Přidat EnviWeb k oblíbeným odkazům
RSS kanályMobilní verze EnviWeb.cz

Rostlinné oleje jako motorová paliva

10.09.2008  |  319× přečteno      vytisknout článek

Ve státech Evropské unie jsou paliva vyráběná z ropy částečně nahrazována zemním plynem,  vodíkem a biopalivy.

Koncem roku 2010 by měl energetický podíl biopaliv pro dopravu v každém z členských států  Evropské unie činit 5,75 % z energie dodané pro dopravu v benzinu a naftě.

Za  biopaliva  se považují kapalné nebo plynné pohonné hmoty vyráběné z biomasy: bioetanol, bionafta (estery mastných kyselin rostlinných olejů), bioplyn, biometanol, biodimetyléter, bio-ETBE, bio-MTBE, biovodík, rostlinné oleje a syntetická paliva, jejichž složky byly vyrobeny z biomasy. Rostlinné oleje mají vlastnosti výrazně odlišné od vlastností motorové nafty. Jako paliv pro vznětové motory je možno oleje využít dvěma základními způsoby:

·                    Rostlinný olej upravit transesterifikací nebo hydrogenací na bionaftu přímo použitelnou

            pro naftové motory,

·                    přizpůsobit naftové motory a jejich palivové příslušenství vlastnostem rostlinného oleje.

V současné době jsou rostlinné oleje jako motorová paliva využívány téměř výhradně ve formě směsných motorových naft - směsí  motorové nafty s metylestery mastných kyselin rostlinných olejů.

Rostlinné oleje

Rostlinami, ze kterých lze získat olej, jsou např.: olejná palma, sója, řepka olejná, slunečnice,  bavlník, podzemnice olejná, len, kukuřice, kokos, jojoba. Přes 80 % světové produkce rostlinných olejů je tvořeno čtyřmi oleji–palmovým, sójovým, řepkovým a slunečnicovým. Nejrozšířenější jsou olej palmový a sójový, každý z nich se podílí na celkové světové produkci rostlinných olejů  zhruba 30 %.  Produkce jednotlivých rostlinných olejů je  vázána na specifické klimatické podmínky. Palmový olej je produkován v tropických oblastech, hlavně v  Malajsii a Indonésii, sójový olej je typický pro USA, Brazílii, Argentinu a Čínu. Řepkový olej se vyrábí hlavně v  Evropě, Číně, Indii a Kanadě. Z 1ha řepky olejné se získají zhruba 3 tuny  olejnatých semen, z nichž se vylisuje  přibližně 1100 kg řepkového oleje. Rostlinné oleje mají v porovnání s motorovou naftou vysokou viskozitu, která neumožní dobré rozprášení oleje vstřikovaného do spalovacího prostoru, vysokou teplotu vzplanutí, vysokou teplotu tání, nízké cetanové číslo, vyšší měrnou hmotnost, nižší výhřevnost, malou oxidační stabilitu a snadno polymerují. Obsahují přibližně 11 % kyslíku. Významnější  vlastnosti  řepkového oleje a motorové nafty jsou uvedeny v tabulce 1.

Tabulka 1: Vlastnosti nafty a  řepkového oleje

Parametr

Jedn.

Nafta

Řepkový olej

Hustota (15 oC)

kg.m-3

830

915

Výhřevnost

MJ.kg-1

42,5

36

Kinem. viskozita  (40 oC)

mm2.s-1

3,0

35

Teplota vzplanutí  P-M

0C

55

246

Cetanové číslo

 

51

38

 

Vozidlové motory na rostlinné oleje

Jak již bylo uvedeno, naftové motory musí být pro provoz na rostlinné oleje vhodně upraveny. Viskozita oleje se snižuje ohřevem chladicí kapalinou z motoru, někdy elektrickým topením. Olej se ohřívá  na vhodném  místě palivového systému a v palivové nádrži, aby byl čerpatelný i za nižších atmosférických teplot. Vozidlové motory bývají provozovány nejčastěji tak, že studený motor se spouští na naftu a na olej se přechází až po dosažení provozní teploty motoru. Jedno z možných uspořádání palivového příslušenství vozidlového motoru na rostlinný olej „se dvěma palivovými nádržemi“ je schematicky znázorněno na obr. 1.  Pro dobré rozprášení oleje po jeho vstřiku do spalovacího prostoru v pístu nebo do komůrky v hlavě válců je nutné snížit viskozitu oleje jeho ohřevem na teplotu  70 až 80 oC.

