Motorová paliva – historie a současnost

Motorová paliva – historie a současnost
Ing. Václav Pražák, Česká rafinérská a.s.
Neustále rostoucí doprava na území naší republiky i na celém světě nás nutí zamýšlet se
nad používanými motorovými palivy, a to nejenom z pohledu ochrany životního prostředí,
ale i z pohledu důsledného využívání nabízené energie pro dosažení optimálních výkonů
dopravních prostředků. Většina motorových paliv se skládá hlavní měrou z uhlíku a vodíku.
Při jejich spalování s kyslíkem dochází k uvolňování tepelné energie, která je následně
s větší či menší účinností přeměňována na energii mechanickou. Velmi výhodné je zejména
spalování kapalných paliv z hlediska rychlosti jejich hoření, poměrně snadného skladování
a bezpečnosti provozu.
Stále převládají a pravděpodobně ještě delší dobu budou převládat dva základní druhy
motorových paliv – automobilový benzin a motorová nafta. Ve srovnání se vznětovými
(naftovými) vykazují zážehové (benzinové) motory horší ekonomiku, ale přinášejí řadu výhod
zejména v dynamice jízdy a operabilitě provozu při velmi nízkých teplotách v zimních
obdobích. Vedle toho se stále častěji objevují i motory spalující tzv. alternativní paliva, jako
LPG, zemní plyn, biopalivo atd., nebo různé varianty motorů poháněných elektrickým
proudem.
Od plynu k benzinu
Vývoj spalovacího motoru je spojený především s Německem. Nejvýraznější postavou
historie v oboru spalovacích motorů je bezesporu německý vynálezce N. Otto. Ten se
intenzivně zabýval zdokonalováním plynového motoru a v roce 1864 otevřel první továrnu na
výrobu motorů. V roce 1876 pak poprvé realizoval princip čtyřtaktního plynového
spalovacího motoru. Jednalo se o stacionární stroj, na jehož bázi se později vyvinuly moderní
spalovací motory pro automobily, lodě, železnici i letadla. Spalovací cyklus ve čtyřdobém
spalovacím motoru se dodnes označuje jako Ottův cyklus.
Plyn se tedy používal pro pohon již v 19. století, nejprve u stacionárních motorů, později i pro
automobily. Postupně se však v pohonu výbušných motorů začaly uplatňovat kapalné
pohonné hmoty, ale první vozidla byla poháněna plynem. Jako pohonný plyn sloužila celá
řada hořlavých plynů, především samozřejmě svítiplyn, ale používán byl i důlní plyn (metan),
dřevoplyn, kalový plyn, generátorový nebo vysokopecní plyn. Na konci 19. století kapalná
paliva nad plynem zvítězila a zdálo se, éra plynu v pohonu vozidel skončila, ale nebylo tomu
tak.
O návrat plynových vozidel se postaral nedostatek kapalných pohonných hmot za 1. i 2.
světové války. Získané pozitivní zkušenosti přispěly k tomu, že se plyn k pohonu vozidel
uplatňoval i v období meziválečném. V praxi se zjistilo, že plyn má pro pohon vozidel
vynikající vlastnosti – levnější provoz, snazší startovatelnost i za mrazu, a ekologičtější
provoz, což si naši předkové uvědomovali již tenkrát. Nevýhodou byl malý akční rádius
automobilů na plynový pohon a řídká distribuční síť.
Výraznou postavou ve vývoji spalovacích motorů byl G. Daimler, který realizoval první lehký
spalovací motor na benzin. Nejprve ho umístil na bicykl (1883) a v roce 1886 se poprvé
objevil na veřejnosti otevřený kočár s tímto motorem. Na tomto základě pak v roce 1888
K. F. Benz sestrojil první prakticky použitelný automobil s benzinovým motorem.
Další vývoj v této oblasti se pak přesunul především do USA, kde v roce 1908 H. Ford zahájil
hromadnou výrobu slavného modelu Ford T, který byl prvním osobním automobilem běžně
dostupným pro široké vrstvy obyvatelstva.
