Itä-Suomen ja Tampereen yliopistojen yhteistutkimuksessa selvitettiin, kuinka paljon pienhiukkaspäästöjä syntyy henkilöauton esilämmittämisestä polttoainekäyttöisellä lisälämmittimellä talvipakkasilla.
Esilämmityksessä syntyviä päästöjä verrattiin laskennallisesti siihen, kuinka pitkä ajomatka tuottaisi vastaavan hiukkaspäästön, jos auto päästäisi nykyisen lainsäädännön salliman hiukkasmäärän.
Atmospheric Environment: X-lehdessä julkaistussa tutkimuksessa mitattiin kolmen bensiini- ja kolmen dieselajoneuvon lisälämmittimien tuottamia pienhiukkaspäästöjä puolen tunnin esilämmityksen aikana. Esilämmitys tapahtui ulkoilmassa talvipakkasilla, niin että se vastasi valmistajan suosittelemaa esilämmittimen käyttötilannetta.
Lisälämmittimien havaittiin tuottavan puolen tunnin esilämmityksen aikana pienhiukkaspäästömäärän, joka vastaa bensiiniautoilla 97 kilometrin ja dieselautoilla 20 kilometrin verran nykyisten päästörajoitusten mukaisia ajopäästöjä.
– Lyhyillä ajomatkoilla ajoneuvon esilämmitys voi siis tuottaa merkittävästi suuremman pienhiukkaspäästön kuin varsinainen ajomatka, erityisesti kun suurin osa autoista päästää ajossa huomattavasti vähemmän hiukkasia kuin rajoitukset sallivat, sanoo väitöskirjatutkija Henri Oikarinen.
Esilämmittimet tuottavat huomattavan osan esilämmityksen aikaisista päästöistä käynnistyksen ja sammutuksen yhteydessä. Näin tapahtuu erityisesti diesellämmittimillä, joiden tasainen lämmitysosuus tuottaa lähes kolmanneksen esilämmityksen hiukkaspäästöistä. Hiukkasten havaittiin painottuvan merkittävästi pienimpiin nanometriluokan hiukkaskokoihin, bensiinilämmittimillä yli puolet syntyvistä hiukkasista oli alle 23 nanometrin kokoalueella. Diesellämmittimillä näitä hiukkasia oli yli 90 prosenttia.
– Ajoneuvojen esilämmittämisellä on kuitenkin ajoneuvon käyttöikää pidentävä ja ajomukavuutta parantava vaikutus. Esilämmittämisestä ei tulisi luopua, vaan esilämmityksen päästöjä voitaisiin alentaa soveltamalla polttoainekäyttöisiin lisälämmittimiin vastaavia päästön vähennysmenetelmiä kuin moottoripäästöille. Lämmittimet voidaan vaihtaa esimerkiksi verkkovirtaa käyttäviin sähkölämmittimiin, toteaa yliopistotutkija Panu Karjalainen.
Nykyiset moottoripäästöjen päästörajat koskevat vain yli 23 nanometrin hiukkasia, joten havainto tätä pienempien hiukkasten suuresta määrästä on merkittävä, ja herättää kysymyksen pitäisikö myös pienempien hiukkasten lukumäärää rajoittaa.
Uusissa autoissa lisälämmitintä saatetaan tarvita myös ajon aikana
Polttoainekäyttöisiä lisälämmittimiä käytetään ajoneuvojen lämmittämiseen kylmissä olosuhteissa. Lisälämmittimet tunnetaan yleensä suurimpien valmistajiensa, Webaston ja Eberspächerin nimillä. Lämmittimien tuottamia pienhiukkaspäästöjä ei rajoiteta lainsäädännöllä, ja niiden tutkimus on ollut vähäistä. Tästä johtuen niiden tuottamien päästöjen vaikutusta ilmanlaatuun ja sitä kautta terveyteen, sekä maailmanlaajuiseen päästöbudjettiin ei toistaiseksi tunneta. Lisälämmittimien tuottamien päästöjen tutkimus on välttämätöntä ajoneuvojen käytöstä syntyvien kokonaispäästöjen tarkkaan määrittämiseen.
Viime vuosina ajoneuvojen moottoripäästöjä on saatu merkittävästi vähennettyä päästöjen jälkikäsittelymenetelmillä, kuten hiukkassuodattimilla ja katalysaattoreilla, sekä moottorien hyötysuhdetta parantamalla. Kuitenkin nykyisistä lisälämmittimistä puuttuu moottoripäästöjä vastaava päästöjen jälkikäsittely.
Lisälämmitinpäästöjen merkitys korostuu erityisesti tietyissä uusissa ajoneuvomalleissa. Niiden moottorien hyötysuhteet on saatu niin korkeiksi, että ne eivät tuota tarpeeksi lämpöä ajon aikana pakkasolosuhteissa. Tällöin lisälämmitintä tarvitaan myös ajon aikana ajoneuvon lämmittämiseen.
– Lisälämmitinpäästöjä ei toistaiseksi huomioida ajoneuvojen päästörajoissa, joten säädeltyjä moottoripäästöjä on mahdollista osaoptimoida lisälämmittimen käytöllä. Se ei kuitenkaan ole ajoneuvon kokonaispäästöjen näkökulmasta mielekästä, toteaa tutkimuspäällikkö Santtu Mikkonen.
Lisätietoja:
Väitöskirjatutkija Henri Oikarinen, Itä-Suomen yliopisto, henri.oikarinen@uef.fi, p. 044 204 6296
Yliopistotutkija Panu Karjalainen, Tampereen yliopisto, panu.karjalainen@tuni.fi, p. 045 359 2979
Tutkimuspäällikkö Santtu Mikkonen, Itä-Suomen yliopisto, santtu.mikkonen@uef.fi, p. 040 355 2319
Henri Oikarinen, Miska Olin, Sampsa Martikainen, Ville Leinonen, Santtu Mikkonen ja Panu Karjalainen.: Particle number, mass, and black carbon emissions from fuel-operated auxiliary heaters in real vehicle use, Atmospheric Environment: X, 16, 100189, https://doi.org/10.1016/j.aeaoa.2022.100189, 2022.
