alternativna goriva u cestovnom prometu

VRSTE ALTERNATIVNIH GORIVA

- Biodiesel RME (Repiin metil ester) - Etanol i Metanol (alkoholi) - Elektrina energija - Suneva energija - Vodik - PLIN

Fakultet prometnih znanosti, Ekologija u prometu, Alternativna goriva 2

OBNOVLJIVI I NEOBNOVLJIVI IZVORI

- fosilna goriva (nafta i plin) nisu obnovljivi izvor

energije tj. neobnovljivi ili iscrpivi izvori energije - energija vodnih tokova i kretanja vode (mora),

suneva energija i energija vjetra su obnovljivi ili neiscrpivi izvori energije

POJAVA ENERGIJE I VRSTE GORIVA

- energija se pojavljuje na razne naine i iz raznih izvora, te ovisno o tome uoavamo njeno djelovanje na okoli

- goriva mogu biti: - kruta, tekua i plinovita


CESTOVNI PROMET I ENERGIJA

- U ukupnom prometu se troi oko 25% cjelokupne energije,

- Cestovni i zrani promet troe 100% tekuih goriva,

- U cestovnom prometu troi se 85% energije (61% u teretnom), a u eljeznikom 3%. Potronja energije po osobi na kilometar kod osobnih vozila je 9,2 puta vea u odnosu na eljeznicu, a u odnosu na tramvaj vea je 10 puta.


OSNOVNI KRITERIJ ZA OCJENJIVANJE POTENCIJALNOG

(ALTERNATIVNOG) GORIVA:

1. mogunost masovne proizvodnje 2. specifinost pripreme smjese 3. utjecaj na okoli 4. ekonomski uvjeti tj. konkurentnost cijene

5. stupanj opasnosti pri manipulaciji


Bio gorivo prve generacije:

Prva generacija biogoriva su biogoriva sastavljena od eera, kroba, biljnog ulja i ivotinjskih masti, koritenjem konvencionalnih tehnologija. Osnovne sirovine za proizvodnju biogoriva prve generacije esto su itarice i sjemenje poput penice koja daje krob, zatim fermentacijom prelazi u bioetanol. Koritenjem suncokretovih sjemenki se dobiva biodizel.


Bio gorivo druge generacije:

Zagovornici biogoriva tvrde da je uinkovitije rjeenje druga generacija biogoriva koja se proizvodi od razliitih nejestivih usjeva. To ukljuuje otpadnu biomasu, stabljike od penice, drvo, kukuruz. Druga generacija biogoriva koristi biomasu u tekuoj tehnologiji, ukljuujui i celulozna goriva od nejestivih kultura. Time se ne uzima, tj. ne dolazi do poremeaja u ljudskom i ivotinjskom hranidbenom lancu.


Bio gorivo tree generacije:

Biogoriva tree generacije su biogoriva proizvedena iz algi. Na temelju laboratorijskih ispitivanja alge mogu proizvesti i do trideset puta vie energije po hektaru zemljita od itarica kao to su soja. Sa viim cijenama fosilnih goriva, postoji dosta veliko zanimanje za uzgoj algi. Jedna od velikih prednosti ovakvog biogoriva je u tome to je biorazgradivo, tako da je relativno bezopasno za okoli ako se prolije. United States Department of Energy procjenjuje kako e u budunosti alge gorivo zamijeniti sva naftna goriva u SAD-u.


BIO DIESEL RME (REPIIN METIL ESTER)

Prednosti: - zatvoren CO2 kruni tok - manje emisija svih tetnih tvari osim NOX, - nema emisije sumpornih spojeva, - bioloki dobro razgradivo, - industrijska proizvodnja, - obnovljiv izvor energije;

Nedostaci: - manja ogrjevna mo, - vea potronja goriva za oko 10 %, - manja snaga motora, - porast emisije NOX za 12 % - razgrauje lakirane povrine - jak miris ispunih plinova (aldehidi).


BIODIESEL prednosti:

- emisija tetnih plinova manja 50% - koliina ai manja 50% - gotovo da nema sumpora - biorazgradivo gorivo - nema tetnih utjecaja na zdravlje tijekom

proizvodnje - nije opasna tvar - biljke uljarice, jestivo ulje, ivotinjska mast - dodaje se 20% klasinom diesel gorivu (smanjuje

emisiju tetnih tvari za 35%).


PREDNOSTI U TRANSPORTU BIODIESELA

Koliina ugljinog dioksida, glavnog staklenikog plina,

priblino je ista onoj koliini koju je biljka apsorbirala tijekom rasta. Zbog toga se biodizelsko gorivo esto naziva i CO2 neutralno gorivo. Transport biodizela gotovo je potpuno neopasan za okoli, jer se dospjevi u tlo razgradi nakon 28 dana. Ako nafta tijekom manipulacije ili transporta dospije u vodu, jedna litra zagadi gotovo milijun litara vode, dok kod biodizela takvo zagaenje ne postoji, jer se on u vodi potpuno razgradi ve nakon nekoliko dana.



