פליטות מגנרטורים ומנועי דיזל: תקנות, דרישות סביבתיות ופתרונות

אילו מזהמי אוויר נפלטים מגנרטורים ומנועי דיזל?

פעולתם של מנועי דיזל מבוססת על שריפת דלק בתהליך בעירה פנימית. במהלך התהליך נפלטים גזים וחלקיקים, כאשר סוג המזהמים וריכוזם מושפעים מתנאי הבעירה, מצב המנוע, סוג הדלק ואופי ההפעלה.

המזהמים המרכזיים כוללים:

• חלקיקים (PM) ופיח: תוצרי בעירה המתבטאים בין היתר בפליטת עשן שחור, בעיקר בתנאי בעירה שאינם מיטביים.
• תחמוצות חנקן (NOx): מזהמים הנוצרים בתהליכי בעירה בטמפרטורות גבוהות ומהווים אחד ממוקדי ההתייחסות בתקני פליטה למנועים.
• פחמן חד-חמצני (CO): גז הנוצר כתוצאה מבעירה בלתי שלמה של הדלק.
• פחמימנים בלתי שרופים: תרכובות הנפלטות כאשר תהליך הבעירה אינו מושלם.
• פורמלדהיד: מזהם בעל חשיבות מיוחדת במנועים המופעלים באמצעות ביוגז, בין היתר במתקני טיהור שפכים.

ההרכב והריכוז של המזהמים הנפלטים משפיעים על בחירת טכנולוגיית הטיפול ועל אמצעי הניטור והבקרה הנדרשים למתקן.

מהן התקנות והדרישות הסביבתיות לפליטות מגנרטורים בישראל?

בישראל אין כיום מערכת תקנות אחידה וייעודית המסדירה את כלל ערכי הפליטה מגנרטורים ומנועי בעירה. בהיעדר תקינה ישראלית ייעודית, המשרד להגנת הסביבה נוהג להסתמך על מסמכי ייחוס אירופיים, ובעיקר גרמניים, לצורך קביעת דרישות סביבתיות למתקנים אלו.

שני מסמכי הייחוס המרכזיים הם:

TA Luft – הנחיות טכניות לשמירה על איכות האוויר

TA Luft הוא מסמך הנחיות גרמני העוסק במניעת זיהום אוויר ממקורות תעשייתיים ובקביעת דרישות לפליטת מזהמים. המסמך משמש בסיס מקצועי להתייחסות למקורות פליטה שונים, לרבות מתקני בעירה, בהתאם למאפייני המתקן והפעילות.

44. BImSchV – תקינה למתקני בעירה בינוניים

התקנה הגרמנית 44. BImSchV עוסקת במתקני שריפה, טורבינות גז ומנועי בעירה בגודל בינוני. היא מגדירה ערכי פליטה בהתאם לסוג המנוע, הדלק המשמש להפעלתו ואופן פעילות המתקן.

אחת ההבחנות המרכזיות בתקנה נוגעת למספר שעות ההפעלה השנתיות ולהגדרת מתקנים המשמשים להפעלה בשעת חירום או לכיסוי עומסי שיא.

לצד מסמכי הייחוס הגרמניים, נדרשת התייחסות גם להנחיות הישראליות לקביעת גובה ארובות ולנוהל דיגום ארובות, המשפיעים על תכנון מערך הפליטה ועל אופן ביצוע מדידות המזהמים.

חוק אוויר נקי והדרישה להיתר פליטה

מתקני שריפה גדולים, בעלי הספק תרמי מצטבר של 50 מגה-וואט ומעלה, נדרשים להיתר פליטה בהתאם לחוק אוויר נקי. היתר הפליטה מגדיר דרישות הנוגעות, בין היתר, לערכי פליטה מחייבים, לניטור ולדיווח, וכן ליישום הטכניקה המיטבית הזמינה (BAT – Best Available Techniques) לצמצום פליטת מזהמים.

לכן, בבחינת הדרישות החלות על מתקן מסוים, חשוב להתייחס לא רק למאפייני הגנרטור הבודד, אלא גם להספק התרמי המצטבר של מתקני השריפה באתר.

גנרטור חירום לעומת גנרטור בהפעלה שוטפת – מה ההבדל הרגולטורי?

אחד הפרמטרים המרכזיים בקביעת הדרישות הסביבתיות הוא מספר שעות ההפעלה של המתקן במהלך השנה.

בהתאם למסגרת הייחוס המתוארת בתקנה הגרמנית 44. BImSchV, מתקנים הפועלים עד 300 שעות בשנה במסגרת שימושי חירום נבחנים באופן שונה ממתקנים המופעלים באופן שוטף. סף זה חל גם על מנועים המשמשים לכיסוי עומסי שיא.

