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The Origin of HighTech.
Kriterien für den Einsatz alternativer Kraftstoffe in modernen Landtechnikmotoren der DEUTZ AG Dipl.-Ing. Markus Winkler, DEUTZ AG; NRW-Biokraftstofftagung „Perspektiven aus Forschung und Praxis“, Haus Düsse am 27.11.2014
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Agenda
VE-VP, Winkler2
27.11.2014
DEUTZ – the engine company Überblick Produktübersicht Innovationen
Entwicklung der Emissionsstandards für mobile Arbeitsmaschinen in Europa
Biodiesel – motorische Herausforderungen
Freigabestatus für den Einsatz von Biodiesel in DEUTZ Landtechnikmotoren
Ausblick für zukünftige Emissionsstufen – EU COM Stufe IV
Zusammenfassung
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DEUTZ auf einen Blick
Umsatz 1,45 Mrd. € Konzernergebnis 36,0 Mio. € Free Cashflow 13,8 Mio. € Eigenkapitalquote > 40%
150 Jahre DEUTZ - Leistung aus Tradition Im Jahr 1864 von Nicolaus August Otto - dem Erfinder des Viertaktmotors - gegründet Unabhängiger Produzent von Dieselmotoren in der Leistungsklasse 25 bis 520 kW Entwicklungs- und Produktionsunternehmen mit hoher Expertise als Systemintegrator Weltweite Vertriebskanäle und Service-Netzwerk Starker Markenname - synonym für führende Technologie und qualitativ hochwertige Produkte
Dr. Helmut Leube (CEO) Dr. Margarete Haase (CFO) Michael Wellenzohn (CSO)
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3VE-VP, Winkler 27.11.2014
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Motoren für alle Anwendungen
Baumaschinen
Infrastruktur Ernährung Täglicher Bedarf Personenverkehr Freizeit Energie
27.11.2014
Landmaschinen Nutzfahrzeuge Flugfeldgeräte Schiffe GenSets
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DEUTZ Motoren in der Landtechnik
VE-VP, Winkler5
27.11.2014
Sonstiges 1%15,4 Mio. €(16,2 Mio. €)
Service 17%193,6 Mio. €(192,0 Mio. €)
Automotive 5%56,8 Mio. €(132,4 Mio. €)
Mobile Arbeitsmaschinen 49%582,2 Mio. €
(353,3 Mio. €)
Stationäre Anlagen 10% 122,4 Mio. €(132,1 Mio. €)
Landtechnik 18%207,5 Mio. €
(217,1 Mio. €)
1.177,9 Mio. €(1.043,1 Mio. €)
Umsatz nach Anwendungsbereichen, Q1-Q3 2014(Q1-Q3 2013)
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Produktübersicht
6
(TC)D 2.9
25 – 56 kW
(TC)D 2.9
25 – 56 kW
(TC)D 3.6
50 – 90 kW
(TC)D 3.6
50 – 90 kW
TCD 7.8
160 – 250 kW
TCD 7.8
160 – 250 kW
TCD 12.0 / 16.0
300 – 520 kW
TCD 12.0 / 16.0
300 – 520 kW
TCD 4.1 / 6.1
70 – 180 kW
TCD 4.1 / 6.1
70 – 180 kW
Preisgekrönter neuer Motor Sehr kompakte Motorenabmaße
minimieren Einbauaufwand Einfache Abgasnachbehandlung (nur
Katalysator) Neuer Motor ausgerichtet auf industrielle
Anwendungen und Landtechnik Höchste Leistung und Drehmoment in
seiner Klasse Einfache Abgasnachbehandlung
Bessere Leistungsdichte und ver-besserte Lebenszykluskosten im Vergleich zu Vorgängermodellen
Optimierte Abgasnachbehandlungs-konzepte für industrielle Anwendungen und Landtechnik (DVERT)
Kompaktester Motor seiner Klasse Verbesserte Lebenszykluskosten Kein DPF - keine Regeneration oder
Wartung im Vergleich zum Wettbewerb
Mobile Arbeitsm.