Obr. 1: Palivové  příslušenství vozidlového motoru na rostlinný olej  a naftu

Provoz vznětových motorů na rostlinné oleje se vyznačuje problémy spojenými s úsadami vysokomolekulárních látek (napékáním, karbonizací) na vstřikovacích tryskách, pístech, ventilech a dalších plochách ve válci motoru. Úsady způsobují zhoršení výkonových parametrů a mohou vést i k poškození motoru. Rostlinný olej za vyšších teplot polymeruje a tvoří shluky polotuhých látek, které mohou ucpávat palivový systém. Pro předcházení provozním obtížím, které by tuhé substance v palivovém systému mohly způsobit, bývá před zastavením motoru  palivový systém plněn motorovou naftou. Takové opatření pak usnadní i spuštění motoru za nižších teplot.

Významný rozdíl proti provozu na naftu vykazuje provoz vznětového motoru na rostlinný olej  i z hlediska stavu motorového oleje. Rostlinný olej, který pronikne do motorového oleje, urychluje snižování  alkality  motorového oleje. V důsledku polymerace rostlinných olejů může docházet od zahušťování motorového oleje až ke ztrátě jeho čerpatelnosti. Rostlinné oleje tak způsobují rychlejší znehodnocování motorových olejů, a proto je nutné zkrátit intervaly pro jejich výměnu. 

Po přechodu z nafty na rostlinný olej dochází obvykle ke snížení výkonových parametrů motoru. Při režimech vnější otáčkové charakteristiky nebývá snížení větší než  10 %. 

Úrovně  legislativně sledovaných škodlivých výfukových emisí, tj. oxidu uhelnatého (CO), uhlovodíků (HC), oxidů dusíků (NOx) a  pevných částic (PM), a  úroveň  polyaromatických uhlovodíků (PAH) motorů přizpůsobených vhodnými úpravami a seřízením k provozu na rostlinné oleje ukazuje v porovnání s emisemi těchto motorů  při provozu na naftu graf na obr. 2. Hodnoty emisí motoru při provozu na rostlinné oleje v % jsou vztaženy  k hodnotám emisí při provozu motorů na motorovou naftu, kterým je přiřazeno 100 %.

 

Obr. 2: Relativní  emise výfukových škodlivin motorů provozovaných na rostlinné oleje-emise při provozu na naftu jsou 100 %

Traktory na řepkový  olej 

Provoz traktorových motorů na řepkový olej byl  zkoumán v rámci rozsáhlého projektu  „100- Traktoren-Programs“ organizovaného Spolkovým ministerstvem pro výživu, zemědělství a ochranu spotřebitelů v  Německu. Zkušebnímu provozu se podrobilo 111 traktorů různých výrobců - 43 traktorů Deutz Fahr, 29 traktorů Fendt , 17 Case IH , 16 John Deere,  po jednom až dvou traktorech dalších firem. Z celkového počtu mělo 78 traktorů motory o výkonech v rozmezí 75–130 kW, 20 traktorů motory o výkonech  37–74  kW a  11 traktorů motory s výkonem 131–560 kW. Traktory byly v  provozu u sedmi zemědělských společností. Výzkum trval  3 roky, každý traktor odpracoval minimálně 800 motohodin ročně.

Traktorové motory měly různé  systémy vstřikování (řadová vstřikovací čerpadla,  rotační  čerpadla s rozdělovačem, systém common rail a, čerpadlo-tryska).  Motory byly seřízeny pro provoz na  řepkový olej, vstřikovací trysky, vstřikované dávky a počátky vstřiku  byly přizpůsobeny vlastnostem  rostlinného oleje ohřátého na teplotu 70-80 oC. Většina motorů  byla provozována  na řepkový olej, přičemž  spouštění a ohřev na provozní teplotu  probíhal na naftu.  Motory ostatních  traktorů byly provozovány pouze na řepkový olej.

