ΧΡΗΣΗ ΒΙΟΑΙΘΑΝΟΛΗΣ ΣΕ ΒΕΝΖΙΝΟΚΙΝΗΤΑ ΚΑΙ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΚΙΝΗΤΑ ΟΧΗΜΑΤΑ

Παρουσίαση με θέμα: "ΧΡΗΣΗ ΒΙΟΑΙΘΑΝΟΛΗΣ ΣΕ ΒΕΝΖΙΝΟΚΙΝΗΤΑ ΚΑΙ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΚΙΝΗΤΑ ΟΧΗΜΑΤΑ"— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 ΧΡΗΣΗ ΒΙΟΑΙΘΑΝΟΛΗΣ ΣΕ ΒΕΝΖΙΝΟΚΙΝΗΤΑ ΚΑΙ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΚΙΝΗΤΑ ΟΧΗΜΑΤΑ
ΑΛΕΞΑΝΔΡΕΙΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΟΧΗΜΑΤΩΝ Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ ΧΡΗΣΗ ΒΙΟΑΙΘΑΝΟΛΗΣ ΣΕ ΒΕΝΖΙΝΟΚΙΝΗΤΑ ΚΑΙ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΚΙΝΗΤΑ ΟΧΗΜΑΤΑ Μερκούριος Γώγος Εργαστηριακός Συνεργάτης Σίνδος, Απρίλιος 2010

2 ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΒΙΟΑΙΘΑΝΟΛΗΣ ΧΡΗΣΗ ΒΙΟΑΙΘΑΝΟΛΗΣ ΣΕ ΒΕΝΖΙΝΟΚΙΝΗΤΑ ΟΧΗΜΑΤΑ
ΑΛΕΞΑΝΔΡΕΙΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΟΧΗΜΑΤΩΝ ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΑ ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΒΙΟΑΙΘΑΝΟΛΗΣ ΧΡΗΣΗ ΒΙΟΑΙΘΑΝΟΛΗΣ ΣΕ ΒΕΝΖΙΝΟΚΙΝΗΤΑ ΟΧΗΜΑΤΑ ΣΕ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΚΙΝΗΤΑ ΟΧΗΜΑΤΑ ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΕΠΙΠΤΩΣΕΩΝ ΑΙΘΑΝΟΛΗΣ ΣΕ ΟΧΗΜΑ ΠΑΛΑΙΑΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

3 1. ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΑ ΑΛΕΞΑΝΔΡΕΙΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ
ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 1. ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΑ Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

4 Προβλήματα που αναζητούν λύσεις
Μείωση αποθεμάτων αργού πετρελαίου με ταυτόχρονη αύξηση της ζήτησης  Αύξηση τιμής Φαινόμενο του θερμοκηπίου ενίσχυση από ανθρωπογενείς δραστηριότητες  εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου  αποψίλωση δασών Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

5 Εξέλιξη τιμής αργού πετρελαίου
BP Statistical Review of World Energy June 2007 test 1861 – 2007 Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

6 Φθηνό πετρέλαιο; - Τέλος!
test Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

7 Αύξηση CO2 στην ατμόσφαιρα
στην ατμόσφαιρα ήταν σταθερή στα 280 ppm test World Resources Institute, 2007 Μετά τη βιομηχανική επανάσταση αυξήθηκε κατά 36% Τα τελευταία χρόνια αυξάνεται κατά 2ppm ανά έτος Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

8 Το φαινόμενο του θερμοκηπίου (1/2)
Το φαινόμενο του θερμοκηπίου (1/2) UNEP/GRID-Arendal , 2002 Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

9 Το φαινόμενο του θερμοκηπίου (2/2)
Το φαινόμενο του θερμοκηπίου (2/2) UNEP/GRID-Arendal , 2002 Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

10 Ο κύκλος του άνθρακα Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010
Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

11 Βιοκαύσιμα Πλεονεκτήματα Μείωση εξάρτησης από τα ορυκτά καύσιμα
Μείωση έντασης φαινομένου θερμοκηπίου Ενίσχυση αγροτικού εισοδήματος Θέσεις εργασίας Μειονεκτήματα Ανταγωνισμός με είδη διατροφής Περιβαλλοντικές επιπτώσεις Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

