Biopaliwa nie muszą oznaczać problemów dla właścicieli aut

Nowe samochody, przygotowane do zasilania paliwem alkoholizowanym, mają uszczelki i przewody wykonane z materiałów odpornych na alkohol. Bezpieczny dla niemodyfikowanych silników poziom dodatku etanolu nie powinien przekroczyć 5 procent.

Unia Europejska walczy z efektem cieplarnianym. Jedną ze strategii jest ograniczenie emisji CO2 do atmosfery. Transport drogowy, odpowiedzialny za ok. 10 procent emisji, także musi zmniejszyć swój udział w zanieczyszczaniu planety. Jedną z dróg prowadzących do tego celu jest wykorzystanie biopaliw.

Bez cieplarni

Unia zakłada, że – docelowo – w 2020 roku 20 procent paliw wykorzystywanych w jej krajach członkowskich musi pochodzić ze źródeł odnawialnych. Kraje kandydujące muszą w 2005 roku dodawać do paliw co najmniej 2 procent biopaliw. Poziom 5 procent powinien być osiągnięty nie później niż w 2009 roku.

Dodawanie alkoholu do paliwa nie jest niczym nowym. Eksperymenty z takim paliwem prowadzono m.in. w Polsce w latach trzydziestych i tuż po wojnie. Opracowana w latach osiemdziesiątych dyrektywa unijna zezwalała na 5-procentowy (objętościowo) dodatek alkoholu etylowego (etanolu) do paliwa. W USA dopuszczono 10-procentowy dodatek alkoholu etylowego. Z kolei Zielona Księga, opracowana przez Komisję Europejską w listopadzie 2000 roku, dopuszcza 12-procentowy (objętościowo) dodatek ETBE do benzyn.

Etanol wróg uszczelek

Dosyć powszechnie przyjmuje się, że bezpieczny dla niemodyfikowanych silników poziom dodatku etanolu nie powinien przekroczyć 5 procent objętości. Sakuji Arai, główny inżynier odpowiedzialny za silniki w biurze dużych aut Hondy twierdzi, że 5-procentowy dodatek nie stanowi problemu dla silnika ani całego układu paliwowego.

Według badań Hondy, 10-procentowa „dolewka” alkoholu może powodować nieszczelności w układzie paliwowym. Przy wyższych niż 5-procentowe stężeniach alkoholu etylowego w benzynie konieczna jest modyfikacja silnika i układu zasilania, a więc m.in. zbiornika paliwa, pompy, filtra i wszystkich przewodów. Nie chodzi tu o stalowe elementy, lecz wykonane z najróżniejszych materiałów liczne uszczelki.

Unia zakłada, że – docelowo – w 2020 roku 20 procent paliw wykorzystywanych w jej krajach członkowskich musi pochodzić ze źródeł odnawialnych.

Większość zmian należy przeprowadzić w jednostce napędowej. Wartość kaloryczna alkoholu etylowego jest niższa od benzyny, co wymaga dostarczenia większej ilości paliwa do uzyskania tej samej pracy. Z tego wynika, że w samochodach zasilanych mieszanką benzyny i alkoholu powinny być montowane wtryskiwacze o większej wydajności – w krańcowych przypadkach nawet o 40 procent! Konieczne jest także zwiększenie przepustowości filtrów i pompy paliwa.

Problem mocy i ciepła

Alkohol ma większą niż benzyna liczbę oktanową i wymaga wyższego stopnia sprężania niż benzyna. Przy stosunkowo niskiej zawartości alkoholu w benzynie – wynoszącej 5 procent – silnik, którego stopień sprężania nie ulegnie zmianie, będzie miał o ok. 2 – 3 procent mniejszą moc niż pracujący na benzynie.

Przy wyższych stężeniach alkoholu w benzynie mogą pojawiać się problemy rozruchu zimnego silnika. Alkohol wymaga większej ilości ciepła do przejścia w stan gazowy. Gdy temperatura w cylindrze jest zbyt niska, alkohol skrapla się na zimnych ściankach cylindra i zamiast spalać się, zmywa ochronną warstwę oleju silnikowego – następuje przyspieszone zużycie silnika.

Alkohol w wyższych stężeniach jest – jak wspomniałem – niebezpieczny dla uszczelek, gumowych wężyków itp. Szczególnie w starszych samochodach mogą one szybko stracić szczelność. Nowe auta, przygotowane do zasilania paliwem alkoholizowanym, mają uszczelki i przewody wykonane z materiałów odpornych na alkohol oraz inne pokrycia galwaniczne układu paliwowego. Układ zapłonowy powinien dawać mocniejszą iskrę, gdyż mieszanka ma większą gęstość (z racji większej ilości alkoholu dostarczonego do komory spalania). Zalecana jest także wymiana świec zapłonowych na tzw. gorące, wolniej odprowadzające ciepło. Zmiany należy wprowadzić w budowie katalizatorów – wymiana palladu i rodu na pallad i molibden. Na szczęście przy 5-procentowym dodatku alkoholu te wszystkie problemy nam nie grożą.

CO TO JEST BIOPALIWO?

