BIOPALIVA BIOFUELS
Situace kolem ropy 1 barel ropy = 159 litrů Denní těžba ropy na světě : asi 75 milionů barelů Roční těžba ropy na světě : asi 27 miliard barelů Ropa pokrývá asi 40 % primární spotřeby energie na světě 70 % ropy se spotřebuje v dopravě Za 5 10 let budou celosvětové zásoby ropy z poloviny spotřebovány.poté se bude celosvětová těžba ropy snižovat.
SITUACE V EU Rostoucí spotřeba energie včetně energie pro dopravu Nedostatečné zásoby ropy v EU Obava z rostoucí ceny ropy Závislost na dovozu Rostoucí emise GHG Závazky Kjotský protokol
CÍL 20 % motorových paliv nahradit alternativními palivy
Zvětšování podílu alternativních paliv na celkové spotřebě motorových paliv v zemích EU do roku 2020 (% e.o.) ROK BIOPALIVA ZEMNÍ PLYN VODÍK CELKEM 2005 2 - - 2 2010 6 2-8 2015 (7) 5 2 14 2020 (8) 10 5 (23)
Palivové články -MCFC 1. Vodíkové (Proton exchange membrane)..? 2. MCFC
BIOPALIVA Bioethanol FAME methyl (etyl)estery mastných kyselin ALTERNATIVNÍ PALIVA Biopaliva Zemní plyn Vodík GTL, BTL
SMĚRNICE EU 2003/30/EC..podpora 2003/96/EC..zdanění Národní trhy.biopaliva 2005: 2,0 % (e.o.) 2010: 5,75 % (e.o.)
Schéma výroby BiOH
Bioetanol - výroba 30 C, 24-40 hod, ph = 4-6... 13 % alkoholu
Bioetanol - norma Vlastnosti Jednotka Mezní hodnoty Zkouší se podle minimá lně maximálně Vzhled čirý, bez zákalů a ČSN 66 0805 sedlin Obsah ethanolu před % (VN) 99,7 - ČSN 66 0805 denaturací Obsah vody % (VN) - 0,39 ČSN ISO 760; ČSN ISO 1388-1 Hustota (při 20 C) 1) kg/m 3 791 - ČSN ISO 758; ČSN 66 0805 Obsah ethanolu po denaturaci % (VN) 95,6 - Vyhl. Mze ČR č. 82/2000 Sb., čl.1 odstavec 2 (1)c) metodou plynové chromatografie Obsah volných kyselin mg/le 2) - 50 ČSN ISO 1388-3,4; ČSN EN 228 Odparek mg/le 2) - 15 ČSN 66 0805 Obsah denaturačního prostředku 3) % (VN) 2,0 4,0 Nestanovuje se, výrobce zaručuje provedení denaturace dle příslušného právního předpisu b 1) viz Úřední alkoholometrické tabulky Vyhláška MZe ČR č. 141/97 Sb. Příloha část A 2) le litr ethanolu jednotka stanovená Zákonem o lihu č. 61/97 Sb. 2 odst. j. 3) Pro přímé mísení do benzínu se k denaturaci použije benzín Natural 95 (Super), pro výrobu ETBE se k denaturaci použije ETBE (ethylterciální butyléter) Obsah aldehydů se řídí Vyhláškou č. 141/97 Sb. pro líh kvasný bezvodý ke zvláštním průmyslovým účelům
Bioetanol do aubi Přímý přídavek...problémy ETBE EN 228 Max. 5 % obj. BiOH 15 % obj. ETBE Obsah kyslíku max. 2,7 % hmot.
NORMA AUBI
Tlak par - těkavost aubi
Nízkoteplotní vlastnosti aubi Směs Obsah Obsah Krystalizace TVP lihu vody [ C] [%obj.] [mg/kg] zákal bod krystalizace [ C] B1 2 859,0 - -50,3 < -70 C B2 3,5 2042,5-12 -42,5 < -70 C B3 5 2923,7-10 -30 < -70 C
Základní vlastnosti Ethanol MTBE ETBE methanol TBA TAME Oktanové číslo VM 111,4 118 118 114,4 109 111 Směsné oktanové číslo VM 130 133 103-108 106-111 120-130 Oktanové číslo MM 94 100 102 94,6 93 98 Směsné oktanové číslo MM 96 102 99 95-96 89-92 91-94 Bod varu [ C] 78,4 55,3 73,1 64,7 82,9 86,3 Hustota@20 C [kg/m 3 ] 789 741 740 793 770 770 789 734 744 789 Tlak par (RVP) [kpa] 125 55 27 410 65 (160) (540) Výhřevnost [MJ/kg] 22,17 35,2 36,3 19,55 26,77 19,7 21,15
Směsný tlak par ethanolu Tlak par (kpa) x 350 300 250 200 150 100 50 0 0 5 10 15 Obsah EtOH v AuBi, (%obj.) Tlak par autobenzinu s EtOH Směsný tlak par EtOH Přírůstek tlaku par 7 6,5 6 5,5 5 4,5 4 3,5 Přírůstek tlaku par (kpa) x
Průběh vymývání lihu Benzinová směs s obsahem 2 %obj. lihu 7 6 Objem (%) x 5 4 3 Objem vodní vrstvy Přidaná H 2 O 2 1 0 Objem vymytého lihu 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 H 2 O (%)
Kosolventní vlastnosti ETBE SEE 5/5 s obsahem 5% obj. ETBE a 5% obj. etanolu objem (%) 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Odečtená vodní hladina Přidaná H 2 O Objem vymytých kyslíkatých složek 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 H 2 O (%) Typ benzinu dle složení ALK, FCC, PYGAS, REF, IZOM,
BIOMASA Biodegradabilní podíl z produktů, odpadů a zbytků ze zemědělské výroby, dřevařského průmyslu Biodegradabilní podíl z odpadů
Bioetanol v ČR Plán: 2,0 mil. hl/rok 160 kt/rok Surovina: pšenice 4,0 t/ha Spotřeba: 140 000 ha = 3,3 % půdního fondu Vedlejší produkt: 175 000 lihových výpalků Pro výrobu ETBE: 80 kt/rok Spotřeba aubi v ČR: 2,2 až 2,5 kt (2005-10) ETBE: 450 hl + 43 kt IZOBUTYLEN BiOH: 1550 hl přímo do aubi
NORMA VS.BUDOUCNOST E5.E10.E15 FUEL FLEXIBLE VEHICLES ACEA 1. Kapacity (spotřeba vs. vyrobitlné množství) 2. Vliv na vozidla 3. Vliv na materiály 4. Stabilita emisí 5. Tlak par 6. Organické kyseliny 7. Tolerance k vodě 8. Nečistoty
Diesel MONA ČSN EN 590 MONA s 5 % obj. MEŘO BIONAFTA = MEŘO ČSN EN 14214 SMĚSNÁ MOTOROVÁ NAFTA ČSN65 6508 (S OBSAHEM MIN. 31 % OBJ.)