12 Αλλαγές χρήσεων γης Η περίπτωση της Βραζιλίας:
UNFCCC, 2008 Η περίπτωση της Βραζιλίας: Κατανομή εκπομπών GHG σε ισοδύναμο CO2 Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

13 2. ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΒΙΟΑΙΘΑΝΟΛΗΣ
ΑΛΕΞΑΝΔΡΕΙΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 2. ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΒΙΟΑΙΘΑΝΟΛΗΣ Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

14 Παραγωγή βιοαιθανόλης
Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

15 Ενεργειακό ισοζύγιο βιοαιθανόλης
1 Macedo et al., 2004, USDA, 2001, 2002 & DTI 2003 Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

16 Κόστος παραγωγής (2006) Παρόν Μέλλον Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ
Worldwatch Institute, 2006 Παρόν Μέλλον Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

17 Εκπομπές GHG βιοαιθανόλης
Ποσοστά μείωσης εκπομπών σε σχέση με την πρώτη ύλη και την ενέργεια των διεργασιών, σε σύγκριση με τη βενζίνη 19% 28% 78% 52% 86% Βενζίνη Καλαμπόκι Ζαχαρο- κάλαμο Κυτταρίνη Πετρέλαιο Μ.Ο. σήμερα Φυσικό αέριο Βιομάζα Η παραγόμενη από καλαμπόκι αιθανόλη με τη μέθοδο wet-mill και ενέργεια από κάρβουνο έχει μεγαλύτερες εκπομπές από τη βενζίνη κατά 4% (EPA, 2007) U.S. DoE, 2007 Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

18 Παραγωγή βιοαιθανόλης 2007
F.O.Licht, 2008 Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

19 Παραγωγή βιοαιθανόλης στην Ευρώπη
Strube-Dieckman, 2007 Κατανομή πρώτων υλών Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

20 Κατανάλωση βιοκαυσίμων στην Ε.Ε. (2008)
EurObserv’ER, 2009 Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

21 Οδηγία 2003/30/EC Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010
EurObserv’ER, 2009 Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

22 ΣΕ ΒΕΝΖΙΝΟΚΙΝΗΤΑ ΟΧΗΜΑΤΑ
ΑΛΕΞΑΝΔΡΕΙΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 3. ΧΡΗΣΗ ΒΙΟΑΙΘΑΝΟΛΗΣ ΣΕ ΒΕΝΖΙΝΟΚΙΝΗΤΑ ΟΧΗΜΑΤΑ Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

23 Η αιθανόλη ως καύσιμο Μ.Ε.Κ.
Δεν είναι νέα ιδέα! 1826 Samuel Morey 1860 Nicholas Otto 1896 Henry Ford Quadricycle 1908 Ford Model T 1920 Δεκαετία επικράτησης βενζίνης 1973 Πετρελαϊκή κρίση 1975 Πρόγραμμα "Proálcohol” στη Βραζιλία 2003 Οδηγία 2003/30/EC προωθεί τη χρήση βιοκαυσίμων Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

24 Ιδιότητες αιθανόλης με επίδραση στις Μ.Ε.Κ.
περιεχόμενο οξυγόνο αριθμός οκτανίου κατώτερη θερμογόνος δύναμη διαλυτότητα στο νερό λανθάνουσα θερμότητα εξαέρωσης λόγος αερίων προϊόντων προς αντιδρώντα θερμοκρασία και ταχύτητα διάδοσης φλόγας πτητικότητα ανάμειξη με βενζίνη διαβρωτική ικανότητα Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

25 Στοιχειομετρική αναλογία αέρα/καυσίμου
Περιεχόμενο οξυγόνο C2H5OH Σύνθεση κατά βάρος Αιθανόλη Βενζίνη Diesel Άνθρακας 52.2% 85-88% 84-87% Υδρογόνο 13.1% 12-15% 13-16% Οξυγόνο 34.7% φτωχότερο μίγμα στο θάλαμο καύσης καλύτερη καύση (μείωση εκπομπών CO) Στοιχειομετρική αναλογία αέρα/καυσίμου Βενζίνη Diesel Αιθανόλη E85 14.7 14.6 9.0 9.7 Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

26 Αριθμός οκτανίου RFA, 2005 Μεγαλύτερος από τη βενζίνη  μείωση κτυπήματος κινητήρα Μεγαλύτερος βαθμός συμπίεσης  αύξηση ισχύος κινητήρα Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

