A dízeljárművek alkoholos üzemanyagának lehetőségei ritkán kerülnek reflektorfénybe, pedig ez a technológia már évtizedek óta létezik. Az első jelentősebb kísérletek a múlt század nyolcvanas éveiben indultak, és 1989 óta sorozatban gyártanak olyan dízel haszongépjárműveket, amelyek alkohol alapú üzemanyaggal működnek. Ez a cikk bemutatja az alkoholos dízel üzemanyaggal kapcsolatos tudnivalókat, a technológia fejlődését, kihívásait és jövőbeli kilátásait.
Az alkoholos dízel üzemanyag típusai
Az alkoholos dízel üzemanyagok esetében két fő irányvonal figyelhető meg, hasonlóan az E85 bioetanollal kapcsolatos gyakorlathoz: az egyik a tiszta, míg a másik a bekevert használat.
Tiszta alkoholos üzemanyag (pl. E95/ED95): Ez a legtisztább formája az alkoholos dízel üzemanyagnak. Amerikában XcelPlus International "Dieseno", Európában pedig a svéd Sekab "ETAMAX D" néven forgalmazza a speciálisan dízelekhez kifejlesztett üzemanyagot. Ezeket gyakran E95 vagy ED95 jelzéssel illetik. A használatához módosított dízelmotor szükséges.
Bekevert alkoholos üzemanyag: Ebben az esetben az alkoholt hagyományos dízelolajjal keverik. Az amerikai Diesenol például 95,2%-os etanolból és 4,8% Beraid adalékból áll, de az USA-ban mégis inkább 15%-os bekeverést javasolnak. A svéd Sekab ETAMIX D terméke is erre a megoldásra épül, amely 15% vizes alkoholt, emulgálószert és dízelolajat tartalmaz. Ez a módszer kevésbé igényel módosítást a meglévő motorokon.
Műszaki kihívások és megoldások
Az alkohol gyulladási tulajdonságai eltérnek a dízelolajétól. Míg a benzinmotoroknál előnyös az alkohol magas kompressziótűrése (nehezen következik be az öngyulladás), addig a dízelmotoroknál ez hátrányt jelenthet, mivel azok működése éppen az öngyulladásra épül. Ezt a problémát speciális adalékokkal, úgynevezett égésjavítókkal oldják meg.
Beraid adalék: Ez az anyag kulcsfontosságú az alkoholos dízel üzemanyagok előállításában. A Beraid egy polietilén-glikol származék, egy polimer, amelyet az AZKO NOBEL festékgyár fejlesztett ki, és összetételét szabadalom védi. Ez az adalék teszi lehetővé, hogy az alkohol dízelmotorban is hatékonyan égjen. Az amerikai Diesenol 95,2%-os etanolból és 4,8% Beraidból áll.
Vízmentesség kérdése: Az E85 bioetanollal ellentétben a dízelekhez használt alkohol nem igényel 99,8%-os vízmentességet. A vizes, 96%-os alkohol is elegendőnek bizonyul, ami jelentősen csökkenti az üzemanyag előállításának költségeit.
Üzemanyagrendszer módosítása: A tiszta alkoholos üzemanyag (E95) használatához a dízelmotorok módosítása szükséges. A változtatások érintik az üzemanyagrendszer egyes elemeit is. Míg a hagyományos dízel üzemanyag kenőképességére tervezik a rendszert, addig az alkoholos üzemanyag esetében a kenőanyag szerepét hígító tölti be, ami hatással lehet az alkatrészek élettartamára. Kezdetben Bosch rendszereket alkalmaztak, később áttértek a Cummins-szal közösen fejlesztett, saját nagy (HPI) és extrém (XPI) nyomású rendszerekre.
Az alkoholos dízel buszok története és fejlődése
Az alkoholos dízel technológia úttörője a Scania volt, különösen a buszgyártás terén.
1986: Elkészült az első Scania busz, amelyet a Sekab saját fejlesztésű E95 üzemanyaggal működtettek. A 260 lóerős, 11 literes motor már akkor teljesítette a későbbi Euro 3-as környezetvédelmi normákat. Ez a busz 14 év alatt több mint 1 millió kilométert futott hibamentesen E95 üzemanyaggal.
1989: Stockholmban már 30 etanolbusz közlekedett.
1996: Megjelent a második generációs motor, egy 9 literes, 230 lóerős erőforrás, amely már Euro 4-es normákat teljesített. Ezt a Scania OmniCity buszokba építették.
