Atteindre la conformité Stage V avec les groupes électrogènes de location
La pollution atmosphérique due aux émissions des moteurs est au cœur des efforts de santé publique dans l'Union européenne depuis plusieurs décennies.
Des études valident cette approche et mettent en évidence que les émissions des gaz d'échappement des moteurs diesel contribuent de manière significative à la pollution de l'air en représentant 15 % des émissions d'oxyde d'azote (NOx) et 5 % des émissions de particules dans l'UE. Elles révèlent notamment que la taille des particules des suies de diesel a un impact sur les effets observés sur la santé.
Les premières normes d'émission Stage I sont entrées en application en 1997 et les dernières (Stage V) en 2019-2020. Les étapes (Stages) successives n'ont eu de cesse de fixer des seuils de plus en plus bas. L'introduction progressive de la norme Stage V permet de continuer à utiliser les groupes électrogènes existants dont les caractéristiques ne sont pas conformes. Cependant, les autorités locales et les municipalités créent des zones à faibles émissions, qui imposent l'utilisation de groupes électrogènes conformes à la norme Stage V. La réglementation se concentre sur les émissions de particules et de NOx des engins mobiles non routiers (EMNR), en particulier les groupes électrogènes mobiles.
Plusieurs facteurs ont contribué à la capacité des moteurs diesel à satisfaire chaque nouvelle étape (Stage) de la réglementation. L'amélioration de la qualité du carburant, l'efficacité du moteur et le traitement des gaz d'échappement ont tous joué un rôle. Pour satisfaire la norme Stage V, les filtres à particules diesel (FPD) sont essentiels afin de contrôler les émissions de particules des gaz d'échappement des gros groupes électrogènes.
Kohler soutient depuis longtemps l'industrie de l'énergie et a fait ses preuves dans le développement de groupes électrogènes diesel conformes aux dernières réglementations environnementales.
La norme Stage V en détail
La norme Stage V s'applique à un plus large éventail d'EMNR en incluant des moteurs à la fois de plus petite et de plus grande capacité que ceux précédemment concernés. Les émissions de particules sont le centre de l'attention depuis la norme Stage III B, qui fut la première à fixer une limite pour les émissions de particules. Dans la pratique, de nombreux moteurs ont pu satisfaire ces exigences en utilisant la technologie des cylindres. Cependant, cette approche n'est pas suffisante pour respecter les limites définies par la norme Stage V avec les groupes électrogènes plus grands.
La norme Stage V exige l'amélioration du contrôle des particules en introduisant une limite pour le nombre de particules en lien avec la taille des particules. Par rapport à la norme Stage IV, les limites du nombre de particules ont également été abaissées. Ces spécifications imposent efficacement l'utilisation de filtres à particules à paroi poreuse. En outre, la norme Stage V est plus stricte concernant les émissions de NOx. Les nouvelles limites pour les émissions de NOx requièrent un traitement supplémentaire des gaz d'échappement des grands groupes électrogènes.
La norme Stage V définit les limites des émissions en fonction de la puissance du moteur. La nouvelle réglementation a été introduite progressivement : les moteurs de moins de 56 kW et de plus de 130 kW ont été concernés dès 2019 tandis que les moteurs entre 56 kW et 130 kW ne l'ont été qu'à partir de 2020. La norme Stage V s'applique également aux moteurs à allumage par compression inférieurs à 19 kW et supérieurs à 560 kW et aux moteurs à allumage par étincelle supérieurs à 19 kW. D'autres moteurs auparavant non réglementés, comme les moteurs des groupes électrogènes de catégorie NRG de plus de 560 kW, sont désormais concernés par la norme. Le tableau ci-dessous résume les limites d'émission de la norme Stage V.
Seuils des émissions définis par la norme Stage V par plage de puissance des moteurs.
La norme Stage V pour les solutions de location
La tendance consistant à renforcer les exigences en matière d'émissions devrait se poursuivre afin de mettre la pression sur le secteur des groupes électrogènes de location et faire en sorte qu'il s'y conforme.Plusieurs avancées dans la technologie des moteurs ont vu le jour. Les objectifs en matière d'émissions sont plus facilement atteignables avec des moteurs plus petits en raison de la consommation de carburant plus faible, bien que les moteurs plus gros nécessitent plusieurs éléments de réduction des émissions.
Le contrôle des émissions commence par la réduction de la consommation de carburant. Les systèmes d'injection Common Rail sont essentiels dans le cadre de cette approche. Leur calibrage informatique optimisé garantit que les moteurs fonctionnent le plus efficacement possible. Sur les moteurs plus petits, cet élément seul peut être suffisant pour que la machine réponde aux exigences de la norme Stage V.
Le recyclage des gaz d'échappement (RGE) constitue l'étape suivante du contrôle des émissions. La vanne RGE gère la quantité de gaz d'échappement en refroidissant une partie de ces gaz et en la réinjectant dans l'entrée d'air du moteur. La combustion de ces gaz d'échappement limite la production de NOx.