Začátek používání středních ropných destilátů (motorové nafty) jako motorového paliva spadá
do počátku dvacátého století. V roce 1900 na světové výstavě v Paříži byla německému
vynálezci Rudolfu Dieselovi (1858 – 1913) za jeho motor udělena velká cena. Roku 1911
byla v Kodani spuštěna na vodu loď Seelandia se dvěma osmiválcovými čtyřtaktními
Dieselovými motory, sloužící až do roku 1942. Nákladní automobily se vznětovým
spalovacím motorem a rovnotlakým spalováním těžšího kapalného paliva (nafty) začala
vyrábět německá továrna MAN teprve roku 1924. Dalším impulsem masového rozšíření
motorové nafty byla industrializace zemědělské výroby.
Hledání alternativních paliv
Automobilová doprava je jedním z nejvýznamnějších faktorů ovlivňujících kvalitu životního
prostředí. Je proto samozřejmé, že na celém světě se této problematice věnuje intenzivní
pozornost. Emisní limity pro jednotlivé kategorie silničních vozidel i požadavky na kvalitu
používaných motorových paliv jsou neustále zpřísňovány. Cílem této snahy je dosáhnout
významného snížení plynných emisí a tedy negativních vlivů dopravy na kvalitu našeho
životního prostředí.
V evropských zemích roste v posledních letech ekologické uvědomění veřejnosti, které se
projevuje tlakem na výrobu „ekologicky čistých“ motorových paliv, tj. paliv co nejméně
zatěžujících životní prostředí. Zvláště devadesátá léta minulého století lze charakterizovat
převratem v ekologickém posuzování motorových paliv ve vyspělých zemích světa.
Ropné rafinérie tak jsou postaveny před nelehký úkol – uspokojit neustále rostoucí poptávku
po motorových palivech, splnit stále se zpřísňující kvalitativní požadavky a současně upravit
nabízený sortiment ve prospěch středních destilátů na úkor automobilových benzinů. To vše
samozřejmě vyžaduje rozsáhlou restrukturalizaci rafinérií spojenou s nemalými investicemi.
Za situace, kdy je zejména v Evropě přetlak rafinérských kapacit, je ekonomická efektivnost
těchto investic značně limitována.
Do popředí zájmu státních orgánů i podnikatelských sfér na celém světě se tak vedle
klasických motorových paliv, tj. automobilového benzinu a motorové nafty, získávaných
v ropných rafinériích, dostávají alternativní motorová paliva resp. alternativní pohon
motorových vozidel. Dalším důvodem pro tento zájem je předpoklad celosvětového růstu
spotřeby energie, který by měl v roce 2020 představovat nárůst o 50 % oproti roku 2000.
Na celém světě probíhají intenzivní výzkumné práce týkající se výroby syntetických
kapalných paliv na bázi zpracování uhlí nebo zemního plynu, která by mohla v budoucnu
nahradit klasická ropná motorová paliva, velkého pokroku bylo dosaženo také v případě
hybridních pohonů nebo elektropohonů s využitím palivových článků, ale jejich rozšíření
v masovém měřítku je hudbou vzdálenější budoucnosti, kdy se začne projevovat nedostatek
ropné suroviny, tj. pravděpodobně někdy po roce 2020.
Důležitým mezníkem pro rozšíření využívání alternativních motorových paliv je akční
program EU, který přepokládá, že v roce 2020 bude podíl alternativních paliv představovat
20 % z celkové spotřeby motorových paliv. Významné rozšíření alternativních paliv však
bude vždy vyžadovat značné náklady na zajištění jejich dostupnosti pro širokou motoristickou
veřejnost, tj. především na vybudování dostatečně husté distribuční sítě.
Hlavní důvody pro uplatňování alternativních paliv jsou v podstatě dva:
•
•
cena automobilového benzinu a motorové nafty, která je závislá na ceně ropy,
jejíž zdroje jsou navíc omezené;
ochrana životního prostředí jednak snižováním plynných emisí z motorů
automobilů, jednak tlakem na využívání energie na bázi obnovitelných zdrojů.
Problematika alternativních motorových paliv je značně široká a jeden příspěvek nemůže
vyčerpat celou šíři dané problematiky. Proto se zde budeme dále věnovat pouze
automobilovému benzinu a motorové naftě. Alternativní paliva mohou být předmětem naší
pozornosti v některém z příštích čísel.
Automobilový benzin
Benzin se tedy začal používat jako motorové palivo koncem devatenáctého století. Zpočátku
se jednalo o produkt získaný prostou destilací ropy a jeho vlastnosti byly dány do jisté míry
náhodnou skladbou uhlovodíků v závislosti na původu zpracovávané ropy. S postupným
vývojem a zdokonalováním benzinového motoru konstruktéři zjišťovali, že různé benziny
mají na výkon motoru různý vliv, a to především ve vztahu k průběhu hoření komprimované
směsi benzinových par se vzduchem ve válci motoru, což se projevovalo větším či menším
sklonem daného automobilového benzinu k předčasným detonacím, tzv. „klepání“ motoru.
