Program aplikace biopaliv v dopravě a jeho dopady na technické normy

Transkript

1 Program aplikace biopaliv v dopravě a jeho dopady na technické normy Vladimír Matějovský, QMS Consulting, Praha

2 Motivace vývoje vlastností paliv - téměř celé století vývoj motivován zvyšováním výkonu motoru - v průběhu posledních 20 let se dostalo na první místo ekologické hledisko - snižování škodlivých emisí z motorů se postupně dostává až k nulovým hodnotám - nový fenomen: emise skleníkového CO 2 dvě cesty: obnovitelné zdroje a spotřeba

3 Biopaliva byla již vícekrát používána v minulosti Rudolf Diesel rostlinný olej 20. a 30. leta: etanol benzol primární benzin Zákon č. 85 z r až 25% lihu do benzinu 70. leta: ropná krize přidávání etanolu do benzinu a pokusy prosadit palivo E leta : bionafta jako biologicky odbouratelné palivo po r biopaliva jako obnovitelné zdroje energie

4 Direktiva 2003/30 zelená revoluce - stanoven program náhrady části fosilních paliv palivy z obnovitelných zdrojů v EU - v dopravě min. 2% do konce r.2005, 5,75% % 2020 (Ʃ20%) Tlaky začaly už v 90. letech, zaštítěné biologickou odbouratelností, po roce 2000 bojem proti globálnímu oteplování - CO 2

5 CEN plán norem kapalných paliv V dubnu 2004 byla vydána informace CEN o palivech a jejich složkách, se kterými se v následujících letech počítá v EU a je proto třeba pro ně připravit normy.

6 Alternative liquid motor fuels Diesel (EN590) Gasoline (EN 228) Methanol (M100) Ethanol (E100) ETBE Diesel emulsion Bio Diesel B5 (up to 5%) (EN590) Gasoline blends E5 (up to 5%) (EN 228) E95 (90-95% v/v bio-ethanol & 5-10% additives) (SS Motor fuels Fuels alcohols for high speed diesel engines) (CSN Fermentative denatured ethanol determine for application in automotive petrol) B30 (FAME blended in diesel oil - 30%) E15 (15% v/v bio-ethanol in gasoline) (EN 228 to be reviewed for oxygen & ethanol contents) B100 (FAME for diesel engines) (EN 14214) E85 Ethanol & ethanol derivates (blended in diesel about 5 to 20%) Synthetic Diesel M3 (low blended methanol in gasoline up to 3%) M85 (EN228) Gas To Liquid (FT-Diesel) on short term Biomass To Liquid on long term DME CEN/TC19 in charge of the standardisation work for motor fuels (ISO/TC28/SC4 : shadow committee) CEN/TC 307 in charge of analytical methods for FAME European Commission Directive on motor fuels : D98/70 as revised by D2003/77

7 Alternative Gaseous motor fuels LPG (Liquefied Petroleum Gas) (EN589) Natural Gas Hydrogen (ISO 14687) covering fuel cell for automotive & stationnary applications CNG (Compressed Natural Gas) (ISO 15403) LNG (Liquefied Natural Gas) (EN1160) Biogas (SS : Motor fuels -Biogas as fuel for high speed otto engines) CEN/TC19 in charge of the standardisation work for motor fuels (ISO/TC28/SC4 : shadow committee) ISO TC 193: standardisation of quality specifications, methods of measurements, sampling, analysis, for natural gas and its substitutes ISO TC 197: standardisation of Hydrogen technologies European Commission Directive on motor fuels : D98/70 as revised by D2003/77

8 Ekonomický pohled - paliva vyrobená ze zemědělských plodin v Evropě a dalších zemích (etanol, bionafta) jsou 2x?? dražší než z ropy -Brazilie a další země produkují levný etanol- 3Kč/l, pilotní projekt s E95 ve Švédsku - velké kolísání cen ropy mění poměry - rozdíl mezi ropným palivem a etanolem částečně vyrovnala burza

