ALTERNATIVNÍ PALIVA, BIOPALIVA ČZU/FAPPZ

Transkript

1 ALTERNATIVNÍ PALIVA, BIOPALIVA

2 Alternativní palivo: rozumíme takové palivo, které je schopno bez velkých konstrukčních změn zastávat v plné míře funkci tradičního paliva. Substituční palivo: může nahradit (substituovat) pouze menší část dosavadního paliva, aby nedošlo k nežádoucím změnám či účinkům (k tomu se přidružují i účinky ekonomické a dopady na životní prostředí). - poptávka po ropných motorových palivech roste zejména s ohledem na nárůst silniční nákladní dopravy - důsledkem je také rostoucí zájem o alternativní paliva pro pohon motorových vozidel.

3 - v automobilovém průmyslu se může využít několik druhů alternativních pohonných hmot, z nichž nejdůležitější jsou představovány palivy plynnými (např. LPG, zemní plyn, vodík, methan aj.). - vyvíjejí se i pohony využívající sluneční energie a palivových článků. Než se však budou moci tyto alternativy prosadit, bude třeba vyřešit otázky jako výkon, trvanlivost, dojezd a náklady. - alternativní palivo je takové palivo, které ve všech dominantních parametrech odpovídá běžnému palivu ropného původu. [1]

4 SORTIMENT ALTERNATIVNÍCH PALIV 1) Paliva biologického původu: - rostlinné oleje a jejich modifikace, estery rostl. olejů (MEŘO, EEŘO, FAME aj.); - lihová paliva získaná fermentací škrobnatých a cukernatých plodin; - bionafta a její modifikace; - bioplyn; - dřevoplyn. 2) Paliva neropného původu: - zemní plyn, ve formě stlačeného plynu (CNG) nebo zkapalněného plynu (LNG); - syntetická kapalná paliva vyrobená ze zemního plynu technologií GTL (Gas to Liquid). 3) Paliva ropného původu: - LPG, zkapalněný propan-butan modifikovaný pro spalovací motory. 4) Vodík a jeho využití v palivových článcích

5 ALTERNATIVNÍ POHONY Alternativní pohony s odlišnou konstrukcí vozidel: 1) Elektropohony - vozidla s elektromotory a akumulátory; - vozidla s elektromotory a palivovými články. 2) Hybridní pohony - vozidla na stlačený vzduch; - vozidla na solární energii. [2]

6 BIOPALIVA - z hlediska využití již vytvořené sítě čerpacích stanic, ale i z řady technických, ekonomických a politických důvodů je v posledních letech věnována pozornost využití biopaliv; - program zavádění biopaliv je součástí širšího programu využití alternativních paliv, a to nejenom v dopravě, ale také v energetice při výrobě elektrické energie a tepla. [3]

7 K vytvoření programu pro využívání alternativních paliv vedou státy EU zejména tyto důvody: 1) rostoucí celková spotřeba energie (včetně energie pro dopravu); 2) nedostatečné zásoby ropy v zemích EU; 3) obava z rostoucí ceny ropy; 4) závislost na dovozu této suroviny, zejména ze zemí středního východu, která by v roce 2020 mohla dosáhnout až 70 %; 5) rostoucí emise zejména skleníkových plynů ohrožující klimatické podmínky; 6) závazky na snižování emisí skleníkových plynů vyplývající z Kjótského protokolu.

