Так ли хороша идея делать топливо из растительного масла
Наша жизнь не стоит на месте, а вместе с этим растет и численность транспорта на дорожных путях. Транспорт использует горючее, которое выбрасывает опасные газы, загрязняющие окружающую среду, что вынуждает людей придумывать новые типы топлива. Один из них — биодизельное топливо.
«Из чего же, из чего же. »
Биодизель — это жидкое моторное сырье, представляющее собой метиловый эфир, который удается получить из растительных масел (добывается из водорослей, риса, мака и т. д.) и животных жиров в процессе реакции синтеза. Огромным преимуществом является то, что биотопливом можно заправлять автомобили без особых рисков, потому что свойства биодизеля и дизеля идентичны.
Это горючее можно использовать в чистом виде или смешивать с дизелем. Всего существует 3 вида биотоплива: B5, B7, B10 (число — это процент содержания жиров и растительных масел в топливе).
Биодизель производится из возобновляемых ресурсов, но абсолютно экологически чистым его назвать нельзя.
Достоинства биодизельного топлива
Вот ряд преимуществ биодизеля:
Недостатки биодизельного топлива
Везде, где есть плюсы, есть и минусы, давайте посмотрим на них:
Где сегодня можно уже заправиться
Биодизель — это практически единственный (есть еще биоэтанол) альтернативный источник энергии для транспорта, который подходит для всех видов дизельных двигателей.
Хоть процесс производства его не сложен, развитие биодизельного рынка в России, к сожалению, экономически невыгодно. Поэтому, как и раньше, автолюбители заправляют машины классическим дизелем.
Вероятно, у нас отрасль еще не скоро станет популярной, однако уже в 48 странах мира развивают добычу биотоплива (в их числе — Бразилия, Япония, Китай, Индия).
В последние десятилетия развитые страны мира уделяют все больше внимания замене традиционного дизельного топлива альтернативным, биологическим. Это горючее, называемое биодизелем, получают из масел различных технических (рапс) и естественных (пальма) культур по сравнительно простой технологии. Неудивительно, что разные мастера – умельцы быстро подхватили эту идею и организовали у себя дома небольшое производство биодизеля для личных нужд. Разберемся же, как происходит переработка растительных масел в горючее, и каким образом можно наладить данный процесс в домашних условиях.
Как производится дизельное биотопливо?
Сырьем для этого вида топлива могут служить любые культуры, из которых получают большое количество растительного масла. Чаще всего это рапс и соя, их переработка дает максимальный выход сырья и, соответственно, конечного продукта в виде биодизеля.
В дело идут и животные жиры, являющиеся отходами мясокомбинатов, кожевенных заводов и других предприятий. Также годятся перегоревшие растительные масла из ресторанов и прочих заведений общественного питания.
Следует отметить, что биодизель из масла растительного и животного происхождения производится по относительно простой технологии. Основные этапы технологического процесса выглядят следующим образом:
Примечание. Глицериновая фаза – это еще не чистый глицерин, для его выделения субстанцию надо дополнительно переработать. Так что схема полного цикла выглядит куда сложнее:
Технологическое оборудование для производства биодизеля тоже не отличается высокой сложностью и представляет собой несколько емкостей, соединенных между собой трубопроводами, а также насосы – главный и несколько дозирующих. Поскольку на предприятиях все этапы автоматизированы, то реактор и другие резервуары оборудованы датчиками температуры и уровня, а насосами управляет контроллер. Все данные о протекающем процессе выводятся на дисплей оператора.
Производство в домашних условиях
Первая и одна из главных проблем – где взять достаточное количество сырья. Хорошо, если вы фермер и выращиваете рапс либо являетесь владельцем ресторана, где остаются отходы растительных жиров. Если же доступа к источнику недорогого сырья у вас нет, то и делать биодизель своими руками вы не сможете. Покупать масла будет нерентабельно, особенно учитывая проблему вторую – качество топлива.
