de distribución pueden resultar sumamente importantes en países en los que el uso del gas natural con otros fines (industrial, calefacción, cocina etc) no ha sido muy desarrollado.
SDSyPA - LCEGV
DIESEL: PARTICULAS Informes sobre efectos en la salud :Environmental Protection Agnecy
California Air ResourcesBoard
SDSyPA - LCEGV
DIESEL Vehículos PesadosEvolución Tecnológica
Comparación de Emisiones de Escape de Autobuses
GNC DIESELEmisión (g/Km) Fuente: Issue
N°6 Johnson Mathey 1998
con Cat. Oxidación
Fuente Faiz et. al.
World Bank Publ.
TWC Motor Cummins
Fuente Faiz et. al.
World Bank Publ.
Descargado*
Cargado**
Fuente: Issue N°6 Johnson Mathey 1998
Euro 2 Sin postrat.
Fuente: Issue N°6
Johnson Mathey 1998
Euro 2 diesel sin azufre con sist de post. de regen. continua
Hidrocarburos 3,01 0,0124 0,62 0,61 0,136
Monóxido de Carbono
0,66 0,0186 5,64 1,29 0,202
Oxidos de Nitrógeno
9,992 6,38 14,07* 22,5** 14,27 11,9
Partículas (PM10) 0,05 0,07 0,58* 1,36 0,18 0,022
Dioxido de Carbono
1.344 1.233 1.323 1.281
SDSyPA - LCEGV
Emisiones Vehiculares Fuente: 1999 OECD - International Enargy Agency IEA - Automotive Fuels Information Service AFIS
Vehículos Livianos (Emisiones en % Relativo a Nafta)
Combustible NOx CO HC Part. CO2
NAFTA100 (= 0,2-0,4 g/Km)
100 (= 2,1-6,0 g/Km)
100 (= 0,1-0,8 g/Km)
0100 (= 181-256 g/Km)
DIESEL 305 20 57 100 (= 0,2 g/Km) 77
GNC 67-100 23-25 75-129 0 68-83
Vehículos Pesados (Emisiones en % Relativo a Diesel)
Combustible NOx CO HC Part. CO2
DIESEL100 (= 14,1- 16 g/Km)
100 (= 0,5-4,3 g/Km)
100 (= 0,4-0,5 g/Km)
100 (= 1,1 g/Km) 100 (= 885 - 1195 g/Km)
LPG 20-25 200-500 200-209 24 98-100
GNC 15-34 100-620 150-646 15 87-103
SDSyPA - LCEGV
Emisiones Well to Wheel (Contempla la cadena de produccióndistribución y uso del combustible) Fuente: 1999 OECD - International Enargy Agency IEA - Automotive Fuels Information Service AFIS
Vehículos Livianos (Emisiones en % Relativo a Nafta)
Combustible NOx CO HC Part. CO2
NAFTA100 (= 0,3-0,6 g/Km)
100 (= 2,1-6,0 g/Km)
100 (= 0,8-1,1 g/Km)
0100 (= 209-307 g/Km)
DIESEL 130-221 7-21 15-40100 (= 0,2 g/Km)
52-74
GNC 56-79 23-25 111-115 0 65-78
Vehículos Pesados (Emisiones en % Relativo a Diesel)
Combustible NOx CO HC Part. CO2
DIESEL100 (= 14,5- 16,7 g/Km)
100 (= 0,6-4,3 g/Km)
100 (= 1,1-1,8 g/Km)
100 (= 1,1 g/Km) 100 (= 977 - 1363 g/Km)
LPG
(Field) 22-32 199-445 69-177 24 94
GNC 16-35 99-530 255-588 15 87
SDSyPA - LCEGV
Costos Well to Wheel (Contempla la cadena de produccióndistribución y uso del combustible) Fuente: 1999 OECD - International Enargy Agency IEA - Automotive Fuels Information Service AFIS Vehículos Livianos (Emisiones en % Relativo a Nafta)
