Skrypt szkoleniowy nr 1

TEMAT: BIOpaliwo – produkt naturalny

Autor opracowania:

Łukasz Wyka

Korekta:

Ewelina Borkowska

Informacje w skrypcie zostały przygotowane na podstawie wykładów przygotowanych w ramach Klubu

Młodego Naukowca.

Czym są BIOpaliwa? Czyli pomysł na wagę złota dr inż. Agata Markowska, Zakład Biotechnologii,

Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Po co i z czego produkujemy BIOpaliwa mgr inż. Łukasz Wyka, Instytut Geoekologii

i Geoinformacji, Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu

Jak wytwarzać BIOpaliwa? mgr inż. Michał Łukasz Dworak, Rada Młodzieżowa Ligii Ochrony

Przyrody

Energia z biomasy jako wizytówka Województwa Zachodniopomorskiego dr inż. Jarosław

Rzepa, Wydział Rolnictwa i Ochrony Środowiska, Urząd Marszałkowski Województwa

Zachodniopomorskiego

OPIS doświadczeń przeprowadzonych podczas pokazu mgr inż. Łukasz Wyka

Życie na Ziemi rozwija się dzięki zaspokojeniu potrzeb organizmów. Są nimi:

• odpowiednie warunki fizykochemiczne (temperatura, ciśnienie, skład otoczenia, światło),

• tlen,

• pożywienie,

• woda,

Człowiek próbuje ułatwić sobie zaspokajanie powyższych potrzeb, by przetrwać w ekosystemie.

W tym celu wykorzystuje energię.

ENERGIA pomaga zaspokajać potrzeby, ale również stwarza nowe zachcianki, które uznajemy za

konieczne (komunikacja, TV).

ŹRÓDŁA ENERGII

Nieodnawialne

Węgiel kamienny

Węgiel brunatny

Torf

Ropa naftowa

Gaz ziemny

Odnawialne

Energia wiatru

Energia Słońca

Energia spadku wody

Energia wody morskiej

Energia geotermiczna

Najważniejszym producentem energii na Ziemi jest Słońce! Gdyby nie ono, życie na Ziemi nie

istniałoby. Słońce wytwarza promieniowanie elektromagnetyczne o różnej długości fali. Część energii

słonecznej nie dociera do Ziemi, gdyż nasza planeta wykształciła warstwy, które pochłaniają lub

odbijają odpowiednie pasma promieniowania (m.in. warstwa ozonowa pochłania szkodliwe dla

organizmów żywych promieniowanie ultrafioletowe).

Człowiek usilnie próbuje uzupełnić „braki energetyczne”, głównie promieniowania z zakresu

podczerwieni. Służą do tego różnego rodzaju paliwa, które przetwarzamy na energię cieplną lub

elektryczną wg naszych zamierzeń.

Paliwo – substancja (GAZ, CIECZ lub CIAŁO STAŁE) wydzielająca przy intensywnym utlenianiu

(spalaniu) duże ilości ciepła.

Energia uzyskana ze spalania paliwa wykorzystywana jest:

przez maszynę (silnik cieplny) do produkcji energii mechanicznej,

przez kocioł do celów grzewczych lub procesów technologicznych.

PODZIAŁ PALIW

Ze względu na stan skupienia wyróżniamy:

paliwa stałe

paliwa ciekłe

2

Rys.1 Rozkład (widmo) promieniowania słonecznego

paliwa gazowe

Ze względu na zastosowanie wyróżniamy:

• paliwa opałowe (do spalania zewnętrznego), np. węgiel, koks, drewno;

• paliwa napędowe (do spalania wewnętrznego), np. ropa,

• paliwo jądrowe

Ze względu na pochodzenie wyróżniamy:

paliwa naturalne: węgiel kamienny, brunatny, torf, drewno, ropa naftowa, gaz ziemny,

paliwa sztuczne: wytwarzane przy przeróbce paliw naturalnych (koks, olej opałowy, olej

napędowy, benzyna, gaz drzewny).

Co złoto ma wspólnego z paliwami?

Kilka równań by dowieść, że ropa naftowa to złoto

ZŁOTO = bogactwo = władza

Król = władca Szejk = władca

ROPA = CZARNE ZŁOTO

Jak wydobywa się „czarne złoto”?

Ropa naftowa wydobywana jest z głębi ziemi w wyniku wykonywania wierceń. Powstające

odwierty (otwory) sięgają nawet 1km głębokości. Miejsca prawdopodobnego zalegania złóż

ropy naftowej wyszukiwane są przez geologów. Rozwój technik poszukiwania złóż pozwala na coraz

precyzyjniejszą identyfikację miejsc występowania i wielkości zasobów. Tak samo rozwija się technika

wierceń. Początkowo poszukiwania i wiercenia prowadzono wyłącznie na lądach. Okazało się jednak,

że część światowych zasobów ropy zalega w obszarach szelfów mórz i oceanów. Ropa naftowa nie

nadaje się do bezpośredniego zastosowania technicznego jako paliwo. Po wydobyciu z otworu

=

3

=

wiertniczego jest ona oczyszczana z zanieczyszczeń mechanicznych, a następnie oddziela się od niej

wartościowe i łatwo wrzące składniki: propan, butan i benzyny oraz szereg gazów i olejów. Końcowymi

produktami rafinerii są takie paliwa ciekłe jak benzyny, oleje opałowe, oleje napędowe, nafta.

Oszacowano, że zasoby ropy naftowej na Ziemi wynoszą około 2000 miliardów baryłek ropy. Obecnie

zużyliśmy ok. 1000 miliardów baryłek. Groźba wyczerpania kopalin (paliw kopalnych) nie jest odległa

w czasie:

złoża węgla – 220 lat

gaz ziemny – 60 lat

ropa naftowa – 30-40 lat

Sposobem , aby ograniczyć wykorzystanie zasobów paliw kopalnych jest stosowanie biopaliw.

Biopaliwo jest to paliwo powstałe z przetwórstwa produktów organizmów żywych. Produktami tymi

mogą być resztki roślin, zwierząt lub mikroorganizmów (BIOMASA).

Biomasa – masa materii zawarta w organizmach.

Dlaczego warto stosować biopaliwa?

4

Rys.2. Destylacja ropy naftowej

Rys.3. Schemat obiegu materii w przyrodzie

Dają energię,

Używanie biopaliw służy zmniejszeniu uzależnienia od ropy naftowej,

Stworzone zostają nowe miejsca pracy,

Służą zmniejszeniu ilości odpadów,

Są sposobem do wypełnienia wymagań prawnych lub obietnic rządowych,

Nie przyczyniają się do rozwoju efektu cieplarnianego,

Pozostawione w środowisku szybko ulegną rozkładowi.