הטבלה מציגה את ההבחנה העקרונית המתוארת במסמכי הייחוס. הדרישות בפועל נקבעות בהתאם למאפייני המתקן ולהנחיות הרלוונטיות.

למשמעות ההבחנה יש גם היבט הנדסי: גנרטור חירום המופעל לפרקי זמן קצרים מתמודד עם תנאי בעירה שונים מאלו של מנוע הפועל ברציפות, ולכן עשוי להידרש פתרון טכנולוגי אחר להפחתת הפליטות.

פליטת עשן שחור מגנרטורי חירום – הגורמים ופתרונות הטיפול

גנרטורים לשעת חירום מותקנים במפעלים, בבתי חולים, במוסדות ציבור, במבני משרדים ובמתקנים שבהם נדרשת אספקת חשמל רציפה במקרה של תקלה ברשת החשמל.

במרבית הזמן גנרטורים אלו אינם פעילים, והפעלתם מתבצעת בעיקר לצורך בדיקות תקינות תקופתיות או בעת הצורך.

בהפעלות בדיקה קצרות, הנמשכות לעיתים דקות בודדות, המנוע אינו מגיע בהכרח לטמפרטורת העבודה הנדרשת לבעירה מיטבית. כתוצאה מכך עלולה להיווצר פליטה ניכרת של פיח ועשן שחור.

תופעה זו משמעותית במיוחד בגנרטורים הממוקמים בקרבת אזורי מגורים, מוסדות חינוך, בתי חולים וחניונים. מעבר להיבט הסביבתי, פליטת עשן גלוי עלולה להוביל לתלונות מצד הסביבה ולצורך בבחינת אמצעים להפחתת המפגע.

מסנן חלקיקים לגנרטור – DPF

אחד הפתרונות המרכזיים להפחתת פליטות פיח ממנועי דיזל הוא התקנת מסנן חלקיקים מסוג DPF (Diesel Particulate Filter).

המסנן מותקן במערכת הפליטה של המנוע ומיועד ללכוד חלקיקי פיח הנוצרים במהלך הבעירה, ובכך להפחית את כמות החלקיקים הנפלטת לאוויר ואת נראות העשן השחור.

התקנה הגרמנית 44. BImSchV מחייבת התקנת מסנן פיח במתקני חירום חדשים המונעים בסולר, תוך הוכחת ריכוז אבק שאינו עולה על 5 מ"ג למ"ק.

תחזוקה ותפעול של מסנן חלקיקים בגנרטור חירום

התקנת מסנן חלקיקים אינה מסתיימת בבחירת הציוד ובהרכבתו. אופי ההפעלה של גנרטורי חירום יוצר אתגר תחזוקתי משמעותי.

במערכות סינון חלקיקים נדרש תהליך של שריפת הפיח שהצטבר במסנן, המכונה רגנרציה. אולם כאשר הגנרטור מופעל לפרקי זמן קצרים, מערכת הפליטה אינה מגיעה בהכרח לטמפרטורה המאפשרת את התהליך.

כתוצאה מכך הפיח עלול להצטבר במסנן ולגרום לסתימתו.

לכן, בתכנון פתרון להפחתת פליטות מגנרטור חירום יש להביא בחשבון גם את תנאי ההפעלה ואת צורכי התחזוקה, ולגבש תוכנית מתאימה שתאפשר שמירה על תפקודו התקין של המסנן לאורך זמן.

הפחתת פליטות ממנועים בהפעלה שוטפת

בניגוד לגנרטורי חירום, מנועי בעירה הפועלים באופן שוטף נדרשים לעמוד בערכי פליטה מחייבים בהתאם למסגרת הרגולטורית הרלוונטית.

מתקנים מסוג זה עשויים לכלול מנועים בתהליכי ייצור תעשייתיים, מערכות לייצור אנרגיה ומנועים הפועלים באמצעות ביוגז במתקני טיהור שפכים.

כאשר מדובר בהפעלה העולה על 300 שעות בשנה, יש לבחון את ריכוזי המזהמים הנפלטים ואת התאמת מערכות הטיפול לעמידה בערכי הפליטה הנדרשים.

במקרים רבים נעשה שימוש בטכנולוגיות קטליטיות לטיפול בגזי הפליטה.

מערכת SCR להפחתת תחמוצות חנקן (NOx)

מערכת SCR – Selective Catalytic Reduction – מיועדת להפחתת פליטות של תחמוצות חנקן ממנועי בעירה.

