alternativna goriva

Alternativna gorivaAlternativna goriva

″INSTITUT ZA PRIVREDNI INŽENJERING″, d.o.o.Fakultetska 1, Zenica, Bosna i Hercegovina

S i K Saobraćaj i komunikacije d.o.o.S a r a j e v o

Alternativna goriva• Izraz alternativna goriva sve se češće spominje kao jedno od rješenja za

globalno zagrijavanje i ostale negativne efekte intenziviranog zagađenja životne sredine.

• Šta su alternativna goriva.Šta su alternativna goriva. Ona predstavljaju gotovo sva goriva koja nisu benzin ili dizel.

Vrste alternativnih goriva:Vrste alternativnih goriva:- biodizel,- etanol,- metanol, - električni pogon,- tečni naftni gas (LPG) i komprimirani gas (CNG),- gorive ćelije,- vodonik,- komprimirani zrak,- energija vjetra,- solarna energija.

Hibridni motori

Alternativna goriva

Goveđi loj 0,02 %

Staro ulje(friteze) 0,52 %

Nerazvrstano 0,52 %

Repica 82,82 %

Suncokret 12,59 %

Soja1,17 %

Palma 1,33 %

Ostalo 1,05 %

Slika 1. Sirovine za proizvodnju biodizela

Zavisno od sirovine iz koje se dobija biodizel, razlikujemo i određene vrste estera, odnosno biodizela, uglavnom nazvane po sirovini iz koje se dobijaju.

Podvrste biodizela: ME, EE, RME, SME, FAME.

• Biodizel označava obnovljivo gorivo koje pokreće Diesel motore. Najčešće se proizvodi od ulja dobijenog preradom različitih biljaka (repica, suncokret, soja, palma i dr.), ali mogu da se koriste i životinjske masti.

– Biljno ulje zahtijeva određenu preradu prije nego što je spremno za upotrebu. Biodizel može da se koristi potpuno čist ili da se miješa sa običnim dizelom u proizvoljnom omjeru (max 20%). Pritom, nisu potrebne nikakve prepravke na motoru. Prirodno je razgradiv i nije otrovan, što predstavlja ogromnu prednost po pitanju ekološke podobnosti.

• Biodizel je gorivo koje sadrži mono-alkilne estere sa dugim lancima masnih kiselina dobivenim iz biljnih ulja ili životinjskih masti, označeno sa B100 – čisti biodizel, i koje zadovoljava zahtjeve ASTM D 6751. - ASTM - Američko društvo za testiranje i materijale

Alternativna goriva

Slika 2. „Idealni“ CO2 krug

Alternativna goriva

Slika 3. Proizvodnja biodizela u Evropi u 2006. godini

• Metil-ester (ME) je hemijski spoj dobiven reakcijom biljnog ulja (uljana repica, suncokret, soja, palma i dr.) ili životinjske masti sa metanolom u prisustvu katalizatora. Ako je kao alkohol umjesto metanola korišten etanol, ovako dobiveni hemijski spoj se naziva etil-ester (EE). Obično korišteni katalizatori su kalijevi hidroksidi (KOH) ili natrijevi hidroksidi (NaOH).

• RME (engl. Rapeseed Methil Ester) je metil ester proizveden isključivo od ulja iz uljane repice.

• SME (engl. Sunflower Methil Ester) je metil ester proizveden isključivo od suncokretovog ulja.

• FAME (eng. Fatty Acid Methil Esters) prevedeno kao metil ester masnih kiselina, predstavlja ustvari zajednički naziv za prethodna dva pojma.

Alternativna goriva

• Transesterifikacija je hemijska reakcija kojom iz biljnog ulja i životinjske masti s metanolom u prisustvu katalizatora (KOH, NaOH) nastaju metil ester i glicerol (Glicerol se upotrebljava za proizvodnju nitroglicerola i drugih eksploziva. Služi i u kozmetici, upotrebljava se i kao dodatak živežnim namirnicama, u industriji kože, štamparskih boja, kao antifriz te u proizvodnji umjetnih smola i plastičnih masa).