Dzięki biopaliwom możliwy jest rozwój zatrudnienia w:

- rolnictwie,

- przetwórstwie paliw,

- szkolnictwie

- branży badawczo-rozwojowej,

- branży komunalnej,

- branży reklamowej

- wydawnictwach.

Biopaliwa – wpływ na efekt cieplarniany

46%

6%

17%

19%

8%

4%

5

Rys.4. Efekt cieplarniany

Składnik Zawartość

% objętości %masy

Składniki główne

Azot (N2) 78,08 75,51

Tlen (O2) 20,94 23,14

Argon (Ar) 0,93 1,29

Dwutlenek węgla (CO2) 0,039 0,058

Woda jest ilościowo znaczącym składnikiem atmosfery (zawartość 0-5%). Jej stężenie w czasie

i przestrzeni podlega licznym zmianom. Zależą one od temperatury, jak i od oddalenia od stanu

równowagi wyrażonego przez wilgotność względną. Jednocześnie para wodna zawarta w powietrzu

jest najważniejszym gazem odpowiedzialnym za efekt cieplarniany. Jednakże człowiek nie ma

wielkiego wpływu na ilość pary wodnej, która znajduje się w atmosferze. Dlatego też za gaz będący

„winowajcą” efektu cieplarnianego uważa się dwutlenek węgla (CO2), który jest gazem cieplarnianym

występującym po parze wodnej w największej ilości. Działalność człowieka przyczynia się do wzrostu

stężenia CO2 zawartego w atmosferze.

Uważa się, że stosowanie biopaliw przyczynia się do zmniejszenia efektu cieplarnianego (oraz

globalnego ocieplenia) poprzez obieg zamknięty CO2 (zahamowanie emisji dodatkowego CO2

zawartego w skałach takich jak ropa naftowa czy węgiel kamienny).

6

Tab.1. Skład atmosfery ziemskiej

Rys.5. Obieg dwutlenku węgla

Fakty dotyczące fotosyntezy

• Z całkowitego strumienia słonecznego docierającego do Ziemi jedynie 46% może zostać

zaabsorbowane przez jej powierzchnię. Z tego jedynie 43% może być wykorzystane w

fotosyntezie przez zielone części rosnących roślin (promieniowanie między 400 a 700 nm -

PAR).

• Maksymalna wydajność fotosyntezy może wynieść 29%.

• Spalając biomasę uzyskaną w procesie fotosyntezy uzyskujemy z 1 t ok. 1,5 x 1010 J energii

– 2 razy mniej niż przy spalaniu węgla kamiennego.

Wspólną cechą wszystkich biopaliw jest to, iż w swoim składzie zawierają atomy węgla i/lub wodoru,

gdyż powstały z biomasy, która złożona jest głównie z węglowodorów.

Węglowodany (cukry, cukrowce, sacharydy) – organiczne związki chemiczne składające się z atomów

węgla, wodoru i tlenu. Są one podstawowym budulcem organizmów żywych, w tym również człowieka.

Wraz z pokarmem przyjmujemy cukry proste (np. glukoza, fruktoza) lub dwucukry (np. sacharoza,

laktoza).

Natomiast niejadane cukry złożone wykorzystujemy w inny sposób, np. w produkcji papieru, narzędzi,

mebli itd.

7

Rys.6. Przebieg procesu fotosyntezy

Rys.7. Węglowodany – główny składnik owoców i warzyw

Należy zauważyć, że węglowodany to także cenne biopaliwo. Niewykorzystane często jest tylko

odpadem, który ulega rozkładowi! To utracona energia!

Rodzaje biopaliw

▪ DREWNO i SUCHE ODPADY DRZEWNE, takie jak: drewno kawałkowe, zrębki drewniane,

trociny, wióry, brykiet i pelet.

Brykiet drzewny to utworzona z suchego rozdrobnionego drewna

(trocin, wiórów czy zrębków) kostka lub walec sprasowane pod

wysokim ciśnieniem bez dodatku substancji klejących. Podczas

tego procesu wydziela się lignina, która po obniżeniu temperatury

zastyga, spajając surowiec. Wilgotność brykietu jest niewielka i

wynosi 6-8%, natomiast zawartość popiołu poniżej 1% suchej

masy.

Pelety lub pellety (inaczej granulat) są rodzajem brykietu

produkowanego z odpadów drzewnych. Wytłoczone pod wysokim

ciśnieniem w postaci granulatu w kształcie kulek lub walców mają

średnicę 6-25 mm i długość do kilku centymetrów.

▪ ODPADY ROLNE

Nieprzetworzone buraki cukrowe, słoma, siano, ziemniaki, rzepak czy pozostałości przerobu owoców

bądź zwierzęce odchody to cenne z energetycznego punktu widzenia surowce, które można

wykorzystywać.

▪ ROŚLINY ENERGETYCZNE

Jedną z gałęzi rolnictwa stało się w ostatnich latach produkowanie roślin przeznaczonych do celów

energetycznych. Rośliny te zwane energetycznymi są bogate w związki celulozowe i ligninowe oraz

charakteryzują się szybkim przyrostem masy. Mogą być one wykorzystane do produkcji energii

cieplnej i elektrycznej, a także do wytwarzania paliw: zarówno ciekłych jak i gazowych.

Produkty rolne oraz węglowodany i inne związki organiczne, które są odpadami mogą służyć jako

substrat (składnik) do produkcji paliw ciekłych i gazowych, dzięki procesom fermentacji lub estryfikacji.

▪ BIOETANOL (alkohol rolniczy)

Odwodniony alkohol etylowy (etanol) otrzymywany z biomasy lub z biodegradowalnej części odpadów

(papieru, płyt drewnianych, itp.). Bioetanol może być stosowany w czystej postaci (tzw. E100) lub

mieszany z innymi alkoholami (np. z metanolem). Może również być składnikiem paliw do silników

spalinowych, jako biokomponent.

▪ BIODIESEL

8

Rys.8

Rys.9

Jest zastępczym paliwem do silników wysokoprężnych, wyprodukowany z odnawialnych surowców,

np. olejów roślinnych czy tłuszczów zwierzęcych. Może stanowić także biokomponent do oleju

napędowego

Tab.2.Bioetanol i biodiesel jako biokomponent

▪ BIOGAZ

Zwany także jako gaz wysypiskowy, jest to gazowy, palny produkt fermentacji beztlenowej związków

pochodzenia organicznego (np. ścieki, m.in. ścieki cukrownicze, odpady komunalne, odchody

zwierzęce, gnojowica, odpady przemysłu rolno-spożywczego, biomasa) a częściowo także ich

rozpadu gnilnego, powstający w biogazowni.

