Regulamentações de emissões para motores a diesel usados em atividades de petróleo e gás upstream

Emission regulations for diesel engines used in upstream oil and gas activities

A rápida progressão dos regulamentos de emissões nos últimos anos, combinada com as variações regulatórias entre as regiões geográficas, tornou mais desafiador entender como esses regulamentos em evolução se aplicam aos motores usados no setor de petróleo e gás.

Este artigo descreve duas regulamentações principais de emissão de escapamento focadas em motores a diesel frequentemente usados em atividades de petróleo e gás a montante. Estes são os motores a diesel frequentemente usados em equipamentos como cimenteiras, liquidificadores, misturadores, bombas de lama e equipamentos peso que você veria nas atividades de petróleo e gás upstream.

Normas de emissões de escape não rodoviárias da Agência de proteção ambiental (EPA)

Mais recentemente nos Estados Unidos, os regulamentos de emissões Tier 4 da EPA substituíram os regulamentos de transição de nível 4, Tier 3 e Tier 2 anteriores, dependendo da faixa do motor. Para muitas das atividades de petróleo e gás a montante, os motores a diesel precisam agora cumprir os limites descritos nos padrões de emissão de ignição de compressão Nonroad da EPA.

O foco principal dos padrões de emissão atuais do Tier 4, em comparação com o Tier 3 e o Tier 2, foi a redução dos óxidos nitrosos (NOx) e do material particulado (PM).

Por exemplo:

  • Os motores a diesel usados em cimenteiras, liquidificadores, misturadores e equipamentos de acidização geralmente oferecem de 100 a 750 HP. Esses motores são obrigatórios para cumprir os regulamentos do Tier 4 desde os anos 2014 e 2015. Esses motores Tier 4 emitem menos 90% de material particulado do que suas versões Tier 3. Esses motores também emitem 85% menos óxidos nitrosos em comparação com suas versões Tier 3.
  • Os motores a diesel usados em plataformas peso, módulos de energia elétrica, bombas de lama e alguns dos maiores cimentadores e equipamentos de acidização muitas vezes oferecem mais de 750 HP. Esses motores foram obrigados a cumprir os regulamentos Tier 4 desde 2015 e a emitir 85% menos material particulado do que suas versões Tier 2. Eles também emitem 45% menos óxidos nitrosos em comparação com suas versões Tier 2.
Progression of EPA's Nonroad Exhaust Emission Standards over the last two decades
Progressão dos padrões de emissões de escape não rodoviários da EPA nas últimas duas décadas

Com os mais recentes regulamentos de emissões Tier 4, a EPA dos EUA também optou por regular a quantidade de enxofre dentro do combustível diesel usado por esses motores para 15 partes por milhão (ppm), uma diminuição de 97% em relação ao requisito anterior de 500 ppm

Regulamentos de emissões de máquinas móveis não rodoviárias da Comissão Europeia

As emissões de máquinas móveis não rodoviárias (NRMM) da Comissão Europeia regulam muitos dos motores a diesel e a gás natural usados em várias atividades de petróleo e gás a montante. A Comissão Europeia, assim como a EPA, optou por se concentrar na redução da emissão de monóxido de carbono (CO), de hidrocarbonetos (HC), de óxidos de nitrogênio (NOx) e de material particulado com esses regulamentos.

O estágio V é o mais recente e mais rigoroso nível desses regulamentos. Aqui estão os principais destaques das emissões de estágio V em relação às aplicações de petróleo e gás upstream:

European Commission's NRMM emission regulations drove dramatic decreases in the emission of harmful pollutants
Os regulamentos de emissão da NRMM da Comissão Europeia conduziram a diminuições drásticas na emissão de poluentes prejudiciais
  • Os motores a diesel estágio V que produzem uma potência de potência de 130 a 560 kW, muitas vezes usado em cimenteiras, liquidificadores e misturadores, emitem 40% menos material particulado em comparação com seus homólogos estágio IV. Eles também emitem mais de 90% menos material particulado e óxidos nitrosos em comparação com suas contrapartes estágio II.
  • Motores a diesel que produzem mais de 560 kW, frequentemente usados em plataformas peso, módulos de potência, bombas de lama e cimentadores maiores, também estão incluídos no escopo das emissões estágio V. As emissões desses motores não foram previamente reguladas pelos regulamentos estágio IV ou estágio III.
  • A outra expansão de escopo introduzida com o estágio V é a inclusão de números de partículas para motores que produzem potência de 19 a 560 kW.

