น ้ามันดีเซลชีวภาพสังเคราะห์ · - bio diesel...

1

น ามนดเซลชวภาพสงเคราะห(Bio-Hydrogenated Diesel: BHD)

ธระ ประสงคจนทร

บรษท โตโยตา มอเตอร ประเทศไทย จ ากด

วนท 1 สงหาคม 2556

การใช BHD ในรถยนต

2

ขาวพลงงาน

ทมา: หนงสอพมพประชาชาตธรกจ

3

หวขอการน าเสนอ

1. แนะน าโตโยตาในประเทศไทย2. รถยนต สงแวดลอม และพลงงาน3. การพฒนารถยนตและเชอเพลงตามนโยบายของภาครฐ4. การพฒนารถยนตและเชอเพลงชวภาพ 4.1 FAME

4.2 BHD5. โครงการความรวมมอวจยและพฒนาน ามนดเซลสงเคราะหจากพชน ามน 6. การทดลองใช BHD ในตางประเทศ7. ราง Spec. BHD

4

Toyota’s facilities in Thailand

1. Toyota’s initiatives in Thailand1. แนะน าโตโยตาในประเทศไทย

5

Sales and product volume

1. แนะน าโตโยตาในประเทศไทย

6

Toyota Global Vision

1. แนะน าโตโยตาในประเทศไทย

7

Government

Auto Industries Fuel Suppliers

Environment

ProtectionEnergy

Conservation

CO2 ReductionClean Air

For The Sustainable Mobility

2. รถยนต สงแวดลอม และพลงงาน

เปาหมาย WIN WIN WIN ของผบรโภค – ภาครฐ – ผผลต (รถยนต, เชอเพลง)

8

ทมา: IEA (International Energy Agency)

Right Time, Right Place, Right Vehicle

ทศทางการพฒนารถยนตการพฒนารถยนตในปจจบนและอนาคต

ประเทศไทย

2. รถยนต สงแวดลอม และพลงงาน

8

9

Euro1

Euro2

Euro3

HC

NOxCO123

0.5

0.5

1.0

0 1.0

PM

0.05

0.10

0.15

VEEGR

OC

EM

VE

EM

OC

CREGR

EM

(g/km)

CR

OC

EGREM

S<50 ppm

S<350 ppm

S<500 ppm

Emission Control Level and Corresponding Systems

Emission Reg. Stringency ส าหรบรถยนตนงดเซล

Euro4

3. การพฒนารถยนตตามนโยบายของภาครฐ

10

แผน เปาหมายนโยบาย หนวยงานรบผดชอบ

แผนอนรกษพลงงานทดแทนและพลงงานทางเลอก 25% ใน 10 ป พ.ศ. 2555-2564: AEDP

ใชพลงงานทดแทน 25% ของการใชพลงงานทงหมดภายในป พ.ศ. 2564 โดยมเปาหมายการใชเชอเพลงชวภาพเพอทดแทนน ามน 44% ดงน:- เอทานอล 9 ลล/วน- ไบโอดเซล 5.97 ลล/วน- เชอเพลงใหมทดแทนดเซล 3 ลล/วน

พพ.

แผนอนรกษพลงงาน 20 ป พ.ศ. 2554-2573: EEDP

ลดการใชพลงงานขนสดทายลง 20% ในป พ.ศ. 2573 เทยบกบป 2553 (~30,000 ktoe)

สนพ.

แผนพฒนาก าลงผลตไฟฟาของประเทศ พ.ศ. 2555-2573: PDP

ใหมการเตรยมการผลตและน าเขาไฟฟาใชอยางเพยงพอในแตละป ภายใตขอบขายของนโยบายดานพลงงานของกระทรวงพลงงานทก าหนดไวในแผน AEDP และ EEDP

สนพ.

แผนแมบทพลงงาน 20 ป พ.ศ. 2554-2573

- ความมนคงทางพลงงาน- สงคมยอมรบและเปนมตรกบสงแวดลอม

สนพ.

