Εναλλακτικά Καύσιµα: Βιοντήζελ

HTML
DOWNLOAD

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "Εναλλακτικά Καύσιµα: Βιοντήζελ"

Φωτινή Γιαννόπουλος
9 χρόνια πριν
Προβολές:

1 Γιατί βιοκαύσιµα ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ Σχολή Χηµικών Μηχανικών Εργαστήριο Τεχνολογίας Καυσίµων και Λιπαντικών Εναλλακτικά Καύσιµα: Βιοντήζελ Ευριπίδης Λόης Καθηγητής Α. ΠΟΛΙΤΙΚΟ-ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΕΣ ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ 1. Μείωση ενεργειακής εξάρτησης 2. Υπεραξία αγροτικών πρώτων υλών 3. Αύξηση θέσεων εργασίας 4. Εξοικονόµηση συναλλάγµατος Β. ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝΤΙΚΕΣ ΕΠΙΠΤΩΣΕΙΣ 1. Ανανεώσιµη πρώτη ύλη (βιοµάζα) 2. Σηµαντική ελάττωση ρύπανσης Λιγότερες εκποµπές : C 2, C, υδρογονανθράκων, κλπ. ΗΙστορία Τοξικά αέρια + C 2 Ορυκτά καύσιµα 2 ΦΩΤΟΣΥΝΘΕΣ Η Η ιδέα «Ο κινητήραςdiesel µπορεί να χρησιµοποιήσει φυτικά έλαια και αυτό θα βοηθήσει σηµαντικά την ανάπτυξη της γεωργίας... Η χρήση των φυτικών ελαίων ως καύσιµα µπορεί να φαίνεται ασήµαντη σήµερα, µπορεί όµως κάποτε να γίνει τόσο σηµαντική όσο και τα πετρελαϊκά καύσιµα» Rudolf Diesel, 1911 C 2 Η Χηµεία Βιοµάζα Τροφή Ενέργεια Αποικοδοµείται R1 C C R2 C C C C R3 + 3C 3 Na or Acid R1 C C 3 R2 C C 3 C R3 C 3 + C C C 1

Ανανεώσιµη πρώτη ύλη (βιοµάζα) 2. Σηµαντική ελάττωση ρύπανσης Λιγότερες εκποµπές : C 2, C, υδρογονανθράκων, κλπ.

2 Ιδιότητες των Λιπαρών Οξέων και των Μεθυλεστέρων στο Εύρος Ζέσεως του Diesel Αριθµός Κετανίου ιαφόρων Τύπων Biodiesel Οξύ Καπρυλικό Καπρικό αφνικό Μυριστικό Παλµιτικό Παλµιτολεϊκό Αριθµός ατόµων άνθρακα οµή C 3 (C 2 ) 6 C C 3 (C 2 ) 8 C C 3 (C 2 ) 1 C C 3 (C 2 ) 12 C C 3 (C 2 ) 14 C C 3 (C 2 ) C=C(C 2 ) 7 C Τήξης,,3 43,6 8, 62,9 33 Λιπαρά Οξέα Βρασµού Τήξης -4 -, Μεθυλεστέρες Βρασµού Αναφορά Καύσιµο Diesel Κίνησης Αριθµός Κετανίου 4(ελάχ)-2 1,4 4,8 48, 6,4 3,1 4,7 Στεατικό Ελαϊκό Λινολεϊκό Λινολενικό Αραχιδικό 2 C 3 (C 2 ) C C 3 (C 2 ) 7 C=C(C 2 ) 7 C C 3 (C 2 ) 4 C=CC 2 C=C(C 2 ) 7 C C 2 C=CC 2 C=CC 2 C=C(C 2 ) 7 C C 3 (C 2 ) C 69,9, , ,1-19, ,2 6,9,3 1,1 4,7 Εικοσενοϊκό 2 C 3 (C 2 ) 7 C=C(C 2 ) 9 C -1,9 Εικοσιδυανοϊκό 22 C 3 (C 2 ) 2 C 8 4 Ερουκικό 22 C 3 (C 2 ) 7 C=C(C 2 ) 11 C 34 Σηµεία Ανάφλεξης για ιάφορους Τύπους Biodiesel εδοµένα Πτητικότητας για ιάφορους Τύπους Biodiesel Αναφορά 17 Καύσιµο Diesel Κίνησης Ανάφλεξης 6-72 > Αναφορά 17 Καύσιµο Diesel Κίνησης ΑΣΖ 32 T T T9 343 ΤΣΖ > (7%) > Μέση τιµή

19 3 Μεθυλεστέρες Βρασµού 193 2 262 29 338 Αναφορά 17 19 2 21 Καύσιµο Diesel Κίνησης Αριθµός Κετανίου 4(ελάχ)-2 1,4 4,8 48, 6,4 3,1 4,7 Στεατικό Ελαϊκό Λινολεϊκό Λινολενικό Αραχιδικό 2 C 3 (C 2 ) C C

