ministerstvo zemdlstvăť eskă‰ republiky

Transkript

MINISTERSTVO ZEMċDċLSTVÍ ýESKÉ REPUBLIKY
VÝZKUMNÝ ÚSTAV ZEMċDċLSKÉ TECHNIKY, v.v.i. Praha
SDRUŽENÍ PRO VÝROBU BIONAFTY, Praha
ýESKÁ ZEMċDċLSKÁ UNIVERZITA v Praze, Technická fakulta,
Katedra technologických zaĜízení staveb
MINISTRY OF AGRICULTURE OF THE CZECH REPUBLIC
RESEARCH INSTITUTE OF AGRICULTURAL ENGINEERING, p.r.i. Prague
ASSOCIATION FOR BIODIESEL PRODUCTION, Prague
CZECH UNIVERSITY OF LIFE SCIENCES PRAGUE, Faculty of Engineering,
Department of Technological Equipment of Buildings
STAV A NOVÉ VÝZVY
PRO SMċSNÉ A BIOGENNÍ POHONNÉ HMOTY
Sborník pĜednášek a odborných prací
vydaný k 9. mezinárodnímu semináĜi konanému 23. bĜezna 2010 jako odborná
doprovodná akce 11. mezinárodního veletrhu zemČdČlské techniky TECHAGRO 2010,
Brno – výstavištČ & Kongresové centrum Brno, a.s.
ACTUAL STATE AND NEW CHALLENGES
FOR MIXED AND BIOGENIC FUELS
Proceedings of the international seminar
edited for the 9th International seminar held on 23 March 2010 as professional
accompanying action of the 11th International exhibition of agricultural engineering
TECHAGRO 2010 Brno - exhibition grounds & Congress Centrum,
joint-stock company Brno
KvČten 2010
May 2010
PodČkování
OrganizátoĜi si dovolují zvláštČ podČkovat firmČ FABIO PRODUKT, spol. s r.o. Holín
za podporu realizace tohoto semináĜe.
Acknowledgement
The organizers gratefully acknowledge the companies FABIO PRODUKT, Ltd Holín
for their support in this seminar implementation.
Tento semináĜ byl za VÚZT, v.v.i. proveden v rámci Ĝešení výzkumného zámČru
MZE0002703102 - etapy 5 „Technologické postupy udržitelné výroby a užití biosurovin a
energetických nosiþĤ nové generace se zĜetelem na potravinovou bezpeþnost a globální trhy
souvisejících produktĤ“.
This seminar was realizad in behalf of the Research Institute of Agricultural Engineering,
p.r.i. Prague in the framework of solution of the research project MZe 0002703102 - Part 5:
“Technological processes of sustainable production and utilization of bio-raw materials and
energy carrier of new generation with respect to food security and global market with
relevant products”.
Ministerstvo zemČdČlství ýeské republiky
Výzkumný ústav zemČdČlské techniky, v.v.i. Praha
Sdružení pro výrobu bionafty Praha
ýeská zemČdČlská univerzita v Praze, Technická fakulta, Katedra technologických zaĜízení staveb
© Petr Jeviþ, ZdeĖka Šedivá, 2010
ISBN 978-80-86884-51-6
2
OBSAH
CONTENT
1. Národní a unijní legislativa pro rozvoj obnovitelných zdrojĤ se zĜetelem na biogenní
pohonné hmoty..................................................................................................................... 5
National and EU legislation related to development of renewable resources
in view of biogenic fuels
Ing. Marek SvČtlík - Ministerstvo zemČdČlství ýR
2. Bilance výroby a uplatnČní motorových paliv a biogenních pohonných hmot v ýR
v kontextu jednotného trhu EU.......................................................................................... 9
Balance of production and utilization of engine and biogenic fuels in the Czech
Republic in relation to EU single market
Ing. LudČk Dušek - Ministerstvo prĤmyslu a obchodu, Praha
3. Výklad zákona o spotĜebních daních pro motorová fosilní a biogenní paliva............. 14
Interpretation of excise tax law for fossil and biogenic engine fuels
Ing. Bohumila Kotenová - Generální Ĝeditelství cel, Praha
4. Kvalita paliv na trhu v EU a ýeské republice ................................................................ 25
Quality of engine fuels on EU and Czech markets
Ing. Vladimír TĜebický, CSc. - Ústav paliv a maziv, a.s. Praha
5. Perspektivy produktĤ využití FAME a bioethanolu pĜi naplĖování smČrnic
o využívání obnovitelných zdrojĤ (2009/28/ES) a specifikaci motorových paliv
(2009/30/ES) ....................................................................................................................... 33
Perspectives of products obtained by utilization of FAME and bioethanol
under observance of directives on utilization of renewable resources (2009/28/EC)
