Elektromos a jövő? – II. rész: Alternatív üzemanyagok

Összefoglaló néven bioüzemanyagokként szokás hivatkozni azokra a tüzelőanyagokra, melyeket növényi vagy állati eredetű alapanyagok felhasználásával nyernek. Bár még a nevük is „zöld”, meglehetősen sok hátulütőjük van. Nos, környezetkímélő a bio vagy sem?

A bioüzemanyagok fajtái
A bioüzemanyagok fajtái [Forrás: Szulmanné dr. Binet Mariann: Folyékony bioüzemanyagok (bioetanol, biodízel) – a műszaki és iparjogvédelmi háttér áttekintése A bioüzemanyagok fajtái (Iparjogvédelmi és Szerzői Jogi Szemle; 2007/10. szám, p6]
A bioüzemanyagok úgynevezett másodlagos megújuló energiaforrások, melyek szumma CO2 mérlege nulla, hiszen a növények (vagy az állatok által korábban lelegelt növények) egyszer már megkötötték azt a szén-dioxid mennyiséget, amelyet ezek elégetésekor a légkörbe juttatunk vissza. Fontos, hogy ez esetben ismét csak a CO2-ről beszélünk, és az égési folyamat során keletkező egyéb károsanyagokat, mint például a belső égésű motorok nitrogén-oxid „termelését” nem vesszük számításba, pedig ez utóbbiak, például a biodízelnél ugyanolyan mennyiségben keletkeznek, mint a hagyományos gázolaj felhasználásakor.

A bioüzemanyagokat csopor­tosíthatjuk halmazál­lapotuk szerint is. A bio­massza szilárd, ez általában mezőgazdasági hulladékot, vagy eleve erre a célra ter­melt növényeket (legkézen­fekvőbb példaként tűzifát, vagy gyakorta ún. energianá­dat) jelent. A folyékonyak közül a legfontosabb a bio­etanol, illetve a biodízel, melyeket szinte kizárólag kifejezetten erre a célra termelt növényekből, például cukornádból, illetve repcéből állítanak elő. A gáznemű bioüzemanyagok legfontosabb képviselője a biogáz, melyet leggyakrabban a szennyvíztisztító üzemek melléktermékeként keletkező metánból nyernek.

A bioüzemanyagoknak azonban a legfontosabb felosztása az, hogy eleve erre termelt, ún. energianövényekből (első generációs bioüzemanyagok), vagy mezőgazdasági, állattenyésztési vagy egyéb hulladékból (ún. fejlett bioüzemanyagok) készítik. Ez a felosztás azért lényeges, mert amennyiben

  • eddig is mezőgazdasági termelésre használt területeket állítunk át energianövény termesztésre, az a megnövekedő verseny miatt az élelmiszerárak növekedéséhez, rosszabb esetben élelmiszerhiányhoz vezethet;
  • új, eddig mezőgazdasági művelésbe be nem vont területeket használunk erre a célra, az csökkenti az erdők és más fontos természetes élőhelyek területét, illetve közvetett módon a biodiverzitást.

Európai Parlament és a Tanács 2009. április 23-i 2009/28/EK irányelve ugyan előírja, hogy 2020-ra a közlekedési szektorban felhasznált üzemanyagok (ez alatt valójában a tüzelőanyagokat kell érteni) 10 %-a bioüzemanyag kell hogy legyen, de egy 2015-ös módosítás ezt kiegészítette azzal, hogy a mezőgazdasági területekről származó növényekből előállított bioüzemanyagok maximum 7 százalékig számíthatók be ebbe az arányba.

Bioetanol

Az alkoholok üzemanyagként való felhasználása nem újkeletű. Nicolaus August Otto a róla elnevezett motor szabadalmi leírásában tüzelőanyagként alkoholt nevez meg, de Magyarországon is elterjedt volt ez a hajtóanyag, a ’30-as években Motalkó márkanéven forgalmazták.