3 Πρώτες Ύλες ΠροετοιµασίατηςΠρώτηςΎληςτης Πρώτης 32 διαφορετικά είδη φυτών, µε σπόρους σε παραγωγή µεθυλεστέρων µέχρι 1%. Ευρώπη Λάδι ράπας (Rapeseed oil) το πρώτο για παραγωγή µεθυλεστέρων, σε ποσοστό 8% του συνόλου. Το ηλιέλαιο (Sunflower oil) ακολουθεί µε 13%, (Ιταλία( Ιταλία, Νότια Γαλλία). Βαµβακέλαιο, ντοµατέλαιο, ελαιόλαδο στην Ελλάδα. Βοδινά και χοιρινά λίπη, καθώς και χρησιµοποιηµένα λάδια στην Ιρλανδία, Αυστρία και αλλού. ΗΠΑ Προτιµάται το λάδι σόγιας (Soybean oil). Κίνα Εξωτικά φυτά, όπως το Guang-Pi Pi. Νικαράγουα Camelina sativa, Ricinus ή Jatropha Ξήρανση, Ξεφλούδισµα, Τρίψιµο, Εκχύλιση µε Εξάνιο Το υπόλειµµα γίνεται πίτα για ζωοτροφές Το Εξάνιο διαχωρίζεται και ανακυκλώνεται Το λάδι ξεπλένεται µε νερό για απόρριψη των κοµµιωδών ουσιών, πριν την αποθήκευση Εκχύλιση του Ελαίου από την Πρώτη ύλη Χρήση ιαλύτη Μηχανικός διαχωρισµός (προτιµάται για πρώτες ύλες µε µεγάλη περιεκτικότητα σε έλαιο) Συνδυασµός των δύο Ιδιαίτερο ενδιαφέρον για χρησιµοποιηµένα λάδια και λίπη σε όλο τον κόσµο. Μεθανόλη Καταλύτης Πρώτες Ύλες Φάση Γλυκερίνης Οξύ Ανάµιξη Καταλύτη Εξουδετέρωση ιάγραµµα Ροής της Παραγωγής Biodiesel Καθαρισµός Επανεστεροποίηση Λιπαρών Οξέων ιαχωρισµός Φάσεων Ξήρανση Λιπάσµατος Ανάκτηση Μετεστεροποίηση Επανεξουδετέρωση Έλεγχος Ποιότητας Ανάκτηση Καθαρισµός Γλυκερίνης Ανακύκλωση Ανακύκλωση BIDIESEL BIDIESEL Φαρµακευτική Γλυκερίνη Λίπασµα Εστέρες Ιξώδες στους Θείο Αριθµός Κετανίου Θειική Τέφρα Νερό Προδιαγραφές του Βιοντήζελ Κίνησης ΕΝ 14214: Πυκνότητα στους 1 ο C 4 ο C Ανθρακούχο Υπόλειµµα (επί 1% υπολείµµατος απόσταξης) Kg/m 3 mm 2 /s Ανάφλεξης ο C 12 IS/CD 3679 CFPP (1) ο C EN IS 4 mg/kg % (mom) mg/kg 96, 86 3, 1 Ορια 9, 1,3,2 pren 1413 EN IS 367 EN IS 4 pren IS 2846 pren IS 2884 EN IS 137 EN IS IS 3987 EN IS (1) Αν το CFPP είναι 2 C ή µικρότερο, τότε η τιµή τουιξώδουςδεθαπρέπειναείναιµεγαλύτερη από 48 mm 2 /s. 3

Βαµβακέλαιο, ντοµατέλαιο, ελαιόλαδο στην Ελλάδα. Βοδινά και χοιρινά λίπη, καθώς και χρησιµοποιηµένα λάδια στην Ιρλανδία, Αυστρία και αλλού. ΗΠΑ Προτιµάται το λάδι σόγιας (Soybean oil).