המערכת מבוססת על תהליך תגובה קטליטי המאפשר להפחית את ריכוז תחמוצות החנקן בגזי הפליטה. יעילות המערכת תלויה בין היתר בתנאי הפעולה ובתכנון המתאים של מערך הטיפול.

שימוש בטכנולוגיית SCR רלוונטי במתקנים שבהם נדרשת הפחתה משמעותית של פליטות NOx לצורך עמידה בדרישות הסביבתיות.

ממיר חמצון קטליטי להפחתת CO ופחמימנים

ממיר חמצון קטליטי מיועד להפחתת פליטות פחמן חד-חמצני (CO) ופחמימנים הנפלטים בתהליך הבעירה.

באמצעות תגובות חמצון על גבי הזרז ניתן להפחית את ריכוז המזהמים בגזי הפליטה. התאמת הממיר מתבצעת בהתאם להרכב זרם הפליטה ולתנאי העבודה של המנוע.

טיפול בפליטות פורמלדהיד ממנועי ביוגז

מנועים המופעלים באמצעות ביוגז, לרבות מנועים במתקני טיהור שפכים, עשויים לפלוט גם פורמלדהיד.

במתקנים אלו יש להביא בחשבון את הצורך בהפחתת פליטות פורמלדהיד כחלק מבחינת עמידת המתקן בדרישות הסביבתיות.

התכנון ההנדסי של מערכות הטיפול צריך להתבסס על מאפייני המנוע, הרכב הדלק, ריכוזי המזהמים ותנאי ההפעלה.

תכנון ארובות ודיגום פליטות מגנרטורים

עמידה בדרישות סביבתיות אינה מסתכמת בהתקנת מערכת סינון או טיפול בגזי הפליטה. יש לבחון גם את אופן פליטת הגזים לאטמוספרה ואת האפשרות לבצע מדידות תקינות ומייצגות.

גובה הארובה ופיזור המזהמים

גובה הארובה ומיקומה משפיעים על פיזור המזהמים בסביבה. במסגרת תכנון מערכת הפליטה יש להתייחס להנחיות הישראליות לקביעת גובה ארובות ולמאפייני הסביבה הקרובה.

במקרים שבהם נדרשת הערכה של השפעת הפליטות על איכות האוויר, ניתן לבצע הרצת מודל פיזור סביבתי, המתבסס על מאפייני מקור הפליטה, נתונים מטאורולוגיים ונתוני הסביבה.

נקודות דיגום ובדיקות פליטה

תכנון מערכת הארובות נדרש להביא בחשבון גם את האפשרות לבצע דיגום ארובות בהתאם לנוהל הרלוונטי.

נגישות לנקודת הדיגום, התאמתה לביצוע מדידות ותכנון נכון של מערך הפליטה הם מרכיבים חשובים בבחינת עמידתו של המתקן בדרישות הסביבתיות.

במסגרת זו ניתן להיעזר גם בשירותי סקרי ארובות, לצורך בחינת מאפייני הארובה והתאמתה לדרישות הרלוונטיות.

כיצד להיערך לעמידה בדרישות הסביבתיות?

בעלי מתקנים ומנהלי אחזקה המעוניינים לבחון את התאמתם לדרישות הרגולטוריות יכולים להתחיל במספר בדיקות מרכזיות:

1. סיווג אופן ההפעלה: בדיקה האם הגנרטור משמש לשעת חירום בלבד או מופעל באופן שוטף, ומה מספר שעות ההפעלה השנתיות בפועל.

2. בחינת ההספק התרמי: בדיקת ההספק התרמי המצטבר של מתקני השריפה באתר לצורך זיהוי הדרישות החלות על המתקן.

3. בחינת מערך הפליטה: בדיקת גובה הארובה, מיקומה והתאמת נקודות הדיגום לדרישות הרלוונטיות.

4. זיהוי מפגעים: בחינת פליטת עשן שחור בהפעלות בדיקה, חריגות אפשריות ותלונות שהתקבלו מהסביבה.

5. בדיקת אמצעי הפחתה: בחינת הצורך בהתקנת מסנן חלקיקים, מערכת SCR או ממיר קטליטי בהתאם למזהמים הנפלטים ולדרישות החלות על המתקן.

6. היערכות לתחזוקה ולבקרה: התאמת אופן התפעול והתחזוקה למערכות הטיפול, לצורך שמירה על יעילותן לאורך זמן.

בדיקה מקצועית של מכלול הפרמטרים מאפשרת לזהות פערים בין מצב המתקן לדרישות הסביבתיות ולתכנן פתרונות מתאימים מבחינה הנדסית ותפעולית.