Чтобы смело использовать в любых автомобилях или отопительных котлах произведенный в домашних условиях биодизель, надо обеспечить качество продукта. Иначе вы столкнетесь с бесконечными ремонтами и очистками ваших двигателей и форсунок котлов. А для этого технология должна быть организована и выверена на высоком, а не кустарном уровне. В свою очередь, это приведет к тем же затратам, чья окупаемость – под вопросом.
С низким качеством биодизеля могут на долгое время примириться старые автомобили и трактора с неприхотливыми двигателями и топливными системами. То же касается отопительных капельных печей и котлов с горелкой Баббингтона, нетребовательных к качеству горючего. На этот случай подойдет простейшая установка для производства биодизеля, при других раскладах технологию придется усложнить. Итак, для сборки установки потребуется:
Чтобы освоить производство биодизеля в домашних условиях, надо установить емкости на металлические подставки горловиной вниз, а сверху проделать закрывающиеся отверстия для заливки компонентов. Можно использовать и металлические бочки или самодельные баки из стальных труб большого диаметра. Внизу каждого сосуда надо приделать штуцер, а к нему прикрутить кран, после чего соединить все элементы между собой трубами, как показано на рисунке:
Средняя емкость будет служить реактором, куда необходимо встроить ТЭН. В другой большой бак заливается масло, а в малый – метиловый спирт. Предварительно к метанолу добавляется каустическая сода, играющая роль катализатора. Открыв краны таким образом, чтобы вещества из вспомогательных емкостей попадали в реактор, включается насос и ТЭН, чей термостат настроен на температуру 60 °С.
В видеоролике ведущий программы Top Gear Джереми Кларксон рассказывает и показывает, как сделать биодизель в домашних условиях :
О плюсах и минусах биодизеля
Основная масса достоинств этого вида горючего относится к снижению выбросов в окружающую среду. Если смотреть на вопрос глобально, то количество углекислого газа, образовавшегося при сгорании топлива, теоретически равняется тому объему, что потребили из воздуха масличные культуры. Можно считать, что выдерживается баланс, но только при сжигании биодизеля в котлах, их КПД довольно высок. А вот эффективность ДВС – всего 60%, там помимо углекислого образуется и угарный газ, загрязняющий атмосферу.
В составе топлива очень мало серы, из-за чего использование биодизеля наносит куда меньший вред окружающей среде. При попадании в воду горючее не загрязняет ее, а постепенно разлагается микроорганизмами. Ну и двигатель на растительной солярке работает лучше, ибо его цетановое число (51) выше, чем нефтяного топлива (42—45). Из минусов стоит отметить:
При производстве своими руками образуются технологические отходы биодизеля в виде глицериновой фазы, которые невозможно переработать в домашних условиях. Да и само топливо, добытое дома, не сравнится по качеству с заводским и может создать много проблем во время эксплуатации ДВС. Поэтому умельцам, занимающимся этим делом, можно посоветовать как можно тщательнее фильтровать масло перед загрузкой в бак, это касается и конечного продукта.
Заключение
Как выяснилось, изготовление биодизеля не такое уж и простое дело, как может показаться. Особенно если ориентироваться на советы, взятые из интернета. Это вовсе не значит, что домашнее производство горючего невозможно, просто оно потребует значительных вложений и усилий.
Растительное масло, топливо из растительного масла, пёль (разговорный)
Краткое описание
Топливо для самовоспламеняющихся поршневых двигателей (дизельное топливо)
источник
74,0 мм² / с (20 ° C) (макс. 36,0 мм² / с)
9,7 кВтч / л = 10,5 кВтч / кг
другое топливо на растительном масле
Другие названия
Растительное масло, топливо из растительного масла, пёль (разговорный)
Краткое описание
Топливо для самовоспламеняющихся поршневых двигателей (дизельное топливо)
источник
9,2 кВтч / л = 10,0 кВтч / кг
Оглавление
история
Поиск альтернативных видов топлива активизировался только после нефтяного кризиса 1970-х годов. Повышение осведомленности об окружающей среде и защите климата к концу 20-го века снова привлекло внимание к возобновляемым источникам энергии.
