Juni 2010

Dual Fuel Traktor

Med Dual Fuel menas att två olika bränslen kan användas i samma utrustning. I detta informationsblad menas med Dual Fuel ”motor som kan använda diesel och/eller me-tangas/diesel i blandning som bränsle”. Metangasen kan vara både biogas och naturgas, eftersom det i båda fallen handlar om identiska metangasmolekyler. Dual Fuel-tekniken används på många ställen i världen, framförallt för elproduktion. I Tyskland produceras till exempel el vid ett stort antal biogasanläggningar med hjälp av konverterade dieselmoto-rer. Andra användningsområden är fordonsdrift, framförallt lastbilar och bussar, men även tåg som drivs med Dual Fuel-motorer förekommer.

Dual Fuel-tekniken

Vid användning av biogas för Dual Fuel-drift, krävs det egentligen inte att gasen uppgraderas till svensk stan-dard för fordonsgaskvalitet. RAP Clean air Products säger att en Dual Fuel motor kan arbeta med metan-halter ner under 60 %, men att man kan behöva öka andelen diesel i bränslemixen för att inte tappa effekt.

Biogasen måste emellertid renas från fukt och sva-velföreningar för att undvika för högt slitage i motorn. Framförallt svavelföreningarna förkortar motorns livs-längd betydligt.

Vid Dual Fuel drift används både metangas och die-sel samtidigt. Dieseln används för antändning av gasen, eftersom metangas, likt bensin, inte antänds av trycket i dieselmotorn. Detta innebär att motorn går på 70 – 85 % gas och 30 – 15 % diesel. Motorn kan även köras på enbart diesel. Val av bränsle görs av föraren, normalt med en knapp på instrumentbrädan.

Genom att motorn i grunden är en dieselmotor, har den högre verkningsgrad än gasmotorer som arbetar efter ottoprincipen.

Det enda ingrepp som i princip görs i själva mo-torn vid konvertering till Dual Fuel, är att man monterar en bränsleblandare i motorns tilluftrör. I övrigt är det bränslesystemet för gasbränslet, samt lite elektronik som skiljer en Dual Fuel-motor från en vanlig dieselmotor.

I moderna dieselmotorer utgörs insprutningssys-temet för bränsle av ett s.k. common rail-system som elektroniskt kontrollerar insprutningen av bränsle till varje cylinder.

Vid konvertering till Dual Fuel monteras ett mot-svarande system som kontrollerar tillförseln av gas.

Tubernas placering i den svarta lådan vid traktorkroppen ger låg tyngtpunkt och skydd åt tuberna. Även monteringsjärn av en frontlastare har iakttagits. Källa: Valtra Inc. (foto till vä Biogas Syd)

BränsletillförselsystemetEn gasdriven Dual Fuel-traktor har i likhet med gas-

drivna personbilar dubbla bränslesystem. En tank för dieselbränsle och en eller flera tankar för det gasfor-miga bränslet. Gasen tankas genom ett standardiserat tankningsmunstycke och lagras i högtryckstankarna vid 200 bars tryck. En tryckmätare (manometer i princip-skissen ovan) visar trycket i tankarna som i sin tur speg-lar hur mycket gas som finns kvar.

Eftersom insprutningstrycket till motorn är betydligt lägre än lagringstrycket i gastankarna leds gasen från tankarna via högtrycksledningar till en tryckregulator som reducerar trycket innan insprutningen till motorn. När trycket i gasen har sänkts i tryckregulatorn sprutas den in i varje cylinder tillsammans med förbrännings-luften via separata insprutningsmunstycken.

Motorns styrelektronik kompletteras med en motor-styrenhet som reglerar mängden gas som sprutas in i varje cylinder. Denna styrenhet kommunicerar med motorstyrningen för dieselinsprutningen som vid gas-drift minskar mängden diesel som sprutas in i cylin-drarna för att få en optimal bränsleblandning för varje givet drifttillfälle.

Principskiss, Dual Fuel-utrustning Källa: Valtra Inc.

Elektroniskt styrd gasinsprutning till varje cylinder. Foto: Biogas Syd

Tankningsmunstycke.Foto: Biogas Syd

Varför ska man köra på biogas?

Det finns flera skäl till att köra på biogas.

MiljönBiogas är det mest miljövänliga bränsle vi har idag.

En bil som kör med biogas, som är producerad från stallgödsel, i stället för att köra med bensin eller diesel, reducerar sina koldioxidutsläpp med 148 %.

Bilens utsläpp reduceras med nära nog 100 % genom att man ersätter det fossila bränslet med biogas. När gödseln körs genom en biogasanläggning i stället för den normala hanteringen, minskar spontana utsläpp av bland annat metan och lustgas. Om man räknar om dessa förluster till koldioxidekvivalenter, får man de resterande ”procenten”.Utöver de växthuseffekten, påverkas flera av de 16 na-

tionella miljömålen i positiv riktning av produktion och användning av biogas.

ekonominBiogas är det billigaste fordonsbränslet som för närva-rande är tillgängligt på den svenska marknaden. I juni 2010 låg priset på fordonsgas (biogas och/eller natur-gas) på cirka 10 kr/jämförbar bensinliter. Priset hos de olika bolagen varierar här mera än i oljebranchen.