3. การพฒนารถยนตตามนโยบายของภาครฐนโยบาย / แผนพลงงานของกระทรวงพลงงาน

11

Source: DEDE


แผนพฒนาพลงงานทดแทนและพลงงานทางเลอก 25% ใน 10 ป (พ.ศ. 2555-2564) [Alternative Energy Development Plan: AEDP 2012-2021)]

12

การลดการน าเขาน ามนดบตองลดการผลตแกสโซลนและดเซลในสดสวนทเหมาะสม


เชอเพลงชวภาพทดแทนน ามนดบ 44% ไดอยางไร?

0

20

40

60

80

100

2008 2021 2008 2021

แกสโซลน ดเซล

Pro

jecte

d D

em

and, M

L/D

เอทานอล

5.97 ลล/วน

9 ลล/วน

เชอเพลงใหมทดแทนดเซล25 ลล/วน

~ 44%

~ 44%

ไบโอดเซล

12

13

ภาครฐ ผผลตรถยนต ผผลตเชอเพลง และนกวชาการ ตองรวมมอกนพฒนา

เชอเพลงชวภาพส าหรบรถยนต

Fatty Acid Methyl Ester

Bio-Hydrogenated Diesel

การผลตเชอเพลงชวภาพ


14

3. การพฒนารถยนตตามนโยบายของภาครฐแนวทางการสงเสรมการผลตและใชไบโอดเซลปรมาณ 5.97 ลานลตร/วน

ทมา: สนพ.

15

BTL BHD

สาหราย

น ามนปาลม

ไมโตเรว

สบด า

3. การพฒนารถยนตตามนโยบายของภาครฐแนวทางการสงเสรมการผลตและใชเชอเพลงใหมทดแทนดเซลปรมาณ 25 ลานลตร/วน

16

รถไบโอดเซล

• มการพฒนาน ามนไบโอดเซลใหใชกบรถยนตดเซลทกรน ทงเกาและใหม• เนองจากโครงสรางโมเลกลของ ไบโอดเซลสามารถพฒนาใหเหมอนน ามนดเซลได

4. การพฒนารถยนตและเชอเพลงชวภาพการพฒนาเชอเพลงชวภาพในประเทศไทย

17

Fatty Acid Methyl EsterFAME

HVO

BTL

Fischer Tropsch

Gasification

Hydrotreated Vegetable Oil

Biomass to Liquid

3 HC CO-O-CH33 HC CO-O-CH3

3 HC CH33 HC CH3Hydrotreated

Trans-esterification

Double bond in the molecular

⇒ Poor oxidation stability

Vegetable Oils

Rapeseed

Palm

Agricultural and forestry

residues

High Cetane, Less-Aroma, Less-Sulfur

Good oxidation stabilitycharacteristics

FAME (Fatty Acid Methyl Ester)

4. การพฒนารถยนตและเชอเพลงชวภาพ

18

Vegetable Oils

Animal Fats

CnH2n+2 CnH2n+2

1st Generation

<FAME>

Now

Feedstock

2nd Generation

<BHD>

2007 onwardsDiesel

Now

Vegetable Oils

Animal FatsCrude Oils

ProcessHydrotreating

(in refinery)

Hydrotreating

(in refinery)Transesterification

Finished

Product

Biodiesel

(FAME)

Renewable/Bio-

Hydrogenated Diesel

(BHD)Diesel

Chemical

Composition R-C-O-R’

=O

With same composition and highly selective range of hydrocarbons, BHD is

widely accepted by OEMs for its compatibility with existing vehicles.