Jako měřítko tohoto jevu bylo zavedeno oktanové číslo. U původních primitivních
automobilových benzinů se oktanové číslo pohybovalo v závislosti na použité ropě v rozmezí
40 – 60 oktanových jednotek.
Právě zvyšování oktanového čísla se ukázalo jako nejvýznamnější předpoklad k dosažení
vyššího výkonu zážehového spalovacího motoru. Cesty jak vyššího oktanového čísla
dosáhnout, jsou v podstatě dvě:
úprava složení automobilového benzinu;
•
použití vhodných přísad (aditiv).
•
Celý vývoj kvality automobilových benzinů až dodnes představuje vlastně různé variace a
kombinace těchto variant.
V současné době je automobilový benzin nejrozšířenějším motorovým palivem pro osobní
automobily. Co je to vlastně automobilový benzin? Podle často používané definice je
automobilový benzin směs převážně ropných uhlovodíků vroucí v rozmezí cca 30 až 215 °C
se 3 až 12 atomy uhlíku v molekule. Pro to, aby tuto směs bylo možné použít jako motorové
palivo pro zážehové motory, je však uvedená charakteristika nedostatečná. Palivo musí
vyhovovat mnoha dalším kvalitativním parametrům, které umožní jeho používání pro zadaný
účel. Kvalitativní parametry automobilových benzinů lze rozdělit do několika základních
skupin:
•
antidetonační charakteristiky;
•
těkavostní parametry;
•
chemické složení;
•
parametry charakterizující čistotu;
•
ostatní parametry (hustota aj.).
Pro zlepšování užitných vlastností automobilových benzinů se široce používají různá aditiva.
Stále častěji se tato aditiva používají ve formě multifunkčních „balíčků“, které bývají tzv. šity
na míru pro daný druh paliva a kterými se zároveň jednotlivé velké distribuční firmy chtějí
odlišit jedna od druhé. Používané přísady můžeme rozdělit do několika základních skupin:
zvyšovače oktanového čísla;
•
•
detergenty, antioxidanty, inhibitory koroze, deaktivátory kovů;
•
•
•
aditiva proti "zatloukání" ventilových sedel;
aditiva omezující růst oktanového požadavku;
barviva, antiicing aditiv aj.
Nejdůležitějším a nejrozšířenějším typem aditiv bylo v historickém pohledu používání
antidetonačních přísad. Jako historicky nejstarší antidetonátor byl používán jód a později
anilín (v roce 1919), avšak ani jeden, ani druhý nenašel širší uplatnění. Jako mnohem
výhodnější se ukázalo použití tetraethylolova (TEO), které jako aditiv do motorových paliv
použil poprvé v roce 1920 Thomas Midgley. Z hlediska rozsahu použití se olovo ve formě
tetraalkylolova (nejčastěji tetramethyl- nebo tetraethylolova) jeví jako historicky
nejvýznamnější antidetonátor.
Olovo však patří do skupiny tzv. těžkých kovů a je v životním prostředí poměrně rozšířeno,
k čemuž nemalou měrou přispěl v průběhu tisíciletí svou činností i člověk. Z hlediska toxicity
patří mezi nejprostudovanější prvky. Olovo působí negativně na celou řadu lidských orgánů.
Největší vliv má olovo zejména na děti vzhledem k jejich vyvíjející se nervové soustavě.
Olovo způsobuje zpomalení mentálního a fyzického vývoje dětí, zhoršuje schopnost učit se,
způsobuje změny v chování jako např. hyperaktivitu, neschopnost soustředit se apod.
Prokázalo se snížení IQ u dětí exponovaných olovem. U dospělých dochází již při vystavení
nízkým koncentracím olova v ovzduší ke zvýšení koncentrace olova v krvi, což může mít za
následek zvýšení rizika kardiovaskulárních chorob (infarkt) a poškození ledvin. Na
experimentálních zvířatech bylo prokázáno, že může způsobovat rakovinu.