9 Kdo má vyšší cenu biopaliva platit, stát? nebo spotřebitel? -Brazilec má etanolové palivo levnější -Evropan by musel doplácet až 15 Kč na litr Řešení: -malé přídavky do ropných paliv, tj. nařídit aplikaci biopaliv zákonem a stát si zachová plnou spotřební daň -nebo koncentráty, které je ale nutné osvobodit od SD, jinak by byly drahé a nikdo by je dobrovolně nekupoval

10 Realizace přídavků biopaliv z pohledu rafinerií ropy - investice: skladování a blending biosložek - nákup dražších biosložek - pokles vlastní rafinérské produkce - větší nároky na technickou kontrolu - hrozba velkých pokut při nesplnění zákonem stanoveného přídavku biosložek

11 Realizace z pohledu zemědělství a zpracovatelského průmyslu - velká příležitost - celkem jisté investice - zaručený prodej - otázka konkurence uvnitř EU a z úrodnějších zemí - konkurence esterů z méně vhodných zdrojů

12 Suroviny pro výrobu bionafty - panenské suroviny řepka, soja, palma, - druhotné a odpadní - důsledky: nestejná a kolísavá kvalita FAME strašák pro výrobce automobilů - výhoda bionafty: velká výhřevnost

13 Realizace z pohledu spotřebitelů - zvýšení ceny benzinu a nafty malými přídavky biosložek je stravitelné - lze používat levnější koncentráty, ale jen pro vozidla upravená, jinak s určitou nejistotou, zvýšenými náklady na údržbu - rozhodnutí závisí na tom, jak velké jsou nejistoty a o kolik je koncentrát levnější než standard a tím menší náklady na palivo

14 Možné negativní vlivy v provozu s koncentráty biosložek - etanolu: pro vozidla FFV a upravená žádné pro neupravená zimní problémy, emise, boostery k řídící jednotce - FAME: i při schválení výrobcem častější výměna palivových filtrů a motor. oleje, neschválená vozidla se na začátku provozu sledují - diagnostika MO Problém státních rezerv a skladování obecně

15 Zákonem stanovené způsoby realizace v ČR - jako hlavní způsob realizace stanoveno přidavání malých množství etanolu do benzinu a FAME do nafty + plná SD - protože se realizace zpožďovala, bylo po složitých jednáních povoleno osvobození biosložek od SD v koncentrátech - současný stav na trhu: E5, E85, B7, B30, B100, (palivo E95 nezavedeno)

16 Současná situace v realizaci norem pro biopaliva v ČR - ČSN EN 228 jako E5 (E10), 590 jako B7 - ČSN EN 14214: Methylestery mastných kyselin (FAME) pro vznětové motory - ČSN P CEN/TS 15293: Ethanol E85 - ČSN : Ethanol E 95 - ČSN EN 15376: Ethanol jako složka automobilových benzinů - ČSN : Směsné motorové nafty..

17 Sofistikované zpracování rostlinných olejů na uhlovodíková paliva - na benzin výzkum ČeR Litvínov - na motorovou naftu NESTE - OMV - na tryskový petrolej - USA

18 Prognózy prodeje vozidel v r. 2020, časopis ATZ, srpen 2011 Budoucnost patří elektrickému pohonu, ale je jen otázka, kdy ta budoucnost bude mil. soukromých a LD vozidel/rok pouze 3 mil. s jen elektrickým pohonem - pouze 6 mil. s kombinací el.+ spal. motorů - Ʃ =100 mil. se spal. motorem, tj. o 30 mil. více než v r (40% nárůst) - Diesotto motory stejné emise, účinnost,...