Land-technik
Stationäre Anlagen
Auto-motive
22 – 77 kW
60 – 155 kW
72 – 200 kW
118 – 243 kW
24 – 176 kW
77 – 441 kW
195 – 520 kW
25 – 56 kW
50 – 90 kW
70 – 180 kW
160 – 250 kW
300 – 520 kW
(TC)D 2.9
(TC)D 3.6
TCD 4.1 /TCD 6.1
TCD 7.8
TCD 12.0 /TCD 16.0
Stufe IIIA / Tier 3
und niedriger
Euro 5 und niedriger
Stufe IIIB / IV
Tier 4 interim /
final
20112011
2012 2V2012 2V
1013 / 2013 2V1013 /
2013 2V
2013 4V2013 4V
912 / 914
912 / 914
413 /513413 /513
1015 /20151015 /2015
Fokus Mobile Arbeitsmaschinen und LandtechnikMotoren für Stufe IIIB / IV Abgasemissionsstandards
Bessere Leistungsdichte und ver-besserte Lebenszykluskosten im Vergleich zu Vorgängermodellen
Optimierte Abgasnachbehandlungs-konzepte für industrielle Anwendungen und Landtechnik (DVERT)
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Innovationen
Produkt-Vorstellung auf der der Agritechnica 2007 als ersten Industriedieselmotor der Abgas-stufe EU COM IIIA, der ausschließlich mit 100% Rapsöl nach DIN 51605 betrieben werden kann.
Weiterentwicklung der DEUTZ Motorbaureihe TCD2012 2V mit DEUTZ Common Rail® für den Betrieb mit Rapsölkraftstoffmit einem Maximum an Zuverlässigkeit, Dauerhaltbarkeit und Betriebssicherheit .
Serienmotoren bzw. Serientraktoren von FENDT und DEUTZ-FAHR wurden eingeführt, als infolge der Ausweitung derAgrardieselsteuer Rapsöl uninteressant geworden ist (2008) Marktakzeptanz war somit nicht zufriedenstellend!
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27.11.2013
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Entwicklung der Emissionsstandards –Mobile Arbeitsmaschinen EU
27.11.2014
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927.11.2013
NOx (+HC) [g/kWh]
PM [g
/kWh] 0,25
0,20
0,15
0,10
0,05
0,000 1 2 3 4 5
Stufe IIIA
Stufe IV
Stufe IIIB
Stufe IIIA Agripower:Common Rail,Ladeluftkühlungexterne gekühlte EGR
DPF 98%
SCRw/o ecEGR
130 – 560 kW
ext. gekühl. EGR
Merkmale Stufe EU COM IIII B / Tier 4 interim DEUTZ Common Rail (DCR®) bis 2000 bar Neues Düsendesign Waste gate ATL Ladeluftkühler SCR (VWT-Basis)
Zusätzliche Merkmale Stufe EU COM IV / Tier 4 Externe gekühlte Abgasrückführung DPF / SCR
Optionen Brenner für DPF-Regeneration VTG ATL Zweistufige Aufladung mit u. ohne
Zwischenkühlung
Entwicklung der EmissionsstandardsEmissionsminderungsstrategie Stufe EU COM IV
1999 bis 2014:Reduktion Partikelemissionen: 96,5 %Reduktion Stickoxide NOx: 95,7 %
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Technisches Konzept bis Stufe EU COM IVEntwicklungsschritte am Beispiel TCD 4.1/6.1
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27.11.2013
L4 und L6
mech. elektronischUPS UPS / DCR DCR 1600 / 2000 bar
Konfiguration
Stufe IISOP: 2003
Stufe IIIASOP: 2006
Stufe IIIBSOP: 2011
Stufe IVSOP: 2014
MotorsteuerungEinspritzung
AGR
Version 4V2V / 4V
intern / extern
Abgasnachbehandlung SCR
Turbo el .WG / DSTstandard
mech. / elektronisch
extern
DPF
mech. WG el. WGohne
BFM 2012/2013 TCD 2012 TCD 4.1 / 6.1
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Abgasnachbehandlung für Stufe EU COM IV für Mobile Arbeitsmaschinen – Verantwortlichkeit des Motorenherstellers
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VE-VP, Winkler11
27.11.2014
alte Abgasgesetzgebung
Abgasgesetzgebung ab Stufe EU COM III B
Verantwortlichkeit für die Motoremissionen Verantwortlichkeit für die Motoremissionen und Abgasnachbehandlung im Life Cycle
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NOx
HCCO
NO2H2O
CO2
Abgasnachbehandlung für Stufe EU COM IV für Mobile Arbeitsmaschinen – Verantwortlichkeit des Motorenherstellers
VE-VP, Winkler12
27.11.2014
Einsatz von AGN mit einem kombiniertem System DOC/SCR/DPF Über 90 % NOx-Reduzierung möglich, Oxidation von HC und CO, 100 % Partikelreduktion durch DPF, Filterregeneration durch CRT® Effekt / Heat Management-System (HMS), Zusätzliches Betriebsmittel (AdBlue®) notwendig, Regelmäßige Reinigung des Filters von der Asche.