Alternativna goriva

Sirovi biodizelSirovi glicerin

Razblažena kiselinaesterifikacija

Sumpor + metanol

Reciklirana mast

Transesterifikacija

Biljno ulje

Metanol +KOH

Metanolobnovljeni

Rafinacija glicerina

Rafinacija

GlicerinBiodizelBiodizel

Slika 4. Osnovna šema tehnologije transesterifikacije

Alternativna goriva

Slika 5. Šema tehnologije transesterifikacije

Proces proizvodnje biodizela

Specifikacija za biodizel B100 u poređenju sa specifikacijama za dizel D2

prema propisima evropskih i američkih organizacija za standardizaciju

Alternativna goriva

Osobina Jedinica Dizel

(EN590) Biodizel

(DIN 51606) Biodizel

(EN 14214)

Biodizel (ASTM D 6751)

Gustina na 15°C

(g/cm3) 0.82-0.86 0.875-0.9 0.86-0.9 0,875-0,9

Viskoznost na 40°C

(mm2/s) 2.0-4.5 3.5-5.0 3.5-5.0 1,9-6

Tačka paljenja

°C >55 >110 >110 min. 130

Sumpor (% mase)

(% mase) 0.2 <0.01 <0.01 0,05

Ester (% mase) - >96.5 >96.5 -

Cetanski broj

>45 >49 >51 >51

• Biodizel se u motorima može koristiti na dva, principijelno različita načina: kao dodatak dizel gorivu i samostalno, kao čisti biodizel. Dodavanjem do 5% biodizela konvencionalnom dizel gorivu, poboljšavaju se neke njegove karakteristike.

• Ova goriva se označavaju sa Bxx, gdje xx predstavlja procentualni udio biodizela u smjesi. Biodizel se ne može dodavati u proizvoljnim količinama, jer smjesa postaje nestabilna, tj. postaje sklona ka deemulgaciji (higroskopnost).

– Stoga se ovakvim smjesama dodaju određeni aditivi.

• Sadržaj biodizela preko 30% uzrokuje nestabilnost smjese, čak i sa aditivima pa se kao takva i ne koristi. Najčešće korištena mješavina je B20, tj. sa sadržajem biodizela od 20%. – U čisti biodizel se također dodaju razni aditivi kojima se poboljšavaju

njegove osobine.

Alternativna goriva

• Prednost biodizela u odnosu na konvencionalno dizel gorivo je manji rizik pri transportu s obzirom da je biorazgradiv i netoksičan, tako da u slučaju njegovog isticanja iz cisterne, ne predstavlja ekološku opasnost.

– Zaštitne mjere prilikom njegovog transporta su iste kao i za transport biljnih ulja. Prilikom transporta veća pažnja se poklanja zaštiti od vlage s obzirom da je vrlo higroskopan.

Alternativna goriva

Diesel motori pokretani na biodizel imaju znatno manju emisiju dima i čestica, koja iznosi oko 40%, redukcija ugljenmonoksida je također oko 40%, ugljovodonika oko 65%. Emisija azotnih oksida je veća za oko 5÷10% u odnosu na dizel. Razlog ovome je što molekule biodizela sadrže hemijski vezan kiseonik. Obzirom na malu vrijednost sadržaja sumpora, moguć je efikasan naknadni tretman izduvnih gasova u de-NOx katalizatorima, tako da sumarna emisija NOx može biti manja nego kod emisije iz Diesel motora pokretanog dizel gorivom.

Sastav izduvnih gasova kod biodizela

Biodizel pomiješan sa dizelom znatno smanjuje ukupnu emisiju štetnih komponenata.

Alternativna goriva

100 100 100 100 100

56,8

43,7

105,8

44,6

21,7

87,4 89

101,2

8284,2

0

20

40

60

80

100

120

CO CH Nox Čestice CO2

Ref

eren

tna

vrije

dnos

t [%

]

Dizel D2

Biodizel B100

Biodizel B20

Slika 6. Poređenje emisije dizel goriva D2 u odnosu na biodizel B100 i B20

CO CH NOx Čestice CO2

• Etanol je vrsta alkohola koji se najčešće dobija od kukuruza ili šećerne repe, a ima viši oktanski broj od benzina. Kada se u malom procentu (10÷15%) pomiješa sa benzinom, može da se koristi u običnom Otto motoru.

