Alternatywne paliwa silnikowe

Jeśli tekst jest według Ciebie ciekawy, wykop go!

W dzisiejszym artykule postaram się zrobić przegląd dostępnych na rynku i potencjalnie możliwych do wykorzystania alternatywnych paliw silnikowych. Warto wiedzieć, czym można zasilać nasze samochody, skoro ropa wciąż drożeje. I raczej ten trend się nie odwróci…

Czy te paliwa są tańsze? Niekiedy tak, ale nie zawsze. Czy są to biopaliwa? Niektóre z nich tak, inne są po prostu produkowane z innych surowców, niż ropa naftowa. Czy dają się bezpiecznie spalać w naszych silnikach? Właśnie… z tym jest chyba najgorzej.

Każde paliwo zostanie ocenione pod kątem czterech kryteriów:

  • czy dane paliwo jest biopaliwem,
  • czy jest alternatywne w stosunku do paliw ropopochodnych, czyli czy jest rozwiązaniem problemu drożejącej ropy,
  • jaki jest koszt instalacji, która umożliwia stosowanie tego paliwa,
  • jak dzisiejsze silniki sobie z nim radzą.

Dla czytelności artykułu i wygody czytelnika, stosować będę kolorowe oznaczenia: zielone (pozytywne), niebieskie (umiarkowane), czerwone (niekorzystne) i kolory pośrednie.

Czytaj dalej…

Alkohol zamiast benzyny

W 1872 gdy Otto opracował pierwszy silnik spalinowy, nie rafinacja ropy naftowej nie była jeszcze bardzo powszechna. Dlatego paliwem dla jego silnika był właśnie 90-95% spirytus. Silnik forda T przewidziany był do pracy na benzynie, spirytusie lub ich mieszance. Okazuje się, że alkohol jest bardzo dobrym paliwem do silników benzynowych a nawet silników diesla.

W dzisiejszych czasach zastosowanie alkoholu etylowego (etanolu) jako paliwa silnikowego jest bardzo mało popularne, głównie ze względu na relatywnie niskie ceny ropy naftowej i jej pochodnych. Wynikają one między innymi z tego, że do wytworzenia litra spirytusu konieczne jest zużycie od 8400 do 11200 kJ energii. Wartość opałowa czystego alkoholu etylowego to tylko 60% wartości opałowej benzyny. To kolejny powód, dla którego alkohol nie jest popularnym paliwem silnikowym.

Stacja benzynowa w Brazylii, alkohol i benzyna

Stacja benzynowa w Brazylii. W kraju tym od wielu lat bardzo szeroko stosuje się alkohol etylowy jako paliwo samochodowe. W związku z tym na stacjach benzynowych są dystrybutory do benzyny i alkoholu (z prawej). Zdjęcie: Natecull

Ale oprócz wad, alkohol ma też kilka zalet. Podstawową jest wysoka odporność na spalanie detonacyjne (stukowe), czyli wysoka liczba oktanowa. Oznacza to możliwość spalania nawet w wysilonych silnikach. Drugą jest wysokie ciepło parowania, przez co odparowanie alkoholu w komorze spalania przed spaleniem skutecznie chłodzi silnik.

Przerobienie silnika benzynowego na zasilanie alkoholem etylowym jest bardzo proste. Wymaga praktycznie tylko przeróbki gaźnika i ewentualnie zwiększenia kąta wyprzedzenia zapłonu. Modyfikacja gaźnika (a konkretnie powiększenie jego dysz) konieczna jest ze względu na to, że do spalenia alkoholu potrzeba mniej powietrza niż do spalenia benzyny (wynika to z tego, że w skład cząsteczki alkoholu wchodzi jeden atom tlenu). Z tego względu bez przeróbki gaźnika otrzymywana z niego mieszanka paliwowo-powietrzna byłaby zbyt uboga dla poprawnej pracy silnika.

Alkohol może być również paliwem do silnika diesla, o ile zapewni się właściwe smarowanie dysz wtryskiwaczy, na przykład poprzez mieszanie alkoholu z niewielką (5-20%) ilością oleju roślinnego lub innego.

Alkohol można wykorzystywać samodzielnie ale również mieszać go z innymi paliwami. O ile jednak w sytuacji stosowania go do domieszek należy wykorzystać alkohol etylowy pozbawiony wody (spirytus min. 99,5%), to zawartość kilku procent wody nie jest szkodliwa w żaden sposób, gdy alkohol jest jedynym paliwem. W wyniku destylacji można otrzymać mieszaninę o zawartości alkoholu maksimum 96%, resztę wody trzeba usunąć innymi metodami, na przykład przy zastosowaniu wapna (CaO tworzy z wodą nierozpuszczalny w alkoholu Ca(OH)2).

Etanol jest oczywiście biopaliwem tak długo, jak wyprodukowany jest z biomasy. Nie jest to jednoznaczne, bowiem można go również otrzymać z ropy naftowej, np. przez katalityczne uwodornienie etylenu. Proces ten jest tańszy niż fermentacja a następnie destylacja. Więcej na ten temat w artykule Biopaliwa nie są „bio”?.

Z bardziej złożonych alkoholi mówi się również o stosowaniu biobutanolu.

Źródła:
[1] S.W. Mathewson – „The Manual for the Home and Farm Production of Alcohol Fuel”
[2] Artykuł Alcohol fuel w serwisie Wikipedia.

Ciepło spalania i wartość opałowa

Ciepło spalania to ilość energii, która ulega wyzwoleniu podczas spalenia danej substancji. Jeżeli produktem spalania jest para wodna, do ciepła spalania wchodzi również ciepło kondensacji pary wodnej. Oczywiście zakładamy, że spali się całe paliwo (spalanie całkowite) i że spalanie jest zupełne (tzn. w spalinach nie ma palnych substancji).

Wartość opałowa

Gdy rozpatrywana jest wartość opałowa, mamy do czynienia z tą samą ilością energii, ale już skraplania pary wodnej nie uwzględniamy. Pozostałe warunki są bez zmian.

Ponieważ są to wielkości podobne pod względem definicji, ale dość różne liczbowo, ważne jest zwracanie uwagę przy wszelkich tabelkach czy zestawieniach na to, która wielkość jest podawana. Czytaj dalej…