Darstellung EAT
Geschlossenes Partikelfiltersystem
DPF
HMS Urea
DOC SCR SlipCAT
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Biodiesel – motorische Herausforderungen (I)
Deaktivierung von EAT-Systemen insbesondere durch Alkali-Elemente Na und K sowie Phosphor möglich. SCR-Deaktivierung aufgrund Alkali-/Erdalkalimetalle möglich. Irreversible Platindeaktivierung des DOC & DOC/DPF möglich.
DPF-Aschebeladung durch Alkali-/Erdalkalielemente (insbesondere Ca / Mg).
Ascheanteil aus Dieselkraftstoff in der Regel vernachlässigbar (<< 1 mg/kg). Keine Grenzwerte für P, Ca, Mg, Na, K in der EN 590 (max. Aschegehalt: 100 mg/kg).
Die aktuellen Elementgrenzwerte für Biodiesel nach EN 14214 sind zu hoch: Gehalt an Alkali-Metallen (∑ Na + K): 5 mg/kg Gehalt an Erdalkali-Metallen (∑ Ca + Mg): 5 mg/kg Phosphor: 4 mg/kg Weitere Anpassung insbesondere bei den Erdalkali- und Alkali-Metallen notwendig. Prüfverfahren und Präzisionsdaten sind zu verbessern.
Veröffentlichungen von Feldergebnissen zeigen flächendeckend sehr niedrige Elementgehalte (<< 1 mg/kg)!
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27.11.2014
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Biodiesel – motorische Herausforderungen (II)
Biodieseleinsatz mit später Nacheinspritzung bzw. durch Heat-Mode / Stand-Still-Mode führt zurÖlverdünnung. Differenziertes Siedeverhalten von Biodiesel gegenüber Dieselkraftstoff, Halbierte Ölwechselintervalle.
Buntmetallfreie Kraftstofffilter erforderlich. Die Verwendung von FAME-resistenten Bauteilen im Kraftstoffsystem (z.B. Schläuche) ist erforderlich oder
diese Bauteile müssen regelmäßig getauscht werden. Biodieselablagerungen und Verklebungen in den Injektoren sind aufgrund der gegenüber Diesel
verminderten Oxidationsstabilität möglich. Probleme sind aber eher von Biodieselblends bekannt (aber Minimierung dieser Probleme durch Zugabe von
Oxidationsinhibitoren möglich.)
Aber: Biodiesel ist ein hervorragendes Schmierfähigkeitsadditiv. Senkung der Kohlenmonoxid, Kohlenwasserstoff und Partikelemissionen um bis zu 40-50 % bei
gleichzeitiger leichter Erhöhung der NOx-Rohemissionen und des Kraftstoffverbrauchs (6-7 %)*.
* ohne Leistungskorrektur
VE-VP, Winkler14
27.11.2014
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Freigabestatus für den Einsatz von Biodiesel in DEUTZ Landtechnikmotoren
Freigabe für Motoren der Abgasstufen EU COM Stufe I bis IIIA (ab Bj. 1993): Motoren ohne Abgasnachbehandlung praktisch alle Baureihen
Freigabe für Motoren der Abgasstufe EU COM Stufe IIIB: TCD 4.1 L4 TCD 6.1 L6 TCD 7.8 L6 Diese Motorenbaureihen verfügen über eine SCR-Abgasnachbehandlung ohne AGR.
Für alle Biodieselfreigaben gilt zusätzlich: Halbierte Ölwechselintervalle ( TR Motorenöle 0199-99-01217/2). Basis ist das Technisches Rundschreiben TR 0199-99-01218/1 „Kraftstoffe“. Freigabe gilt für 100% Biodiesel nach EN 14214. Kunden in Deutschland wird empfohlen, auf die Absicherung der Qualität durch ein
Zertifikat der Arbeitsgemeinschaft Qualitätsmanagement Biodiesel e.V. – AGQMzu achten.