Como os regulamentos de emissões de motores da EPA e da Comissão Europeia são diferentes?

Os regulamentos de emissões mais recentes da EPA e da Comissão Europeia (CE) têm muitos aspectos comuns. Ambos se concentram em poluentes similares, monóxido de carbono, hidrocarbonetos, óxidos nitrosos e material particulado. Eles também têm níveis de emissão de alvos muito semelhantes: 3,5 g/kW-hr de CO e 0,4 g/kW-hr de emissões de NOx para motores de alta potência de maior potência.

Comparison of emission requirements across selected exhaust emission regulations
Comparação de requisitos de emissões em regulamentações de emissões de escape selecionadas

Uma das principais diferenças entre os regulamentos de emissões de motores da EPA e da Comissão Europeia é o número de partículas introduzido no estágio V pela Comissão Europeia; os regulamentos Tier 4 da EPA não têm os mesmos critérios.

Existem vários regulamentos de emissões mais regionais e locais que podem impactar seus equipamentos de petróleo e gás. Este artigo teve como objetivo fornecer o básico em torno dos regulamentos de emissões; Você também pode entre em contato com seu parceiro local Cummins para discutir tópicos sobre emissões específicos para sua localização e aplicação.

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Referências:

  1. Atualização de categorias de motores, taxas de emissão e perfis de especiação para motores de ignição de compressão não rodoviária Tier-4 (2017 de dezembro). Agência de proteção ambiental dos EUA [arquivo PDF]. Recuperado do https://www.epa.gov/
  2. Emissões de máquinas móveis não rodoviárias (2016 de setembro). Regulamento (UE) 2016/1628 do Parlamento Europeu e do Conselho [arquivo PDF]. Recuperado do https://eur-lex.europa.eu/

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Aytek Yuksel - Cummins Inc

Aytek Yuksel

Aytek Yuksel é líder em marketing de conteúdo da Cummins Inc., com foco em mercados de sistemas de energia. A aytek ingressou na empresa em 2008. Desde então, ele trabalhou em várias funções de marketing e agora traz os aprendizados de nossos principais mercados, desde os mercados industriais até os residenciais. Aytek vive em Minneapolis, Minnesota, com sua esposa e dois filhos.

Equipe do SuperTruck II atinge 55% de eficiência térmica do freio, que nunca havia sido alcançada

DOE Cummins SuperTruck II

O departamento de energia dos EUA (DoE) reconheceu recentemente a equipe da Cummins SuperTruck II para pesquisa e desenvolvimento pioneiros em tecnologia de motores a diesel de serviço pesado. Essa honra, que foi apresentada à equipe durante a conferência anual de avaliação de mérito do DoE, celebra sua realização de 55% de eficiência térmica de freio (BTE) de um motor equipado com recuperação de calor de resíduos, uma métrica importante no programa SuperTruck II. A conferência foi realizada em 21 de junho.

"Chegar a 55% BTE era sobre a movimentação ideal da agulha em muitas áreas. As interações entre os subsistemas do motor complicaram a definição de como operar cada um desses subsistemas para alcançar o desempenho ideal do motor. Alcançar o objetivo final ocorreu com a cuidadosa seleção de hardware e um mês de otimização dos sistemas de recuperação de calor do motor e de resíduos na célula de teste ", disse Jon Dickson, investigador principal da iniciativa SuperTruck II da Cummins. "Havia muita gente na Cummins que se uniu para fazer isso acontecer, que nunca desistiu mesmo quando estávamos no fio, e estou emocionado em aceitar este prêmio em reconhecimento à sua perseverança."