ROSTLINNÉ OLEJE Vysoká viskozita Špatná termická a hydrolytická stabilita Nízké cetanové číslo
Oleje a paliva v EU Oleje -celkem (2004): 10,4 Mt Slunečnicový 16% Ostatní 7% Sojový 25% Palmový 0% Řepkový 52% Motorová paliva 2004 2020 Celkem: 280 Mt 325 Mt Benzíny: 120 Mt 135 Mt Motorová nafta: 160 Mt 190 Mt
Složení olejů Triglyceridy >95%, po rafinaci >99%, Ostatní Zastoupení mastných kyselin <5% (Fosfatidy, volné mastné kyseliny, steroly, tokoferoly) Olej Sojový 10 4 23 54 7,5 0,4 0,3 0,4 Palmový 1 44 4 40 10 0,2 Řepkový 4 1,5 60 20 11 0,5 1,5 0,4 Slunečnicový 5,5 4 25 64 0,3 0,3 0,7
FA
BIONAFTA MEŘO/EEŘO BIONAFTA: ČSN EN 14214 Na 1 t MEŘO. 2,5 t řepky BIONAFTA + MONA (5 až 30 %)
PROČ NE ČISTÉ MEŘO? Chemické složení Termicko-oxidační stabilita Vyšší viskozita a hustota Odlišná destilační křivka Rozpustnost vody, emulgovatelnost Nižší výhřevnost Sklon k hydrolýze Napadání mikroorganismy Horší nízkoteplotní vlastnosti 5 %
Realizace směrnice EU v podmínkách ČR 6) možnosti zemědělské produkce MEŘO (kt) 50 100 150 200 250 300 350 400 Bilance surovin: Řepka (kt) 130 265 395 530 660 795 925 1 055 Řepk. olej (kt) 50 105 155 205 260 310 360 410 Bilance vedlejších produktů: Pokrutiny (kt) 80 155 235 310 390 470 545 625 Glycerin (kt) 6 11 17 22 28 33 39 44 Bilance osevních ploch (tis. ha): výnos 1,6 t/ha 85 165 250 330 415 495 580 660 výnos 3,5 t/ha 40 75 115 150 190 225 265 300
FISCHER-TROPSCH SYNTÉZA REAKTOR MTFB RISER SLURRY Teplota C 240 320 260 Tlak bar 25 23 18 H2/CO mol/mol 1,7 2,5 0,6 Methan % hmot. 2 10 7 Benzin % hmot 18 40 19 Diesel % hmot 14 7 14 Wax % hmot 52 4 38
PROBLÉMY Vysoký obsah glycerolu a glyceridů ucpávání palivových filtrů + korozní působení na neželezné kovy (Cu, Zn) Nízká oxidační stabilita je příčinou tvorby úsad na motorech, koroze v důsledku vytvoření agresivních oxidačních produktů (k.mravenčí, octová) Vysoký obsah alkalických kovů (Na,K) vede k hygroskopičnosti a tvorbě mýdel, kalů.. Ucpávání filtrů Malá stabilita při nízkých teplotách.. Zhoršená filtrovatelnost Vysoký obsah vody..koroze, ucpávání filtrů, bakteriální napadení Pro růst organismů (bakterie, plísně, houby) je vhodný substrát obsahující mastné kyseliny, fosfor a vodu, zejména při skladování i malé množství FAME může vyvolat tento problém Vysoké číslo kyselosti (volné kyseliny) a jejich korozní působení Koksování, úsady, kaly v oleji. Ucpávání vstřikovacích trysek Vysoký obsah fosforu má dopad na účinnost a životnost oxidačních katalyzátorů Nárůst pěnivosti paliva Vysoká viskozita bionafty při nízkých teplotách. Problémy při dosahování potřebných vysokých vstřikovacích tlaků
OBNOVITELNÉ SUROVINY BIOPALIVA 2. GENERACE GTL, BTL SYNTÉZNÍ PLYN.. SUROVINOVÝ JOINT VENTURE
FISCHER-TROPSCH SYNTÉZA n CO + (2n+1) H 2 n CO + 2n H 2 n CO + 2n H 2 C n H 2n+2 + H 2 O C n H 2n + H 2 O H(-CH 2 -) n OH + (n-1)h 2 O Fe, Co - katalyzátory
Konvenční paliva z alternativních zdrojů - GTL GAS LIQUID