В публикации идет речь о биодизельном топливе как о экологически чистом виде топлива, получаемого из жиров растительного и животного происхождения, используемого для замены нефтяного дизельного топлива.
Семенов
Украина относится к энергодефицитным странам, так как покрывает свои потребности в топливно-энергетических ресурсах лишь на 53% (импортирует 75% необходимого объема природного газа и 85% сырой нефти и нефтепродуктов). Зависимость от импорта нефти рассматривается большинством развитых стран как вопрос национальной и энергетической безопасности, а использование нефтепродуктов как источников энергии несет в себе значительную экологическую опасность.Таким образом, зависимость от импорта нефтепродуктов, цены на которые неумолимо растут, а также значительное ухудшение экологической ситуации стимулирует интенсивный поиск альтернативных источников энергии. Сегодня для Украины наступило время развивать собственные мощности для производства биодизельного топлива из возобновляемых сырьевых ресурсов.
Биодизельное топливо — экологически чистый вид биотоплива, получаемый из жиров растительного и животного происхождения и используемый для замены нефтяного дизельного топлива (ДТ). С химической точки зрения биодизель представляет собой смесь метиловых (этиловых) эфиров насыщенных и ненасыщенных жирных кислот. Материальный баланс реакции получения биодизеля: для получения 1000 кг (1136 л) биодизеля необходимо 50 кВт тепловой энергии и 25 кВт электроэнергии, 1040 кг (1143 л) рапсового масла, 144 кг (114 л) 99,8 % метанола, 19 кг гидрооксида калия (88 % КОН), 6 кг вспомогательного фильтрующего материала, 105 кг воды. При этом кроме биодизеля получается около 200 кг сырого глицерина и 117 кг воды после очистки биодизеля. Биодизель может использоваться в любых дизельных двигателях как самостоятельно (в адаптированных двигателях), так и в смеси с дизельным топливом, без внесения изменения в конструкцию двигателя.
Рассмотрим составляющие сырьевой базы для производства биодизеля в Украине, к которым можно отнести: масла, получаемые из семян маслосодержащих растений, «мультисырье» мясокомбинатов (жиры животных), фритюрный жир и др.
Принимая во внимание опыт европейских государств, производство биодизеля в Украине можно организовать на следующих типах установок и заводов: мелкотоннажные установки 300 — 3000 т/год (для фермеров), региональные (областные) заводы 10000 — 30000 т/год, промышленные заводы государственного значения 50000 — 100000 т/год.
В соответствии с «Программой развития производства биодизельного топлива на период до 2010 г.» Украина должна производить и потреблять в 2010 г. более 520 тыс. т биодизельного топлива, что потребует обеспечить валовый сбор семян рапса около 1,7 — 1,8 млн. т. При урожайности рапса в среднем 20 ц/га необходимо засеять 0,85 — 0,9 млн. га пашни, что составляет около 3 % от общей площади (33,8 млн. га) пахотных земель Украины. Замена части дизельного топлива (1870 тыс. т/год), которое в настоящее время потребляет АПК Украины, на биодизельное, позволит обеспечить сельскохозяйственную технику бинарным биотопливом рационального состава: 30 % биодизеля + 70 % ДТ.
В областях Украины лучшие условия выращивания рапса: озимого — Львовская, Ивано-Франковская, Тернопольская, Хмельницкая, Винницкая, Киевская, Ровненская и Волынская области; ярового — Кировоградская, Киевская, Черкасская, Одесская, Херсонская, Полтавская, Черниговская, Сумская, Харьковская области и Крым.