8 BIOMASA - definována jako substance biologického původu neboli hmota všech organismů na Zemi (rostliny v půdě nebo ve vodě, chov živočichu, produkce organické hmoty atd.); - představuje výsledek fotosyntetické konverze solární energie a oxidu uhličitého do chemických a fyzikálních složek rostlinného materiálu; - biomasa se následně stává mechanismem uchování energie a umožňuje uvolnit nakumulovanou solární energii prostřednictvím rostlinných a živočišných ekosystémů, lidí a systémů průmyslových; - užitečná práce konaná konverzí biomasy na bioenergii pochází rovněž ze sluneční energie a to bez ohledu na to, zda biomasa vyrostla v uplynulém období 500 miliónů let, anebo se jedná o nově vzrostlý rostlinný materiál;

9 - konverze biomasy na bioenergii probíhá jako součást přírodního koloběhu uhlíku, a proto nepřispívá ke změně klimatu vlivem globálního oteplování v důsledku skleníkových plynů; - energie získaná z biomasy znamená pro průmysl významný přínos, neboť např. solární energie nashromážděná ve formě biomasy může být uvolňována kontinuálně buď jako palivo ve vozidlech, nebo při produkci elektřiny; - k přibližně 2,5 bilionům tun veškeré hmoty rostlin vegetujících na naší planetě přirůstá každým rokem okolo 170 miliard tun biomasy;

10 - významný rozdíl od ostatních forem recentních zdrojů energie je obrovský energetický potenciál (teoretický), který několikrát převyšuje současnou spotřebu základní energie. Její celosvětový roční růst je odhadován na tun/rok, energetický potenciál se pohybuje kolem J, což představuje téměř desetkrát více než činí roční objem světové produkce ropy a plynu dohromady. - patrně největší nevýhodou je nízká energetická účinnost vzniku biomasy, v relativně hustě zalidněné střední Evropě to znamená, že i v případě, kdy se bude biomasa cíleně a efektivně pěstovat, tak není k dispozici tolik volné půdy, aby se mohla stát hlavním zdrojem energie a náhradou fosilních paliv. - řízená produkce biomasy však přispívá k vytváření krajiny a péči o ni, oproti těžbě uhlí či ropy.

11 Pro získávání energie se využívá: Biomasa záměrně pěstovaná K tomuto účelu je pěstována cukrová řepa, obilí, brambory, cukrová třtina aj. (všechny předešle jmenované plodiny jako zdroj bioethanolu), dále olejniny (především k výrobě methylesteru) jako paliva pro vznětové motory, jakými jsou např.: řepka, slunečnice, sója aj. [4]

12 Biomasa odpadní Produkce odpadní biomasy zahrnuje velmi široký sortiment. Vstupní surovinou může být např.: 1) sláma kukuřičná, řepková, obilná, luční nezkrmitelné zbytky, lesní nálety, odpady ze sadů a vinic; 2) odpady ze živočišné výroby, hnůj, zbytky krmiv, odpady z přidružených výrob; 3) odpady z potravinářského průmyslu a ostatních průmyslových výrob (odpady z mlékáren, jatek, lihovarů a konzerváren, z vinařských provozů, odpady z dřevařských závodů); 4) odpady z komunálního hospodářství, kaly z odpadních vod, organický podíl z popelnic; 5) organický odpad z údržby městské zeleně a travnatých ploch; 6) dendromasa (veškerý odpad z lesní produkce): kůra, větve, klest, dřevní hmota z lesních probírek.

13 Způsob využití biomasy k energetickým účelům je do značné míry ovlivněn fyzikálními a chemickými vlastnostmi biomasy. - velmi důležitým parametrem je vlhkost, resp. obsah sušiny; - hodnota 50 % sušiny je důležitým kritériem mezi MOKRÝMI a SUCHÝMI způsoby zpracování biomasy; - vysoké množství organických látek vzniká při fotosyntéze z oxidu uhličitého a vody za spolupůsobení enzymů, chlorofylu a světelné energie;

14 Schematicky lze znázornit: 6 CO H 2 O + světelná energie (CH 2 O) H 2 O + 6 O 2 oxid uhličitý + voda + energie cukr + voda + kyslík - při spalování biomasy logicky opět oxid uhličitý vzniká; - dochází tedy k uzavřenému procesu, kdy rostliny za svého růstu odebírají z ovzduší CO 2 a při spalování ho do ovzduší opět vracejí; - její množství se činností organismů neustále obnovuje, nedochází tak k jednostrannému narušení rovnováhy prvků a energie v biosféře a skleníkový efekt se nenavyšuje.