Подходящие растительные масла
характеристики
использовать
Для топлива на растительном масле Р100, т.е. ЧАС. химически неизмененное растительное масло, DIN 51623 соответствует определенным стандартам качества. DIN 51605 был разработан с учетом требований к качеству чистого рапсового масла (R100).
Двигатели и нагреватели для растительного масла
При использовании растительного масла выбросы частиц сажи примерно вдвое меньше, чем при использовании дизельного топлива. Мощность заметно увеличивается только при холодном двигателе и недостаточном распылении в цилиндре. Выбросы мелкой пыли меньше, чем при работе с дизельным двигателем. Загрязнение серой и тяжелыми металлами в значительной степени устранено.
Стоимость переоборудования для самостоятельной установки составляет от 200 до 600 евро.
Преобразование может быть выполнено в систему с 1 или 2 резервуарами:
При двухцилиндровой системе запуск двигателя и прогрев солярки происходит из отдельного бака. Образующееся отходящее тепло дизельного двигателя предварительно нагревает остальную часть системы. Затем он переключается на бак для растительного масла вручную или полностью автоматически. В фазах низкой нагрузки, например, на холостом ходу или в диапазоне частичной нагрузки, следует использовать дизельное топливо. В полном диапазоне нагрузок можно использовать до 100% растительного масла. Перед тем, как выключить двигатель на длительное время, вы должны своевременно переключить его, чтобы система впрыска снова была заполнена дизельным топливом при повторном запуске двигателя.
При современном уровне развития техники конверсия имеет наибольший смысл в основном для грузовых автомобилей, грузовых автомобилей и сельскохозяйственных машин, поскольку конверсия окупается в течение нескольких месяцев из-за высокого удельного расхода этих транспортных средств.
К концу 2015 года около 200 тяжелых коммерческих автомобилей испытывают растительные масла в практическом использовании в Германии. Он основан на стандарте DIN SPEC 51623, который определяет оптимальные свойства топлива на широкой основе растительного сырья. Целью является промышленная осуществимость для всех брендов в текущих коммерческих транспортных средствах с учетом экономических аспектов. На выставке IAA Commercial Vehicles 2012 особое внимание уделяется соответствию нормам выбросов Евро 6. Для полевых испытаний автомобили оснащены специальной двухтопливной технологией.
Проблемы при использовании
Замена моторного масла
Чистое дизельное топливо начинает испаряться примерно при 55 ° C. Если моторное масло достигает этой температуры во время движения, дизельное топливо испаряется из моторного масла. Поскольку растительное масло, в отличие от дизельного топлива, начинает испаряться только при температуре около 220 ° C, а моторное масло никогда не достигает этой температуры, растительное масло неизбежно накапливается в моторном масле. Переоборудование автомобиля для работы на растительном масле может только замедлить этот процесс, но не предотвратить его. Поэтому рекомендуется во всех случаях регулярно проверять уровень масла и сокращать интервалы замены масла вдвое.
вязкость
Растительное масло намного более вязкое, чем дизельное топливо, но система впрыска двигателя рассчитана на более жидкое дизельное топливо. Температура вспышки растительного масла примерно на 165 К выше, чем у дизельного топлива. Оба свойства имеют решающее влияние на горение.
При переоборудовании необходимо либо адаптировать двигатель для работы с растительным маслом, либо заменить растительное масло так, чтобы оно было максимально приближено к свойствам дизельного топлива. Для обеспечения наиболее полного сгорания при впрыске растительное масло необходимо распылять так же тонко, как и дизельное топливо. Для этого необходимо либо довести вязкость растительного масла до вязкости дизельного топлива, либо увеличить давление впрыска. На практике обычно используются оба варианта.