19 Vývoj složení benzinu v EU Snižování obsahu: - olova - končící zákazem používání (r. 2000) - síry - končící bezsirným benzinem - aromátů a olefinů s redukcí na 35/18 % - konce destilace na max. 210 C Regulace tlaku par, obsahu kyslíkatých látek, průběhu destilační křivky Zákonem stanoveno povinně přidávat etanol

20 Vývoj složení nafty v EU Snižování : - obsahu síry končící bezsirnou naftou - koncových teplot destilační křivky - obsahu polyaromatických uhlovodíků Regulace hustoty, mazivosti, oxidační stálosti, obsahu FAME Zákonem stanoveno povinně přidávat MEŘO

21 Znovu pohled do historie Rudolf Diesel rostlinný olej (colza) 20. a 30. leta: etanol benzol primární benzin Zákon č. 85 z r až 25% lihu do benzinu 70. leta: ropná krize přidávání etanolu do benzinu a pokusy prosadit palivo E leta : bionafta jako biologicky odbouratelné palivo akceptováno v některých zemích po r EU: biopaliva jako obnovitelné zdroje energie prevence proti globálnímu oteplování

22 Dámy a pánové, děkuji Vám za pozornost V.M.

23

24

25

26 Suroviny pro výrobu etanolu - cukry, škrob, celuloza,... lignin? - cukrová třtina, obilí, řepa, brambory,... - nevýhoda kvasného procesu ztráta CO 2 nevýhoda etanolu - malá výhřevnost

27 Postoje automobilového průmyslu k biopalivům Etanol: formulace E 10 odmítnuta, ale E 85 akceptována FAME: někteří výrobci mají vstřícný postoj, jiní až zamítavý konkurence ale nutí k postupné akceptaci směsí i B 100

28 Vliv biosložek na provoz vozidel Menší výhřevnost etanolu lze částečně kompenzovat využitím velkého oktanového čísla. Výhřevnost FAME je jen o málo menší, rozdíl se nemusí vůbec projevovat v tahu, u směsí ani na spotřebě Omezená použitelnost pro zimní nafty

29 Vliv biosložek na emise Obsah kyslíku v molekule podporuje dokonalejší spálení paliva méně CO, sazí, ev. CH Nejmarkantnější rozdíl ve spalování nafty a E95 spaluje se bez vzniku sazí, motorový olej po provozu na E 95 nečerná

30 Vliv na systémy pro úpravu složení výfukových plynů Etanol bez vlivu Obavy ze zanášení DPF při spalování bionafty jen při nedostatečné funkci trysek Vysokotlaké vstřikování vytváří příznivější podmínky pro dokonalé spalování

31 Vliv biosložek na skladování paliv Paliva s malým obsahem etanolu chránit před stykem se vzdušnou vlhkostí-(e 85 až15%) Vydáno doporučení CONCAWE neskladovat naftu déle než půl roku Podle přísnějšího doporučení spotřebovat naftu s 5/7 % FAME do 3 měsíců, B 30 do 2 měsíců a B 100 do 1 měsíce.

32 Výroba a kvalita FAME v zemích EU V r vydána nová EN na FAME: - min. 96,5 % metylesterů - jodové číslo max kys. linoleová max. 12 %, 4 x C=C max.1 % - kovy I. i II.sk. max. 5 mg/kg - KZ, popel, voda, glyceridy, glycerol,...

33 Paliva E 85, B 30 a B 100 jsou vhodná pro nastavování a pančování - KONTROLOVAT! V období ledna a února 2010 bylo zjištěno, že některé vzorky benzinu a nafty obsahovaly podstatně více biosložky, než připouští norma, např. obsah etanolu v benzinu Super 95 byl 23 % nebo obsah metylesterů v naftě 10,9 %. Závěr: benzin byl nastavený asi 20% paliva E 85 a nafta asi 20 % SMN 30 nebo asi 6 % B 100

34 Palivo E 85 lze pančovat vodou! E 85 je směs bezvodého etanolu a benzinu Super 95 v poměru 85:15, v zimě až 75:25 Podle velikosti obsahu benzinu rozpustí při 20 C letní formulace až 17% obj. vody. Lze to snadno ověřit postupným přidáváním vody do 100 ml benzinu injekční stříkačkou za stálého míchání. Zákal vyvolaný podstatně menším přídavkem vody znamená, že je produkt pančovaný