4 Προδιαγραφές του Βιοντήζελ Κίνησης EN 14214: Προδιαγραφές του Biodiesel Θέρµανσης EN 14214: Ολική Μόλυνση Ολική Οξύτητα Αριθµός Ιωδίου Μεθανόλη Γλυκερίδια ιγλυκερίδια Τριγλυκερίδια Ολική Γλυκερίνη Φωσφόρος ιάβρωση Χαλκού (3 hr at ο C) Θερµική Σταθερότητα, 11 o C Ελεύθερη Γλυκερίνη Μέταλλα Οµάδας Ι (Νa+K) Μέταλλα Οµάδας ΙΙ (Ca+Mg) rating hours mg K/g 6, class 1 Όρια, 12,2,8,2,2,2,2,, 1 EN EN IS 2 pren pren 1414 pren pren 1411 pren 14 pren 1438 pren 1417 Εστέρες Πυκνότητα στους 1 ο C Ιξώδες στους Ανάφλεξης ο C >11 IS/CD 3679 CFPP (1) ο C EN IS 4 Ανθρακούχο Υπόλειµµα (επί 1% υπολείµµατος απόσταξης) Θειική Τέφρα Νερό 4 ο C Kg/m 3 mm 2 /s % (m/m) mg/kg 96, 86 3, Ορια 9,,3,1 pren 1413 EN IS 367 EN IS 4 EN IS 137 IS 3987 (96) PR EN IS (1) Αν το τοcfpp είναι 2 C ή µικρότερο, τότε η τιµή τουιξώδουςδεθαπρέπειναείναιµεγαλύτερη από 48 mm 2 /s. /s. Προδιαγραφές του Biodiesel Θέρµανσης EN 14214: Επίδραση της Χρήσης του Biodiesel στην Απόδοση και τις Εκποµπές Κινητήρων Ολική Μόλυνση Ολική Οξύτητα Γλυκερίδια ιγλυκερίδια Τριγλυκερίδια Ολική Γλυκερίνη Αλκάλεα (Νa+K) Φωσφόρος Ροής Ελεύθερη Γλυκερίνη ΚΘ (υπολογεισθείσα) mg K/g C MJ/kg 3 Όρια,,8,2,2,2,2 1 PR EN IS pren 1414 pren 14 pren 1417 Μείωση εκποµπών ακαύστων υδρογονανθράκων και µονοξειδίου του άνθρακα. Περιορισµός εκποµπών PA και αύξηση εκποµπών ακρολεΐνης. Στις περισσότερες περιπτώσεις, οι εκποµπές µαύρου καπνού και σωµατιδίων µειώνονται. Αύξηση των εκποµπών αυτών παρατηρείται µόνο σε λίγες περιπτώσεις και κυρίως σε µικρά φορτία. Η Περίπτωση των Εκποµπών Οξειδίων του Αζώτου Το θέµα απασχολεί πολλούς ερευνητές. Άλλοι παρατηρούν µείωση και άλλοι αύξηση του συγκεκριµένου ρύπου. Υπάρχουν περιπτώσεις όπου στο ίδιο πείραµα οι εκποµπές οξειδίων του αζώτου ακολούθησαν και τις δύο τάσεις. Καύσιµα υψηλού αριθµού κετανίου µειώνουν τις εκποµπές, ενώ τα οξυγονούχα καύσιµα τις αυξάνουν. Το biodiesel ανήκει και στις δύο κατηγορίες καυσίµων. Τελικά, η µεταβολές στις εκποµπές ΝΟx εξαρτώνται από τον κύκλο οδήγησης, τον κινητήρα και τα συστήµατα επεξεργασίας καυσαερίων. 4

EN IS 2 pren 14112 pren 1414 pren 14111 pren 1411 pren 14 pren 1438 pren 1417 Εστέρες Πυκνότητα στους 1 ο C Ιξώδες στους Ανάφλεξης ο C >11 IS/CD 3679 CFPP (1) ο C EN IS 4 Ανθρακούχο Υπόλειµµα (επί 1%

5 Μεταβολή των Εκποµπών Σωµατιδίων µε τηνπροσθήκηbiodiesel από Ηλιέλαιο Μεταβολή των Εκποµπών Σωµατιδίων µε την Προσθήκη Biodiesel από Καλαµποκέλαιο,1 P 1,2 P 2, P 3,7 P P,1 P 1,2 P 2, P 3,7 P P ,2-8,9-7,8-11,9 -,7-8, -9-1,2-13,3-17,9-8,9-1,2-11, ,3-11,1-12, ,7-4,2-6,8-1,3-13,9-4,8 - -,9-1, -,3-4, -6, ,8-19,9-6 -1,7-14,3-19,2-4 -4,2-3 -3, Συγκέντρωση Biodiesel από Ηλιέλαιο (%) Συγκέντρωση Biodiesel από Καλαµποκέλαιο (%) Μεταβολή των Εκποµπών Σωµατιδίων µε τηνπροσθήκηbiodiesel από Ελαιόλαδο Μεταβολή των Εκποµπών Σωµατιδίων µε τηνπροσθήκη Biodiesel από Χρησιµοποιηµένα Έλαια Τηγανίσµατος,1 P 1,2 P 2, P 3,7 P P,1 P 1,2 P 2, P 3,7 P P 1 3,, ,9-8, ,3-6,3-6,9-8,9 -, -22,1-6, ,3-29,9-8,1-9, , ,9-3, -1,1-11,1-4,1-11,9-13,8-1,1-4,4-14,7 -,6-1,3-2, , Συγκέντρωση biodiesel από ελαιόλαδο (%) -38, Συγκέντρωση Biodiesel από Χρησιµοποιηµένα Έλαια (%) -2,