Az etanol előállítása magas cukor- vagy keményítőtartalmú növényekből lehetséges, így például leggyakrabban cukorrépából, cukornádból, kukoricából. Az előállítás gyakorlatilag megegyezik az élelmiszeripari finomszesz gyártásával, azaz először a keményítő enzimekkel katalizált hidrolízise megy végbe, majd pedig az élesztővel végzett erjesztés. A végtermék a 95 %-os tisztaságú etanol, mely még tartalmaz 5 % vizet. Ez utóbbi nagy problémát jelent, és csak nagyon költséges tisztítási eljárásokkal (pl. azeotróp desztilláció, membrános vagy molekulaszitás elválasztás, vákuumdesztilláció) lehet eltávolítani. (Forrás)

Hazánkban a 70-85 %-ban bioetanolt tartalmazó E85 nevű üzemanyag 2007-ben kezdett elterjedni, elsősorban azért, mert ekkor még jövedéki adó mentességének köszönhetően mintegy 100 forinttal volt olcsóbb a hagyományos 95-ös oktánszámú benzinnél. 2011-ben azonban először literenként 40, majd 70 forint adótartalom terhelte meg az E85-öt, így forgalmazása már nem volt rentábilis, a benzinkutak a kereslet drasztikus csökkenése miatt teljesen kivonták kínálatukból ezt az üzemanyagfajtát.

Kell átalakítás?

A hazai internetes fórumokon hamar elterjedt, hogy a bioetanol káros hatással lehet motor tüzelőanyag-ellátó rendszerének bizonyos alkatrészeire, így például idő előtti elöregedést okoz az üzemanyaggal érintkező gumi alkatrészeken, vagy épp az etanol magasabb vezetőképessége miatt korróziót okoz az üzemanyagszivattyú réz alkatrészeiben.

Ennek igazolása, avagy cáfolata a legegyszerűbben úgy kivitelezhető, ha kikeressük, hogy az úgynevezett FlexiFuel, azaz bioetanolt és benzint is „hasznosító” típusokban más alkatrészek vannak-e gyárilag beépítve, mint a sima benzinesekbe.

Ford Focus MkII, 1.8 FFV Ford Focus MkII, 1.8
üzemanyagszivattyú: 9A299 1738174
előremenő üzemanyagcső: 9312 1347373 9312 1708680
Opel Insignia 2.0 Turbo E85 Opel Insignia 2.0 Turbo
üzemanyagszivattyú: 13577227 13579481
előremenő üzemanyagcső: 22738411 13247978

 

Bár ez csak két kiragadott példa, látható, hogy bizonyos alkatrészek esetén valóban van eltérés az egyes kivitelek között, így nem alaptalan az, ha a bioetanolra való utólagos átalakítás esetén nem csak a befecskendezésen és az előgyújtáson módosító kiegészítő eszközt szerelünk be, hanem lehetőség szerint (legalább a nyomás alatt működő) üzemanyagcsövek cseréjét is elvégezzük.

Az E85-re való átalakítás napjainkban már csupán technikai érdekesség, hiszen az anyagi előny megszűnésével már nem igazán végeznek ilyen módosítást a gyakorlatban, mégis érdemes pár szót ejteni róla.

Az E85 – mely az MSZ EN 15293:2019 szabvány előírásainak megfelelően nominálisan 85 térfogatszázalék etanolt és 15 (V/V) % ólommentes benzint tartalmaz – fűtőértéke alacsonyabb, mint a tiszta benziné, így a sztöchiometrikus aránya 9,7. Ebből következően mindenképpen többet fogyaszt ebből a hajtóanyagból a jármű, mint benzinből. Az E85 átalakítók tulajdonképpen két fő paramétert módosítanak, az egyik az injektorok nyitvatartási ideje, a többlet üzemanyag-igény miatt; a másik pedig az előgyújtás, mely az E85 magasabb oktánszáma (nagyjából 105) miatt 5-8 fokkal előrébb állítható. Az átalakító elektronikák egy része csak a többlet üzemanyag-befecskendezést oldotta meg, az igényesebbek a motorvezérlő ECU injektorok felé küldött vezérlőjelének módosításával tették ezt, a kevésbé igényesebbek pedig egyszerűen a motorhűmérséklet szenzor(ok) jelét hamisították meg, így a gyári motorvezérlő oldotta meg a kívánt dúsítást, mivel a valóságnál hidegebbnek „hitte” a motort. Az előgyújtás módosítása a hengerenkénti trafós gyújtásoknál volt könnyebben megoldható. Az E85 és a benzin közötti üzemmódváltást vagy automatikusan, egy üzemanyagminőség-érzékelővel vagy pedig kézzel, egy kapcsolóval lehetett megoldani.

Az átalakítást megelőzően, majd az azt követő párszáz kilométer megtétele után ismét üzemanyagszűrő csere volt javasolt, mivel az etanol olyan szennyeződéseket, lerakódásokat is kioldott, melyeket a benzin nem.