Najznaajnija prednost biodizela je smanjena emisija staklenikih plinova, a uz ukupnu bilancu CO2 pri proizvodnji biodizela moe se usporediti ukupna emisija (tzv. Life Cycle) staklenikih plinova i tetnih tvari za klasino dizel gorivo i biodizel. Ukupna bilanca staklenikih plinova pokazuje da se izgaranjem i proizvodnjom 1 kg dizel goriva emitira 4,01 kg CO2ekv., dok se proizvodnjom i koritenjem biodizela i sporednih proizvoda emitira: - 0,916 kg CO2ekv. / kg biodizela

- 0,314 kg CO2ekv. / kg ostatka repice - 0,420 kg CO2ekv. / kg glicerola Slika 1. Kruenje CO2

ETANOL I METANOL (ALKOHOLI)

Metanol i etanol su najnii alkoholi i na sobnoj temperaturi dolaze kao bezbojne kapljevine. Etanol se moe dobivati fermentacijom kultura bogatih eerima i krobom, a to je gorivo za koje se smatra da kratkorono ima najvei potencijal. Metanol se ekstrahira katalizacijom sintetikog plina koji se filtrira destilacijom. I etanol i metanol mogu se mijeati s benzinom u razliitim omjerima i imaju otprilike isti sadraj

energije.

Prednosti ova dva alkohola su to je jedna dubinska analiza pokazala da je metanol proizveden od umskog otpada glavni kandidat za zamjenu benzina. On je takoer zanimljiv i dugorono budui da moe funkcionirati bez ikakvih preinaka. Nedostaci su to je metanol relativno tetan za ljudsko zdravlje i njime se mora baratati u potpuno hermetiki zatvorenim sustavima. U uzgoju i proizvodnji moraju se koristiti obnovljivi izvori energije kako bi se sprijeio negativan utjecaj etanola na klimu.


Dok-Ing XD Concept


SUNEVA ENERGIJA

- Pod pojmom suneva energija u uem smislu se

podrazumijeva njeno neposredno iskoritavanje u izvornom obliku, a ne kao energije vjetra ili fosilnih goriva.

- Suneva se energija pri tome moe iskoritavati

aktivno podrazumijeva njenu pretvorbu u toplinsku ili elektrinu energiju i pasivno izravno iskoritavanje suneve topline odgovarajuom izvedbom graevina ili predmeta koji akumuliraju tu energiju.

- Pri tome se toplinska energija od suneve dobiva

pomou solarnih kolektora (kuhala), a elektrina pomou foto naponskih (solarnih) elija.


Suneva energija koristi se za dobivanje elektrine energije koja se koristi za pogon elektromotora


Slika?? Prikaz dobivanja elektrine energije za pogon elektromotora

- Proizvedena elektrina energija pohranjuje se u akumulatore

- Veliina i teina akumulatora prevelika u odnosu na kapacitet

- Povrina solarnih elija prevelika u odnosu na povrinu automobila (cijeli automobil prekriven solarnim elijama)

- Preskupa za masovnu proizvodnju


Unato najjeftinijem (besplatnom) izvoru energije i nikakvim tetnim emisijama nema izgleda za masovnu uporabu s dananjim tehnologijama

Fakultet prometnih znanosti, Ekologija u prometu, Alternativna goriva 19 Slika ?? Primjer solarnog automobila

VODIK Prednosti:

- moe se pretvoriti u korisne oblike energije s visokom efikasnou, - obnovljivo gorivo se proizvodi iz vode, - najlaka tvar poznata ovjeku, -nema emisije tetnih plinova,

Nedostaci: - skupa proizvodnja, - niska energetska gustoa - tehniki problemi (spremnici pod tlakom).

Vodik zbog velike brzine irenja plamena i zbog granica

zapaljivosti ima visok stupanj iskoritenja i nisku emisiju NOX. Nije pogodan za diesel motore zbog niskog cetanskog broja, a spada meu najia goriva.


Vodik je kao alternativno gorivo zakonom priznat 1992. godine, iako se ve davne 1870. godine govorilo o znaaju vodika kao gorivo. U dananje vrijeme vodik se smatra jednim od najozbiljnijih kandidata za gorivo budunosti. Velika prednost vodika, kao goriva, je ta to je vodik obnovljivo gorivo. Samo dobivanje vodika ima veliko ekoloko-ekonomsko.

Vodik se proizvodi raznim postupcima iz vode kao to su : - solarna energija

- energija vjetra

- kemijskim reakcijama termolize i hidrolize ugljikovodika

- morski valovi

- plima

- oseka


PREDNOSTI I NEDOSTACI VODIKA KAO GORIVO

Tehnologija vodika podrazumijeva za razliku od drugih koncepcija, sljedee prednosti: - vodik je jedan od najstarijih industrijskih plinova i rukovanje njime je

sigurno, - bez gubitka isprobano je spremanje manjih ili veih koliina, zbog

nekih svojstva slinih zemnom plinu tijekom koritenja mogu je nesmetani prijelaz isprva preko mjeavine na kasniju potpunu supstituciju,uz koritenje postojee infrastrukture,

- vodik je mnogostruki nosa energije, koji se moe koristiti za proizvodnju struje, topline i kao pogonsko gorivo,

- vodik je neutralan, dakle ugodan za ovjekov okoli, u idealnom sluaju nastaju samo voda i duini oksidi.