Pokles výkonu po přechodu z nafty na řepkový olej byl pouze u několika traktorů větší než o 10 %. Změny úrovní  plynných  škodlivých výfukových emisí a emisí  částic traktorů, zjišťovaných  při osmirežimovém testu  podle homologačního předpisu  EHK 96,  byly po přechodu z provozu  na naftu  k provozu  na  řepkový olej u jednotlivých  traktorů různé, ne však větší, než ukazuje graf na obr. 2.

Z celkového počtu 111 traktorů neměly motory 30 traktorů žádné závady, u 35 traktorů se vyskytly závady  motorů vyžadující opravy nákladem menším než 2 tis. EURO, u 36 traktorů závady vyžadující opravy nákladem od 2 tis. do 15 tis. EURO a u 10 traktorů těžké závady   s náklady na opravy vyššími než 15 tis. EURO.  Závady vstřikovacích čerpadel byly odstraňovány  u 37 traktorů, vstřikovacích trysek u 26 traktorů, palivového systému u 71 traktoru,  pístů  u 13 traktorů a výfukových ventilů u 15  traktorů.

Výhody a nevýhody motorů na rostlinné oleje

Za výhody provozu vozidlových motorů na rostlinné oleje  v porovnání s provozem na naftu je považována  netoxičnost a  dobrá biologická odbouratelnost olejů,  jejich  nesnadná zápalnost  z hlediska požární bezpečnosti a technicky i energeticky málo náročná  výroba. Produkce oxidu uhličitého je kompenzována jeho spotřebou při fotosyntéze probíhající v rostlinách, ze kterých  jsou  oleje vyrobeny.

Nevýhodami provozu motorů na rostlinné oleje je nutnost provedení potřebných úprav palivového příslušenství naftového motoru, tvorba úsad v palivovém systému i v motoru  a znehodnocování motorového oleje polymerací rostlinného oleje, vyžadující  kratší výměnné lhůty motorového oleje, než při provozu na naftu.

Výrobci vozidel, až na ojedinělé výjimky,  použití rostlinných olejů nedovolují a na závady  vzniklé v souvislosti s rostlinným olejem neposkytují záruku. Evropská asociace výrobců automobilů (ACEA) připouští provoz motorů na rostlinné oleje pouze ve směsích s motorovou naftou obsahujících  nejvýše 5 %  obj. rostlinných olejů. Motory spalující rostlinné oleje v ČR by měly splňovat požadavky na homologaci  podle příslušných  předpisů EHK, např. z  hlediska  produkce škodlivých výfukových emisí.

Historie a  využití paliv z rostlinných olejů 

Vzhledem k dostatku a nízkým cenám  paliv ropného původu nebyl do osmdesátých let minulého století o rostlinné oleje a bionafty jako motorová paliva zájem. V některých koloniích, kde ceny dovážených paliv z ropy výrazně převyšovaly ceny rostlinných olejů, podpořily britské koloniální úřady ve dvacátých letech minulého století výzkum motorových paliv na bázi rostlinných olejů, např. palmového a bavlníkového z Ugandy a Nigérie. Prováděl se i vývoj hydrogenačního krakování. Ve dvacátých a třicátých letech minulého století se zabývaly pokusy s různými rostlinnými oleji, např. palmovým, bavlníkovým, sójovým a arašídovým, fy Deutz, Mercedes-Benz, Bosch a Perkins, možnosti uplatnění rostlinných olejů jako motorových paliv, např. oleje podzemnicového, řepkového a čajového, byly zkoumány v Číně a jojobového oleje v USA. Rostlinné oleje snižovaly výkonové parametry naftových motorů a velmi rychle znehodnocovaly motorový olej.

V ČSR  byla zdrojem rostlinného oleje řepka olejná, pěstovaná zpočátku v malém množství–v roce 1933 pouze na 900 ha a v roce 1938 na více než 8000 ha. Produkce řepkového oleje byla využita hlavně k potravinářským účelům, v menší míře při  výrobě motorových olejů pro automobilové a letadlové motory.

Jako motorové palivo se začal v ČR od roku 1992 vyrábět metylester řepkového oleje.Vzhledem k  problémům, které čistý metylester řepkového oleje v provozu motorů působil, začala se dodávat směsná motorová paliva, tj. motorová nafta s metylesterem řepkového oleje.