Odstraňování olova z automobilových benzinů je celosvětovým trendem. Prvním důvodem je
vlastní toxicita olova pro lidský organismus. Druhým, ale nikoliv v pořadí důležitosti, je
neustále se zvyšující počet automobilů na našich silnicích. To se projevuje rostoucím
množstvím plynných emisí a zhoršováním životního prostředí, zvláště ve velkých městech.
Používání trojcestných katalyzátorů se tak stává nutností a vzhledem k tomu, že olovo je
katalytický jed, který drahý katalyzátor nevratně vyřadí z provozu, podmiňuje přechod na
bezolovnaté benziny.
Velmi rozsáhlá kampaň za snížení obsahu olova v benzinech resp. úplné jejich vyloučení
z výroby a prodeje začala již v osmdesátých letech minulého století. Nejvýrazněji se tato
snaha zpočátku projevovala zejména v Severní Americe (USA), v čele s tradiční doménou
vysokých ekologických požadavků – Kalifornií. V Evropě se tyto snahy začaly uplatňovat
především ve Skandinávii a SRN, následovaly další státy. Prvními evropskými zeměmi, které
plně vyřadily olovnaté benziny ze svého trhu již v devadesátých létech minulého století, byly
kromě Švédska, Finska a Dánska také Rakousko a Slovensko. Na Slovensku se pro zajištění
provozu starších typů automobilů s netvrzenými ventilovými sedly zavedla typová řada
automobilových benzinů „UNI“ modré barvy, které místo olova obsahovaly speciální přísadu
na ochranu ventilových sedel na bázi sodíku. Na druhé straně, vysoký obsah olova
v automobilových benzinech dosud přetrvává zejména v rozvojových zemích, hlavně
v Africe, na středním východě a v některých jihoamerických státech.
Naše republika byla vždy v popředí snah o snižování obsahu olova v automobilových
benzinech. Obsah olova v olovnatých autobenzinech se u nás měnil podobně jako v ostatních
vyspělých zemích Evropy, kdy z původních hodnot max. 1,9 g olova na jeden litr olovnatého
autobenzinu v roce 1960 klesl na současných max. 0,15 g olova na litr v roce 1988. současně
se také na trhu začaly prosazovat autobenziny typu Natural, tj. neobsahující žádná
antidetonační aditiva na bázi kovů.
Okamžité odstranění olova z veškerého objemu vyráběných automobilových benzinů nebylo
jednoduchou záležitostí. Jednak bylo třeba „oktany“ ztracené odstraněním olova dohnat
použitím kvalitnějších složek, nových technologií nebo optimalizací chodu rafinérií, což není
právě levná záležitost, jednak bylo třeba kompenzovat ještě jednu dosud nezmíněnou funkci
olova. Olovo totiž při použití v autobenzinu vytváří na ventilových sedlech válců motoru film,
který působí jako mazivo a zabraňuje jejich opotřebování. Při používání klasických
bezolovnatých benzinů (bez přídavku speciálních přísad na ochranu ventilových sedel) by
mohlo dojít k zatloukání ventilů spalovacích motorů, což se projevuje problémy s ventilovými
vůlemi a v konečném důsledku pak dochází i k poškození hlavy motoru.
U novějších typů motorů je tento problém řešen použitím odolných slitin pro výrobu
ventilových sedel. U našich automobilů mají tato tvrzená sedla všechny typy počínaje Škodou
Favorit/Forman vyráběné od roku 1992. Starší vozy, jako je např. Škoda 105/120 však
vyžadují používání olova minimálně na úrovni 0,03 – 0,05 g olova na litr benzinu. V případě
použití bezolovnatého benzinu typu Natural pro tyto vozy je tedy nutné do tohoto benzinu
přidat místo olovnatých přísad speciální aditiv na ochranu ventilových sedel. Jako zatím
optimální se ukazuje použití aditiv na bázi draslíku. Přísady na ochranu ventilových sedel se
v zásadě používají dvěma způsoby:
•
přímo ve výrobě benzinů v rafinériích nebo skladech (tzv. generelní aditivace);
•
koncovým uživatelem benzinů u čerpacích stanic (tzv. individuální aditivace).