27 Κατώτερη θερμογόνος δύναμη
Μικρότερη σε σχέση με τη βενζίνη Αιθανόλη: kJ/kg Βενζίνη: kJ/kg περιέχει περίπου τα 2/3 της ενέργειας της βενζίνης λιγότερα km ανά λίτρο ανάγκη μεγαλύτερης δεξαμενής καυσίμου ή συχνότερου ανεφοδιασμού Αιθανόλη Βενζίνη Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

28 Θερμογόνος δύναμη Brusstar, 2005 Στα μίγματα με ποσοστό αιθανόλης έως και 60% η μειωμένη θερμογόνος δύναμη (κατά 20%) μπορεί να αντισταθμιστεί με βελτιώσεις του κινητήρα. Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

29 Διαλυτότητα στο νερό (1/3)
Διαλυτότητα στο νερό (1/3) μικρή μοριακή μάζα Αιθανόλη g Βενζίνη g Diesel 200 g περίπου ισχυρή πολική ένωση 100% διαλυτή στο νερό Η παρουσία μικρής ποσότητας νερού σε μίγμα βενζίνης/αιθανόλης προκαλεί τον διαχωρισμό των φάσεων. Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

30 Διαχωρισμός των φάσεων
Διαλυτότητα στο νερό (2/3) Διαχωρισμός των φάσεων Tanknology, Inc. Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

31 Διαλυτότητα στο νερό (3/3)
Διαλυτότητα στο νερό (3/3) David Korotney 15 ºC Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

32 Επιπτώσεις διαχωρισμού φάσεων
Ο διαχωρισμός των φάσεων των μιγμάτων μπορεί να έχει σαν αποτέλεσμα τη δημιουργία πάγου στις σωληνώσεις του κυκλώματος τροφοδοσίας. Στα οχήματα εναλλακτικού καυσίμου (FFV), η παρουσία νερού στο καύσιμο μπορεί να προκαλέσει δυσλειτουργία του αισθητήρα καυσίμου. Το πρόβλημα αντιμετωπίζεται αποτελεσματικά με τη χρήση χημικών προσθέτων. Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

33 Λανθάνουσα θερμότητα εξαέρωσης
πολύ υψηλότερη από τη βενζίνη Αιθανόλη: kJ/kg Βενζίνη: kJ/kg αύξηση ισχύος μηχανής αύξηση ογκομετρικού βαθμού απόδοσης προβλήματα κατά την ψυχρή εκκίνηση test Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

34 Λόγος αερίων προϊόντων προς αντιδρώντα
μεγαλύτερη αναλογία H/C Αιθανόλη: w/w Βενζίνη: ~0.15 w/w η αιθανόλη παράγει μεγαλύτερο όγκο αερίων ανά μονάδα ενέργειας αύξηση μέσης πίεσης απόδοση 7% μεγαλύτερου έργου (Bailey, 1996) test Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

35 Θερμοκρασία φλόγας λίγο μικρότερη από αυτή της βενζίνης
Αιθανόλη: ºC Βενζίνη: ºC Diesel: °C μεγαλύτερος θερμικός βαθμός απόδοσης (λόγω μειωμένων απωλειών θερμότητας) μείωση εκπομπών NOx Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

36 Ταχύτητα διάδοσης φλόγας
Brusstar & Bakenhus, 2005 test Η ταχύτητα διάδοσης της φλόγας της αιθανόλης είναι μεγαλύτερη από τη βενζίνη σε όλο το φάσμα αναλογιών αέρα/καυσίμου Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

37 Πτητικότητα Αιθανόλη RVP=15-17 kPa Βενζίνη: RVP=50-100 kPa
Τα μίγματα με μικρό ποσοστό αιθανόλης έχουν μεγαλύτερη πτητικότητα από τη βενζίνη Περιβαλλοντικές συνέπειες Furey, 1985 Επίδραση του ποσοστού της αιθανόλης στην πίεση ατμών κατά Reid Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

38 Πτητικότητα μιγμάτων Η μεγάλη πτητικότητα συμβάλλει στη δημιουργία μεγάλης ποσότητας ατμών με συνέπεια τη μείωση της παροχής καυσίμου στον κινητήρα Οι επιπτώσεις είναι συνήθως απώλεια ισχύος, αλλά ακόμη και σταμάτημα του κινητήρα Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