Podle ustanovení zákona  č. 86/2002 Sb., o ochraně  ovzduší, v platném znění, je metylester  řepkového oleje  od  září 2007 přimícháván do motorové nafty. V roce 2007 bylo v ČR vyrobeno 82 tis. tun metylesteru řepkového oleje a na domácí trh dodáno 37 tis. tun, dovoz činil 9 tis. tun a vývoz 54 tis. tun. Ministerstvo zemědělství ČR předpokládá, že v roce 2008 bude spotřeba metylesteru řepkového oleje 85 tis. tun a v roce 2009 už 194 tis. tun.

Vlastnosti řepkového oleje, které musí být splněny pro jeho použití jako motorového paliva pro spalovací motory konstruované nebo upravené na spalování rostlinného oleje, jsou specifikovány v ČSN 65 6516  „Motorová paliva-Řepkový olej pro spalovací motory na rostlinné oleje- Technické požadavky a metody zkoušení“.  Čerpací stanice  pohonných hmot v ČR rostlinné oleje jako motorová paliva nedodávají.

Literatura

Hassel, E.–Berndt, S.–Flugge, E-aj.:  Stand des „100-Traktoren-Programms“ des BMVEL. Institut für Energie-und Umwelttechnik Universität Rostock. Dostupné na WWW: http://www.nova-institut.de.

Laurin, J.: Motorová paliva na bázi rostlinných olejů: In: 8. Mezinárodné sympózium Motorové palivá 2008. Vědecko-technická společnosť při Slovnaft, a.s., Bratislava. Tatranské Matliare  2008.

Thuneke, K.: Abgasemissionen von rapsölketriebenen Traktoren.Technologie-und Förderzentrum. 2007. Dostupné na WWW: http://www.biokraftstoff-portal.de.

Thuneke, K.-Gassner, T.-Emberger, P.-aj.: Erste Ergebnisse der Emissionsmessungen an Rapsölkraftstoff-Traktoren.Technologie–und Förderzentrum. Straubing 2006. Dostupné na WWW: http://www.tfz.bayern.de.

ACEA: ACEA Positionon the use of Pure vegetable Oils in compression-ignition engines. Dostupné na WWW: http://www.acea.be

 

Autor: Josef  Laurin, Technická univerzita v Liberci

Zdroj: Časopis Alternativní energie - www.alen.cz


Související články


Poslední diskuse k článku - 0 příspěvků celkem

přidej nový příspěvek

Zatím žádný příspěvek
můžete na tento článek reagovat jako první...


EnviWeb s.r.o. neručí a nenese zodpovědnost za obsah diskusních příspěvků, diskuse nemoderuje ani nerediguje. Diskusní příspěvky vyjadřují názor jejich autorů. EnviWeb s.r.o. si vyhrazuje právo odstraňovat diskusní příspěvky, a to zejména takové, které odporují dobrým mravům, porušují platné zákony ČR, poškozují dobré jméno serveru nebo obsahují neplacenou reklamu. Diskuse NEJSOU určeny pro dotazy na autory článků nebo redaktory EnviWebu.



Search
Partneři
Regitas s.r.o.
ZmapujTo.cz
Fandíme EnviWebu
Výrobky a služby pro životní prostředí
Výrobky a služby pro životní prostředí
Partnerské časopisy
<< Předchozí Následující >>



Doporučujeme: Ekologove.cz - ekologie v každodenní praxi, EnviMarket.cz - nabídka výrobků a služeb, ZmapujTo.cz - hlášení podnětů od občanů, Nazeleno.cz - úspory energie, Inspirace v bydlení, Cena elektřiny, Dřevěné brikety, Palivové dřevo, Palivové dřevo, Palivové dřevo, Palivové dřevo, Palivové dřevo, Palivové dřevo


Enviweb s.r.o. využívá zpravodajství ČTK, jehož obsah je chráněn autorským zákonem.
Přepis, šíření či další zpřístupňování tohoto obsahu či jeho části veřejnosti,a to jakýmkoliv způsobem, je bez předchozího souhlasu ČTK výslovně zakázáno.
Copyright (2008) The Associated Press (AP) - všechna práva vyhrazena. Materiály agentury AP nesmí být dále publikovány, vysílány, přepisovány nebo redistribuovány.
Toplist