Paliwa produkowane na bazie olejów roślinnych, buraków cukrowych, zbóż, odpadków organicznych i pozostałości po biomasie:

 – Biodiesel: metyloestr produkowany w reakcji pomiędzy olejem roślinnym i etanolem

 – Biogaz: produkowany z bioodpadów, zawiera głównie metan

 – Biometanol: metanol produkowany przez fermentację biomasy

 – Biodimetyloeter: powstaje z biomasy

W wyścigowym światku, szczególnie w USA zawrotną karierę zrobił alkohol metylowy. Jest on co prawda trujący i dwa razy mniej kaloryczny od benzyny (ok. 2040 kcal wobec 4790 kcal), lecz ma znacznie wyższą liczbę oktanową i umożliwia zastosowanie wysokich stopni sprężania (w jednostkach wyczynowych stopień sprężania podniesiono z 12:1 dla benzyn do 19:1 dla alkoholi). Alkohol pobiera przy odparowaniu więcej ciepła niż benzyna, chłodząc tym samym wyczynowy silnik. Per saldo silniki spalające metanol osiągają wyższą moc (źródła amerykańskie podają, iż o ok. 25 proc.) niż zużywające benzynę.

Wprowadzenie alkoholi do paliw miało zmniejszyć zależność Brazylii od importu

Proalcohol

Etanol wytwarzany z trzciny cukrowej stosowano w Brazylii jako paliwo silnikowe od 1903 roku. Obowiązek dodawania odwodnionego spirytusu do benzyny wprowadzono w 1931 roku, w proporcji do 5 proc. objętości. Ilość alkoholu mieszanego z benzyną zależała od rynkowych cen cukru, melasy i alkoholu. Jeżeli spadały one poniżej poziomu opłacalności, wzrastała ilość alkoholu dodawanego do paliwa.

W 1966 roku zawartość alkoholu zwiększono z 5 do 10 proc., a celowość tego kroku potwierdził pierwszy kryzys paliwowy. W 1975 roku uruchomiono narodowy program alkoholowy Proalcool, wykorzystując rządowe subwencje dla plantatorów. Dokąd ceny paliw były wysokie, a cukru niskie, pomysł był sukcesem. W połowie lat osiemdziesiątych relacje cen odwróciły się i rząd musiał dofinansowywać także producentów alkoholu. Na dodatek pojawił się nadmiar alkoholu. Zwiększono więc jego maksymalny udział w paliwie z 13 do 22 procent. Po protestach producentów samochodów udział alkoholu w benzynie ustalono na 22 procent, aby producenci mogli przygotować odpowiednie pojazdy. Pod koniec lat osiemdziesiątych z powodu nieurodzaju zabrakło alkoholu. Brazylia zaczęła importować duże ilości tego związku, a w niektórych regionach kraju zakazano sprzedaży alkoholizowanej benzyny. W 1990 roku zmniejszono zawartość alkoholu do 13 procent. Dopiero w 1994 roku w całym kraju powtórnie wprowadzono obowiązek stosowania w paliwach 22-procentowego dodatku alkoholu. Trzy lata później limit zwiększono do 24 procent, a w listopadzie 1999 roku do 26 procent, chociaż silniki mogą pracować na paliwie zawierającym do 30 procent alkoholu. W połowie lat dziewięćdziesiątych szybki rozwój motoryzacji spowodował, że lokalne fabryki nie nadążały z produkcją alkoholu i Brazylia stała się nie tylko jego największym producentem (w roku obliczeniowym 1999/2000 6,14 mln m sześc. alkoholu bezwodnego i 6,7 mln m sześc. spirytusu), ale i importerem.

Mimo licznych wątpliwości co do sensu kontynuacji programu, politycy przedłużyli jego działanie. Proalcool pozwala na zastąpienie importowanych 250 000 baryłek ropy dziennie alkoholem własnej produkcji, umożliwia funkcjonowanie ponad 4,2 mln pojazdów spalających czysty alkohol oraz dalszym 15 milionom, zużywającym 20-procentową mieszankę benzyny i alkoholu i daje zatrudnienie milionowi mieszkańców Brazylii.

Nie tylko bezwodny alkohol

Alkohole etylowy (etanol) i metylowy (metanol) dolewane do benzyny zwiększają zawartość tlenu w paliwie. ródłem tlenu mogą być też związki przygotowywane przez przemysł petrochemiczny:

 MTBE – metyl ether tert-butyl

 ETBE – ethyl ether tert-butyl

 TAME methyl ether tert amyl

Metanol chwilowo użytkowano w Brazylii w 1989 roku w czasie kryzysu alkoholowego, gdy brakowało etanolu. Narodowy Departament Paliw zaproponował paliwo MEG (60 proc. etanolu, 33 proc. metanolu i 7 proc. benzyny) dla Sao Paulo, gdzie były największe problemy z zanieczyszczeniem powietrza. Z uwagi na możliwość zatrucia metanolem program zawieszono.

Powyższe dane zaczerpnięto głównie z pracy „Dodatki tlenowe do benzyny i doświadczenia programu Proalcool” Adailsona da Silvy Santosa, Maii Leticii Murta Valle i Roberto Gomes Gianinni.

Źródło: Rzeczpospolita