39 Αύξηση όγκου μιγμάτων αιθανόλης/βενζίνης:
Ανάμειξη με βενζίνη Union Oil Company of California Αύξηση όγκου μιγμάτων αιθανόλης/βενζίνης: Ο όγκος του μίγματος είναι μεγαλύτερος από το άθροισμα των όγκων των δύο υγρών Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

40 Απόδοση (βελτιστοποιημένων κινητήρων)
Μεγαλύτερο βάρος δεξαμενής και καυσίμου: 1% μείωση μεταφορικής ικανότητας (transport efficiency) Μεγαλύτερος όγκος καυσαερίων: 7% κέρδος σε σχέση με τη βενζίνη, 1% σε σχέση με το Diesel Υψηλότερος αριθμός οκτανίων: 6% έως 10% κέρδος σε σχέση με τη βενζίνη καμία διαφορά με το Diesel Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

41 Θερμικός βαθμός απόδοσης
Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

42 Προβλήματα εκκίνησης (Drivability)
προβλήματα κατά την ψυχρή εκκίνηση λόγω της υψηλότερης λανθάνουσας θερμότητας εξαέρωσης των μιγμάτων αιθανόλης/βενζίνης προβλήματα κατά την θερμή εκκίνηση λόγω της αυξημένης πτητικότητας των μιγμάτων δημιουργούνται συνθήκες ατμόφραξης υπό κανονικές θερμοκρασιακές συνθήκες η εκκίνηση δεν παρουσιάζει πρόβλημα Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

43 Απόδοση κινητήρων αιθανόλης
Joseph Jr., 2005 Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

44 Σημαντικοί παράμετροι σχεδιασμού
λόγος συμπίεσης η αύξησή του αυξάνει την οικονομία καυσίμου τάση για κρουστική καύση & αυξημένες εκπομπές NOx γεωμετρία θαλάμου καύσης θέση αναφλεκτήρα, αριθμός βαλβίδων, τυρβώδης ή ελικοειδής ροή κλπ. χρονισμός βαλβίδων μεγαλύτερη επικάλυψη  επιδόσεις σε υψηλές ταχύτητες μικρότερη επικάλυψη  χαμηλότερες εκπομπές ρελαντί διαχείριση καυσίμου ο ψεκασμός του καυσίμου δίνει καλύτερα αποτελέσματα από το καρμπυρατέρ σε κινητήρες που καίνε αιθανόλη Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

45 Κύριες παράμετροι λειτουργίας
λάμδα μεγαλύτερο λάμδα (συνθήκες φτωχού μίγματος) καλύτερος θερμικός βαθμός απόδοσης μειωμένες εκπομπές HC & CO αυξημένες εκπομπές NOx προπορεία ανάφλεξης η επίδραση του χρόνου ανάφλεξης στην κατανάλωση καυσίμου είναι αντιστρόφως ανάλογη με την επίδραση στις εκπομπές καυσαερίων ανακυκλοφορία καυσαερίων (EGR) η αύξηση της ανακυκλοφορίας μειώνει τις εκπομπές NOx αλλά αυξάνει τις εκπομπές HC και την κατανάλωση Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

46 Διαβρωτική ικανότητα (1/2)
Διαβρωτική ικανότητα (1/2) Η αιθανόλη είναι πιο διαβρωτική από τη βενζίνη Υλικά που αλλοιώνονται Μεταλλικά: ορείχαλκος (brass Cu-Zn) αλουμίνιο επιμολυβδωμένος χάλυβας Μη μεταλλικά: φυσικό καουτσούκ πολυουρεθάνη φελλός δέρμα PVC πολυαμίδια κάποια πλαστικά Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

47 Διαβρωτική ικανότητα (2/2)
Διαβρωτική ικανότητα (2/2) Συμβατά υλικά Μεταλλικά: ανοδιωμένο αλουμίνιο χάλυβας & ανοξείδωτος χάλυβας σίδηρος μπρούντζος (bronze Cu – Sn) Μη μεταλλικά: πολυμερείς ενώσεις νεοπρένιο υαλονήματα θερμοπλαστικά πολυπροπυλένιο teflon Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

48 Απαραίτητες τροποποιήσεις κινητήρων Otto
Joseph Jr., 2005 Μη απαραίτητες Πιθανώς απαραίτητες Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