E10 10% etanolu + 90% benzyna (USA)

E20 20% etanolu + 80% benzyna (Brazylia)

E85 85% etanolu +15-30% benzyna (Brazylia, USA, Szwecja)

E95 95% etanolu +5% benzyna (Szwecja)

E100 96% etanolu + 4% woda (Brazylia, Argentyna)

B 100 100% dodatku olejowego

B80 80% dodatku olejowego i 20% ON

B20 20% dodatku olejowego 80 % ON

9

Rys.10. Schemat estryfikacji olejów roślinnych

Rys.11. Schemat produkcji biogazu

Informacje o rozwoju aeroenergetyki w województwie zachodniopomorskim

Inwestycja w „zieloną energię” jest niezwykle ważna na terenie województwa zachodniopomorskiego.

Największe zakłady przetwarzające biomasę na biopaliwa znajdują się na jego obszarze. Stąd istnieje

konieczność powoływania organów doskonalących i szkolących pracowników takich przedsiębiorstw.

Uczelnie

▪ Centrum Naukowo-Badawcze Energii Odnawialnej, Politechnika Koszalińska

▪ Ośrodek Szkoleniowo-Badawczy – Ostoja, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny

Firmy doradcze

▪ CeDIR Sp. z o.o. – Koszalin

Instytucje wspierające rozwój

▪ Zachodniopomorski Ośrodek Doradztwa Rolniczego w Barzkowicach

▪ Stacja Doświadczalna Oceny Odmian w Białogardzie

Dużo interesujących informacji na temat biopaliw można znaleźć w następujących serwisach:

▪ www.biopaliwa.pl

▪ www.biopaliwa.org,

▪ www.e-biopaliwa.pl

10

Biopaliwa świetnie wspomagają gospodarkę energetyczną krajów, ale nie powinny być produkowane z

surowców żywnościowych, lecz z części roślin niewykorzystywanych gospodarczo.

CAŁA BIOMASA, KTÓRĄ MOŻNA SPALIĆ PRĘDZEJ CZY PÓŹNIEJ ULEGNIE BIODEGRADACJI

(rozkładowi na związki proste, w tym CO2 i CH4). Warto zatem spożytkować odpady biomasy roślinnej

i zwierzęcej, bo to cenne źródło energii.

▪ www.biomasa.org

▪ www.lop.szczecin.pl

POKAZY DOŚWIADCZEŃ NAUKOWYCH

1. ILE ENERGII SKRYWAJĄ DARY NATURY - jak za pomocą owocu orzecha zagotować wodę?

Każdy wie, że papier oraz suche drewno się dobrze pali. Gdy jednak porównamy

różne rodzaje biopaliw, wówczas zauważymy, że wartość opałowa papieru lub odpadów

drewnianych jest dużo niższa niż produktów takich jak brykiet lub pelet (ilość energii

wytwarzana na jednostkę masy, np. 10 MJ na każdy kilogram). Dlaczego?

Przy spalaniu z różnych materiałów wydziela się energia w postaci promieniowania. To

promieniowanie może być energią z zakresu światła widzialnego lub podczerwieni

(promieniowanie cieplne). Gdy zapalimy kartkę papieru, spala się ona szybko

z dużym widocznym płomieniem. Natomiast jeśli tę samą kartkę mocno zgnieciemy lub

poskładamy, a następnie podpalimy, wówczas taki materiał nie spala się dużym płomieniem,

lecz prawie niezauważalnym. Ten rodzaj spalania nazywa się tleniem. Dzięki niemu surowiec

zamienia się w większości tylko na energię cieplną. Widoczny płomień to część energii, która

zazwyczaj jest zbędna – interesuje nas głównie ciepło.

„Upakowane materiały” są zatem bardziej pożądanym produktem energetycznym.

Naturalnymi, zawierającymi znaczne ilości związków organicznych surowcami, które

posiadają zagęszczoną biomasę są różnego rodzaju nasiona. O tym, że można z nich

uzyskać dużą ilość energii świadczy ich kaloryczność sięgająca nawet 700 kalorii w 100 g

produktu.

W łatwy sposób to można sprawdzić. Wystarczy zapalić orzech laskowy lub włoski by

zobaczyć jak się palą – ten czas jest na tyle długi by zagotować wodę w próbówce.

SPRZĘT I ODCZYNNIKI

11

- łapa bądź szczypce laboratoryjne do trzymania probówki, probówka, zapałki, orzech

laskowy, woda destylowana

PRZYGOTOWANIE

Do próbówki wlewamy kilka ml wody. Umieszczamy orzecha w szczypcach

laboratoryjnych i podpalamy go. Uzyskanym płomieniem podgrzewamy próbówkę. Po

krótkim czasie na ściankach naczynia zaczynają być widoczne pęcherzyki gazu. Dalsze

odgrzewanie naczynia, może doprowadzić do efektownego zagotowania się wody.

2. ENERGIA UKRYTA W KRYSZTALE

W doświadczeniu z naczynia z bezbarwnym roztworem, po wrzuceniu kryształu silnego

utleniacza, wydobywa się olbrzymia ilość pary wodnej i tlenu. Eksperyment ukazuje, że

nawet niewielka ilość danego związku chemicznego w odpowiednich warunkach

fizykochemicznych może przyspieszyć daną reakcję. Podobnym katalizatorem reakcji

spalania jest dodatek biokomponentów (np. bioetanolu, biometanolu), które poprawiają

jakość paliw (zmniejszenie emisji spalin, wyższa liczba oktanów) spalanych w silnikach.

SPRZĘT I ODCZYNNIKI

- Cylinder miarowy (1000 ml), lejek szklany, bagietka, szczypce laboratoryjne lub łyżeczka,

przyłbica ochronna

- perhydrol (30%), nadmanganian potasu, woda destylowana

PRZYGOTOWANIE

Doświadczenie należy wykonać pod wyciągiem, na świeżym powietrzu lub w wysokim pomieszczeniu, gdyż

istnieje możliwość zabrudzenia ścian i sufitu związkami manganu. KONIECZNIE UBRAĆ RĘKAWICE

OCHRONNE!

Do cylindra miarowego ostrożnie nalewamy 20 ml perhydrolu (H2O2). Następnie do naczynia

dolewamy podobną objętość wody. Za pomocą szczypiec lub łyżeczki wybieramy jeden duży

kryształ nadmanganianu potasu, ewentualnie kilka mniejszych. Energicznym ruchem

wrzucamy kryształki nadmanganianu do cylindra z roztworem. Z naczynia zaczną

wydobywać się kłęby pary wodnej i tlenu.