19

Potential of Jatropha Project in Thailand: Toyota Supports Jatropha Bio-diesel in 2006

โครงการสบด า (Jatropha)


20

As an automotive fuel, FAME shows much better characteristics than

raw vegetable or animal oil which have bigger molecular weight

ใชผสมกบดเซล ≤ 5% (B5)



21

Difference in raw material & impacts of refining process

Easy to produce

sludge

Easy to

form wax

Easy to

oxidize

Remaining

methanol,

water,

metals etc

Remaining glycerides by

insufficient refining

Residue of

agricultural

chemicals

Quality after blending

- Bio diesel is mixture of several types of FAMEs

- Characteristics of FAME depend on raw materials and refining process

- Both FAME to be blended and base diesel fuel affects quality of FAME blended

diesel fuel



22

B100 Technical Issue


23

– Acid Value

– Methanol

– Oxidation Stability

– Poly unsaturated fatty acidmethyl ester content

– Ester content

– Tri-glyceride

– Mono-glyceride

– Di-glyseride

– Glycerine

– Solid foreign material

– Water

– Cold performance

– Metals

– Phosphorous

Damage on Fuel line parts

metal corrosion, rubber swell

etc.

Pump failure sticking

adhesive material

Filter plugging

→ Engine stop by stopping

fuel supply

Hard start @Low temperature

Deterioration after

treatment system

Worsen exhaust gas

คณสมบตของ FAME ทมผลกระทบตอรถยนตEstimated Trouble Properties to be remarked

ทมา: JAMA presentation on year 2008

การใชน ามนไบโอดเซลในรถยนต


24

ตวอยางน ามนและตวกรองน ามน


25

แนวทางการผสม FAME และ BHD กบน ามนดเซล

FAME 5%

year

Introduce low-

concentration FAME

Commercialize

hydro cracking

BHD

% Blending Ratio

5

10

15

20

เมอ Supply ของวตถดบมมากพอกใช BHD ผสมกบ B5 (FAME 5%)

(CURRENT TECHNOLOGY)

(New Technology)


26

Higher Cetane number1

Lower Cloud Point2

No Polyaromatics3

No Oxygen4

No Sulfur5

and…6

Better Fuel Quality

Source: NExBTL & PTT RTI Analysis

BHD Diesel


แนวทางการผสม FAME และ BHD กบน ามนดเซล

27

0

2

4

6

8

10

12

FAME BHD

Acid

no.

mg・K

OH

/g

Before acceleration test

After acceleration test

10.4

0.26 0.06

Acceleration test conditions:

115℃, 16hrs, O2blow

The hydrofined diesel offers much better stability than FAME

0.00

Conventional

Diesel Fuel

0.070.00

Incre

asin

g

de

gra

da

tion

Before test After test Before test After test Before test After test

Much Better Oxidation Stability


28

Oil and FatBio-Hydrogenated

Diesel (BHD)BHDxx

HydrotreatingBlending

Property similar to

GTL used in Premium Diesel

Future Technology (BHD: Bio-Hydrogenated Diesel) Up to ～B20

Hydrogen

BHD Features :

Higher Cetane

Value

More complete

combustion

MOU Signing Ceremony BHD Features

Sulphur-Free

Low pollution

โครงการวจย BHD ในประเทศไทย

5. โครงการความรวมมอวจยและพฒนาน ามนดเซลสงเคราะหจากพชน ามน

29

Engine & Injection System Evaluation


No significant difference on Engine performance,

functions and durability.

Higher BHD Lower smoke

BHD 20% is the highest within MOE density spec.

30


Vehicle Evaluation

No significant difference among Target fuels

diesel, BHD 20, BHD 20 + B5, B5 (PME)

During 100,000 km

Still meet Euro 4 Emission standard

No significant difference on Drive-ability,

Fuel economy and Vehicle performance.

31


Conclusion

BHD Blended Fuel:

20% BHD + 5% FAME + 75% Diesel is the highest BHD ratio

to meet the current Thailand fuel specification.

Engine & Injection System Evaluation:

No sign of part failure nor significant difference after test

comparing “20% BHD + 5% PME + 75% diesel” with “5% PME

+ 95% Diesel”.

Vehicle Evaluation:

For 100,000 km accumulation, the “20% BHD + 5% PME +

75% Diesel” fuel can be achieved without any abnormality,

while the emission and performance still meet Euro 4 and 2%

specification after running.