49 Orbital Australia PTY Ltd., 2007
Επικαθήσεις (1/2) 1.3L mpi 3spd Autom km 1.6L mpi 4spd Automatic 1997 km Orbital Australia PTY Ltd., 2007 Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

50 1997 Toyota Hilux 2.4L Carburetor
Επικαθήσεις (2/2) Orbital Australia PTY Ltd., 2007 1997 Toyota Hilux 2.4L Carburetor km Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

51 Επιπτώσεις στο σύστημα τροφοδοσίας
Orbital Australia PTY Ltd., 2007 1997 Toyota Hilux 2.4L Carburetor [ km] Φίλτρο καυσίμου μετά από χρήση E5 για km και E10 για km Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

52 Εκπομπή καυσαερίων (1/2)
Εκπομπή καυσαερίων (1/2) Οριοθετημένοι από τη νομοθεσία ρύποι CO HC NOx PM Αέριο θερμοκηπίου CO2    Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

53 Εκπομπή καυσαερίων (2/2)
Εκπομπή καυσαερίων (2/2) Μη οριοθετημένοι από τη νομοθεσία ρύποι methanol & ethanol formaldehyde acetaldehyde methyl & ethyl nitrite benzene toluene   Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

54 Εκπομπές λόγω εξάτμισης (αναθυμιάσεις)
Κατανομή εκπομπών πτητικών οργανικών ενώσεων βενζινοκίνητων οχημάτων στη Δυτική Ευρώπη Brusstar & Bakenhus, 2005 Μίγματα αιθανόλης/βενζίνης: Αύξηση εκπομπών VOC λόγω μεγαλύτερης τάσης ατμών Αυξημένη διαπερατότητα λόγου μικρότερου μεγέθους μορίου Commingling effect Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

55 Αγώνες ταχύτητας Team Nasamax Le Mans 2004
Ethanol Hemelgarn Racing Team 2005 Indy Car series Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

56 ΑΛΕΞΑΝΔΡΕΙΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ
ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΟΧΗΜΑΤΩΝ Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

57 ΣΕ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΚΙΝΗΤΑ ΟΧΗΜΑΤΑ
ΑΛΕΞΑΝΔΡΕΙΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 4. ΧΡΗΣΗ ΒΙΟΑΙΘΑΝΟΛΗΣ ΣΕ ΠΕΤΡΕΛΑΙΟΚΙΝΗΤΑ ΟΧΗΜΑΤΑ Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

58 Ιδιότητες μιγμάτων αιθανόλης/Diesel
σταθερότητα μιγμάτων κάτω των 10 °C τα δύο καύσιμα διαχωρίζονται ιξώδες και λιπαντική ικανότητα χαμηλότερο ιξώδες και μειωμένη λιπαντική ικανότητα κατώτερη θερμογόνος δύναμη χαμηλότερη (μειώνεται 2% ανά 5% vol αιθανόλης) αριθμός κετανίου μικρότερος (καθυστέρηση στην ανάφλεξη) συμβατότητα υλικών Ανάγκη χρήσης βελτιωτικών προσθέτων Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

59 Επιπτώσεις μιγμάτων αιθανόλης/Diesel
μικρότερη κατώτερη θερμογόνος δύναμη αυξημένες διαρροές λόγω χαμηλότερου ιξώδους αύξηση κατανάλωσης 4-5% (Hansen et al., 2001) φθορά κινητήρα 10% ΕtOH φυσιολογική φθορά 15% EtOH μη φυσιολογική φθορά στους εγχυτήρες Το ποσοστό της αιθανόλης πρέπει να περιοριστεί κάτω του 10% (UIUC, 2000) Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

60 Επιπτώσεις στα καυσαέρια
εκπομπές PM  E10-Diesel: 73-80% σε σχέση με το Diesel εκπομπές NOx  E10-Diesel: % σε σχέση με το Diesel εκπομπές CO  E10-Diesel: % σε σχέση με το Diesel εκπομπές HC  E10-Diesel: % σε σχέση με το Diesel Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

61 Τάση ανάφλεξης NREL, 2003 Σε θερμοκρασίες περιβάλλοντος οι ατμοί του ρεζερβουάρ που περιέχει E-Diesel είναι εύφλεκτοι ή εκρηκτικοί Αλλαγή κατηγορίας από Class II (καύσιμο) σε Class I (εύφλεκτο) Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