3. PŁONĄCY ŻEL

12

Doświadczenie uzmysławia czym jest stan skupienia oraz rozpuszczalność substancji.

Związki dobrze rozpuszczalne w wodzie zazwyczaj słabo rozpuszczają się w cieczach

organicznych, do których zaliczyć możemy bioetanol.

SPRZĘT I ODCZYNNIKI

- Zlewka (500 ml), dwie zlewki (250 ml), palnik spirytusowy, łyżka laboratoryjna, dwie bagietki

szklane

- Octan wapnia, etanol, wodorotlenek sodu, fenoloftaleina, woda destylowana, bioetanol

PRZYGOTOWANIE

Na początku sporządza się wodny roztwór nasycony octanu wapnia. Następnie należy dodać

niewielką ilość wodorotlenku sodu, tak, aby pH reakcji było powyżej 8,5. Aby określić czy pH

roztworu jest odpowiednie można dodać kilka kropel odpowiedniego wskaźnika, np.

fenoftaleiny, która w optymalnych warunkach reakcji powinna zabarwić ciecz na różowo.

Dodatek alkoholu powoduje, że rozpuszczalność soli się zmniejsza, co uwidacznia się po

kilku sekundach. Wówczas to roztwór zamienia się w żel, który po podpaleniu z łatwością się

spala. Spowodowane jest to obecnością uwięzionego w sieci krystalicznej octanu wapnia

etanolu. Doświadczenie ukazuje jak energetycznym komponentem jest bioetanol.

EKSPERYMENT DOMOWY

Doświadczenie polega na obserwacji parowania składników z różnych rodzajów

roztworów paliw: biodiesla, benzyny, oleju napędowego, bioetanolu. Zostały

przygotowane następujące roztwory wodne: bioetanolu 5%, bioetanolu 20%, biodiesla 5%,

biodiesla 20%, oleju napędowego 1%, oleju napędowego 5%, benzyny 1%, wody

destylowanej oraz wody z barwnikiem. Paliwa te różnią się rozpuszczalnością w wodzie, a co

za tym idzie różnie wpływają na parowanie cieczy. W celu wizualnej oceny zmian

zachodzących w roztworach należy przeprowadzić proces krystalizacji z użyciem soli

o różnej rozpuszczalności w WODZIE.

Na podstawie obserwacji doświadczenia młodzież ma za zadanie wysnuć wnioski, które

spośród paliw są bardziej ekologiczne. Szczegółowe informacje dotyczące przebiegu

eksperymentu domowego zawarte są w instrukcji.

13

Skrypt szkoleniowy nr 2

TEMAT: Jak wytwarza się biopaliwa

Autor opracowania:

Mgr inż. Łukasz Wyka

Produkcja biodiesla, dr inż. Agnieszka Gawska, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny

w Szczecinie

Produkcja bioetanolu mgr inż. Aneta Sulecka, Pomorski Uniwersytet Medyczny w Szczecinie oraz

mgr inż. Łukasz Wyka, Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu

Jak działa biogazownia. Układy kogeneracyjne mgr inż. Łukasz Wyka, Uniwersytet im. Adama

Mickiewicza w Poznaniu

Dystrybucja biopaliw płynnych w Polsce i na świecie mgr inż. Michał Łukasz Dworak, Rada

Młodzieżowa Ligii Ochrony Przyrody

OPIS doświadczeń przeprowadzonych podczas pokazu mgr inż. Łukasz Białek, mgr inż. Łukasz Wyka

Znaczenie biopaliw w energetyce poszczególnych państw Unii Europejskiej rośnie z roku na rok. Jest

to związane nie tyle ze zwiększeniem świadomości mieszkańców, że biopaliwa mniej szkodzą

środowisku, co z deklaracją jaką podjęły kraje członkowskie UE. Do 2020 r. mają one spełnić

następujące postulaty:

20 % energii pochodzić ma ze źródeł odnawialnych

10% mają stanowić domieszki biopaliw do paliw kopalnych

14

2010 2011 2012 2013 2015 2020

0

2

4

6

8

10

12

14

16

NCW og.estry (objetosciowo)bioetanol (objetosciowo)

lata

Rys. 1. Wskaźniki NCW (Narodowego Celu Wskaźnikowego) na lata 2010-2020 - Rozporządzenie

Rady Ministrów 2007

BIODIESEL

Biodiesel jest biopaliwem powstającym z przetworzenia olejów roślinnych. Stanowi on zastępcze

paliwo do silników wysokoprężnych (Diesla).

Biodieslem nazywamy: estry metylowe oleju rzepakowego (RME), estry metylowe (FAME) i etylowe

(FAEE) wyższych kwasów tłuszczowych oraz mieszanki paliwowe z olejem napędowym w celu

otrzymania paliwa zapewniającego lepsze warunki pracy silnika.

W odróżnieniu od normalnego oleju napędowego, biodiesel jest paliwem biodegradowalnym

i nietoksycznym, jego wykorzystanie powoduje znaczne obniżenie emisji szkodliwych substancji do

atmosfery. Nadaje się on do wykorzystania prawie wszędzie tam, gdzie dziś stosuje się olej

napędowy.

Ro ś liny oleiste wykorzystywane do produkcji biodiesla:

▪ Rzepak▪ Słonecznik

▪ Len

▪ Konopie

▪ Soja

▪ Palma kokosowa

15

2008 2009 2010 2013

0

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

na cele energetycznena estryna cele spoż

lata

tys.

ton

Wysokie wymagania pokarmowe – duże zapotrzebowanie na N i Ca;

Odczyn gleby: 6 - 7;

Wysiew nie częściej niż co 4 lata

Rys. 2. Ilość produkowanego w Polsce oleju

Produkcja biodiesla z oleju rzepakowego

Rzepak inaczej kapusta rzepak (Brassica napus var. oleifera), to jednoroczna roślina zielna. Jest to

najczęściej uprawiana roślina oleista w Polsce, której nasiona są ważnym surowcem do produkcji

oleju jadalnego.

Liście i łodyga z sinawym nalotem, kwiaty zebrane w groniasty kwiatostan, żółte lub białe, owocem

jest łuszczyna, nasiona czarne lub czerwonawe o dużej zawartości oleju (ponad 40 %).

Wymagania siedliskowe rzepaku:

▪ wysokie wymagania pokarmowe – duże zapotrzebowanie na N i Ca;

▪ odczyn gleby: 6 - 7;

▪ wysiew nie częściej niż co 4 lata

Czynniki ograniczające areał uprawy rzepaku:

▪ jakość gleby

▪ niebezpieczeństwo wymarzania

▪ struktura agralna

▪ dopuszczalny udział w strukturze zasiewu

Etapy produkcji biopaliwa z nasion rzepaku:

▪ skup, przygotowanie i magazynowanie nasion;

▪ tłoczenie i wstępne oczyszczanie oleju;

▪ rafinacja oleju przed przemianami estrowymi;

▪ przemiany estrowe oleju rzepakowego i końcowa filtracja biopaliwa.