32

6. การทดลองใช BHD ในตางประเทศ

Toyota x Nippon Oil BHD Development Demonstration in Japan

Demonstration in Tokyo

33

Tokyo Metropolitan Project- GTL, HVO Fuel & Diesel - Hybrid bus field test-


15 Feb. 2011

Toyota Motor Corp.

Higashi-fuji Technical Centre

34

• โครงการรวมระหวาง MLIT (Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism) • วตถประสงค: เพอประเมนผลกระทบของคณสมบตน ามนตอระบบเชอเพลง• รถทดสอบ: รถโดยสารไฮบรดเครองยนต 7.7 ลตร (production model) (modification of ECU are adjusted by using GTL80%+HVO20% fuel as low density) • ระยะเวลา: 1 ก.ค. – 23 ธ.ค. 2553 (6 เดอน)

Tokyo Metropolitan Project (GTL, HVO Fuel & Diesel-Hybrid bus field test)


35

Demonstration experiment

Hybrid bus used for public transportation services was examined

with FTD & HVO fuels for 6 months.

Small change execution of ECU software. (fuel density

correction)

No dissatisfaction for driverability in this trial

Accumulation mileage : ~ 12,000km/ 6 months

No deterioration of exhaust emissions

Material compatibility

No fuel leakage observed (3, 6 months check)


Tokyo Metropolitan Project (GTL, HVO Fuel & Diesel-Hybrid bus field test)

Field Demonstration Results

36

Toyota Motor Corporation

Effects of Hydrotreated Vegetable Oil

(HVO) on Engine Performance


37

Engine Specifications

TOYOTA 2AD-FHV

Cylinder Arrangement In-line 4 Cylinder

Displacement(cm3) 2231

Bore × Stroke(mm) 86 × 96

Max. Power(kW/rpm) 130/3600

Max. Torque(Nm/rpm) 400/2000~2600

Fuel Injection SystemCommon Rail,

Piezo Injector

Induction SystemVN Turbocharger with

Intercooler

Compression Ratio 15.7:1

Test Vehicle and Engine System

Base Model TOYOTA Avensis

Engine 2AD-FHV

Transmission 6MT

Inertia Weight 1590 kg

After-treatment System None / DPNR

2AD-FHV

Test VehicleEuro5

Effects of Hydrotreated Vegetable Oil (HVO) on Engine Performance


38

Unit HVO* Diesel(EN590)

Viscosity (40°C) mm2/s 2.99 2.68(2.0-4.5)

Density (15°C) kg/m3 779.9 835.7(820-845)

Heating value MJ/kg 43.7 42.9

Cetane number - 88.2 53(>51)

Aromatics vol% 0 19.7(polyarom<11)

Paraffin vol% 100 -

Sulfur ppm 3 6(<10)

H/C ratio - 2.14 1.88

Cloud point °C -12 -14

*NExBTL supplied by Neste Oil

150

200

250

300

350

400

0 25 50 75 100

Distillation [%]T

em

pe

ratu

re [°C

]Distillation [%]

Tem

pera

ture

[℃

]

HVO

Diesel fuel

400

150

200

250

300

350

0 50 75 10025

Distillation

6. การทดลองใช BHD ในตางประเทศEffects of Hydrotreated Vegetable Oil (HVO) on Engine Performance

Test Fuel Properties

39

8.5

9

9.5

10

10.5

1500 2000 2500 3000 3500 4000

Engine speed [rpm]

BS

EC

[M

J/k

Wh

]

Engine Speed [rpm]

HVO

Diesel fuel

BS

EC

[M

J/k

Wh]

1500 2500 3000 35001000 4000

9.0

9.5

10.0

10.5

8.5

BSEC: Break specific energy consumption

250

300

350

400

450

To

rqu

e [N

-m]

0

20

40

60

80

100

1500 2000 2500 3000 3500 4000

Engine speed [rpm]

Inje

ctio

n q

ua

ntity

[m

m3

/st]

HVO

Diesel fuel

HV

ODiesel fuel

Torq

ue [

N-m

]

Engine Speed [rpm]

Inje

ction Q

uantity

[mm

3/s

t]

