Spiegazione delle emissioni dei gruppi elettrogeni: NOx, particolato, Tier 4 e Stage V

Gli inquinanti

Gli ossidi di azoto si formano alle alte temperature della combustione diesel e rappresentano la principale fonte di preoccupazione in presenza di persone: contribuiscono allo smog e alle malattie respiratorie, e la maggior parte delle autorizzazioni ne limita innanzitutto le emissioni. Il particolato è costituito dalla fuliggine e dalla cenere presenti nei gas di scarico; le particelle più fini sono quelle nocive e i limiti sono fissati in base alla massa e, nelle normative più recenti, in base al numero. Il monossido di carbonio e gli idrocarburi derivano dalla combustione incompleta e sono i più facili da trattare. L’anidride carbonica non è un inquinante in questo senso, ma un indicatore del consumo di carburante; carburanti come l’HVO la riducono senza modificare il motore.

Le famiglie di regole

Negli Stati Uniti l'EPA regola i motori dei gruppi fuori strada e fissi per livelli: il Tier 4 Final, lo standard attuale per la maggior parte delle taglie, riduce drasticamente NOx e PM e in pratica richiede il post-trattamento sui motori più grandi. I gruppi di emergenza hanno goduto di un'esenzione legata a un limite di ore di funzionamento; i gruppi che funzionano a supporto della rete o oltre le ore consentite devono rispettare lo standard completo. Nell'Unione Europea, lo Stage V si applica alle macchine mobili fuori strada, inclusi i generatori mobili; i gruppi fissi rientrano nella Direttiva sugli impianti di combustione medi e nelle autorizzazioni nazionali, con limiti per taglia e ore di funzionamento. Altrove le norme spesso seguono una di queste due famiglie o ne fissano di proprie, e l'autorizzazione locale del sito è sempre quella che conta.

La norma dipende dalla classificazione del gruppo elettrogeno — di emergenza, di riserva, di servizio principale, mobile — dalla cilindrata del motore, dalle ore di funzionamento e dalla data di installazione; nella richiesta occorre specificare quale autorizzazione il sito possiede o intende richiedere.

Post-trattamento: SCR, catalizzatori e filtri

La riduzione catalitica selettiva (SCR) è la principale misura contro gli NOx: una soluzione di urea viene dosata nello scarico, si decompone in ammoniaca e reagisce con gli NOx su un catalizzatore trasformandoli in azoto e acqua, rimuovendone la maggior parte. Richiede un sistema di dosaggio, un serbatoio di urea, calore sufficiente nello scarico e un controllo che segue il carico del motore. Un catalizzatore di ossidazione diesel (DOC) brucia CO e HC ed è spesso posto prima dell'SCR; un filtro antiparticolato diesel (DPF) trattiene la fuliggine e la rigenera bruciandola, cosa che richiede una temperatura di scarico adeguata o un sistema attivo. I motori moderni combinano questi sistemi con misure interne - iniezione ad alta pressione, ricircolo dei gas di scarico (EGR), fasatura - e il costruttore certifica il motore insieme al suo post-trattamento come un unico sistema.

Tutti i sistemi di post-trattamento aumentano la contropressione, il peso, la lunghezza e il calore, e devono integrarsi nell’impianto di scarico e nell’alloggiamento: il reattore SCR e il serbatoio dell’urea occupano spazio, le tubazioni tra il motore e il catalizzatore devono mantenere caldo il gas, e l’intera catena viene verificata rispetto al limite di contropressione stabilito dal costruttore del motore.

Cosa significa per il pacchetto

Un requisito sulle emissioni cambia il pacchetto del gruppo: il sistema di scarico diventa un reattore con dosaggio, la cabinatura o il container si allunga oppure il reattore viene montato sul tetto, l'approvvigionamento di urea entra nella logistica del carburante e i collaudi includono le prestazioni del post-trattamento. AXON integra nei suoi container e nelle sue cabinature sistemi di scarico e SCR, catalizzatori di ossidazione e filtri antiparticolato per gruppi elettrogeni di qualsiasi marca, abbinati al motore e al limite fissato dall'autorizzazione, insieme ai silenziatori e al camino.