Przy otrzymywaniu biopaliwa z zachodzi jednoczesna hydroliza tłuszczu i estryfikacja kwasów

tłuszczowych metanolem.

16

Rys. 3. Rzepak

3 H2O + tłuszcz → kwasy tłuszczowe + gliceryna

kwasy tłuszczowe + 3 MeOH → biodiesel + 3 H2O

sumarycznie:

tłuszcz + metanol → biodiesel + gliceryna

Szybkość powyższych reakcji jest zależna od temperatury, pH i intensywności mieszania. Mieszanina

poreakcyjna rozdziela się samoczynnie: biodiesel stanowi lżejszą frakcję niemieszającą się z wodą,

natomiast dolna cięższa frakcja zawiera glicerynę, katalizator (wodorotlenek potasu lub sodu) i wodę.

W skali przemysłowej separacja może być przyspieszona przez przepływowe wirowanie mieszaniny

poreakcyjnej.

Rys. 4. Schemat produkcji biodiesla z oleju rzepakowego

Najczęściej spotykane odmiany biodiesla:

▪ B100 - 100% stanowią metylowe (lub etylowe) estry kwasów tłuszczowych;

▪ paliwo zawierające biologiczny komponent w postaci metylowych (lub etylowych) estrów

kwasów tłuszczowych:

- B20 (20% Biodiesla w postaci estrów i 80% oleju napędowego

- B80 (80% Biodiesla i 20% oleju napędowego)

- mieszanki estrów i oleju napędowego w innych proporcjach

17

Wady stosowania biodiesla:

▪ niższa wartość opałowa powoduje większe zużycie paliwa;

▪ wyższa lepkość wpływa na pogorszenie rozpylania paliwa i ciśnienie wtrysku;

▪ obniżenie trwałości elementów stykających się z paliwem, a wykonanych z typowych

elastomerów (elastycznych tworzyw sztucznych) i gum

▪ korozja pokryć lakierniczych elementów stykających się z paliwem;

▪ silne działanie korozyjne na stopy zawierające miedź;

▪ tworzenie osadów blokujących filtry paliwa;

▪ pogorszenie właściwości paliw podczas przechowywania.

BIOETANOL

Bioetanol – odwodniony etanol otrzymywany z podatnych na rozkład biologiczny frakcji odpadów

przemysłowych i miejskich. Proces otrzymywania tego paliwa zachodzi dzięki fermentacji alkoholowej

biomasy lub biodegradowalnej części odpadów (papieru, pozostałości po obróbce drewna, itp.).

Przebiega ona z wykorzystaniem mikroorganizmów, które przetwarzają cukry na etanol. Może być

stosowany w czystej postaci (tzw. E100) lub mieszany z innymi alkoholami (np. z metanolem) lub

paliwami. W Polsce północnej do jego produkcji wykorzystuje się nadwyżki żywności i słomy.

Za początki wykorzystania bioetanolu w Polsce uważa się rok 1993, kiedy to dodawanie etanolu

w ilościach maks. 5% obj. zostało zawarte w nowej normie na paliwa benzynowe.

Wyniki badań - benzyna z 5% zawartością bioetanolu posiada identyczne właściwości jak benzyna

węglowodorowa, a większość pojazdów może korzystać z paliwa zawierającego 15% etanolu bez

żadnych modyfikacji silnika.

W USA stosuje się 10% dodatek etanolu do benzyny albo paliwa E85, stanowiącego w 85% etanol.

Zakłady samochodowe Ford i Chrysler produkują silniki przystosowane do tego rodzaju paliwa (m.in.

Ford Taurus, Ford Ranger Pickup, Chrysler 3.3L Minivan).

Etapy produkcji bioetanolu

18

Rys. 5. Schemat produkcji bioetanolu cz. I

Żywność jest niezbędna do życia, z pewnością bardziej niż paliwa. Stąd istnieje konieczność

ograniczenia produkcji bioetanolu z surowców żywnościowych. Obecnie trwają prace nad rozkładem

cukrów złożonych, takich jak celuloza, które posłużyłyby jako substrat do syntezy biopaliw. Biomasa

celulozowa - może być przechowywana przez wiele lat nie tracąc wartości energetycznej. Dostępne

są dwie główne ścieżki jej rozkładu:

▪ Proces chemiczny

▪ (silne kwasy, zasady)

▪ Procesy enzymatyczne (celulazy)

W

wyniku fermentacji powstaje alkohol etylowy, ale jego zawartość w roztworze nie przekracza 10-15%

płynny surowiec rolniczy

zwierający cukry

pszenica

burak

mielenie, rozpuszczanie

ekstrakcja, zagęszczanie, krystalizacja

kukurydzaziemniaki

żyto

fermentacja etanolowa

DROŻDZE

19

Właściwości celulaz:

▪ proces ma charakter hydrolizy

▪ drobnoustroje celulolityczne - grzyby i bakterie

▪ warunki tlenowe i beztlenowe

Inne zastosowanie celulaz:

▪ zwiększanie stopnia odwodnienia suszonych warzyw;

▪ ulepszanie pasz;

▪ klarowanie soków owocowych, wzmocnienie aromatu win;

▪ wygładzanie tkanin sporządzonych z włókien celulozowych;

▪ enzymatyczne ścieranie jeansu;

▪ „biologiczne proszki do prania”( pielęgnacja kolorów, usuwanie brudu

cząstkowego, utrzymywanie bieli wyrobów, działanie zmiękczające).

(w zależności od jakości mikroorganizmów rozkładających cukry). Pozostałe produkty w brzeczce to

kwasy organiczne, nierozłożone cukry, barwniki, pozostałości substratów i same nagromadzone

mikroorganizmy. Taki produkt nie może być paliwem.

Rys. 6. Schemat produkcji bioetanolu cz. II

Etanol przy stężeniu 40% pali się z łatwością. Ale w komorach zamkniętych proces ten przebiega

w sposób niebezpieczny. Stąd nawet niewielki dodatek wody sprawia, że roztwór taki powodowałby

niszczenie silnika. Dlatego należy pozbyć się wody do wartości poniżej 1%. Nie jest to takie proste, bo

powyżej 95% etanol twory mieszaninę azeotropową, tzn. ilość parującej wody jest taka sama jak ilość

parującego alkoholu.