• Metanol je još jedan alkohol koji se dobija od raznovrsnih sirovina, kao što su ugalj, prirodni gas ili biljni otpad. Kao i etanol, oslobađa malo štetnih materija pri sagorijevanju i može da se miješa sa benzinom. Već godinama se koristi u automobilima za auto utrke zbog svog visokog oktanskog broja, što ga čini pogodnim za motore sa visokom kompresijom.

• Tečni naftni gas (LPG) nam je već dobro poznat, pošto njegova primjena sve više uzima maha. Iako neznatno smanjuje snagu motora i više se potroši u odnosu na benzin, niska cijena ipak predstavlja neodoljiv faktor pri odluci o njegovoj upotrebi. Koristi se još i kao komprimirani gas (CNG).

Alternativna goriva

Slika 7. CNG pogon automobila

• Električni automobili koriste električnu energiju akumuliranu u specijalnim baterijama. Ova vozila ne emituju apsolutno nikakve izduvne gasove, ali elektrane iz kojih dobijamo struju često koriste ugalj čije sagorijevanje zagađuje prirodu. Trenutno na tržištu ne postoji praktičan automobil na struju, ali se ovaj koncept sve više koristi u takozvanim hibridima (koriste kombinaciju standardnog i elektromotora).

Alternativna goriva

Slika 8. Električni automobil

Alternativna goriva

Električna su vozila izgledom uveliko slična automobilima s motorom na benzin ili dizel. Razlikuju se samo po tome što se napajaju električnom energijom. Sadrže četiri osnovne komponente: - električni motor, - sistem kontrole,- baterije i - punjač.

Električni motor ima zadatak motora SUS u konvencionalnom automobilu.- Električna energija može biti pohranjena u baterijama tokom vožnje, te ponovno punjena nakon pražnjenja baterija. U tom se slučaju radi o električnom vozilu (EV). - Drugi slučaj je dobivanje energije iz SUS motora u kombinaciji s baterijama kao medijem za pohranu energije. U tom slučaju govorimo o hibridnim vozilima (HV). - Treći je slučaj kada se struja gorivom ćelijom iz vodikovog goriva ili goriva ’bogatog’ vodikom, kao što je metanol, te u tom slučaju se govori o vozilu s gorivom ćelijom (FCEV).

• Gorivne ćelije se takođe sve češće spominju, mada postoji svijest da je njihova masovna upotreba decenijama daleko. One koriste princip oslobađanja slobodnih elektrona i tok električne energije iz molekule vodonika, nakon čega elektromotor pokreće vozilo.

Alternativna goriva

Slika 9. Princip rada gorivih ćelija

• Vodik je izuzetno efikasan izvor energije budući da se mogu proizvesti razmjerno velike količine električne ekološki relativno “čiste” energije. Postoji mogućnost zamjene motora s unutrašnjim sagorijevanjem u automobilima, što je zapravo najveći izvor zagađenja stakleničkim gasovima. Stoga je najveća perspektiva primjene vodika u saobraćaju i to u kombinaciji s gorivim ćelijama. U nastojanju da se smanji emisija štetnih tvari u velikim gradovima potiče se njegova upotreba u saobraćaju.

Alternativna goriva

Alternativna goriva

Komprimirani zrak

PRIMJENA KOMPRIMIRANOG ZRAKA KOD MOTORA SUS

Alternativna goriva

Komprimirani zrak

PRINCIP RADA KOMPRIMIRANOG ZRAKA KOD MOTORA SUS

Alternativna goriva

Energija vjetra

Alternativna gorivaEnergija vjetra

• Solarna energija

U tehnologiji solarne energije sunčeva se svjetlost koristi za dobivanje topline i električne energije, kao i pogon vozila.

Alternativna goriva

Slika 10. Način korištenja solarne energije

Hibridni motori.Alternativna goriva

REZIME

• U današnje se vrijeme, kao posljedica nagomilanih ekoloških problema i ograničenih energetskih resursa, nameće potreba za novim izvorima energije i korištenjem alternativnih goriva.

• Aktualno pitanje kako smanjiti onečišćenost zraka i emisiju štetnih plinova u atmosferu.

• Visoka cijena sirove nafte te ograničenost rezervi prirodnih goriva u posljednje vrijeme dodatno aktualizira problem alternativne energije.

alternativna goriva

Documents