Вязкость растительного масла сильно зависит от температуры, т.е. Другими словами, чем дальше нагревается растительное масло, тем оно становится более жидким. При комнатной температуре вязкость растительного масла примерно в 100 раз больше, чем у дизельного топлива, что привело бы к огромным нагрузкам в немодифицированных ТНВД. Растительное масло достигает вязкости дизельного топлива только при температуре около 150 ° C. Однако обычно Pöl нагревается только до 65–85 ° C с помощью охлаждающего водяного теплообменника.
Теоретически можно было бы соответственно увеличить давление впрыска, но усилие очень велико, поэтому давление впрыска увеличивается лишь незначительно. В более старых системах впрыска этого легко добиться, изменив давление открытия впрыскивающих форсунок. Поскольку нагнетательному насосу требуется немного больше времени для создания более высокого давления, топливо впрыскивается позже; затем необходимо сбросить время впрыска.
Смесь дизельного топлива / бензина
Помимо нагрева, добавление дизельного топлива или бензина также является способом изменения вязкости и температуры вспышки растительного масла. Эта технология используется некоторыми специалистами по модернизации, такими как Б. Используются «технология растительного масла Klümper» и «Danhag».
Растительное масло гуще дизельного топлива. Поэтому смесь дизельного топлива и растительного масла, независимо от соотношения компонентов смеси, никогда не сможет достичь вязкости дизельного топлива. Комбинация добавки и нагрева зарекомендовала себя на практике. С одной стороны, растительное масло намного более жидкое при той же температуре, чем без добавления дизельного топлива, а с другой стороны, температура вспышки смеси падает до значения от 55 ° C (дизельное топливо) до 220 ° C ( растительное масло), что способствует лучшему сгоранию.
Бензин тоньше дизельного топлива, поэтому смесь растительного масла с бензином может достигать вязкости дизельного топлива. Это относится к соотношению смеси примерно 60% масла PO и 40% бензина. Однако антидетонационные добавки, добавленные в бензин, препятствуют самовоспламенению смеси в дизельном двигателе. ЧАС. цетановое число резко падает, из-за чего двигатель плохо запускается и не обеспечивает полную мощность. Следовательно, в этом случае необходимо добавлять улучшающие воспламенение добавки, увеличивающие цетановое число. Кроме того, добавление бензина ухудшает смазывающие свойства растительного масла, что может привести к повреждению ТНВД. Здесь помогает добавление масла для двухтактных двигателей. Смесь из 59% масла PO, 39,5% бензина, 1% масла для двухтактных двигателей и 0,5% присадки, улучшающей зажигание, имела значение HFRR 160 мкм в исследовании, проведенном Университетом Ростока в сентябре 2011 года, что означает, что она смазывает почти в три раза лучше, чем предписывает EN 590 для дизельного топлива (460 мкм).
В этом контексте следует также упомянуть так называемую смесь Шура (смесь Шура, SCHUR-ECOFUEL), которая в дополнение к 80% об. Растительное масло содержит около 10% бензина для снижения вязкости и 10% изопропилового спирта (IPA) для самовозгорание. Избегают сложного процесса этерификации, и топливная смесь относительно близка по свойствам к ископаемому дизельному топливу.
место хранения
Растительное масло следует хранить как можно более темным и прохладным. Хранение может осуществляться в надземных и подземных резервуарных системах без каких-либо проблем, причем подземные системы имеют преимущества из-за их относительно постоянной низкой температуры.
Поэтому хранение должно быть темным, прохладным (от 5 до 10 ° C), сухим и с небольшой площадью контакта с кислородом воздуха. Резервуары, трубы и фитинги должны быть изготовлены из нержавеющей стали (без каталитически активных компонентов сплава, таких как медь) или непрозрачного пластика (например, HDPE ) и содержать водоразделительный фильтр для вентиляции. Подземные резервуары дешевы из-за обычно низкой температуры хранения. Резервуары следует очищать регулярно, так как отложения примесей ускоряют ухудшение качества из-за химических реакций (см. Выше).