Metody separacji etanolu

▪ Destylacja azeotropowa (najczęściej stosowana, najdroższa)

▪ Perwaporacja (coraz częściej stosowana, znacznie tańsza)

▪ Destylacja membranowa (praktycznie nieużywana, mało poznana)

Glukoza 2 Etanol + 2 COGlukoza 2 Etanol + 2 CO22

20

Rys. 7. Schemat odwadniania etanolu metodą destylacji azeotropowej z użyciem benzenu, jako

czynnika rozdzielającego E – etanol, B – benzen, W – woda

Perwaporacja jest to techniką, stosującą membrany polimerowe, jako selektywne separatory

i służąca ogólnie do rozdziału mieszanin ciekłych, np. do odwadniania cieczy organicznych,

szczególnie tych tworzących z wodą azeotropy. Należy podkreślić, że proces odwadniania przebiega

bez udziału dodatkowych składników.

Mieszaninę po przeprowadzeniu fermentacji kieruję się na instalacje odzysku alkoholu. Roztwór

pofermentacyjny zawierający 6-8 % etanolu poddawany jest wstępnie destylacji na kolumnie

odpędowej i rektyfikacyjnej, a produktem jest mieszanina o zawartości 90-95 % etanolu. Mieszanina ta

transportowana jest następnie do instalacji membranowej, gdzie ulega końcowemu odwodnieniu,

zwykle do stężenia powyżej 99,8% etanolu.

Rys. 8. Schemat odwadniania etanolu metodą perwaporacji

21

Destylacja membranowa

Destylacja membranowa (MD) jest procesem, w którym następuje odparowanie składników roztworu

zasilającego przez porowatą membranę hydrofobową, za którą ma miejsce kondensacja wydzielonych

składników. Membrana to półprzepuszczalna bariera rozdzielająca dwie fazy ciekłe lub gazowe, a

transport cząsteczek przez nią zachodzi dzięki zastosowaniu odpowiedniej siły napędowej, którą może

być różnica temperatur.

Siłą napędową procesu jest różnica ciśnień, wynikająca z różnicy temperatury

i składu roztworów przymembranowych.

Rys. 9. Schemat działania membrany

Zalety bioetanolu:

▪ zmniejszają liczbę gazów cieplarnianych emitowanych do atmosfery,

▪ stanowią dobrą alternatywę dla państw rozwijających się - poprzez ich produkcję możliwe jest

zwiększenie liczby miejsc pracy oraz wysokości pensji dla rolników,

▪ są odnawialne i biodegradowalne,

▪ zapewniają bezpieczeństwo energetyczne - umożliwiają uniezależnienie od importu energii

spoza kraju.

Wady bioetanolu:

▪ jedynie bioetanol lignocelulozowy zmniejsza emisję gazów cieplarnianych,

▪ przy produkcji biopaliw emitowane są WWA,

▪ korzystanie z gruntów rolnych prowadzi do wzrostu cen podstawowych artykułów

żywnościowych,

▪ produkcja biomasy przeznaczonej do produkcji biopaliw powoduje konkurencję o źródła

i dostawy wody,

▪ uprawa roślin na cele bioenergetyczne zmniejsza bioróżnorodność biologiczną i prowadzi do

powstania gatunków endemicznych na określonych terenach.

Biogazownia rolnicza

22

Biogazownia rolnicza jest instalacją służącą do produkcji biogazu. Powstaje on w wyniku

rozkładu przez mikroorganizmy materii organicznej. Proces ten przebiega w warunkach beztlenowych

i nazywany jest fermentacją metanową. Głównymi surowcami używanymi do wytworzenia biogazu są

odpady rolnicze takie jak słoma, trawa, zgniłe owoce i warzywa, odchody zwierzęce oraz inne odpady

organiczne. W procesie rozkładu tych surowców powstaje gaz, który jest mieszaniną metanu

i dwutlenku węgla, a także innych lotnych składników, które powstają w wyniku biodegradacji.

Świeżo przygotowaną mieszankę przygotowanej biomasy pompuje się do zbiorników

fermentacyjnych. W rozdrobnionej postaci mieszanina trafia do pompy i jest tłoczona za pomocą

przepływomierzy. Na każdy ze zbiorników fermentacyjnych określona jest z góry ilość trafiającej tam

mieszanki.

W zbiornikach fermentacyjnych zachodzi proces fermentacji. W miejscu tym stale mierzy się

parametry procesu takie jak: ciśnienie, temperatura, wysokość wkładu biomasy czy ilość piany.

Wytworzony tutaj biogaz zbiera się w górnej części zbiornika pod charakterystyczną, wypukłą

membraną, utrzymującą określone ciśnienie.

Rys.10. Wewnątrz biogazowni – schemat technologiczny

Kolejną czynnością jest przepompowanie biomasy ze zbiorników fermentacyjnych do

pofermentacyjnych, gdzie następuje odzysk biogazu.

Ta sama przepompownia transportuje pofermentacyjne pozostałości wkładu biomasy na

lagunę osadową. Jest to zbiornik magazynowy, w którym po odpowiednim odwodnieniu gromadzi się

materiał będący cennym nawozem organicznym przeznaczonym do użyźniania gleb rolniczych.

Wyprodukowany biogaz ze zbiorników fermentacyjnych i pofermentacyjnych odbiera się za

pomocą dmuchaw. Gaz kieruje się na odsiarczalnik. To urządzenie służące do usuwania

zanieczyszczeń związków siarki, które nadają biogazowi nieprzyjemny zapach. W kolejnym etapie gaz

jest dalej oczyszczany. Proces ten polega na podgrzaniu go do odpowiedniej temperatury i zraszaniu

23

wodą, która pochłania pozostałe zanieczyszczenia. Osuszony gaz miesza się z niewielką ilością

powietrza i wprowadza do silnika.

Zadaniem silników gazowych jest pozyskanie energii. Maszyny napędzają potężny agregat,

który produkuje prąd. Natomiast chłodzenie silników pozwala ogrzewać zakład, ponieważ woda

podgrzewa się do temperatury 90 stopni. Ciepło jest zatem produktem ubocznym. Układ ten, w którym

uzyskujemy zarówno energię elektryczną jak i cieplną nazywamy kogeneracyjnym. Silniki są zdalnie

sterowane, operator pracujący przy pulpicie ma pełną kontrolę nad tym, co dzieje się w każdym

momencie procesu.

Wytwarzana w biogazowni energia w pełni zaspokaja potrzeby energetyczne zarówno instalacji jak

i pomieszczeń socjalnych. Powstałe nadwyżki energii są przekazywane za pomocą sieci

energetycznej do pobliskich miejscowości.