62 Η θέση της αυτοκινητοβιομηχανίας
Οι κατασκευαστές δεν υποστηρίζουν τη χρήση αιθανόλης σε καμία κατηγορία Diesel μέχρι να διευθετηθούν οριστικά, μέσω περαιτέρω έρευνας, τα θέματα που αφορούν στην ασφάλεια, την απόδοση και την υγεία (WWFC, 2006). Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

63 5. ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΕΠΙΠΤΩΣΕΩΝ ΑΙΘΑΝΟΛΗΣ ΣΕ ΟΧΗΜΑ ΠΑΛΑΙΑΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ
ΑΛΕΞΑΝΔΡΕΙΟ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΟ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΟ ΙΔΡΥΜΑ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΣΧΟΛΗ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΕΦΑΡΜΟΓΩΝ ΤΜΗΜΑ ΟΧΗΜΑΤΩΝ 5. ΔΙΕΡΕΥΝΗΣΗ ΕΠΙΠΤΩΣΕΩΝ ΑΙΘΑΝΟΛΗΣ ΣΕ ΟΧΗΜΑ ΠΑΛΑΙΑΣ ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

64 Εργαστηριακές μετρήσεις
Τοποθεσία: ΤΕΙ Θεσ/νίκης, Τμήμα Οχημάτων, Εργαστήριο ΜΕΚ II Όχημα: Ford Escort 1.3 L με καρμπυρατέρ χωρίς καταλύτη Χρησιμοποιηθέντα καύσιμα: Βενζίνη LRP (E0), E10, E20 & E50 Δυναμοπέδη κυλίνδρων: Ροπή Ισχύς Στροφές Ατμοσφαιρική πίεση και θερμοκρασία αέρα Αναλυτής καυσαερίων: Διοξείδιο του άνθρακα (CO2) Μονοξείδιο του άνθρακα (CO) Υδρογονάνθρακες (HC) Οξυγόνο (O2) Οξείδια του αζώτου (NOx) Ζυγός ακριβείας: Κατανάλωση καυσίμου Υπολογιζόμενα μεγέθη: Μέση πίεση θαλάμου καύσης Λάμδα (λ) Ειδική κατανάλωση Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

65 Εξοπλισμός εργαστηρίου
Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

66 Ροπή Αποτελέσματα 4° BTDC Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010
+6.3% +6.5% -3.9% Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

67 Επίδραση προπορείας στη ροπή (Ε20)
Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

68 Ισχύς 4° BTDC Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

69 Επίδραση προπορείας στην ισχύ
Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

70 Μέση πίεση Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

71 Κατανάλωση καυσίμου Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

72 Ειδική κατανάλωση καυσίμου
4° BTDC -9.1% Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

73 Μονοξείδιο του άνθρακα
4° BTDC Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

74 Μονοξείδιο του άνθρακα
-91% -44% -29% Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

75 Διοξείδιο του άνθρακα 4° BTDC Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ
+19% +28% +52% Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

76 Συσχέτιση CO και CO2 Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

77 Υδρογονάνθρακες 4° BTDC Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010
-17% -26% -55% Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

78 Υδρογονάνθρακες Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010 -55% -26%
-17% Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

79 Οξείδια του αζώτου Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010 +1160%
+307% +198% Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

80 Λάμδα Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

81 Συσχέτιση λ - εκπομπών NOx & HC
Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

82 Συσχέτιση λ - εκπομπών CO & CO2
Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

83 Επίδραση λ και αβάνς στη μέση πίεση
Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

84 Επίδραση λ και αβάνς στη ροπή
Bosch, 2007 Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

85 Επίδραση λ και αβάνς στην ειδική κατανάλωση
Bosch, 2007 Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

86 Επίδραση λ και αβάνς στις εκπομπές CO
Bosch, 2007 Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

87 Επίδραση λ και αβάνς στις εκπομπές HC
Bosch, 2007 Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

88 Επίδραση λ και αβάνς στις εκπομπές NOx
Bosch, 2007 Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