Для производства растительного масла на маслобойне характерна следующая комбинация хранения:
Это исследование обнаружило:
Налогообложение в Германии
С годами эта льгота постепенно отменялась, что увеличивало налоги на топливо. Помимо вступления в силу закона 1 августа 2006 года, были внесены поправки в 2008, 2009 и 2013 годы. На 2013 год размер компенсации по-прежнему составляет 21,40 евро за 1000 литров (2,14 цента / литр), что является уменьшением в размере 4,55% равно.
В следующей таблице показано налогообложение топлива на чистом растительном масле.
с даты
Базовое налогообложение в центах за литр
Помощь в центах за литр через EnergieStG
Чистый налог в центах за литр
отн. Доля для основного налогообложения
1 августа 2006 г.
47.06
47.06
0,00
0%
1 января 2008 г.
47.06
38,89
8,15
17,3%
1 января 2009 г.
47.06
30,49
16,55
64,8%
1 января 2013 г.
47.06
2,14
44,90
95,4%
Биодизельное топливо и растительное масло для использования в качестве топлива в сельском хозяйстве не облагаются налогом. Биодизельное топливо и растительные масла, используемые в качестве топлива для отопления, не облагались налогом до 31 декабря 2009 г. ( Раздел 50 (1) № 5 EnergieStG ). С 2010 года они, как и топочный мазут, облагаются налогом по ставке 6,135 центов за литр в соответствии с Разделом 2, абзацем 3 №1 в сочетании с параграфом 4 EnergieStG.
Стандарты качества
Свойства растительного масла различаются в зависимости от того, из какого растения они были получены. Например, масло камелины более жидкое, чем рапсовое масло. Если для дизельного топлива можно гарантировать единые стандарты качества, то с растительным маслом сделать это не так просто. Он недоступен в виде стандартизированной жидкости, и до сих пор нет крупномасштабного рынка, который полагался бы на централизованную обработку и позволял бы контролируемое смешивание масел различного происхождения и, следовательно, постоянного качества.
Объемный расход и рабочие характеристики примерно одинаковы для обоих видов топлива (дизельного и рапсового масла). Однако растительное масло горит немного «мягче», потому что сгорание происходит медленнее. Производители двигателей считают коксовый остаток проблемой, в результате чего нет или почти нет разрешений на использование растительного масла. Кроме того, растительное масло имеет тенденцию к полимеризации в сочетании с присадками в моторном масле, то есть с образованием твердых соединений и комков. Это вызвано неизбежным попаданием несгоревшего растительного масла через стенку цилиндра в моторное масло, особенно при движении на короткие расстояния.
Рынок и стоимость
В одной только Германии, по последним оценкам VCD, около 20 000 автомобилей работают на растительном масле. На заправочных станциях с растительным маслом или маслобойнях цена на чистое растительное масло, включая налоговую составляющую, обычно находится на том же уровне цен, что и дизельное топливо на обычных заправочных станциях.
В отличие от обычного топлива, рапсовое масло доступно только на нескольких сотнях заправочных станций в Германии. Есть также много поставщиков и маслобойных заводов, которые предлагают растительное масло в количествах, обычных для заправки.
Заправка растительным маслом из литровых бутылок возможна везде (масло пищевое рафинированное соответствует DIN 51605), но неудобно. Кроме того, вы обязаны впоследствии уплатить налоговые сборы в налоговую инспекцию. Поэтому многие водители растительного масла используют резервуар для хранения с насосом на частной территории (фермерская заправочная станция). Обычный размер составляет около 1 м³. Некоторые небольшие резервуары для хранения доступны по цене около 50 евро.
Затраты (включая НДС) на модернизацию варьируются от 360 евро (1 бак) или 1500 евро (2 бака) до 4000 евро за двигатель, транспортное средство или стационарную установку, в зависимости от метода. Наборы для самостоятельной установки доступны по цене от 260 евро (1 резервуар) или 600 евро (2 резервуара). В некоторых регионах государственные субсидии также предлагаются в размере до половины чистых затрат на ремонт.