Produkcja biogazu z odchodów zwierzęcych, biomasy roślinnej lub organicznych odpadów jest bardzo

popularna na zachodzie Europy, gdyż wspomaga gospodarkę energetyczną. Należy przy tym

pamiętać, iż biogaz nie powinien być wytwarzany z surowców żywnościowych tylko z surowców

organicznych niewykorzystanych gospodarczo.

Istnieje wiele zalet produkcji biogazu w biogazowniach, do których zaliczyć można:

▪ produkcję energii elektrycznej i cieplnej oraz nawozu organicznego;

▪ ograniczenie zapotrzebowania na paliwa kopalne, a tym samym realne zwiększenie

niezależności energetycznej;

▪ uniknięcie emisji metanu do atmosfery, który mógłby samoistnie powstawać w wyniku

rozkładu odpadów organicznych;

▪ redukcję emisji związków azotu i siarki, a także zamknięty obieg dwutlenku węgla.

Ważnym czynnikiem socjologicznym jest zmniejszenie bezrobocia na obszarach wiejskich, dzięki

rozwojowi biogazowni rolniczych. Ponadto wytwarzanie biogazu powoduje wzrost opłacalności

produkcji rolnej, co powoli zachęca coraz większą grupę rolników do inwestowania tą ekologiczną

technologię.

Biopaliwa w Polsce i na świecie

W ostatnich latach zostały ustanowione w Polsce mechanizmy prawne i fiskalne zmierzające

do wprowadzenia na rynek biokomponentów i biopaliw ciekłych. Istotnymi elementami tych

uregulowań są: przepisy zezwalające na dodawanie biokomponentów w wysokości do 5% do benzyn

i oleju napędowego; przepisy dopuszczające do powszechnego obrotu biopaliw typu B-20 i B-100;

możliwość wytwarzania biopaliw dla wybranych flot pojazdów transportowych; możliwość wytwarzania

biopaliw na potrzeby własne producentów rolnych.

24

W Polsce zagadnienia związane z biopaliwami płynnymi reguluje przede wszystkim ustawa

z dnia 25 sierpnia 2006 r. o systemie monitorowania i kontrolowania, jakości paliw oraz ustawa

o biokomponentach i biopaliwach ciekłych. Ustawa ta, obowiązująca od dnia 1 stycznia 2007 r.,

umożliwia produkcję biopaliw zarejestrowanym rolnikom indywidualnym, jednakże w ograniczonej

ilości 100 l/ha lub w energetycznym ekwiwalencie innego paliwa, np. gazowego. Technologia do

produkcji biodiesla są doskonale opracowane jak również urządzenia do tłoczenia oleju są łatwo

dostępne. Jednak przepisy zezwalające na produkcję biodiesla na własne potrzeby są bardzo

restrykcyjne, co bardzo ogranicza a wręcz uniemożliwia jego popularyzację wśród rolników.

Wykorzystanie biopaliw z każdym rokiem na świecie wzrasta. Przyjmuje się, że największy wzrost

powinien nastąpić w Stanach Zjednoczonych Ameryki Północnej gdzie wykorzystanie biopaliw

powinno wzrosnąć o 30 %. Najprawdopodobniej Brazylia zwiększy swą moc produkcyjną również

o 30%, przez co podwoi ilość biopaliwa, które obecnie eksportuje, pozostając największym na świecie

eksporterem biopaliw.

W Europie, Niemcy pozostaną nadal największym europejskim producentem biopaliw.

W Polsce podobnie do innych krajów przewiduje się, że zwiększenie zastosowanie oraz zwiększenie

ilości biopaliw w transporcie do 2020 r. będzie miało duże znaczenie w wielu dziedzinach gospodarki.

Zwiększenie udziału biopaliw będzie stwarzać możliwość rozwoju wielu sektorów gospodarki, między

innymi rolnictwa. Wprowadzone środki będą zasilać rolnictwo, a także inne działy gospodarki, poprzez

rozwój produkcji w działach wspierających te sektory. Ponadto zgodnie z unijnym programem oraz

założeniami przyjętymi w kraju około roku 2015 rozpocznie się produkcja biopaliw drugiej generacji,

która do roku 2020 powinna osiągnąć, co najmniej 20% całości wytwarzanych biopaliw ciekłych.

Fakty dotyczące dystrybucji biogazu

▪ Obecnie w Niemczech jest 4,5 tysiąca biogazowni. Polska ma ich niewiele ponad 100, ale

w budowie i na różnych etapach przygotowań jest kolejnych 200.

▪ Większość już działających w naszym kraju biogazowni to dość niestandardowe jak na tę

branżę instalacje. Instalowane są na wysypiskach śmieci, a wykorzystują tzw. gaz

składowiskowy i osady ściekowe.

▪ Typowych biogazowni, przerabiających odpady rolne i z zakładów, zajmujących się produkcją

spożywczą, jest na razie ledwie kilkadziesiąt. Nie mamy ani jednej instalacji biogazowej

wykorzystującej rośliny energetyczne, a dopiero rozwój takich obiektów mógłby ulokować

Polskę w europejskiej czołówce tej branży.

25

Inwestowaniem w biogazownie w Polsce interesują się już dziesiątki firm. Wśród nich są duże

koncerny, m.in. Polska Grupa Energetyczna, Energa, Enea, PGNiG, Krajowa Spółka Cukrowa. Ale i

znaczący inwestorzy prywatni: Polski Koncern Mięsny Duda, BBI Zeneris, Biopower (kontrolowany

przez izraelskiego biznesmena, Aleksandra Rechtera) czy Agrogaz, której współwłaścicielem jest

Gdańska Energia.

Rys. 11. Rozmieszczenie biogazowni w Polsce

Dystrybucja biodiesla i bioetanolu

Jeżeli chodzi o dostęp do biopaliw zasilających samochody z silnikiem wysokoprężnym to na polskich

stacjach benzynowych można bez większego kłopotu kupić prawdziwy biodiesel B100. Paliwo to

znajdziemy na stacjach marki Bliska, należących do koncernu PKN Orlen, pod nazwą Bioester.

E10

Jest biopaliwem zawierającym 10% obj. bioetanolu i 90% obj. benzyny. Paliwo to oferowane

jest m.in. w USA jako alternatywa dla konwencjonalnej benzyny. Może być stosowane

zarówno w amerykańskich FFV oraz w standardowych pojazdach wyposażonych w silniki

benzynowe, które uzyskały dopuszczenie producenta do stosowania takiego paliwa.

E20Biopaliwo składające się z 20% obj. bioetanolu i 80% obj. benzyny oferowane jest głównie

w Brazylii do silników niskoprężnych.