2007: A harmadik generációs E95 motor már az Euro 5-ös és az EEV (Enhanced Environmentally friendly Vehicle) normákat is teljesítette, költséges és bonyolult katalizátorok nélkül.
2008: E95 üzemű járművek már 8 országban voltak forgalomban.
2009: Bemutatkozott a Scania alkoholos teherautója.
A Scania 1990-es évek eleje óta körülbelül 600 darab alkoholos üzemre felkészített motort gyártott. Érdekesség, hogy a második generációs motor Stockholmban, éves 60 000 km futásteljesítmény mellett, alig igényelt több karbantartást, mint egy hagyományos dízel motorja. Az E95 rendszerek jellemzően három befecskendezőt, egy üzemanyagcsövet, hat üzemanyagszűrőt és hat olajszűrőt használnak szemben a hagyományos dízelmotorok egy üzemanyagszűrőjével és három olajszűrőjével.
Előnyök és hátrányok
Az alkoholos dízel üzemanyagok használatának jelentős előnyei vannak a környezetvédelem szempontjából, de hátrányokkal is számolni kell.
Előnyök:
Alacsony károsanyag-kibocsátás: Az E95 üzemanyaggal működő Scania motorok minden fejlesztési fázisban tíz évvel megelőzték korukat környezeti kibocsátásuk tekintetében. Az E95 használatával a NOx kibocsátás 28%-kal, a CO 80%-kal, a HC 50%-kal, a PM (részecskék) pedig 60%-kal csökkenthető.
Katalizátormentes környezetvédelmi normák: A harmadik generációs E95 motorok költséges és bonyolult katalizátorok nélkül teljesítették a szigorú környezetvédelmi előírásokat.
Hátrányok:
Megnövekedett fogyasztás: Az E95 használatának egyik fő hátránya a megnövekedett üzemanyag-fogyasztás. Induláskor 50-70%-kal, országúti használatban 30-50%-kal, városban pedig akár 50-60%-kal is többet fogyaszthat egy alkoholos dízelmotor a hagyományos dízelhez képest.
Motor átalakítás szükségessége: A tiszta alkoholos üzemanyag (E95) használatához a dízelmotorok módosítása elengedhetetlen.
A jövő kilátásai és alternatívák
Bár a Scania sokáig egyeduralkodó volt az alkoholos dízel technológiában, a jövőben ez a helyzet változhat.
Fiat új motorfejlesztései: A Fiat 10 millió eurós beruházás keretében különleges megoldású motorokat fejleszt Brazíliának. Ezek a motorok két üzemanyag-rendszerrel rendelkeznek: kizárólag indításkor használják a dízelolajat, majd a motor folyamatos működése alkohollal történik. Az üzemanyagrendszert a Bosch biztosítja, és elsősorban Iveco teherautókba építik be. Érdekesség, hogy hasonló működésű motort magyar mérnökök is fejlesztettek már.
Személyautó átalakítás: Egy svéd tuningcég, a BSR 2008-ban egy E95 üzemű Saab 9-3 SportCombit épített. Az átalakított autó maximális teljesítménye 195 lóerő, nyomatéka 410 Nm lett, miközben fogyasztása mindössze 5 liter/100 km maradt. A károsanyag-kibocsátás drasztikusan csökkent. Azonban ez az átalakítás még kísérleti jelleggel zajlik, és nem rendelhető sorozatban.
A jövő feltöltése alkoholos üzemanyagokkal | Eyal Aronoff | TEDxChapmanU
A biodízel összehasonlítása
Felmerülhet a kérdés, miért nem a biodízel a fő alternatíva a fosszilis dízelolaj kiváltására. A biodízel repcéből vagy napraforgómagból készül. Az egyszerűbb dízel rendszerek a sajtolás utáni nyersanyagot is képesek feldolgozni, míg a modern motorokhoz finomítani, észterezni kell.
Biodízel előnyei:
- A finomított biodízel tökéletesen keverhető a hagyományos olajhoz (5-10-20%-ban), a motor nem igényel átalakítást.
- 100%-os biodízel használata esetén a széndioxid megtakarítás nagyobb, mint az etanol esetében.
Biodízel hátrányai:
- Agresszívabb anyag: A biodízel agresszívebb, mint a bioetanol. Régebbi dízel motoroknál az üzemanyagrendszer alkatrészeit cserélni kellett. A modern motorokat már felkészítették a tiszta biodízel üzemre.
- Korlátozott előállítás: A biodízel előállítása viszonylag korlátozott mennyiségben lehetséges, kizárólag olajtartalmú növényekből. Ezzel szemben az alkohol szinte mindenből (algától a fűrészporig) előállítható.
