Yeni Rapor, En Çok Gelecek Vaat Eden Biyoyakıtlar İçin Geliştirme Seçeneklerini Artırıyor
Değerlendirme, turboşarjlı motorlarda verimlilik için ilk 10 harman stokunu tanımlar.
Benzinle harmanlanan biyoyakıtlar, dünyadaki yollarda genişleyen bir dizi binek araca güç veriyor. Biyoyakıtlar, hafif hizmet araçları için yakıt pazarının sadece yüzde 10'unu oluştururken, sera gazı emisyonlarından küçük ama önemli bir ısırık alıyor. Bu çevresel fayda, turboşarjlı motorlarda kullanıma uygun biyoyakıtlarla maksimize edilebilir. Bu motorlar, geleneksel yanmalı motorlardan daha küçük, daha verimli bir pakette daha fazla beygir gücü sağlar.
Yakıtların ve Motorların Co-Optimizasyonu (Co-Optima) projesiEnerji Bakanlığı (DOE) Enerji Verimliliği ve Yenilenebilir Enerji Ofisi tarafından finanse edilen, artan kıvılcım ateşlemesi (BSI) gibi gelişmiş yanma yaklaşımlarıyla birleştirildiğinde motor verimliliğini artırabilen ve emisyonları azaltabilen yeni yüksek performanslı biyoyakıtlar geliştirmeye odaklanmıştır. motorlar. Gelişmiş turboşarjlı motorlarda daha yüksek sıkıştırma oranı verimliliği önemli ölçüde arttırır, ancak bu ödülleri kazanmak için yeni yakıtlar gerektirir.
Yeni bir Co-Optima raporu, Turboşarjlı Kıvılcım Ateşlemeli Motorlarda Biyokütleden Elde Edilen İlk On Karışım Stoğu: En Yüksek Motor Verimliliği İçin Potansiyelli Biyo Karışım Stokları400 biyoyakıt türevi numunenin değerlendirmesini açıklar ve BSI motor verimliliğini artırmak için petrol yakıtı ile harmanlamanın en iyi adaylarını belirler. PNNL tarafından yönlendirilen ve bir DOE ulusal laboratuvar ekibi tarafından tamamlanan değerlendirme, en umut verici 10 harman topunu, 2-metilfuran ve 2,5-dimetilfuran, di-izobütilen (bir olefin), etanol, bir furan karışımı olan siklopentanon olarak tanımladı. fusel alkol karışımı, izobutanol, metanol, prenol, n-propanol ve izopropanol.
En iyi performans gösteren harman stoklarının tümü rekabetçi bir maliyette üretilme potansiyelini göstermiştir; bu harmanların altı tanesi benimseme ve kullanmada en az önemli pratik engellere sahipti: di-izobütilen, etanol, izobütanol, n-propanol, izopropanol ve bir fusel alkol karışımı.
Bu, BSI harman stokları olarak kullanılmak üzere birçok kimyasal ailede geniş bir biyokütle türevi molekül ve karışım yelpazesinin ilk sistematik değerlendirmesidir. Değerlendirme, araştırma topluluğunun, geliştirilmekte olan biyoyakıtların verimlilik etkilerini daha iyi anlamasını ve daha verimli motor tasarımı ve işletimi sağlayan özelliklerle gelecekteki biyoyakıtların etkilerini daha iyi anlamasına yardımcı olacaktır.
Verimlilik Değerleri ve Pazar Engelleri
Ekip, ilk on listesinde yer almak üzere, bir ekipte açıklanan BSI motor verimi için benzersiz bir "başarı işlevi" tarama süreci geliştirdi ve kullandı. önceki rapor. BSI motor verimliliğini en üst düzeye çıkarmak, daha yüksek araştırma oktan sayısı ve oktan duyarlılığı olan yakıtları gerektirir (her ikisi de yakıt ingnitlerinin ne kadar kolay olduğunun ölçümüdür); buharlaşma ısısının artması; düşük partikül madde endeksi; yüksek alev hızı; ve katalitik dönüştürücü ile düzgün etkileşim. Bazı özellikler doğrusal bir şekilde harmanlanırken, otomatik hizalama özellikleri, karışım stoğunun yanı sıra baz yakıtı da içeren karmaşık bir şekilde harmanlanır. Oktan sayısı ve hassasiyet için sinerjistik harmanlama, belirli harmanlama seviyesindeki bazı harmanlama kütlelerinin, göreceli harmanlama için beklenen harmanlama seviyesinin, göreceli harmanlama fonksiyonu etkisini doğrusal harmanlama için beklenenden daha arttırmıştır.
Liyakat fonksiyonu yaklaşımı, araştırma ekibinin harman stoklarını yüzlerce pahalı ve zaman alan motor testi yapmadan değerlendirmesini sağladı. Ekip ilk olarak şu temel soruları cevaplamak için yaklaşık 400 örnek taradı: Yanacak mı? Zehir mi Benzinle çalışıyor mu?
İkinci aşamaya geçen örnekler aşağıdakiler gibi zor sorularla karşı karşıya kaldı: Yakıt özellikleri verimliliği gerçekten artıracak kadar iyi mi? Mevcut yakıt altyapısı ile uyumlu olabilir mi? Yakıt depolama koşullarında stabil mi? Son tarama, yakıt özelliklerinin BSI motor verimliliğini yüzde 10 artırıp artırmayacağını, sera gazı emisyonlarını ise en az önlemeye en az engel teşkil edip etmeyeceğini belirledi.
DOE tarafından tanımlanan pazarın benimsenmesinin önündeki engeller arasında mevcut piyasa gereksinimlerini, tekno-ekonomi, uyumluluk ve yaşam döngüsü etkilerini yerine getirme yeteneği bulunmaktadır. İlk olarak, şu anda piyasa yakıtlarında yalnızca iki biyoyakıt karışımına (etanol ve izobutanol) izin verilmektedir. Herhangi bir yeni harman stokunun normal yakıt sertifikasyon sürecinden geçmesi gerekir. İkincisi, tanımlanan tüm harman stoklarının üretim maliyeti, bugün piyasadaki yakıtlardan önemli ölçüde yüksektir. Proses iyileştirmeleri ve gelişmiş yakıt özelliklerini değerlendirmenin yeni yolları yardımcı olabilir. Üçüncüsü, rafineri entegrasyon fırsatlarıyla birlikte motor testlerinde ve daha ayrıntılı analizlerde verimlilik ve çevresel etkiler teyit edilmelidir. Son olarak, yakıt sistemi ve altyapı uyumluluğu, emisyon etkileri ve sağlık ve güvenlik etkilerinin yakıt sertifikasyon işleminden önce kabul edilebilir olarak belirlenmesi gerekecektir.
PNNL'ye ek olarak, proje ekibi Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı; Argonne, Idaho, Lawrence Berkeley, Lawrence Livermore, Los Alamos ve Oak Ridge ulusal laboratuarları; ve Sandia Ulusal Laboratuvarları. Ekibin uzmanlığı, biyoyakıt geliştirme, yakıt-mülk testi ve karakterizasyonu, yanma esasları, atom ölçeğinden motor ölçeğine modelleme ve simülasyon ve analiz içerir.
Kaynak: PNNL