Biodegalus pagal žaliavos kilmę ir perdirbimo būdą galima skirstyti į pirmos ir antros kartos. Biodegalai į pirmos ir antros kartos skirstomi pagal žaliavos kilmę (maistinės paskirties, genetiškai modifikuoti augalai arba jų atliekos) ir perdirbimo būdą.
Pirmos ir Antros Kartos Biodegalai
Pirmos kartos biodegalų gamybos potencialas yra ribotas, nes gamyba reikalauja konkrečių augalinių žaliavų, kurių trūksta. Antros kartos biodegalams gaminti naudojama lignoceliuliozės turinti žaliava. Tai mediena ir jos atliekos, žemės ūkio atliekos (šiaudai, kukurūzų kotai ir kt.), energiniai augalai (rykštėtosios soros, drambliažolės ir kt.). Pasaulyje yra platus pasirinkimas pirmos ir antros kartos biodegalų, kai kurie iš jų naudojami gryni ar kaip mišinių komponentai.
Augalinio Aliejaus Naudojimas Transporto Priemonių Degalams
Transporto priemonių degalams grynas augalinis aliejus naudojamas jau nuo XIX a. Jo naudojimas vis dar plačiai tiriamas, nes didelis aliejaus tankis sukelia iššūkių juo maitinant variklius. Dabar vienas populiariausių iš jau naudojamų pirmos kartos biodegalų yra biodyzelinas.
Eksperimentiniai Tyrimai su Biodegalais
Siekiant ištirti, kokią įtaką pirmos ar antros kartos biodegalai turi variklio darbo efektyvumui ir išmetamų deginių kiekiams, buvo atlikti eksperimentiniai tyrimai VDU ŽŪA Inžinerijos fakulteto Variklių bandymų laboratorijoje su šiuolaikiniu Common rail tiesioginio įpurškimo (DI) dyzeliniu 115 AG (85 kW) varikliu FIAT 1.9 JTD 8V, jam veikiant pastoviu 2 500 aps./min.
Iš jau minėtų komponentų degalų buvo naudojami gryni HVO degalai, grynas mineralinis dyzelinas (DF) ir dyzelino su RRME bei HVO su RRME degalų mišiniai. Tiek į HVO, tiek į gryną dyzeliną buvo įmaišytas toks pats kiekis (42 proc.) RRME.
Naudoti degalai ir jų mišiniai skyrėsi fizinėmis ir cheminėmis savybėmis. Antros kartos HVO degalai išsiskyrė itin dideliu 78,9 cetano skaičiumi, HVO ir RRME degalų mišinys buvo mažesnio cetano skaičiaus (67,3), o dyzelino ir jo mišinio su RRME cetano skaičius buvo mažiausias (51,2 ir 51,4). Grynas dyzelinas ir antros kartos degalai HVO sudėtyje neturi deguonies, o paruoštuose degalų mišiniuose, kurių sudėtyje yra RRME, deguonies kiekis sudarė 4,5 proc. (tikėtina, kad deguonis degalų sudėtyje gali pagerinti jų sudegimą cilindre). Taip pat skyrėsi visų degalų ir degalų mišinių šilumingumas, stachiometrinis oro degalų santykis ir kitos fizinės ir cheminės savybės (tankis, kinematinė klampa ir t.
Degalų Sąnaudos ir Variklio Efektyvumas
Lyginamųjų degalų sąnaudų priklausomybė nuo variklio efektyviosios galios, variklį maitinant grynais HVO degalais, grynu dyzelinu, dyzelino ir RRME, HVO ir RRME degalų mišiniais, varikliui veikiant pastoviu 2 500 aps./min. sukimosi dažniu, pateikta grafike. Mažiausios degalų sąnaudos gautos naudojant gryną mineralinį dyzeliną ir HVO degalus.
Panaudojus degalų mišinius su RRME, degalų sąnaudos buvo kur kas didesnės grynų dyzelinių ir HVO degalų atžvilgiu, varikliui veikiant skirtinga galia. Nors varikliui dirbant didesne galia degalų sąnaudos didesnės ne tik naudojant degalų mišinius su RRME, bet ir gryną HVO.