Costo Total Pozo - Estación de Servicio (U$S/GJ Combustible)
Eficiencia (%)
en el VehículoCosto efectivo de transporte (U$S/GJ entregado por el vehículo)
Combustible Corto Plazo Largo Plazo Corto Plazo Largo Plazo
NAFTA 9,75 17,95 25 (con ID) 39 72
DIESEL 8,90 16,30 28 32 58
GNC 4,30 14,20 20 (Estim.a =1) 22 71
Vehículos Pesados (Emisiones en % Relativo a Diesel)
Costo Total Pozo - Estación de Servicio (U$S/GJ Combustible)
Eficiencia (%)
en el Vehículo
Costo efectivo de transporte (U$S/GJ entregado por el vehículo)
Combustible Corto Plazo Largo Plazo Corto Plazo Largo Plazo
NAFTA 9,75 17,95 24,6 (con ID 39 72
DIESEL 8,90 16,30 33,6 32 58
GNC 4,30 14,20 23,9 (Estim.a =1) 18 59
SDSyPA - LCEGV
Distribución del Parque Automotor Liviano Convertido a GNC Conversiones a Enero de 2000 (Fuente: ENARGAS)
Region Taxi Pick-up Particular Oficial Otros Total GNC
Total Livianos
%
RMGB 29.674 46.845 214.689 681 2709 294598 3.882971 7,59
Argentina 39.633 78.652 321.705 1.506 5.001 446.497 6.592482 6,77
Arg.% 8,88 17,61 72.05 0,34 1,12
Consumos de combustible, vehículos bi-fuel según tecnología pre y pos 1996:
Tecnologia Alimentacion CONSUMO URBANO Marca SEDAN:
Modelo Carburado Pre1996
Inyeccion Monopunto Post 1996
Inyeccion Multipunto Post 1996
Nafta lt/100Km
GNC m3/100Km
FORD
MONDEO GHIA1,8
LDGV
*
9,80
8,67
FORD SIERRA 1,8 LDGV * 12,50 11,06 FORD ESCORT GHIA LDGV * 12,00 10,62 FORD ESCORT 1,8 LDGV * 9,90 8,76 FORD GALAXI 2,0 LDGV * 14,90 13,18 VW GOLF 1,8 LDGV * 10,90 9,40 VW POLO MI 1,6 LDGV * 8,70 7,50 VW SENDA LDGV * 12,45 11,06 VW GOL 1,8 LDGV * 11,90 10,50 RENAULT 12, 1,3 LDGV * 10,80 9,57 RENAULT 18, 2,0 LDGV * 13,30 11,80 RENAULT LAGUNA 2.0 LDGV * 11,60 10,26 RENAULT 9 LDGV * 9,30 8,08 RENAULT 19 RE 1,6 LDGV * 9,30 8,08 RENAULT 21 LDGV * 14,5 12,83 RENAULT 21 I LDGV * 10,9 9,65 FIAT REGATA 1,6 LDGV * 9,00 6,98 FIAT PALIO HL LDGV * 9,89 8,70 FIAT SIENA EL LDGV * 8,60 7,40 FIAT UNO LDGV * 9,10 8,05 FIAT DUNA 1,6 LDGV * 9,30 8,08 PEUGEOT 505 SR INY. LDGV * 12,00 10,62 PEUGEOT 504 LDGV * 14,3 12,64 PEUGEOT 505 LDGV * 14,3 12,64 PEUGEOT 406 1,8 LDGV * 10,3 8,09 HONDA CIVIC LDGV * 10,10 8,93
(Vehículos)
Cons. Nafta Km/lt Prom. GNC Km /m3
(11) 8,7 9,8
(15) 9,4 11
UTILITARIOS:
RENAULT
TRAFFIC
LDGT1
*
14,3
12,64
FORD F 100 4,2 l
LDGT2 * 20,00 17,,20
FORD TRANSIT 2,5 l
LDGT1 * 14,00 12,38
FIAT DUCATO LDGT1 * 15,30 13,54
(Vehículos)
Cons. Nafta Km / lt Prom.GNC Km / m3
(1) 5
5,8
(3) 6,88 7,8
* Fuente Prensa Vehicular c/consumos de nafta chequeados con revista Auto Test SDSyPA - LCEGV
top related