Dlaczego samochody spalają tyle samo, co 20 lat temu, chociaż spalają mniej?
Czasami pytam znajomych ile paliwa zużywa ich auto. Z ich obserwacji i mojej własnej wnioskuję, iż zużycie paliwa nie zmniejszyło się wcale drastycznie od tego, jakie podawały czasopisma motoryzacyjne z przełomu tysiącleci. Czyżby motoryzacja pod tym względem zatrzymała się w miejscu?
Bynajmniej.
Samochody są po prostu coraz lepsze, ale coś kosztem czegoś. Wystarczy że poprawiają się wszystkie inne cechy samochodów, a zużycie paliwa po prostu stoi w miejscu, by to stwierdzić.
Ale zaraz, przecież w tabeli danych technicznych pojazdu, wartość zużycia paliwa jest z roku na rok coraz mniejsza. Czasem wręcz zaskakująco mała - 3,8–4,2 l oleju napędowego na 100 km w Mercedesie klasy C z 2014 roku? Skąd takie wartości?
Pomiar zużycia paliwa jest określony bardzo dokładnie dla pojazdów dopuszczonych do ruchu w regulacjach prawnych właściwych dla danego rynku. Starałem się bardzo dokładnie odtworzyć, kto jest za co odpowiedzialny w tym temacie w Unii Europejskiej, jednak ze względu na zawiłość i historyczny rozwój legislacji, uznałem że jest to bardzo trudne, by zawrzeć wszystko w jednym artykule i się nie pomylić. Dodam jedynie, że udział w tym biorą Parlament Europejski, Rada Unii Europejskiej, Komisja Europejska i Europejska Komisja Gospodarcza Organizacji Narodów Zjednoczonych.
Naturalnie nie tylko urzędnicy są autorami prawa, proces jego tworzenia angażuje różne ciała doradcze, złożone z ekspertów i naukowców z różnych dziedzin – przemysłu, ekologii i innych. Jednym z takich organów, działającym przy Unii Europejskiej jest JRC – Joint Research Centre (Wspólne Centrum Badawcze - link).
Procedura pomiaru zużycia paliwa złożona jest z dwóch pomiarów: pomiar oporu drogi i pomiar emisji. Zgadza się – pomiaru zużycia paliwa dokonuje się poprzez pomiar emisji CO2 na 1 kilometr „przejechany” na hamowni, ponieważ dąży się do tego, by cały węgiel zawarty w paliwie opuścił układ wydechowy w postaci dwutlenku węgla. Normy emisji węglowodorów HC i czadu CO są zbyt ostre, by pozwolić im się wydostać z katalizatora. Ale zanim do hamowni – najpierw pomiar oporu drogi.
Opór drogi („road load”) to umowne określenie wielkości obciążenia, jakie samochodowi stawia zjawisko fizyczne, jakim jest jego ruch względem otoczenia. Na jego wpływ mają ciężar pojazdu, opór aerodynamiczny, opór toczenia, momenty bezwładności elementów wirujących układu jezdnego i inne (zebrane m.in. w mojej publikacji naukowej – link). Pomiaru dokonuje się na tzw. wybiegu, rozpędzając auto na prostym, równym odcinku drogi do prędkości powyżej 135 km/h i naciska pedał sprzęgła (lub wrzuca się N w skrzyniach automatycznych) odłączając napęd silnika od kół. Samochód zwalnia aż do zatrzymania, a mierzony w tym czasie jest czasowy przebieg prędkości pojazdu. Pomiar powtarzany jest jadąc w przeciwną stronę. Znając wartości ciężaru auta, uśrednionego czasowego przebiegu prędkości i uśrednionego przebiegu opóźnienia dokonuje się dopasowania zależności siły oporu drogi od prędkości. Jest to trójmian drugiego stopnia, którego współczynniki posłużą do kalibracji hamowni, na której dokona się właściwego pomiaru emisji dwutlenku węgla, czyli zarazem zużycia paliwa.