and on specifications of engine fuels (2009/30/EC)
Ing. Jozef Mikulec, CSc. - Slovnaft VURUP, a.s. Bratislava
Ivan Vailing - Rasol Consulting, s.r.o. Bratislava
6. Nové trendy v technológii výroby motorových palív z prírodných triacylglycerolov. 43
New trends in technology of motor fuels production from natural triacylglycerides
doc. Ing. Ján Cvengroš, DrSc., Fakulta chemickej a potravinárskej technológie,
Slovenská technická univerzita, Bratislava
7. Zhodnocení parametrĤ vznČtových motorĤ testovaných traktorĤ pohánČných palivy
z Ĝepky olejné a perspektivy rozvoje pro tato paliva ..................................................... 57
Assessment of compression engine parameters of tested tractors driven by rapeseed
oil fuels and perspectives of development for these fuels
Ing. Miroslav Bažata - AGROPODNIK, a.s. Jihlava
8. Komoditní trhy a nové smČry využití vedlejších produktĤ z výroby biopaliv............. 65
Commodity markets and new directions in utilization of by-products from
production of biofuels
Dr. Jaroslav Kováþ - Commodity trading, s.r.o. Daskabát
9. Výsledky testování dvouletého provozu vozidel na Ekodiesel – SMN 30 ve skupinČ
AGROFERT ...................................................................................................................... 78
Results of testing procedure of two-year operation of vehicles driven by Ecodiesel –
B30 in the AGROFERT group
Karel Hendrych - Preol, a.s. Lovosice
10.Kritéria udržitelnosti - klíþ dalšího rozvoje smČsných a biogenních pohonných hmot
v ýR a EU........................................................................................................................... 83
Criteria of sustainability - key of further development of mixed and biogenic fuels
in the Czech Republic and EU
Ing. Petr Jeviþ, CSc., prof. h.c.1), 2), 3), Ing. ZdeĖka Šedivá1), 2)
1)
2)
Sdružení pro výrobu bionafty, Praha
3
ýeská zemČdČlská univerzita v Praze, Technická fakulta
11.Možnosti stabilizace nafty v sezónních zemČdČlských strojích ..................................... 97
Possibilities of motor fuel stabilization at compression ignition engines in seasonal
agricultural machines
Ing. Vladimír MatČjovský - QMS CONSTULTING Praha
12.Alternativní paliva – produkty z kafilérní výroby ......................................................... 99
Alternative fuels – products of the rendering plant
doc. Ing. Jan MalaĢák, Ph.D.1), Ing. Petr Jeviþ, CSc., prof. h.c.1), 2), 3)
1)
2)
3)
13.Measures to reduce the contents of phosphorus, calcium and magesia in rapeseed
oil fuel from small-scaled oil mills.................................................................................. 104
OpatĜení ke snížení obsahu fosforu, vápníku a hoĜþíku v palivech z Ĝepkového
oleje z malovýrobních lisoven oleje
Josef Witzelsperger, Edgar Remmele - Technology and Support Centre at the
Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe, Straubing, Germany
14.Rapeseed Oil Fuelled Tractors – Operation and Emission Characteristics .............. 122
Motory traktorĤ pohánČné palivem z Ĝepkového oleje - provoz a emisní
charakteristiky
Klaus Thuneke, Thomas Gassner, Peter Emberger - Technologie- und Förderzentrum,
Straubing, Germany
3)
4
M..SvČtlik
9. mezinárodní semináĜ TECHAGRO 2010 „Stav a nové výzvy pro smČsné a biogenní pohonné hmoty“
Národní a unijní legislativa pro rozvoj obnovitelných zdrojĤ se zĜetelem
na biogenní pohonné hmoty
National and EU legislation related to development of renewable resources
in view of biogenic fuels
Ing. Marek SvČtlík - Ministerstvo zemČdČlství ýR, Praha
Národní
rodní a unijní
unijní legislativa pro
rozvoj obnovitelných zdrojĤ se
zĜetelem na biogenní pohonné hmoty
Ministerstvo zemČ
zemČdČlství
lství
BĜezen 2010
Obsah prezentace
Nové
Nové pĜedpisy EU
Národní
rodní pĜedpisy v oblasti biopaliv
Aktuá
Aktuální
lní vývoj a zmČ
zmČny legislativy
5
M..SvČtlik
Legislativa EU
Q SmČ
SmČrnice
2003/30/ES, o podpoĜ
podpoĜe už
užívání
biopaliv nebo jiných obnovitelných
pohonných hmot v dopravČ
dopravČ, þásteþ
steþné
zruš
zrušení
ení od 1. dubna 2010 (ú
(úplné
plné zruš
zrušení
ení k
1.1. 2012).