Les systèmes de post-traitement limitent davantage les émissions de gaz d'échappement. Un catalyseur d'oxydation diesel (COD) transforme les gaz de monoxyde de carbone, les hydrocarbures et les oxydes d'azote en eau, en dioxyde de carbone et en dioxyde d'azote. La réaction se produit lorsque les gaz d'échappement passent sur une structure en nid d'abeille recouverte de métaux catalyseurs.
La dernière étape du contrôle des émissions consiste en un filtre à particules diesel (FPD). Le filtre recueille les particules et les brûle en utilisant la chaleur produite par le moteur et le COD. Lorsqu'un FPD a accumulé une grande quantité de particules, il doit être régénéré, une étape qui peut être accomplie de différentes manières :
- La régénération passive se produit lorsque la température des gaz d'échappement est suffisamment élevée pour brûler les particules restantes. Ces conditions ne sont remplies que lorsque la charge est élevée.
- La régénération active nécessite l'injection d'un fin brouillard de carburant dans la conduite d'évacuation afin d'augmenter la température des gaz d'échappement et de brûler la suie (les particules). La régénération passive et la régénération active peuvent toutes deux être lancées automatiquement par l'unité de commande du moteur.
- La régénération stationnaire se produit pendant un arrêt d'entretien. Elle est nécessaire lorsque les conditions de fonctionnement rendent la régénération passive et la régénération active impossibles. En raison de l'interruption des opérations et de la nécessité d'une intervention manuelle, il est souhaitable de limiter la fréquence des régénérations stationnaires. L'une des façons d'y parvenir consiste à utiliser un dispositif de résistance de ballast qui augmente automatiquement la charge minimale sur la machine. Ce contrôle de charge espacera les régénérations du FPD, limitant ainsi le besoin d'intervention de l'opérateur et les temps d'arrêt du groupe électrogène.
Les moteurs de plus de 58 kW peuvent également bénéficier de la réduction catalytique sélective (RCS) pour réduire les NOx. Un additif à base d'urée, appelé fluide d'échappement diesel (FED), contient de l'ammoniac qui se mélange aux gaz d'échappement en présence d'un catalyseur. La RCS convertit les NOx en azote, en dioxyde de carbone et en vapeur d'eau.
Les exigences strictes de la norme Stage V obligent les opérateurs à contrôler en permanence les performances et la conformité du moteur. Grâce à son interface utilisateur, le contrôleur APM403 de Kohler vous permet d'accéder à toutes les informations pertinentes d'une simple pression du doigt. Il affiche des paramètres tels que les taux de suie et de cendres dans le filtre à particules et le type de régénération en cours. Le contrôleur gère également la répartition de la charge du ballast afin d'espacer au maximum les intervalles de régénération manuelle.
Pour répondre aux exigences de la norme Stage V, Kohler a lancé une vaste gamme de groupes électrogènes de location. La gamme couvre les puissances de 20 à 550 kVA avec les moteurs KOHLER pour les groupes électrogènes à faible demande de puissance de 20 à 50 kVA. Les moteurs John Deere entraînent les modèles de 110 à 550 kVA. Le R20C5 est un groupe électrogène de 20 kVA qui satisfait les exigences de la norme Stage V, grâce à ses commandes à injection diesel. Cependant, le R330C5, une machine de 300 kVA, utilise tout un ensemble de technologies favorisant la réduction de la pollution, y compris la réduction catalytique sélective avec injection d'urée.
Conclusion
La norme Stage V qui constitue la dernière révision de la réglementation cible les émissions des engins mobiles non routiers (EMNR), en se concentrant sur les émissions de particules et de NOx. La norme Stage V introduit une nouvelle réglementation pour les particules, appelée nombre de particules, qui encourage l'utilisation de filtres à particules comme technologie de traitement des gaz d'échappement.
Certains petits groupes électrogènes peuvent respecter les limites de la norme Stage V en contrôlant l'injection de diesel dans les cylindres, tandis que les modèles plus grands nécessitent une solution plus complète. Cette solution pourrait inclure la recirculation des gaz d'échappement, les filtres à particules diesel, le catalyseur d'oxydation diesel et la régénération, ainsi que la réduction catalytique sélective avec injection d'urée.
Kohler a 100 ans d'expérience dans l'industrie de l'énergie en tant que fabricant de groupes électrogènes industriels. L'entreprise dispose d'une vaste base de connaissances et des capacités techniques pour développer des produits conformes et optimisés. Kohler s'engage pour l'industrie en se tenant au courant des nouvelles réglementations, y compris des exigences de la norme Stage V, et en investissant continuellement dans la recherche et le développement. À ce titre, Kohler est un partenaire de confiance sur le marché des groupes électrogènes de location.
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