TrygghetenBiogas är ett inhemskt bränsle, som produceras och

skapar arbetstillfällen i Sverige. Om man kör sin Dual Fuel traktor på egenproducerad biogas, har man skaffat sig full koll på hela bränslekedjan.

VäxtodlingenBiogasrötning innebär en avsevärt förbättrad hushåll-

ning med växtnäringsämnen, särskilt kväve.Detta har stor betydelse i den ekologiska växtodling-

en. Med ökande konstgödselpriser, får den förbättrade hushållningen med kväve en allt större ekonomisk be-tydelse även i den konventionella växtodlingen.

Dual Fuel i Sverige

Många faktorer talar för att intresset för att använda Dual Fuel-tekniken i traktorer i Sverige kommer att öka avsevärt.

Tekniken är, i serieproduktion, en förhållandevis bil-lig och enkel metod att ställa om en dieselmotor till gasdrift, med de miljöfördelar som detta innebär.

Trängselavgifter och miljözoner kommer att driva på utvecklingen. Det finns också en klar tendens mot att allt fler beställare av transporter och entreprenader fö-redrar miljöfordon.

Biogasproduktion på gårdsnivå kommer att öka. Viktiga faktorer här är:• Investeringsstöd för gödselbaserad biogasproduk-

tion • Högre energipriser• Fortsatt teknikutveckling minskar produktions-

kostnaden• Fortsatt teknikutveckling minskar kostnaden för

småskalig gasrening

En egen och decentraliserad biogasproduktion skapar incitament för att använda biogas i lantbruket.Många innehavare av fordonsflottor som ställer om till gasdrift har även traktorer i fordonsbeståndet. Intresset för att konvertera även dessa kommer att öka. Exempel är kommuner och åkerier.

Diagrammet visar relativa utsläpp av växthusgaser i jämförelse mot bensin.Källa: Livscykelanalys av svenska biodrivmedel, LTH Rapport nr 70

Biogas Syds projekt ”Biogasdrivna traktorer i lantbru-ket - en förstudie”, avser att belysa vilka tekniska och andra förutsättningar som krävs för att införa biogas-drivna Dual Fuel traktorer i Sverige.

Mer konkret syftar projektet till att ta fram faktaun-derlag avseende teknik- och marknadsläge för sats-ningar inom området. Allt för att minska lantbrukets klimatpåverkan.

Förstudien ska ge bättre förutsättningar för markna-dens aktörer, i form av traktortillverkare, lantbrukare, entreprenörer m.fl. att bedöma teknik- och marknads-läge inför satsningar på området. Framförallt belyses följande områden:

• Traktorer. Biogas traktorprogram i Europa, tek-niska koncept för biogastraktorer, användbarhet, regelverk etc

• Tankningssystem. Gastransporter, tankning från lågtryckssystem för snabbtankning.

• Uppgradering av biogas. Behov av uppgrade-ring, utrustning för småskalig uppgradering.

Delresultat från projektetProjektet är ännu inte avslutat. Under projektets gång har traktortillverkaren Valtra i Finland tagit fram en konceptmodell av en av deras modeller, Valtra N101,

Biogas SydNordenskiöldsgatan 17211 19 MalmöTel: +46(0)46-71 99 47 E-post: info@biogassyd.se

www.biogassyd.se

Kort om projektet ”Biogasdrivna traktorer”

konverterad till Dual Fuel-drift med dieselbränsle och biogas. Traktorn är utrustad med dubbla, elektroniskt kontrollerade, common railsystem, ett för vardera die-sel- respektive gasinsprutningssystem. 70 – 80 % av bränslemängden ersätts med biogas med bibehållen motoreffekt. Traktorn är även utrustad med katalysator för förbränning av eventuellt förekomst av metan i av-gaserna. Traktorn kommer under hösten 2010 att testas i praktisk drift i Skåne och testen kommer att doku-menteras inom projektets ram. I tabellerna nedan åter-ges resultat från tester av traktorn som är genomförda i nuläget. Dessa resultat visar att effekten bibehålls vid Dual Fuel-drift.

Projektet har hittills kunnat visa att några avgörande tekniska hinder för introduktion av Dual Fuel-drivna biogastraktorer i Sverige inte föreligger. En ökad bio-gasproduktion kan, ur teknisk synpunkt, mycket väl följas av ökad användning av biogasdrivna Dual Fuel- traktorer.

allvarligt hinderEtt allvarligt hinder för introduktion av biogasdrivna Dual Fuel-traktorer är avsaknaden av regelverk för re-gistrering av denna typ av traktorer. Det arbetas med ett sådant regelverk som ska vara gemensamt för EU. I debatten antyds att ett regelverk för ”on road” fordon ”kan ta väldigt lång tid”, och därefter anpassas för ”off road” fordon (traktorer).

Tillverkarens mätningsresultat vid motorlaboratoriet av EcocatKälla: Valtra Inc.

Valtra Dual Fuel-traktor, modell N101Foto: Biogas Syd