פתרונות להפחתת פליטות מגנרטורים ומנועי דיזל

חברת א.ב.פ הנדסת כימיה ואוורור בע"מ מספקת שירותי ייעוץ רגולטורי, תכנון הנדסי ופתרונות לטיפול בפליטות מזהמים לאוויר ממקורות תעשייתיים.

השילוב בין הידע הרגולטורי ליכולות התכנון, הייצור וההקמה מאפשר ללוות בעלי מתקנים משלב בחינת הדרישות ועד ליישום הפתרון ההנדסי בשטח.

שירותי החברה בתחום כוללים בחינת הדרישות הסביבתיות החלות על המתקן, ייעוץ הנדסי בנושאי איכות אוויר, סקרי ארובות, הרצת מודלים לפיזור מזהמים ותכנון והקמה של מערכות להפחתת פליטות.

באמצעות התאמת הפתרון למאפייני המנוע, לתנאי ההפעלה ולדרישות הרגולטוריות, ניתן לתת מענה מקצועי לצורכי המתקן, תוך התחשבות בשיקולי תפעול ותחזוקה.

נדרשים לבחון את עמידת הגנרטורים או מנועי הבעירה באתר בדרישות הסביבתיות?

צוות המומחים של א.ב.פ עומד לרשותכם לבחינת הדרישות החלות על המתקן, לייעוץ מקצועי ולתכנון פתרונות להפחתת פליטות – צרו עימנו קשר.

שאלות נפוצות

• האם קיימות בישראל תקנות פליטה ייעודיות לגנרטורים?
  • בישראל אין תקנות אחידות וייעודיות המסדירות את כלל ערכי הפליטה מגנרטורים. לצורך קביעת הדרישות הסביבתיות המשרד להגנת הסביבה נוהג להסתמך על מסמכי ייחוס גרמניים, ובהם TA Luft ו-44. BImSchV, לצד הנחיות ישראליות רלוונטיות.
• האם גנרטור חירום מחויב בהיתר פליטה?
  • הדרישה להיתר פליטה לפי חוק אוויר נקי חלה על מתקני שריפה גדולים שההספק התרמי המצטבר שלהם הוא 50 מגה-וואט ומעלה. במתקנים קטנים יותר נבחנות הדרישות הסביבתיות בהתאם למסמכי הייחוס ולהנחיות הרלוונטיות.
• מה נחשב גנרטור חירום מבחינת שעות הפעלה?
  • בהתאם להבחנה המוצגת בתקנה הגרמנית 44. BImSchV, מתקני חירום הפועלים עד 300 שעות בשנה נבחנים באופן שונה ממתקנים בהפעלה שוטפת. סף זה משמש גם ביחס למנועים לכיסוי עומסי שיא.
• מדוע גנרטור דיזל פולט עשן שחור בזמן ההפעלה?
  • בהפעלות קצרות, במיוחד בעת בדיקות תקופתיות, המנוע עשוי שלא להגיע לטמפרטורת עבודה מלאה. תנאים אלו עלולים לגרום לבעירה בלתי שלמה ולפליטת פיח ועשן שחור.
• מה תפקידו של מסנן חלקיקים (DPF) בגנרטור?
  • מסנן DPF מיועד ללכוד חלקיקי פיח הנוצרים בתהליך הבעירה וכך להפחית את פליטת החלקיקים והעשן השחור. התאמת המסנן מחייבת התייחסות לאופי ההפעלה ולדרישות התחזוקה.
• האם מסנן חלקיקים בגנרטור חירום דורש תחזוקה מיוחדת?
  • כן. בהפעלות קצרות ייתכן שהמערכת לא תגיע לטמפרטורה הנדרשת לשריפת הפיח שהצטבר במסנן. ללא תחזוקה מתאימה, הפיח עלול להצטבר ולגרום לסתימה.
• כיצד ניתן להפחית פליטות תחמוצות חנקן ממנועי דיזל?
  • אחת הטכנולוגיות המרכזיות להפחתת תחמוצות חנקן היא מערכת SCR, המבוססת על תהליך קטליטי להפחתת ריכוזי NOx בגזי הפליטה.
• האם מנועים המופעלים באמצעות ביוגז נדרשים לטיפול בפליטות?
  • מנועים הפועלים באמצעות ביוגז, לרבות במתקני טיהור שפכים, עשויים להידרש לטיפול במזהמים שונים, ובכלל זה פורמלדהיד. בחירת פתרון הטיפול נקבעת בהתאם למאפייני המנוע ולדרישות החלות עליו.