Obrázek 1 – Vývoj trhu autobenzinů v ČR
100%
Podíl na trhu, %
80%
60%
40%
20%
0%
1993
1994
Super 95N
Speciál 91N
1995
1996
1997
1998
Normal 91N
Special 91 (Pb)
1999
2000
2001
2002
SuperPlus 98N
Super 96 (Pb)
V České republice bylo používání autobenzinů obsahujících olovo zakázáno k 1. 1. 2001, což
bylo pouze s ročním zpožděním v porovnání s EU. Analýza tuzemského trhu automobilových
benzinů (viz obrázek 1) a jeho předpokládaného vývoje vedla k rozhodnutí nejvýznamnějších
značkových firem působících na českém trhu zvolit pro náhradu olovnatého automobilového
benzinu Speciál s oktanovým číslem 91 formu generelní aditivace benzinu Natural 91
vhodným aditivem na ochranu ventilových sedel. Pro podstatně méně rozšířený olovnatý typ
Super byla zvolena varianta individuální aditivace.Vývoj ukázal, že přijaté řešení bylo
správné a trh se s odstraněním olova z automobilových benzinů bez problémů vyrovnal.
Vývoj požadavků na kvalitu automobilových benzinů v západní Evropě i u nás v současné
době určuje směrnice Evropské unie 98/70/EC novelizovaná směrnicí 2003/17/EC. Do české
legislativy byla směrnice 98/70/EC transponována v prováděcí vyhlášce č. 227/2001 Sb.
k zákonu č. 56/2001 Sb., o technických podmínkách provozu vozidel na pozemních
komunikacích. Podrobně jsou požadavky na kvalitu automobilových benzinů jsou definovány
v evropské normě EN 228 převzaté i do systému českých technických norem. V tabulce 1
jsou uvedeny některé nejdůležitější kvalitativní požadavky na bezolovnaté automobilové
benziny. Stávající parametry jsou zde uvedeny spolu s parametry, které by podle platné
evropské legislativy měly vstoupit v platnost od 1. 01. 2005.
Tabulka 1 – Stávající kvalita autobenzinů a výhled na další období
Parametr
ČSN EN 228
Kvalita 2005
Směrnice
98/70/EC a 2003/17/EC
OČ VM
min.
95,0
95,0
OČ MM
min.
85,0
85,0
max.
60,0
60,0
Hustota, kg/m
max.
775
-
Destilační zkouška, % V/V:
odpařené množství při 100 °C
odpařené množství při 150 °C
konec destilace
min.
min.
max.
46,0
75,0
210
46,0
75,0
-
Typový rozbor, % V/V:
obsah olefinů
obsah aromátů
obsah benzenu
max.
max.
max.
18,0
42,0
1,0
18,0
35,0
1,0
Obsah síry, mg/kg
max.
150
50 / 10
Obsah kyslíku, % m/m
max.
2,7
2,7
Obsah olova, mg/l
max.
5
5
Tlak par (léto), kPa
3
Jak je vidět z tabulky, v roce 2005 dojde ke snížení maximálně povoleného obsahu aromátů
ze 42 % na 35 a zejména dojde k dalšímu výraznému snížení maximálně povoleného obsahu
síry, kdy od roku 2005 je povoleno maximálně 50 mg/kg síry s tím že současně musí být na
trhu k dispozici palivo s obsahem síry do 10 mg/kg, přičemž plná konverze na tuto hranici
musí proběhnou nejpozději do roku 2009.
Motorová nafta
Motorovou naftu je možné z hlediska výroby zařadit mezi střední ropné destiláty. V současné
době to je s ohledem na rozsah použití nejdůležitější motorové palivo v hospodářsky
vyspělých zemích. Využívá se pro vznětové motory v nákladní autodopravě, u autobusů, v
železniční a lodní dopravě, pro pohon zemědělských strojů a v neposlední řadě i pro pohon
osobních motorových vozidel. Úměrně se vzrůstajícím počtem automobilů a počtem ujetých
kilometrů se však zvyšuje i množství škodlivých exhalátů z výfukových plynů vznětových
motorů.
Motorové nafty jsou s ohledem na svůj ropný původ poměrně komplikovanou směsí
alkánických, cyklánických a aromatických uhlovodíků, jejichž vzájemné poměrné zastoupení
vyplývá z kvality rop použitých pro dané zpracování. Je to složitá směs uhlovodíků s 12 až 22
atomy uhlíku v molekule vroucí v rozmezí cca 180 až 370 °C. Tato směs musí pro to, aby
byla použitelná jako palivo pro vznětové motory, splňovat řadu kvalitativních ukazatelů, které
nafty můžeme rozdělit do několika skupin:
•
fyzikálně – chemické charakteristiky;
•
nízkoteplotní vlastnosti;
•
chemické složení;
detonační vlastnosti;
•
•
mazivost;
•
parametry charakterizující čistotu;
ostatní parametry.