- Isputanje tetnih plinova smanjeno je na zanemariv minimum. Automobili su gotovo beumni, a motorima vie ne treba ulje. Po snazi, ubrzanju i krajnjoj brzini bitno ne razlikuje od standardnih osobnih automobila a s punim spremnikom voze podjednako daleko.


PRINCIP RADA GORIVIH LANAKA

Gorivi lanak je elektrokemijski motor koji izravno pretvara energiju goriva u elektrinu energiju za pogon vunih motora, tako da vozila na gorive lanke pripadaju elektrinim vozilima. Kod baterije je gorivo pohranjeno u samoj bateriji, a kod goriva vie ne potie kemijsku reakciju za proizvodnju elektrine energije, baterija se mora obnoviti. Gorivo je kod gorivog lanka smjeteno u zasebnom spremniku i opskrbljuje gorivi lanak prema potrebi kad vozilo isprazni spremnik, potrebno je ga ponovo napuniti.



Vrste gorivih lanaka

Vrsta elektrolita

Radna temperatura ( C)

Gustoa struje

Potreba za

pretvaraem

goriva

Kompatibilno

st s CO2

Stadij razvoja

Mogunosti

Visoka korisnos

t

Niska cijena

PEMFC Proton

Exchange membrane

70-80 Visoka Da Da Rani

prototipi Dobra Dobra

AFC Aqueous Alkaline

80-100

Visoka Da Ne Primjena

u svemiru

Dobra Dobra

PAFC Phosphori

c Acid 200-220

Srednja Da Da

Rana komercij

alna primjena

Dobra Korektn

a

MCFC Molten

Carbonate 600-650

Srednja Da Da Pokusi na

terenu Dobra

Korektna

SOFC Solid-Oxide

800-1000

Visoka Da Da Pokusi na laborator

iju Dobra

Korektna

DMFC Proton

Exchange Membrane

70-80 Srednja Ne DA Istraiva

nja Mala Ne

Tablica 1. Pregled gorivih elija


PRIBLIAN IZNOS , KG VODIKA / KG GORIVA

Gorivo Vodena para Parcijalna oksidacija

Metanol (CH3OH) 0.189 0.126

Etanol (C2H5OH) 0.263 0.219

LNG (CH4) 0.503 0.377

LPG (C3H8/C4H10) 0.456 0.316

Benzin (C8H15.4) 0.430 0.284

Diesel (C14H25.5) 0.424 0.279

Tablica 2. Koliina vodika dobivena pretvorbom goriva

Tehnologija vodika ima i dva vea problema (nedostatka) i to:

veliki nedostatak je skladitenje pri proizvodnji vodika troi se 90% energije (pri elektrolizi vode). Iskoristivost varira od 50 do 90 % Meutim, upotreba vodika kao pogonska energija mora zadovoljiti

i: nove infrastrukture sa specijalnim robotskim crpkama, kako tekui vodik valja odravati na temperaturi od 253C

(kritini tlak 12.98 bara), za punjenje automobilskog spremnika treba i posebna tehnika,

- treba se priviknuti na vonju bez pravog mjenjaa jer ruica slui samo za prilagodbu uvjetima na cesti.


PRIRODNI PLIN + UNP (LPG) i SPP (CNG)

Prednosti:

- ekonomske prednosti (jeftiniji i do 65%),

- raspoloivost (slijedeih 200 godina),

- laki od zraka,

- via temperatura zapaljivosti,

- znaajno manje emisije CO, SO2, NMVOC,

- nekodljiv za ljudsko zdravlje.

Nedostaci:

- emisija NOX kao kod benzinskih motora,

- SPP poveava teinu spremnika 5 - 7 puta.


ZEMNI PLIN (VRLO VELIKE ZALIHE)

Prednosti: - manje emisije tetnih tvari - manja emisija CO za 80 % - manja emisija NOX za 70 % - manja emisija HC za 45 % - nema emisije sumpornih spojeva, - nema ae, - nema mirisa,

Nedostaci:

- vea potronja goriva, - manja snaga motora, - mala jedinina energija pri okolinjem stanju, dvije mogunosti:

- komprimiranje zemnog plina na oko 200 bara (CNG)

- ukapljivanje zemnog plina hlaenjem na -162 0C (LNG)


- Potrebne su brze promjene zbog rastueg zagaenja i isteka rezervi fosilnih goriva

- Masovnu proizvodnju i uporabu nee doivjeti gorivo koje je najbolje i najmanje zagauje, nego ono koje je ekonomski najisplativije

- Europska Unija je najosvjetenija po pitanju alternativnih goriva, a budui da Republika Hrvatska ide prema EU, alternativna goriva su stvar sadanjosti.


alternativna goriva u cestovnom prometu

Documents