Συγκέντρωση Biodiesel από Ηλιέλαιο (%) -3 1 3 1 Συγκέντρωση Biodiesel από Καλαµποκέλαιο (%) Μεταβολή των Εκποµπών Σωµατιδίων µε τηνπροσθήκηbiodiesel από Ελαιόλαδο Μεταβολή των Εκποµπών Σωµατιδίων µε

6 Μεταβολή των Εκποµπών N x µε την Προσθήκη Biodiesel από Ηλιέλαιο,1 P 1,2 P 2, P 3,7 P P Επίδραση της Χρήσης του Biodiesel στα Λιπαντικά Πολύ µικρή «τάση» αύξησης της φθοράς στον κινητήρα, λόγω των µεγάλων ποσοτήτων Fe που περιέχονται στα µεταλλικά µέρη του. 1 1 Εκποµπές Nx ,4 2, 3 4, , -1-1, -1,7-3 -4,8-3,4-4, Συγκέντρωση Biodiesel από Ηλιέλαιο (%) Μέταλλα Φθοράς σε Κινητήρα ΤΑΞΙ Diesel Κίνησης, 1% biodiesel καλαµποκελαίου ppm Απόσταση (km) Fe-DFC Fe-DF Pb-DFC Pb-DF Cr-DFC Cr-DF Μέταλλα Cu-DFC Cu-DF Ag-DFC Ag-DF Επίδραση της Χρήσης του Biodiesel σε Κινητήρες Η χρήση biodiesel σε ποσοστό πάνω από 1-2%, δηµιουργεί προβλήµατα: Στις αντλίες έγχυσης του καυσίµου. ιάβρωση και αποθέσεις σε ακροφύσια και έµβολα. Πάντως, οι καταστάσεις αυτές δεν είναι αναντίστρεπτες. Η χρήση biodiesel σε ποσοστό µεγαλύτερο του %, µπορεί να επηρεάσει ελαστοµερή ασύµβατα µε αυτό. Το καθαρό biodiesel προκαλεί διαρροές µετά από 6-1 µήνες, ενώ µπορεί να διαλύσει παλαιότερες αποθέσεις προκαλώντας απόφραξη φίλτρων. Γενικώς τα σύγχρονα ντεπόζιτα είναι ανθεκτικά στο biodiesel, ενώ σε πιο παλιά οχήµατα είναι βαµµένα µε µπογιά που διαλύεται από το biodiesel. Σε µικρές ποσότητες δεν επηρεάζει την απόδοση και την ισχύ του κινητήρα Ντήζελ Φορολόγηση % Ντήζελ Κίνησης µε % (κ.ο.)( Βιοντήζελ, Τιµές σε / 1 L Ειδ. Φόρος Κατανάλωσης Ντήζελ / 1 L ΤιµήΒιοντήζελ7 / 1 L Φορολόγηση % Φορολόγηση 1% Σε χαµηλές θερµοκρασίες µπορεί να προκαλέσει απόφραξη φίλτρων και γραµµών καυσίµου. Σε µικρές συγκεντρώσεις, το πρόβληµα αυτό δεν υπάρχει. Απρ 3 Μαϊ 3 Ιουν 3 Ιουλ 3 Αυγ 3 Σεπ 3 Οκτ 3 Νοε 3 εκ 3 Ιαν 4 Φεβ Μαρ Απρ Μαϊ Ιουν Ιουλ Αυγ Σεπ

1 1 Εκποµπές Nx 8 6 4 2-2 -4-6 8 7 6 3,4 2, 3 4,2 3 2 -, -1-1, -1,7-3 -4,8-3,4-4,2 1 3 1 Συγκέντρωση Biodiesel από Ηλιέλαιο (%) Μέταλλα Φθοράς σε Κινητήρα ΤΑΞΙ Diesel Κίνησης, 1% biodiesel

Σχετικά έγγραφα

Παραγωγή βιοντήζελ: πρώτες ύλες και παραπροϊόντα. Νίκος Λιάπης ιευθυντής Εκµετάλλευσης ΕΛΙΝΟΙΛ Α.Ε.

Παραγωγή βιοντήζελ: πρώτες ύλες και παραπροϊόντα Νίκος Λιάπης ιευθυντής Εκµετάλλευσης ΕΛΙΝΟΙΛ Α.Ε. Θεσσαλονίκη Νοέµβριος 2006 Στόχοι παραγωγής: ΕΝ 14214 Βελτιστοποίηση οικονοµικών αποτελεσµάτων Ασφάλεια