89 Συμπεράσματα (1/3) Η προσθήκη αιθανόλης στη βενζίνη οδηγεί στη λειτουργία του κινητήρα με φτωχότερο μίγμα, λόγω του οξυγόνου που περιέχει. Η αύξηση της μέσης πίεσης στο θάλαμο καύσης, κυρίως λόγω της κατά πολύ μεγαλύτερης λανθάνουσας θερμότητας εξαέρωσης της αιθανόλης, μπορεί να αντισταθμίσει τη μείωση της κατώτερης θερμογόνου δυνάμεως στα μίγματα με χαμηλή περιεκτικότητα σε αιθανόλη, ακόμη και αν μείνει ανεκμετάλλευτο το πλεονέκτημα του μεγαλύτερου αριθμού οκτανίου. Η καλύτερη καύση, λόγω «φτωχού» μίγματος, έχει σαν αποτέλεσμα τη μείωση των εκπομπών CO και ακαύστων HC αλλά ταυτόχρονα την αύξηση των εκπομπών CO2 και NOx. Η αύξηση των εκπομπών CO2 στην εξάτμιση δεν πρέπει να μας ανησυχεί γιατί αφενός δεν είναι τοξικό και αφετέρου η θεώρηση για τις επιπτώσεις στο φαινόμενο του θερμοκηπίου πρέπει να γίνει στον συνολικό κύκλο ζωής του καυσίμου. Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

90 Συμπεράσματα (2/3) Στην εργοστασιακή ρύθμιση του αβάνς (4° BTDC) η έρευνα έδειξε: αύξηση ροπής και ισχύος κατά 6% με τα καύσιμα Ε10 και Ε20 και μείωση κατά 4% με το Ε50 τάση μείωσης της κατανάλωσης καυσίμου πολύ μεγάλη μείωση των εκπομπών CO κατά 29% (Ε10), 44% (Ε20) & 91% (Ε50) μεγάλη μείωση των εκπομπών ακαύστων HC κατά 17% (Ε10), 26% (Ε20) & 55% (Ε50) αύξηση των εκπομπών CO2 πολύ μεγάλη αύξηση των εκπομπών NOx κατά 198% (E10), 307% (E20) και 1160% (Ε50) Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

91 Συμπεράσματα (3/3) Η αλλαγή της προπορείας έναυσης στα μίγματα αιθανόλης/βενζίνης Ε10, Ε20 και Ε50 είχε τις ίδιες επιπτώσεις με τη βενζίνη αναφοράς. Με την αύξηση της προπορείας έναυσης καταγράφηκε: αύξηση της μέσης πίεσης, της ροπής και της ισχύος μείωση της ειδικής κατανάλωσης καυσίμου - αύξηση των εκπομπών HC και NOx. Από τα τρία μίγματα που μελετήθηκαν, το E20 παρουσίασε τα καλύτερα αποτελέσματα από πλευράς επιδόσεων του κινητήρα, με μειωμένες εκπομπές CO και HC αλλά αυξημένες εκπομπές NOx. Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

92 Ανακοινώσεις · Δημοσιεύσεις · Συνεντεύξεις
Εφημερίδα «Μακεδονία». Πείραμα του ΤΕΙΘ: Αυτοκίνητα που καίνε αλκοόλ. 23 Σεπτεμβρίου 2007. Triandafyllis, John & Merkouris Gogos. The effects of ethanol on internal combustion engines. In Green Fuels CD “CarEcology” New Technological and Ecological Standards in Automotive Engineering. Thessaloniki, October 2007. TV100. Ρεπορτάζ. 18 Οκτωβρίου 2007. Γώγος Μ., Τριανταφύλλης Ι. και Ξένος Δ. Επιπτώσεις χρήσης αιθανόλης σε οχήματα συμβατικής τεχνολογίας. 3ο Περιβαλλοντικό Συνέδριο Μακεδονίας, Θεσσαλονίκη, Μαρτίου 2008. Gogos, Merkourios, Dimitrios Savvidis, John Triandafyllis. Study of the effects of ethanol use on a Ford Escort fitted with an old technology engine. SAE Commercial Vehicle Engineering Congress. Chicago, IL, USA, October 2008 Gogos, Merkourios & John Triandafyllis. Ignition timing influence on an old technology vehicle fuelled with ethanol/petrol blends. Balkan Collaboration: The must for better life and environment in S.E. Europe, Balkan Environmental Association International Conference, Florina, 6-9 November 2008. Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010

93 Ευχαριστώ για την προσοχή σας!
Εργαστήριο Μ.Ε.Κ. ΙΙ Σίνδος, Απρίλιος 2010