Išmetamųjų Dujų Analizė
Bendroji azoto oksidų NOx emisija, kuri susideda iš dviejų komponentų NO ir NO2, didėjo, variklio galiai didėjant nuo 18 iki 58 kW. Varikliui pasiekus didžiausią 56-58 kW galią, NOx emisijos buvo maksimalios: 1 235 ppm (DF), 1 271 (HVO), 1 241 (DF-RRME) ir 1 271 ppm (HVO-RRME). Taigi, HVO degalai NOx emisiją padidino 2,9 proc., panašūs pokyčiai buvo ir varikliui veikiant mažesnėmis galiomis. Neigiamą įtaką NOx emisijų kiekiams galėjo turėti didesnis cetano skaičius (DF ir DF-B - 51, BTL-B - 67, BTL - 79).
Didėjant variklio galiai nuo 18 iki 58 kW, kitaip nei NOx emisijos pokyčiai, NO2 kiekiai mažėjo. Padidėjus variklio apkrovai, kartu ir temperatūrai cilindre, degimo metu išsiskyrė minimalūs NO2 kiekiai, tiek naudojant degalų mišinius, tiek grynus degalus: 14,1 ppm (DF), 12,4 (HVO), 25,8 (DF-RRME), 22,6 ppm (HVO-RRME).
Anglies viendeginio (CO) dujos yra nuodingos žmogui, jos bekvapės ir sunkesnės už orą, todėl, esant netvarkingai transporto priemonės išmetimo sistemai, kaupiasi patalpų apačioje. Jei patalpų ventiliacijos sistema neefektyvi, o gal jos ir nėra, kyla grėsmė žmogaus sveikatai ir net gyvybei.
Varikliui veikiant vidutine 36-44 kW galia, ženklių skirtumų naudojant tiek grynus (DF, HVO) degalus, tiek degalų mišinius (DF-RRME, HVORRME) nepastebėta, o išskiriami CO kiekiai minimalūs. Tačiau variklį apkraunant mažiau arba maksimaliai CO emisijų pokyčiai ženklesni.
Nesudegę angliavandeniliai (CH) atsiranda tada, kai degalai nevisiškai sudega cilindre. Maksimalus CH emisijos kiekis buvo varikliui veikiant maksimalia 56-58 kW galia. Esant mažesnėms variklio galioms (18-52 kW), išskiriami mažesni CH kiekiai.
Dūmingumas
Varikliui veikiant mažesnėmis ir vidutinėmis apkrovomis, didžiausias dūmingumas nustatytas jį maitinant grynu mineraliniu dyzelinu. Naudojant grynus antros kartos biodegalus HVO dūmingumas mažesnis, o panaudojus degalų mišinius su RRME (DF + RRME, HVO + RRME) dūmingumo reikšmės buvo dar mažesnės, palyginti su gryno mineralinio dyzelino naudojimu. Mažiausias dūmingumas nustatytas, panaudojus HVO ir RRME degalų mišinį varikliui veikiant nuo mažiausios iki didžiausios galios.
Biodegalų Įtaka Aplinkai
Apibendrinant gautus rezultatus matyti, kad vienareikšmio atsakymo nėra, kurie degalai mažiau kenkia aplinkai. Galima pastebėti, kad tiek pirmos kartos (RRME), tiek antros kartos (HVO) biodegalų naudojimas sumažina dyzelinio variklio dūmingumą. Naudojant HVO biodegalus galima sumažinti nesudegusių angliavandenilių kiekį (CH) ir azoto dioksido kiekį (NO2) (tai pastebima varikliui veikiant vidutinėmis apkrovomis). Naudodami tiek pirmos, tiek antros kartos biodegalus galbūt visų aplinkosauginių problemų neišspręsime, tačiau bent iš dalies prisidėsime prie jų sprendimo.