•
Kapalné palivo se vstřikuje do válce Dieselova motoru do vzduchu zahřátého adiabatickou
kompresí, kde se palivo samovolně vznítí. Proto je třeba vysoký kompresní poměr motoru a
snadno samozápalné palivo. Vstřikovací soustava vyžaduje palivo s vyšším bodem varu, které
se příliš snadno nevypařuje. Tyto požadavky splňují střední ropné destiláty – plynové oleje,
nazývané motorové nafty, nebo také dieselovo palivo. Dieselovu motoru se velmi často také
podle paliva říká naftový nebo podle způsobu zapálení paliva vznětový.
Použitelnost motorové nafty výrazně závisí mj. na typu vozidla. Stále větší požadavky jsou
kladeny na nízkoteplotní vlastnosti motorových naft. Bylo zjištěno, že nízkoteplotní vlastnosti
motorové nafty negativně ovlivňuje zejména přítomnost n-alkánů s počtem uhlíků v molekule
větším než 17, které jsou významně zastoupené zejména ve frakci plynového oleje s teplotou
varu nad 300 °C.
Pro zlepšování užitných vlastností motorových naft se stejně jako u automobilových benzinů
široce používají různá aditiva (přísady). Stále častěji se tato aditiva používají ve formě
multifunkčních „balíčků“, které bývají tzv. šity na míru pro daný druh paliva a kterými se
zároveň jednotlivé velké distribuční firmy chtějí odlišit jedna od druhé. Používané přísady
můžeme rozdělit do několika základních skupin:
•
přísady pro zlepšení nízkoteplotních vlastností;
•
mazivostní přísady;
•
zvyšovače cetanového čísla;
•
detergenty, antioxidanty, inhibitory koroze;
•
deaktivátory kovů, antistatické přísady;
•
protipěnivostní aditiva, deemulgační přísady;
•
biocidy aj.
Mnohdy si zákazníci během zimy stěžují na špatnou kvalitu motorové nafty, ale vlastní
problém často spočívá úplně jinde. Můžeme se setkat se setkat s provozovateli automobilů,
kteří prakticky neprovádějí údržbu palivového systému automobilu, což má za následek
zejména zvýšení obsahu vody a mechanických nečistot v palivové nádrži automobilu a právě
tyto složky mohou být příčinou předčasného zanesení palivového filtru.
Zpřísňování emisních limitů v celosvětovém měřítku od začátku devadesátých let a hlavně
zavedení nových emisních předpisů limitujících obsah pevných částic, nespálených
uhlovodíků, oxidu uhelnatého, oxidu siřičitého, oxidů dusíku apod. nutí výrobce věnovat
výrobě motorové nafty stále větší pozornost a snažit se trvale o zvyšování jejích užitných
vlastností. To by se mělo projevit jejím dokonalejším spalováním v motorech a z toho
rezultujícím snižováním uvedených škodlivých emisí.
Z hlediska ochrany životního prostředí se koncem sedmdesátých dostala do popředí otázka
obsahu síry. Její obsah se u nás začal razantně snižovat jak je vidět z uvedeného obrázku.
Obrázek 2 – Vývoj obsahu síry v motorové naftě
0.6
Obsah síry, % (m/m)
0.5
0.5
Legislativa ČR
Legislativa EU
Skutečnost ČeR
0.4
0.3
0.3
0.25
0.2
0.2
0.15
0.1
0.05
0.05
0.04
0.035
0.035
2000
2001
0
1974
1983
1987
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2002
Radikální snižování obsahu síry s sebou však přineslo jeden problém. Ukázalo se totiž, že
hluboce rafinovaná motorová nafta s obsahem síry pod 500 mg/kg ztrácí svou přirozenou
mazací schopnost. Snížení mazivosti motorové nafty může způsobovat problémy
u vstřikovacích čerpadel vznětových motorů. Jakékoliv netěsnosti, nepřesnosti popř. chyby na
těchto velmi důležitých součástech motoru jsou příčinou zhoršené ekonomiky provozu,
nižšího výkonu a v neposlední řadě i výrazně horších emisních charakteristik. Značně
náchylná vůči zadření jsou zejména rotační vstřikovací čerpadla, která jsou přímo mazána
motorovou naftou.