A Cummins faz parte da iniciativa SuperTruck da DoE desde que começou em 2010 com o objetivo de melhorar a eficiência do frete de caminhão pesado. O BTE quantifica a fração da energia química do combustível que é convertida em trabalho útil pelo sistema do motor e age como uma medida importante da eficiência geral do motor. À medida que o programa SuperTruck II avança, o motor Cummins com 55% de BTE integrará um caminhão da Peterbilt para demonstrar, em última instância, melhoria na eficiência do frete.

"Toda essa invenção não aconteceu somente durante o projeto SuperTruck II-na verdade, muito deste trabalho foi posto em movimento com o SuperTruck I", acrescentou Tim Shipp, líder de desempenho do motor da equipe SuperTruck II da Cummins.

"O desafio do SuperTruck permitiu que esses anos se concentrassem em melhorar a eficiência, e a Cummins não parou de avançar desde então. Tudo o que aprendemos amarra-se tão estreitamente e alcançar 55% de BTE é o culminar de toda essa atividade focada. "

Mais de 200 funcionários da Cummins apoiaram a equipe de SuperTruck do núcleo de 25 inovadores, que se inatou em direção à meta de BTE de 55% com mudanças e melhorias incrementais até que, finalmente, em uma noite fria em Janeiro, eles atingiram seu objetivo.

O Sr. Shipp acrescenta: "quando foi tempo de jogo durante esses últimos meses, a pressão foi para encontrar a tecnologia para nos empurrar para a linha de chegada. Foi aí que a persistência da equipe realmente entrou em jogo, mas também o compromisso da empresa com a inovação. Sem um desejo real de oferecer esse experimento da equipe e da liderança da empresa, nunca teríamos chegado lá. "

Cummins DOE SuperTruck I
A Cummins e a Peterbilt se uniram para o SuperTruck I, retratado aqui, primeiro demonstrando mais de 50% de BTE e analisticamente definindo tecnologias necessárias para atingir 55% de BTE.

Em seu depoimento ao Senado dos Estados Unidos em março deste ano, o vice-presidente da Cummins, Tony Satterthwaite , confirmou o compromisso da empresa com o desenvolvimento das tecnologias do futuro e a importância das parcerias do setor e do governo, como a SuperTruck.

"A indústria de veículos pesados e não rodoviários está passando por mudanças significativas, e a Cummins está liderando o caminho investindo e inovando em um amplo portfólio de energia, incluindo diesel avançado, gás natural, hibridação, energia eletrificada, tecnologia de célula de combustível e combustíveis alternativos – para que nossos clientes possam ter a solução certa para fazer o trabalho", disse Satterthwaite. "No entanto, a indústria trabalhando por si só não nos levará onde precisamos estar em um período de tempo que seja viável. O Governo apoiou a inovação para atender aos nossos desafios ambientais e energéticos globais. "

When the technologies developed under the SuperTruck I initiative hit the market, they are projected to save 7.9 million gallons of diesel fuel per day and reduce CO2 emissions by 33% from the 2009 baseline. O SuperTruck II demonstra uma redução adicional de 50% nas emissões de CO2, dobrando a eficiência.

Daniel Mohr, líder de integração de sistemas para o projeto SuperTruck da Cummins, está animado para continuar aproveitando o sucesso da equipe. "Partimos para atender a alvos agressivos no nível do motor, mas não atendemos a todas as nossas metas simplesmente aumentando a eficiência do motor; Precisamos pensar em investigar o uso de combustíveis de baixo carbono – hidrogênio, gás natural e álcoois. Este é nosso próximo foco. "

A busca da Cummins pela eficiência do motor não termina com 55% de BTE.

"Maior eficiência do motor ainda é viável, e nosso trabalho continuará em direção a esse objetivo", disse Dickson. "Embora estejamos todos entusiasmados em celebrar esta conquista do SuperTruck II, continuaremos a nos esforçar para atender às necessidades de nossos clientes e nosso planeta."

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Catherine Morgenstern - Cummins Inc.

Catherine Morgenstern

Catherine Morgenstern é uma jornalista de marca da Cummins, abrangendo temas como propulsão alternativa, digitalização, inovação de fabricação, autonomia, sustentabilidade e tendências de local de trabalho. Ela tem mais de 20 anos de experiência em comunicações corporativas, ocupando posições de liderança mais recentemente no setor de bens de capital industrial.