1500 2500 3000 35001000 4000

20

40

80

60

100

0

300

350

40

0

450

0

No effects of density were found for spray

Decreasing of full load torque was not obtained

(Injection quantity increased and same torque

was obtained)


Engine Full load performance


40

Low density of HVO Lower volumetric fuel

consumption

Littlie effect on calorimetric fuel consumption

High HC ratio of HVO Lower CO2

Vehicle Fuel consumption


*NEDC test

144

146

148

150

152

154

Diesel Fuel HVO

156

CO

2[g

/km

]

0.52

0.40

0.42

0.44

0.46

0.48

0.50

Fuel C

onsum

ption

[km

/MJ]

Fuel C

onsum

ption

[L/1

00km

]

5.0

5.2

5.4

5.6

5.8

6.0

6.2

Diesel Fuel

HVO

Without Catalyst

HVO


41

7. ราง Spec. BHD

Property Unit CWA 15940

(Limits Class A)

Diesel

(EN590)

ref) ASTM xx

(Syn-Paraffinic)

Cetane number - min 70 51 70

Density at 15℃ kg/m3 770 – 800 820 – 845 770 - 800

Total aromatics %(m/m) max 1.0 － 2.0

Polycyclic aromatics %(m/m) max 0.1 11 0.1

Total Olefin %(m/m) max －－ 0.1

Sulfur mg/kg max 5.0 10 5.0

Flash point ℃ Min 55 ←

Carbon residue (10% distillation) %(m/m) max 0.3 ←

Ash %(m/m) max 0.01 ←

Water %(m/m) max 200 ←

Total contamination mg/kg max 24 max 25 mg/L

Copper strip corrosion (3h at 50℃) rating class 1

Oxidation stability g/m3 max 25 ←

Oxidation stability h min － 20 －

Lubricity at 60℃ μm max 460 520

Viscosity at 40℃ mm2/s 2.00 - 4.50 1.9 - 4.1

Distillation T95 ℃ max 360 －

T90 ℃ － 282 - 338

CP/CFPP ℃ Depend on climate temp. ←

Dis

cu

ss

ion

ite

ms

Sp

ec

s s

ho

uld

be

dis

cu

ss

ed

Paraffinic (GTL & HVO) diesel from synthesis or Hydrotreatment

42

It is recommended that CWA 15940 is the base of specification.

Modification might be necessary for Thai-BHD, because CWA 15940

is a standard that includes not only HVO but GTL.

BHD is expected to meet with the specs of “Cetane number, density,

Total aromatics, Olefin, Sulfur “. If BHD contains olefin, it should be

restricted to less than 0.1%.

Distillation T95 will be able to lower than 360 ℃ because T95 of

BHD becomes about 300℃.

CP of BHD should be a low temperature more enough than ambient

temperature, if you consider use of neat BHD. (Recommendation of

CP is 15 ℃ lower than lowest ambient temperature of Thailand)

Comments

7. ราง Spec. BHD

43

• รถในปจจบนสามารถใช BHD ไดในสดสวนทมากขนโดยไมมผลกระทบในทางลบ

• BHD มคณสมบตทดเหมอนกบน ามนดเซล ทงน ยงมคณสมบตทดกวา FAME มาก

• BHD มตนทนใกลเคยงกนกบ FAME

• BHD มสมรรถนะทางดาน Emission Euro 4 และ Euro 5 ทดกวา รวมไปถงการลด CO2 ดวย

• มการจดจ าหนายและระบบขนสงแบบเดยวกบน ามนดเซลในปจจบน

ขอสรป

44

สดทาย

ในอนาคต “นโยบายทเกยวของกบพลงงานและสงแวดลอม”

ใชกลยทธ WIN-WIN-WIN ระหวางผใช ภาครฐและผผลต

เพอการพฒนาทยงยนและเพอลกหลานเราในอนาคต

45

เราท าวนนเพอวนพรงนทดกวา

● E-mail: [email protected]

● Tel. 081-7527501

น ้ามันดีเซลชีวภาพสังเคราะห์ · - bio diesel...

Documents