E85Jest biopaliwem do silników benzynowych składającym się z bioetanolu z 15-30% domieszką

benzyny. Na świecie popularność paliwa E85 ciągle wzrasta. Stosowane jest na szeroką

26

skalę m.in. w Brazylii oraz w USA. W Europie trwają prace nad jego większym

upowszechnieniem, w czym duży udział ma Szwecja. E85 może być używane tylko

w pojazdach z silnikiem FFV

E95

Jest to biopaliwo zawierające 95% bioetanolu oraz 5% benzyny przeznaczone dla silników

z zapłonem samoczynnym. Ze względu na szczególnie niski poziom emisji spalin winno być

stosowane w transporcie miejskim oraz w strefach szczególnie chronionych. Paliwo to jest

produktem oferowanym na małą skalę. W Europie E95 stosowane jest w Szwecji.

E100

E100 oferowane jest wyłącznie w Brazylii i Argentynie. Paliwo to składa się z samego

bioetanolu o czystości 96% obj. bez domieszki benzyny. Pozostałą ilość 4% obj. stanowi

woda, której całkowite wydzielenie w procesie destylacji nie jest możliwe.

Jeśli chodzi o jakość paliwa, stacja Bliska zapewnia, że ich biodiesel spełnia standardy jakościowe

zawarte w normie PN EN 14214 i doskonale nadaje się do samochodów ciężarowych, osobowych

i ciągników rolniczych.

Tab. 1. Rodzaje paliw zawierających bioetanol

POKAZY DOŚWIADCZEŃ NAUKOWYCH

1. WIELKA PIANA

Eksperyment ukazuje wpływ stężenia reagentów na szybkość reakcji chemicznej. Doświadczenie

można odnieść również do reakcji spalania określonych paliw. Dodatek niektórych biokomponentów

ma za zadanie polepszyć właściwości palne paliw, które mają pozytywny wpływ na środowisko oraz

silniki maszyn.

SPRZĘT I ODCZYNNIKI

- dwa cylindry miarowe (500 ml), lejek szklany, bagietka, łyżeczka

27

- perhydrol (30%), jodek potasu, woda destylowana, barwnik, płyn do mycia naczyń

PRZYGOTOWANIE

KONIECZNIE UBRAĆ RĘKAWICE OCHRONNE!

Do cylindra miarowego ostrożnie nalewamy 20 ml perhydrolu (H2O2). Następnie do naczynia

dolewamy 40 ml wody oraz 5 ml płynu do mycia naczyń, po czym uzyskany roztwór dokładnie

mieszamy. W kolejnym kroku wsypujemy niewielką ilość jodku potasu. Momentalnie rozpoczyna się

reakcja, w której wydziela się duża ilość ciepła i produkty rozkładu perhydrolu, co uwidacznia się przez

wytworzenie piany.

Reakcję powtarzamy, lecz tym razem nie dodajemy wody do perhydrolu. Porównujemy czas

wytworzenia się piany, który powinien tym razem być krótszy.

2. ŁÓDŹ PAROWA

Doświadczenie przedstawia, w jaki sposób działa najprostszy silnik cieplny, czyli silnik parowy, na

przykładzie łódki napędzanej świeczką. Poniżej zamieszczamy krótki opis, w jaki sposób przygotować

układ napędowy, który może wprawiać w ruch dowolną rzecz, pływającą na wodzie i utrzymującą się

na powierzchni wraz z silnikiem.

ELEMENTY DO BUDOWY SILNIKA

- puszka aluminiowa (330ml), klej dwuskładnikowy epoksydowy szybkoschnący, słomki do picia dł. ok.

200mm, świeczka

PRZYGOTOWANIE

Wycinamy z puszki aluminiowej górną jej część, następnie przecinamy puszkę w dół (patrz Rys. 12.),

a na końcu odcinamy dolną część puszki tak, aby został nam kawałek blachy aluminiowej.

Wyrównujemy brzegi puszki, aby nie było ostrych kantów.

Zginamy otrzymany kawałek aluminium na pół zgodnie, a następnie zaginamy dwa dłuższe boki do

środka tak jak na rysunku 13. Szerokość środka powinna wynosić około 1-1,5cm. Należy dogiąć

zagięte boki.

28

Rys. 12.

Używając słomek formujemy wnękę, która powinna wyglądać tak jak poniżej. Słomki wkładamy

krótszym końcem w taki sposób, aby zagięcie słomek znajdowało się 4mm od blachy.

Należy teraz zabezpieczyć nasz kociołek, w którym już jest uformowana wnęka (zgodnie ze zdjęciem)

za pomocą kleju epoksydowego. Zaklejamy wszystkie dziury, przez które może uciec powietrze. Klej

epoksydowy zaczyna wiązać ze sobą łączone elementy już po 10 minutach, jednak zalecane jest, aby

odczekać parę godzin przed pierwszym testowaniem szczelności silnika.

W przypadku spostrzeżenia jakiejś otworu należy zakleić to miejsce, aby nasz silnik pozostał szczelny,

bo tylko to pozwoli na jego prawidłowe funkcjonowanie.

W celu przetestowania działania naszego silnika należy zamontować go w łódce tak, aby koniec

silnika znajdował się 52mm od poziomu podłogi, do której go montujemy. Przez otwór w łodzi, który

został zrobiony do zamocowania mechanizmu przekładamy słomki i przyklejamy je od spodu za

pomocą taśmy klejącej. Uszczelniamy klejem miejsce otworu, by łódka nie zatonęła.

Przy pierwszym uruchomieniu silnika należy zalać rurki wypływowe, wstrząsnąć silnikiem, aby

rozprowadzić wodę po części aluminiowej, wylać wodę i ponownie napełnić rurki – układ musi być

„zalany”. Następnie umieszczamy łódkę na wodzie i zapalamy znajdujący się pod silnikiem

podgrzewacz (Rys. 17.). Zbudowana przez nas łódka powinna samodzielnie pływać do momentu

wypalenia się podgrzewacza.

29

Rys. 13.

Rys. 14.

Rys. 15.

Rys. 16.

Rys. 17.

WYJAŚNIENIE

Nasza łódź zasilana jest przez bardzo prosty silnik cieplny. Silnik ten zamienia energię

termiczną na energię mechaniczną. Składa się on z małej kotłowni podłączonej do rury wydechowej

(słomki). Kiedy podpalamy podgrzewacz/świeczkę, nasz kocioł nagrzewa się powodując powstanie

pary wodnej wewnątrz. Wypycha ona wodę z rurki wprawiając w ruch łódź przez impuls wodny

kierunkowy. Para wodna wewnątrz tworzy podciśnienie, co sprawia, że silnik pobiera wodę

z powrotem przez rurki wypływowe zalewając chłodną wodą układ. W ten sposób cykl się powtarza.

30