Q SmČ
SmČrnice 2009/28/ES, o podpoĜ
podpoĜe využ
využívání
energie z obnovitelných zdrojĤ
zdrojĤ a o zmČ
zmČnČ a
následné
sledném zruš
zrušení
ení smČ
smČrnic 2001/77/ES a
2003/30/ES
SmČrnice 2009/28/ES
Q Spoleþ
Spoleþný rá
rámec pro podporu energie z
obnovitelných zdrojĤ
zdrojĤ
Q Závazné národní cíle, pokud jde o celkový
podíl energie z obnovitelných zdrojĤ na
hrubé
hrubé koneþ
koneþné spotĜ
spotĜebČ
ebČ energie a podí
podíl
energie z obnovitelných zdrojĤ
zdrojĤ v dopravČ
dopravČ
Q Krité
Kritéria udrž
udržitelnosti pro biopaliva a
biokapaliny
Q Cíl nahradit nejmé
nejménČ 20 % podí
podílu energie z
obnovitelných zdrojĤ
zdrojĤ na hrubé
hrubé koneþ
koneþné
spotĜ
spotĜebČ
ebČ energie ve Spoleþ
Spoleþenství
enství v roce 2020
Q Celkový národní cíl pro OZE v ýR þiní 13 %
v roce 2020
Q Cíl nahradit alespoĖ
alespoĖ 10 % koneþ
koneþné spotĜ
spotĜeby
energie v dopravČ
dopravČ energií
energií z obnovitelných
zdrojĤ
zdrojĤ do roku 2020
6
M..SvČtlik
Stát
Rok 2005
Rok 2020
9,4 %
16 %
ýeská republika
6,1 %
13 %
Dánsko
17,0 %
30 %
NČmecko
5,8 %
18 %
Francie
10,3 %
23 %
Maćarsko
4,3 %
13 %
Rakousko
Bulharsko
23,3 %
34 %
Polsko
7,2 %
15 %
Rumunsko
17,8 %
24 %
Slovinsko
16,0 %
25 %
Slovenská republika
6,7 %
14 %
Finsko
28,5 %
38 %
Švédsko
39,8 %
49 %
Q Krité
Kritéria udrž
udržitelnosti pro biopaliva a
biokapaliny
– SplnČ
SplnČní nutné
nutné pro udČ
udČlová
lování podpory a uzná
uznání pĜi
plnČ
plnČní cílĤ EU
– Úspora sklení
skleníkových plynĤ
plynĤ ve výš
výši alespoĖ
alespoĖ 35 %
v rámci celé
celého životní
ivotního cyklu; bude dá
dále navyš
navyšová
ováno
– Biopaliva nejsou vyrobena ze surovin zí
získaných z pĤ
pĤdy
s vysokou hodnotou biologické
biologické rozmanitosti a z pĤ
pĤdy s
velkou zá
zásobou uhlí
uhlíku
– Není
í
vydaná
á
jednotná
Nen vydan jednotná metodika výpoþ
výpoþtu úspor CO2
– Biopaliva 2. generace – lze zapoþ
zapoþíst dvojná
dvojnásobný podí
podíl
Legislativa ýR
Q Zákon 86/2002
Sb., o ochranČ
ochranČ ovzduší
ovzduší
– Povinné
Povinné nízkoprocentní
zkoprocentní pĜimí
imíchá
chávání biopaliv
» ve výš
výši 3,5 % objemových do benzí
benzínu
» ve výš
výši 4,5 % objemových do motorové
motorové nafty
Q Zákon 353/2003
Sb., o spotĜ
spotĜební
ebních daní
daních
– DaĖ
DaĖové
ové zvýhodnČ
zvýhodnČní vysokoprocentní
vysokoprocentních a þistých
biopaliv (SMN30, E85, B100, rostlinný olej, bioplyn)
– Víceletý program podpory další
ho uplatnČ
dalšího
uplatnČní biopaliv v
dopravČ
dopravČ
7
M..SvČtlik
Aktuální zmČny pĜedpisĤ
Zákon 86/2002 Sb., o ochranČ
ochranČ ovzduší
ovzduší
zmČ
zmČna schvá
schválena Poslaneckou snČ
snČmovnou
Parlamentu ýR dne 17.3. 2010
– Povinné