Catherine começou sua carreira como escritora de marketing para uma empresa de biotecnologia, onde aprendeu a levar informações complicadas e altamente técnicas e torná-las acessíveis a todos. Ela acredita que o conceito de "Storytelling" é mais do que um chavão da moda e gosta de encontrar maneiras para seus leitores fazerem conexões pessoais com seus súditos. Catherine tem uma paixão por tecnologia e inovação e como sua interseção pode fazer um impacto em todas as nossas vidas.

Catherine voltou recentemente para sua cidade natal no vale do Hudson, Nova York, depois de várias décadas em Los Angeles e Chicago. Ela é um graduado da UCLA e gosta de jardinagem e passar o tempo com seu marido e três filhos.

Os caminhões a gás natural da Califórnia tornaram-se negativos em carbono em 2020

Cummins Renewable Natural Gas - California

Os veículos na Califórnia movidos a gás natural renovável (RNG) removeram mais dióxido de carbono da atmosfera do que eles emitiram pela primeira vez em 2020, um resultado direto da queda contínua na intensidade de carbono do gás natural renovável.

A adoção de RNG em caminhões, ônibus e outros veículos cresceu 25% em todo o estado de 2019 a 2020, e o uso do RNG é até mais de 170% nos últimos cinco anos, de acordo com novos dados do Air Resources Board (CARB) da Califórnia.

Enquanto isso, a intensidade de carbono do gás natural derivada de fontes renováveis continua a cair. O RNG é cada vez mais feito usando metano capturado de resíduos agrícolas, aterros sanitários e estações de tratamento de efluentes. Ao captar os gases que podem ser liberados na atmosfera, o RNG pode até fornecer emissões de carbono abaixo de zero.

92 por cento de todos os combustíveis rodoviários usados em veículos a gás natural na Califórnia no ano passado foram de gás natural renovável.

"Esses dados verificados significam que os caminhões e ônibus da Califórnia deixam uma pegada de carbono zero enquanto praticamente eliminam os critérios de emissões poluentes que contribuem para a asma, doenças cardíacas e baixa qualidade do ar", disse Dan Gage, presidente da NGVAmerica .

Além de suas emissões negativas de gás de efeito estufa (GEE), motores a gás natural de NOx ultrabaixos executam em níveis que são 95 por cento abaixo do padrão de óxido de nitrogênio (NOx) Federal e 98 por cento abaixo do padrão de partículas federais (PM 2,5).

According to NGVAmerica, RNG used as a motor fuel in California in 2020 displaced 1.83 million tons of carbon dioxide equivalent (CO2e). Para colocar esses números em perspectiva, o uso de combustível de motor de Califórnia RNG:

  • lowered greenhouse gas emissions by the equivalent amount generated by driving the average passenger car 4.6 billion miles
  • eliminated CO2 emissions, equal to 205.7 million gallons of gasoline consumed, or the energy use of 220,118 California homes in one year
  • sequestered the amount of carbon captured by 2.24 million acres of U.S. forests in one year 

O sucesso do RNG na Califórnia é parte de uma tendência mais ampla que acontece nos Estados Unidos. De acordo com a coalizão para o gás natural renovável, 53% de todo o combustível de gás natural em estrada usado em 2020 era RNG. A maior disponibilidade em RNG levou grandes frotas nacionais como a UPS e a Amazon a fazer investimentos significativos no número de caminhões movidos a gás natural em sua frota.

Os veículos a gás natural se encaixam perfeitamente nos modelos atuais de transporte, pessoas e mercadorias, porque não exigem mudanças radicais na tecnologia do veículo, infraestrutura de transporte ou redes de suporte.

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Cummins Inc.

A Cummins é líder mundial em energia que projeta, fabrica, vende e comercializa motores diesel e de combustível alternativo de 2,8 a 95 litros, grupos geradores elétricos movidos a diesel e alternativos de 2,5 a 3, 500 kW, bem como componentes e tecnologia relacionados. A Cummins atende a seus clientes por meio de sua rede de 600 instalações de distribuidores independentes e de propriedade da empresa e mais de 7, 200 locais de revendedores em mais de 190 países e territórios.

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