Bioüzemanyagok a belsőégésű motorokkal rendelkező mezőgazdasági gépek üzemeltetéséhez
A bioüzemanyagok alkalmazása a belsőégésű motorok megjelenésével kezdődött. Nikolaus Otto etanol hajtású motort épített, Rudolf Diesel motorját pedig kezdetben mogyoróolaj hajtotta. A kőolajból nyert benzin és dízelolaj kiváló tulajdonságai és alacsony ára hamar kiszorította a biohajtóanyagok felhasználását. A kőolaj készletek egy időn belül el fognak fogyni, ezért alternatív hajtóanyagként a bioüzemanyagok felé fordul az érdeklődés.
Az első generációs biodízelek, növényi magvak (pálma, repce, napraforgó stb.) olajtartalmából származó, ún. észterezési eljárással gyártott motorhajtóanyag. A nem kielégítő tárolási stabilitása és több, további kedvezőtlen tulajdonsága miatt elsősorban keverő komponensként használatos. Az első generációs repcemetilészter (RME) alapú biodízel használatával kapcsolatos problémákkal később foglalkozunk. Hidrogénezett növényi olaj esetében nincs egyetértés abban, hogy első, vagy másod generációs hajtóanyagnak kell-e tekinteni. A magas nyomáson és hőmérsékleten végzett hidrogénezés során, a növényi olajat alkotó vegyületek átalakulnak. A hidrogénezett növényi olaj korlátozások nélkül használható a korszerű dízelmotorok működtetéséhez, de hátrányként meg kell említeni a gyártóberendezések magas beruházási igényét.
Mostanra világossá vált, hogy az elsődleges bioüzemanyagok nem alternatív megoldása a benzinnek és a gázolajnak. Az elsődleges bioüzemanyagok előállításához szükséges mezőgazdasági termények termesztéséhez igen nagy termőterület szükséges. Az esőerdők kiírtása a pálma erdők telepítése érdekében környezeti, továbbá a gabona növények termő területének átállítása hosszú távon élelmezési katasztrófához vezethet.
Az első generációs repcemetilészter alapú biodízel magyarországi előállítási mennyiségét (kb. 180 kt/év) arra használják fel elsősorban, hogy 5%-ba a hazai dízelgázolajba bekeverjék, másodsorban pedig, hogy erre tervezett mezőgazdasági erőgépeket üzemeltessenek vele. A bioüzemanyagok minőségi követelményeit rendeleltek írják elő. Ugyancsak rendeletekben rögzítették a fenntartható bioüzemanyag termelés követelményeit és felhasználásának igazolását is.
Első generációs biodízel alkalmazása a traktortechnikában.
Az első generációs repcemetilészter (RME) biodízel több tulajdonságában is alulmarad a hagyományos gázolajjal szemben. Az első generációs biodízellel üzemelő motorok teljesítménye kisebb. Alacsony környezeti hőmérsékleten kedvezőtlenül viselkedik, ezért hidegindítási nehézségekre kell számítani. Rosszabb az oxidációs stabilitása, az oxidálódó biodízel a hajtóanyag-ellátó rendszer elemeinek korrózióját váltja ki, lerakódásokat okoz a porlasztókon. Lényegesen védtelenebb a bakteriális fertőzésekkel szemben, így korlátozottabb ideig tárolható. Jelentős mennyiségű víz felvételére képes, a víztartalmú biodízel pedig a baktériumok melegágya. A fertőzött biodízel erősen korrozív hatású, és a hajtóanyag szűrők gyors eltömődését váltja ki. A nem első generációs biodízelhez tervezett hajtóanyag-ellátó rendszerek tehát nem alkalmasak tiszta biodízel üzemre. A hagyományos gázolaj és az első generációs biodízel forráspont eloszlását vizsgálva látható, hogy a repce alapú biodízel kezdő forráspontja magas, forráspont tartománya lényegesen szűkebb, mint a hagyományos gázolajé. Ez a különbség hatással van az égési folyamatra is, a dugattyún, a gyűrű-zónában erős lerakódások keletkeznek (1. ábra). A biodízel később gyullad és rövidebb idő alatt ég el. A gyors égés növeli az égési véghőmérsékletet és végnyomást. A magas égési véghőmérséklet több nitrogén-oxid keletkezését eredményezi. A magas kezdő forráspont következtében a motorolajba kerülő biodízel nem távozik el, felhalmozódik, és alacsony viszkozitásával hígítja a motorkenőolajat. A biodízellel szennyezett motorolaj a viszkozitás csökkenéséből adódóan nem képez elegendően vastag kenőanyagfilmet a hengerhüvelyen, így a motor kopása felgyorsul (1. ábra jobb oldali képe).
Az ábra megtekintéséhez kattintson ide!
Az első generációs biodízel motorikus tulajdonságai kedvezőtlenek. Ezért számítani kell arra, hogy a hagyományos gázolaj fizikai és kémiai tulajdonságainak figyelembevételével konstruált dízelmotorok meghibásodásainak gyakorisága már 7%-nál több biodízel bekeverése mellett is megnövekedhet. A mai új konstrukciójú traktordízelmotorok – ha a gyártó engedélyezi – B20 jelű (20% biodízel, 80% gázolaj keverék) bioüzemanyaggal is megbízhatóan üzemeltethetők, ha a motorkenőolaj minőségére és csereidejére vonatkozó gyári előírásokat betartja az üzemeltető.
Felhasznált irodalom:
Dr. Varga Vilmos Szent Istvan Egyetem Gépészmérnöki Kar, Gödöllő: Biohajtóanyag alkalmazása a traktortechnikában, Agrárágazat 2013. február.
Aguilárné Vass Erzsébet – Kisdeák Lajos: A dízelmotorolajok biodízel szennyeződésének meghatározásában rejlő bizonytalanságok című előadás. XXIV. nemzetközi részvételű karbantartási konferencia, Veszprém, 2012. június 4-5.