15 Energetickou biomasu (záměrně pěstovanou) lze rozdělit do tří základních skupin: Fytomasa s vysokým obsahem lignocelulózy - do kategorie spadají dvě skupiny plodin, a to jsou energetické dřeviny (vrby, topoly, olše, akáty a další) a obiloviny (pšenice, tritikale). Fytomasa olejnatých plodin - v České republice je jednoznačně nejvýznamnější olejninou řepka olejka, jejíž semena jsou dále zpracovávána chemickým průmyslem; - další olejniny, již méně často využívané pro energetické účely, jsou slunečnice, případně také len. Fytomasa s vysokým obsahem škrobu a cukrů - tuto kategorii reprezentují plodiny jako brambory, cukrová řepa, obilí - zrno, topinambur, cukrová třtina a kukuřice.

16

17 Pojmem biopalivo se rozumí kapalná, nebo plynná hmota vyráběná z biomasy, která je určená pro dopravu. Látky považované směrnicí 2003/30/ES za biopalivo jsou: 1) bioethanol je ethanol vyrobený z biomasy nebo biologického rozkladu odpadů; 2) bionafta je methylester vyrobený z rostlinného nebo živočišného oleje; 3) bioplyn je plynná pohonná hmota vyrobená z biomasy nebo biologického rozkladu odpadů, která může být vyčištěna až na kvalitu zemního plynu a užívaná jako biopalivo, nebo dřevoplyn; 4) biomethanol je methanol vyroben z biomasy; 5) biodimethylether je dimehtylether vyroben z biomasy;

18 6) bio-etbe (ethyl-tercio-butyl-ether) je ETBE vyroben z bioethanolu, objemové procento biopaliva v bio ETBE je 47 %; 7) bio-mtbe (methyl-tercio-butyl-ether) je MTBE vyroben z biomethanolu, objemové procento biopaliva v bio MTBE je 36 %; 8) syntetickými biopalivy se rozumí syntetické uhlovodíky nebo jejich směsi vyrobené z biomasy; 9) biovodíkem se rozumí vodík vyroben z biomasy nebo biologického rozkladu odpadů; 10) čistý rostlinný olej je olej vyroben z olejných rostlin, surový nebo rafinovaný, avšak chemicky neupravovaný.

19 Kapalná biopaliva jsou biopaliva, která se v podmínkách, při nichž jsou skladována, dopravována a připravována pro energetické využití, nachází v kapalném stavu. Mezi kapalná biopaliva jsou řazena zejména následující biopaliva: Alkoholová biopaliva: 1) bioethanol je etahnol vyráběný z rostlin obsahujících větší množství škrobu a sacharidů, nejčastěji z kukuřice, obilí, brambor, cukrové třtiny a cukrové řepy; 2) biomethanol je methanol vyrobený z biomasy. Jeho produkce je zatím neekonomická a methanol je silně jedovatý; 3) butanol lze vyrobit složitou fermentací biomasy. Může být použit přímo v existujících benzinových motorech a je méně korozivní než ethanol, ale je také jedovatý.

20 Biooleje (pro užití v naftových motorech): 1) rostlinný olej; 2) použitý olej, např. friitovací olej; 3) bionafta získávaná transesterifikací rostlinných olejů a živočišných tuků. Zkapalněná plynná biiopaliva: 1) bioplyn a dřevoplyn lze pomocí Fisher-Tropschovy syntézy přeměnit na kapalné uhlovodíky. Oproti bioethanolu a bionaftě, při jejichž výrobě se využívají pouze určité části rostlin, lze k výrobě dřevoplynu použít celou plodinu, což zvyšuje energetický výnos a není nutné pěstovat neekologické monokultury. 2) odpadní produkty - termální depolymerizace poskytuje methan a ropě podobné uhlovodíky z různých odpadů.

21 Zdroj obrázků: [1] [2] [3] [4]