Ztrátu přirozené mazivosti motorové nafty v důsledku radikálního snížení obsahu síry je třeba
pro zajištění bezproblémového provozu vstřikovacích čerpadel nahradit pomocí vhodných
aditiv. Jedná se o aditiva zahrnující celou řadu povrchově aktivních chemikálií, které mají
afinitu ke kovům a vytvářejí na jejich povrchu ochranný film, který zabraňuje přímému
kontaktu kov – kov, což se následně projeví mnohem nižším opotřebením součástek (zejména
v rotačních vstřikovacích čerpadlech).
Tabulka 2
Stávající kvalita motorové nafty a výhled na další období
Parametr
Kvalita 2005
ČSN EN 590
Směrnice
98/70/EC a 2003/17/EC
Cetanové číslo
min.
51,0
51,0
min.
46
-
Hustota při 15 °C, kg/m
max.
845
845
Obsah síry, mg/kg
max.
350
50 / 10
Polyaromáty, % m/m
min.
11
11
95 % V/V předestiluje při, °C
max.
360
360
Cetanový index
3
V tabulce 2 jsou uvedeny některé nejdůležitější kvalitativní požadavky na motorové nafty.
Stávající parametry jsou zde uvedeny spolu s parametry, které by podle platné evropské
legislativy měly vstoupit v platnost od 1. 01. 2005. Jak je z tabulky vidět, v roce 2005 dojde
stejně jako u autobenzinů k dalšímu výraznému snížení maximálně povoleného obsahu síry,
na maximálně 50 mg/kg resp. 10 mg/kg síry, přičemž plná konverze na tuto hranici musí
proběhnou stejně jako u autobenzinů nejpozději do roku 2009. Ostatní parametry motorové
nafty se zatím pravděpodobně měnit nebudou.
Vývoj trhu motorových paliv
Přírůstek automobilů poháněných motorovou naftou z nově registrovaných vozidel se
v posledních letech každoročně zvyšuje. V letech 1995 až 2005 se v EU ve srovnání s rokem
1991 předpokládá zvýšení spotřeby motorové nafty pro osobní automobily o cca 33 %.
Rovněž bude významně stoupat i spotřeba motorových naft pro nákladní automobily.
V prodeji nových automobilů již v některých státech dokonce osobní automobily s naftovým
motorem převládají, jak dokumentuje tabulka 3.
Tabulka 3
Prodej osobních automobilů s naftovým pohonem v některých zemích EU
(2001)
Stát
Podíl aut s naftovým motorem
na celkovém prodeji, %
Itálie
37
Španělsko
50
Francie
56
Německo
35
Belgie a Lucembursko
62
Rakousko
65,7
U nás se v posledních deseti letech spotřeba motorových paliv vyvíjela obdobně. Jak je vidět
z obrázku 3, dochází zejména v posledních několika letech k razantnějšímu nárůstu spotřeby
motorové nafty v porovnání s automobilovým benzinem.
Obrázek 3 – Vývoj trhu motorových paliv v ČR
Spotřeba (1993=100 %)
180
160
Autobenziny
Motorová nafta
140
120
100
80
1993
1995
1997
1999
2001
Spotřebu motorových paliv na trhu ovlivňuje do značné míry i skladba automobilů
a především stáří používaného autoparku. V ČR bylo k 31. 12. 2001 registrováno přes 3,5
milionu osobních automobilů, přičemž jejich průměrné stáří bylo 13,61 roku. Počet aut ani
průměrné stáří autoparku se v posledních letech nijak zásadně nemění a nelze předpokládat,
že by v následujících letech došlo k nějakému zásadnímu zvratu. Nejrozšířenější značkou je
Škoda, jejíž podíl přesahuje 50 %. Každé desáté auto na našich silnicích je Škoda 120, což je
hranice, kterou žádný z novějších typů hned tak nepřekoná.
Co bude dál
Jaká je další budoucnost motorových paliv v časovém horizontu 20 a více let? Je obtížné
odhadnout směr dalšího vývoje. Vše záleží na budoucí legislativě a ekologickém uvědomění,
na zásobách ropy a plynu, na nových technologiích jak v rafinérském, tak především
v automobilovém průmyslu, na pokroku ve využívání alternativních energií, ať už to budou
palivové články, vodíkový motor nebo jiný dosud nepoužívaný způsob pohonu. Nechme se
překvapit.