Jelenleg Magyarországon a töltőállomásokon kapható 95-ös benzin tartalmaz biokomponensként etanolt, ez 2019. december 1. óta maximum 10 (V/V) %.

Biodízel

A gázolaj-helyettesítő biodízel, a bioetanolhoz hasonlóan nem újkeletű megoldás, hiszen Rudolf Diesel a róla elnevezett és 1892-ben szabadalmaztatott motort ugyan gázolaj felhasználására tervezte, de aktívan dolgozott azon, hogy növényi olajok is elégethetőek legyenek benne. Az 1900-as Párizsi Világkiállításon például Diesel mogyoróolajjal működtette a motort, sikeresen.

Ennek ellenére sem a mogyoró-, sem pedig más növényi eredetű olaj jelentős átalakítás nélkül nem alkalmas – különösen a modern, közös nyomócsöves – dízelmotorokban való alkalmazásra. A növényi olajok – lévén szekunder megújuló energiahordozók – jelentősen csökkentik a szumma CO2 kibocsátást, ám fontos megjegyezni, hogy az a teljes életciklus elemzés szerint mégsem lehet nulla, mivel a biodízel előállításához, szállításához, forgalmazásához – ha csekély mértékben is, de – mindenképpen kapcsolódik fosszilis energiafelhasználás. A kenőanyagként való felhasználás sem lehetséges feldolgozás nélkül, ám itt előnyként nem a csökkentett levegőszennyezés említhető meg, hanem az, hogy ezek az olajok idővel lebomlanak, így a fáradtolaj problémája jóval egyszerűbben kezelhető, mint a hagyományos kenőanyagok esetében.

A biodízel alapanyaga lehet repce, napraforgó, len, kukorica, olíva, szója, mogyoró és a kókusz, valamint a használt sütőzsiradék, Európában általában a repcét, a napraforgót és kis mennyiségben a használt sütőolajat alkalmazzák erre a célra. Az előállítás első lépéseként a magból hideg préseléssel kisajtolják az olajat, melléktermékként pedig takarmányként kiválóan hasznosítható, magas energiatartalmú olajpogácsák keletkeznek. A második lépésben az észterezés következik, ennek során a növényi olaj telítetlen triglicerid molekuláit általában metil-alkohol segítségével egyenes szénláncú zsírsavakká alakítják. Katalizátorként erős lúgokat lehet alkalmazni, melyek a folyamat sebességét és energiaigényét jelentősen csökkentik, ráadásul nem drágák, és az észterezés végeztével nyom nélkül eltávolíthatók. A folyamat melléktermékeként glicerin keletkezik, mely más, például kozmetikai ipari felhasználásra értékesíthető. A glicerin szeparálása ipari centrifugákkal lehetséges. Az észterezés az egyik legfontosabb olyan lépés, mely során a fosszilis energiahordozók felhasználását vizsgálni szükséges, mivel a metanolt jelenleg legolcsóbban szén alapú primer energiahordozókból lehet előállítani.

Az ismertetett módszerrel gyártott biodízel gond nélkül keverhető gázolajjal, és ilyen formában, nagyjából 20 %-os keverési arányig semmilyen problémát nem okoz a modern dízelmotorban sem. A tiszta biodízel felhasználása sem lehetetlen, ám ez esetben számolni kell a megnövekedő kokszképződéssel és lerakódásokkal, így ezt problémamentesen csak korábbi, örvénykamrás vagy előkamrás dízelmotorokban javasolt alkalmazni.

Jelenleg hazánkban maximum 10 (V/V) %-ban tartalmaz a töltőállomásokon kapható gázolaj biokomponenst. Az Európai Bizottság 2019. március 13-án tette közzé azt a direktíváját, mely szerint a bioüzemanyagok javára történő földhasználat-váltás aránya nem haladhatja meg a 10 %-ot, és ezt az importált bioüzemanyag összetevők esetében is alkalmazni kell. A tiltás valójában a pálmaolajnak szólt, mivel ez gyakorlatilag az egyetlen olyan alapanyag, amely már jelenleg is jócskán (45 %-kal) túllépte a megszabott határértéket. A pálmaolaj termelés különösen azért veszélyes, mert miatta jelentős esőerdő-területeket irtanak ki, és több fokozottan védett állatfaj életterét csökkentik le veszélyes mértékben.

<— I. rész: Mi az az energiamix, és mi közünk hozzá?

III. rész: Gázüzemű autók —>

 

, , , , , ,

Vélemény, hozzászólás?