VE-VP, Winkler15
27.11.2013
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Freigabestatus für den Einsatz von Biodiesel in DEUTZ Kundeninformation / Öffentlichkeitsarbeit
Produktinformationen Hersteller Freigabenbedingungen (Wartungshinweise, Bedienungsanleitung) Technisches Rundschreiben DEUTZ TR 0199 - 99 - 01218 http://www.deutz.com/service/betriebsstoffe_br_und_additive/kraftstoffe.de.html
Biodiesel Produktqualität, Lagerung, Bezugsquellen,
Einkaufskriterien
Qualitätssicherungssystem AGQM
Ziel: Kundenzufriedenheit und Vermeidung von Gewährleistungsproblemen
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27.11.2014
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Zukünftige Motorenfreigaben für alternative Kraftstoffe – Ausblick
DEUTZ ist Motorenlieferant, kein Gerätehersteller. Anforderungen kommen vom Kunden. Marktbedingungen müssen berücksichtigt werden.
Biodiesel (und Pflanzenöl) für die Abgasstufe EU COM IV: Weiterführende Untersuchungen sind unbedingt notwendig. DOC-Systeme (u.U. irreversible Platindeaktivierung) und Fe-Zeolith-SCR-Systeme sind hinsichtlich Ihrer
Vergiftungstendenz als wesentlich kritischer einzustufen als die für Stufe EU COM IIIB verwendeten VWT-SCR-Systeme.
Abgasnachbehandlungssysteme (insbesondere DPF) erfordern eine weitere Limitierung der asche-bildendenKomponenten (insbesondere Ca+Mg ) sowie der Katalysatorgifte (P, Na, K),
Für Pflanzenöltraktoren wären darüber hinaus umfangreichere Anpassungen notwendig.
Notwendigkeit der Weiterentwicklung der Normen für biogene Kraftstoffe: Biodiesel (FAME) EN 14214, Rapsöl DIN 51605 bzw. Pflanzenöl DIN Spec 51623, Deutsche und europäische Normen und Standards müssen die Basis für globale Biokraftstoffqualitäten sein.
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27.11.2013
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Zukünftige Motorenfreigaben für alternative Kraftstoffe – Forschungsvorhaben
Forschungsprojekt: Betriebsverhalten von EU Stufe IV Industrie- und Landtechnikmotoren mitAbgasnachbehandlung im Biodieselbetrieb (FNR-Förderkennzeichen 22012113 – 2015/2016). Ziel: Prinzipieller Nachweis der Eignung von Biodiesel für den Betrieb von Serienmotoren der Abgasstufe EU COM IV
(Non-road) für Landtechnik und Industrieanwendungen. Schwerpunkt ist hierbei die Untersuchung der Auswirkungen von FAME auf das Abgasnachbehandlungssystem
Ausführende Forschungsstelle:
Lehrstuhl für Kolbenmaschinen und Verbrennungsmotoren (Prof. Dr.-Ing. Horst Harndorf)
Projektpartner und Förderung:
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27.11.2014
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Zusammenfassung
DEUTZ nimmt eine weltweit führende Rolle in der Entwicklung von Dieselmotoren ein, die mit biogenen Kraftstoffenbetrieben werden können.
Freigabe der meisten DEUTZ-Motorbaureihen im Landtechnikbereich für den Einsatz von Biodiesel bis Emissionsstufe EUCOM III B.
DEUTZ hat grundsätzlich ein begründetes Interesse an der Motorenfreigabe für biogene Kraftstoffe bei aktuellenEmissionsstufen ( EU COM Stufe IV).
Anteil an reinen Biokraftstoffen und Biokraftstoffblends wird sich national, regional und global weiter erhöhen.
Die Einsatz von Biokraftstoffen ist abhängig von gesetzlichen Maßnahmen bei den Biokraftstoffquoten, Energiesteuernund Subventionierungen („Agrardiesel“), aber auch von der Akzeptanz des Endverbrauchers und von den entsprechendenMotorenfreigaben der Hersteller.
Mittelfristige Planung für den Motorenhersteller muss aufgrund der gesetzlichen Rahmenbedingungen sichergestellt sein.
Motoren der Emissionsstufe EU COM IV müssen erst an den Biokraftstoff angepasst und freigefahren werden Entwicklungshorizont ca. 1 bis 2 Jahre.
Die Erfüllung von Nachhaltigkeitskriterien für Biokraftstoffe ist zwingend erforderlich.
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27.11.2014
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Danke für Ihre Aufmerksamkeit!
Kontakt:Dipl.-Ing. Markus WinklerDEUTZ AG – F&EOttostraße 1D-51149 Köln+49 (0) [email protected]
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