В странах Евросоюза производство биодизеля имеет существенную государственную поддержку. В Германии биотопливо не облагается экологическими налогами, существует система дотирования выращивания рапса, во Франции налоговая скидка составляет 0,35 евро/литр биодизельного топлива, в Испании автомобилистам, использующим биотопливо, разрешена бесплатная внутригородская парковка. В целом по Европе 1 литр биодизеля на 0,10 — 0,15 евро дешевле, чем дизельное топливо. В Украине по различным данным себестоимость 1 литра биодизеля составляет от 2,2 до 3,0 грн. Стоимость биодизельного топлива зависит от ряда факторов: урожайности рапса, эффективности использования соломы и шрота, стоимости химических ингредиентов (метанола и щелочи), глубины переработки глицериновой воды, качества технологического процесса получения биодизеля. Необходимость производства биодизельного топлива в Украине не вызывает сомнения. В ряде зарубежных публикаций содержится информация о том, что при проведении сравнительных испытаний дизелей на дизельном топливе и биодизеле не отмечено каких-либо существенных различий поведения двигателя при смене вида топлива, что можно объяснить хорошим качеством испытываемого биотоплива, которое обеспечивается жесткими требованиями к его химмотологическим показателям, заложенным в национальных стандартах на биодизельное топливо. Поэтому, для успешного продвижения биодизеля в АПК Украины необходимо разработать и утвердить государственные стандарты на биодизель и его бинарные смеси с дизельным топливом. Первые шаги в этом направлении сделаны в НТУ «ХПИ» (г. Харьков).
Вкратце рассмотрим влияние некоторых физико-химических показателей биотоплива, определяемые европейским стандартом EN14214:2003, на параметры дизеля и его эколого-эксплуатационные характеристики. Повышение, по сравнению с дизельным топливом, плотности на 10 % и кинематической вязкости в 1,5 раза способствуют некоторому увеличению (на 14%) дальнобойности топливного факела и диаметра капель распыленного топлива, что может привести к увеличенному попаданию биотоплива на стенки камеры сгорания и гильзы цилиндра. Меньшие значения коэффициента сжимаемости биотоплива приводят к увеличению действительного угла опережения впрыскивания топлива и максимального давления в форсунке. Высокое цетановое число биотоплива 51 и более способствует сокращению периода задержки воспламенения и менее «жесткой» работе дизеля. Повышенная почти в 3 раза температура вспышки биодизеля в закрытом тигле 120оС и более, обеспечивает высокую пожаробезопасность. Кислород (~10 %) в молекуле метилового эфира действует по следующим направлениям. Наличие окислителя непосредственно в молекуле топлива позволяет интенсифицировать процесс сгорания и обеспечить более высокую температуру в цилиндре дизеля, что, с одной стороны, способствует повышению индикаторного и эффективного к.п.д. двигателя, а с другой —приводит к некоторому увеличению оксида азота в отработавших газах. Меньшая доля углерода (-77 %) в молекуле биодизеля приводит к уменьшению его низшей теплоты сгорания на 13-15 % и увеличению часового и удельного эффективного расходов топлива. Для сохранения номинальных параметров двигателя при переводе на биодизель требуется перерегулировка топливной аппаратуры (упор рейки топливного насоса высокого давления переустанавливают на увеличение цикловой подачи топлива). Применение биодизельного топлива позволяет обеспечить снижение выбросов вредных веществ с отработавшими газами. При эксплуатации дизельных двигателей на биодизельном топливе необходимо обратить внимание на следующее. Перед началом эксплуатации двигателя на биодизеле необходимо промыть фильтр грубой и тонкой очистки топлива. Из-за повышенной агрессивности биодизеля требуется смена топливных шлангов и прокладок на изготовленные из устойчивого к биотопливу материала, а также тщательное удаление биодизельного топлива, попавшего на лакокрасочные покрытия. В некоторых случаях требуется более частая смена моторного масла из-за возможного разжижения попадающего в него биодизеля. Возможно некоторое увеличение уровня шума и дымности при холодном пуске, при пониженных температурах требуется применение депрессорных присадок. Необходимо осуществлять контроль содержания воды в биодизеле (из-за его большой гигроскопичности), чтобы избежать опасности развития микроорганизмов, образования перекисей и коррозионного воздействия воды, в том числе и на элементы топливной аппаратуры.
Таким образом, производство и применение биодизеля в Украине позволит радикальным образом разрешить эколого-энергетические проблемы экономики нашего государства.
По материалам газеты «Автодвор».