Доступность в Германии
Многие поставщики предлагают растительное масло в больших количествах, которое можно временно хранить в бытовых резервуарах. Заправка растительным маслом из продуктовых магазинов (бутылки из-под салата) возможна, но неудобна, а из-за небольших размеров упаковки также требует больших отходов. Кроме того, некоторые сети супермаркетов ввели максимальный объем продаж. Спонтанная потребность может быть покрыта обычным дизельным топливом с заправочной станции.
Кроме того, следует иметь в виду, что растительное масло, приобретенное в розничной торговле продуктами питания, если оно залито в бак транспортного средства, определяется этим законом как топливо в смысле закона о налоге на энергию ( Раздел 1 (2) No. 1 Закона о налоге на энергию), который является производственным актом в соответствии с Законом о налоге на энергию ( раздел 6 (1) Закона о налоге на энергию), так что, поскольку это происходит за пределами производственного объекта, налог на энергию (в сумма 47.04 центов / л; создается статья 2 (1) № 4, буква b в сочетании с абзацем 1 предложения 1 Закона о налоге на энергию (см. пункт 1 статьи 9 Закона о налоге на энергию). В дополнение к предварительному уведомлению в компетентную главную таможню (раздел 9 (1a) Закона о налоге на энергию), необходимо немедленно подать налоговую декларацию (пункт 2 статьи 9 (2) Закона о налоге на энергию).
Растительное масло могут производить местные фермеры с помощью недорогих маслопрессов меньшего размера по доступной цене. В связи с резким увеличением налоговой нагрузки на растительное масло в качестве топлива в Германии с 2008 года следует ожидать, что производство растительного масла станет значительно менее привлекательным для фермеров и что количество вариантов заправки будет быстро сокращаться. Для фильтрации растительных масел до качества топлива на рынке сегодня есть дешевые и качественные системы фильтрации.
Воздействие на окружающую среду
Защита климата
Использование природных источников энергии приводит к снижению загрязнения CO 2 на большой территории и в долгосрочной перспективе по сравнению с сырой нефтью. Углекислый газ, образующийся при сгорании, поглощается заводами-производителями возобновляемых источников и преобразуется в новую энергию.
Энергетический баланс при производстве растительных масел, помимо прочего. представленный Poel-Tec. Соответственно, коэффициент PÖL более благоприятен, чем у биодизеля (
1,48), но менее благоприятен, чем у обычного топлива, который составляет
Защита ресурсов
Ввиду истощения ископаемых ресурсов сырье для энергоснабжения, а также для химической промышленности, которые все чаще производятся в сельском хозяйстве, станут более важными в будущем. Нефтедобывающие компании также принимают во внимание это развитие и инвестируют в соответствующие исследования.
Защита от воды
Природные вещества также могут повредить реки, озера и грунтовые воды. Например, Раздел 5 Закона о водных ресурсах требует «должной осторожности, необходимой в данных обстоятельствах, чтобы избежать пагубного изменения свойств воды». Классификация «не опасная для воды» означает только то, что особые требования разделов 62 и 63 Закона об управлении водными ресурсами и постановлений, изданных после этого, не применяются.
Противопожарная защита
Потребность в площади
Чтобы рассчитать теоретическую потребность в земле для производства топлива из растительного масла, затраты энергии добавляются к чистому выходу энергии:
Последствия для сельскохозяйственной и региональной политики
Дифференцированный эффект от методов выращивания
Тип выращивания имеет решающее значение для экологического баланса, а также для рентабельности использования растительного масла. Различают два типа:
Большинство научных аргументов (таких как отчет UBA) основаны на предположении, что необходимое количество растительного масла может быть получено только в интенсивном сельском хозяйстве путем выращивания рапса в монокультурах с высоким уровнем использования удобрений и пестицидов.
По мнению сторонников, другой возможностью было бы экстенсивное выращивание богатых эруковой кислотой натуральных семян рапса, которые более подходят в качестве топлива, чем выращиваемые в настоящее время рапсы без эруковой кислоты (так называемые сорта OO, цель селекции которых состоит в хорошее пищевое масло).