Następnie kalibrowana jest hamownia, czyli stacjonarny symulator oporu drogi w czasie, gdy badane auto będzie poddawane pomiarowi emisji spalin. Warunki w laboratorium pomiarowym są również ściśle określone w regulacjach prawnych, dotyczą na przykład temperatury otoczenia czy temperatury pojazdu przy przystępowaniu do pomiaru. W trakcie pomiaru na hamowni kierowca podąża za zadanym przebiegiem prędkości pojazdu (czyli cyklem jezdnym), dostosowując aktualną prędkość auta do tej zadanej na monitorze w laboratorium. Do wylotu z układu napędowego przyłączone jest ujście do aparatury pomiarowej, która mierzy ilość wyemitowanych związków w spalinach, między innymi dwutlenku węgla. Znając całkowity dystans „przejechany” na hamowni oblicza się wartość emisji CO2 na km, który z proporcji (zależnej od użytego paliwa) przelicza się na zużywane litry na 100 km.
Cykli jezdnych i hamowni podwoziowej używa się, by wyeliminować takie czynniki wpływające na zużycie paliwa jak styl jazdy, ukształtowanie terenu lub warunki atmosferyczne na drodze.
Do sierpnia 2017 roku przy homologacji nowych samochodów w Unii Europejskiej używano cyklu jezdnego NEDC (New Eurpean Driving Cycle, Nowy Europejski Cykl Jezdny), zmodernizowany ostatnio w 1997 roku. W 2014 roku pojawiły się plany zastąpienia NEDC nowym cyklem jezdnym WLTC (World-harmonized Light-duty Test Cycle, Światowo uśredniony cykl testowy małego obciążenia). Powodem wprowadzenia nowej procedury pomiaru zużycia paliwa były nadużycia stosowane przez producentów aut, które chociaż były legalne, to zakłamywały rzeczywistość w temacie zużycia paliwa i emisji dwutlenku węgla. Producenci bowiem stosowali różne zabiegi, które sprawiały, że zużycie było małe podczas samego badania, lecz nie podczas normalnych warunków użytkowania pojazdu. Do takich zabiegów podczas pomiaru oporów drogi należało np. dopompowanie kół do maksymalnej zalecanej wartości, zaklejanie szczelin między elementami karoserii, odsuwanie klocków hamulcowych od tarcz, stosowanie lżejszych kół niż te oferowane klientom, dokonywanie pomiaru w określonych warunkach atmosferycznych na torze testowym Idiada w Hiszpanii.
Po wybuchu afery dieslowej w 2015 roku zdecydowano znacząco przyspieszyć wprowadzenie nowej procedury, opartej na WLTC, dlatego obowiązuje ona od września 2017 roku. Spowodowało to spore problemy producentów aut, którzy nie zdążyli na czas przejść badań homologacyjnych niektórych z oferowanych wersji silnikowych – w końcu wszyscy musieli zrobić to w jednym czasie. Nowa procedura uniemożliwia większość wyżej wymienionych działań prowadzących do zaniżania wartości zużycia paliwa, a nowy cykl jezdny, który jest bardziej dynamiczny od NEDC, bardziej oddaje rzeczywisty styl jazdy europejskiego kierowcy.
Jednak badanie oparte na pomiarze oporu drogi na równej nawierzchni i ujednoliconym teście jezdnym nie uwzględnia takich czynników jak: jazda z dużymi prędkościami na niemieckich autostradach, jazda w bardzo wysokich lub bardzo niskich temperaturach, jazda po pofałdowanym terenie, trasa z dużą ilością zakrętów (opór skrętu nigdzie nie jest brany pod uwagę), styl jazdy kierowcy, itd. Rozumiem fakt, że nie da się uwzględnić każdego przypadku jednym testem, ale projektując redukcję CO2 emitowanego z transportu nie powinno się ustalać rzeczywistych ograniczeń na podstawie pomiarów niezwiązanych z rzeczywistością.
Maciej Sidorowicz