- Rosszabb kibocsátási értékek: Biodízellel működő járművek kibocsátási értékei rosszabbak lehetnek, mint hagyományos társaiké. Egy Euro 5-ös motor Euro 4-esre vagy 3-asra minősülhet vissza.
- Avulás és dermedés: Biodízelt kizárólag folyamatosan működő járművekben szabad használni, mert az olaj avasodik és megdermed.
Magyarországon ugyan történik biodízel termelés és finomítás, de nem kapható, és nincsenek rá vonatkozó szabványok (kivéve a dízelbe való bekeverést).
Denaturált szesz a dízel üzemanyagban
A denaturált szesz olyan etil-alkohol, amelyhez adalékokat kevernek, hogy emberi fogyasztásra alkalmatlanná váljon, de eredeti céljára felhasználható maradjon. Ez az eljárás azért szükséges, mert a tiszta etanolt az alkoholos italok magas adóterhei sújtják. A denaturált szeszt leggyakrabban oldószerként, szeszlámpák vagy kerti sütők üzemanyagaként használják.
A denaturálás nem változtat az alkohol kémiai összetételén, de a hozzákevert anyagok (pl. metanol, denatónium benzoát, piridin) megakadályozzák, hogy az alkoholt egyszerű módszerekkel (pl. lepárlással) ismét ihatóvá tegyék. A metanol közeli forráspontja miatt kedvelt denaturáló szer, kis mennyiségben is mérgező. A denaturált szesz Magyarországon adómentes.
A denaturált szesz mérgező volta ellenére néha - alacsony ára miatt - alkoholos italok helyett fogyasztják, ami vakságot vagy halált okozhat. Ezt megelőzendő, gyakran denatónium benzoátot (keserű íz) vagy piridint (kellemetlen szag) adnak hozzá.
Denaturált szesz a dízel üzemanyagban télen
A téli hidegben a dízel üzemanyagban található víz megfagyhat, ami eldugíthatja az üzemanyagrendszert, különösen a szűrőt. A denaturált szesz minimális mennyiségben (kb. 1 dl) történő hozzáadása a dízelhez segíthet megelőzni a fagyást. Az alkohol ugyanis elegyedik a vízzel, így az nem tud megfagyni, és akár a kipufogón keresztül is távozhat.
A felhasználók tapasztalatai szerint a denaturált szesz használata (-20 Celsius fok környékén) megakadályozza a gázolaj víztartalmának elfagyását. Fontos a szűrő alján összegyűlt "üledék" (víz) rendszeres leengedése is. Extrém hidegben a dermedésgátló használata is ajánlott.
A kutak és az üzemanyag minősége
A felhasználói tapasztalatok eltérőek a különböző kutak és üzemanyagok minőségét illetően. Egyesek szerint a prémium üzemanyagok nem mindig nyújtanak jobb teljesítményt vagy hidegtűrő képességet, mint a hagyományosak. Egy 2010-es esetleírás szerint a sima Agip dízelolaj (-21 fokban) jobban teljesített, mint az OMV Alpesi dízel (-15 fokban), amely belefagyott.
Más vélemények szerint az üzemanyag minősége és a kút márkája is számíthat. Többen kiemelték, hogy a Lukoil üzemanyaggal jobb fogyasztási eredményeket értek el, mint más márkákkal. A modern dízel motorok, különösen a common rail rendszerek (pl. TDCI) magas befecskendezési nyomása miatt kevésbé érzékenyek az üzemanyag minőségének apró eltéréseire, mint a régebbi típusok.
A vezetési stílus, a sebesség, a külső körülmények (szél, eső, útviszonyok), a gumiabroncsok mérete és a klíma használata mind befolyásolják az üzemanyag-fogyasztást.
Következtetések a fosszilis dízelolaj kiváltásával kapcsolatban
A fosszilis dízelolaj kiváltása számos akadályba ütközik, annak ellenére, hogy a városi légszennyezettség csökkentésében a tömegközlekedés átalakítása kulcsfontosságú lenne. Az alkoholos üzemanyagok, mint az E95, jelentős potenciált rejtenek a károsanyag-kibocsátás csökkentésében, különösen a jelenleg futó, szennyező dízelmotorok esetében. További lehetőségek rejlenek a vasúti és vízi közlekedésben, valamint általában mindenhol, ahol dízelolajat használnak. A 10-15% alkohol bekeverési százalékkal történő indulás Magyarországon reális lépés lehetne ezen az úton.