Povinné nízkoprocentní
zkoprocentní pĜimí
imíchá
chávání biopaliv
» - ve výš
výši 4,1 % objemových do benzí
benzínu
» - ve výš
výši 6,0 % objemových do motorové
motorové nafty
» - mož
ho
možnost pĜ
pĜevodu „nadmČ
nadmČrné
rného množ
množství“
ství“ biopaliv do další
dalšího
roku, max. 0,2 %
» Úþinnost od 1. þervna 2010
Q Zbývá
Zbývá schvá
schválení
lení Sená
Senátem Parlamentu ýR
Aktuální zmČny pĜedpisĤ
Kriteria udrž
udržitelnosti biopaliv
Q EK informovala 19.3.2010 o vydá
vydání metodiky
prová
provádČní zaþ
zaþátkem dubna 2010
Q Ministerstvo životní
ivotního prostĜ
prostĜedí
edí pĜipraví
ipraví kriteria
formou prová
ky k zá
provádČcí vyhláš
vyhlášky
zákonu þ.86/2002
Sb., o ochranČ
ochranČ ovzduší
ovzduší
Q Povinnost pĜ
pĜevzí
evzít SmČ
SmČrnici 2009/28/ES do
prá
právní
vního Ĝádu ýR do 5. prosince 2010
DČkuji za pozornost.
Ing. Marek SvČ
SvČtlí
tlík
Ministerstvo zemČ
zemČdČlství
lství ýR
oddČ
oddČlení
lení obnovitelných zdrojĤ
zdrojĤ energie
Tel.:
E-mail:
221 812 892
[email protected]
8
L..Dušek
Bilance výroby a uplatnČní motorových paliv a biogenních pohonných hmot
v ýR v kontextu jednotného trhu EU
Ing. LudČk Dušek - Ministerstvo prĤmyslu a obchodu, Praha
Summary: Balance of production and utilization of engine and biogenic fuels in the Czech Republic
in relation to EU single market
The consumption of conventional motor fuels in the Czech Republic did not change significantly in the last three
years. Important changes, however, take place in the area of biofuels content added into motor fuels obligatorily
in the last years. The Ministry of Industry and Trade of the Czech Republic collects data on liquid biofuels.
Tables containing data on fuels and biofuels consumption in the Czech market are presented, for years 2005,
resp. 2007 to 2009. In the year 2009, these amounts of pure bio-components for transport fuels were consumed
in the Czech Republic: 141.3 kt of FAME, 74.9 kt of bioethanol and 9.8 kt of ETBE.
Key words: production of motor fuels, biogenic fuels, fatty acid methyl esters, bioethanol
dopad celá Ĝada dalších okolností. ýeská republika
je stát uprostĜed Evropy, obklopený zemČmi EU,
které mají vzájemnČ zvýhodnČné obchodní
podmínky. ýR se tak se svou rozvinutou dopravní
sítí Ĝadí mezi „tranzitní“ zemČ s vysokým podílem
pĜepravy pro obchodní úþely. V souþasné dobČ, kdy
došlo ke znaþnému odklonu od železniþní dopravy
a dominantní postavení zaujímá kamionová
pĜeprava zboží, se jakýkoliv zásah do cenových a
kvalitativních
parametrĤ
paliv
v kontextu
s podmínkami v okolních státech (dotace biosložek,
spotĜební danČ, DPH, apod.) promítá do celkové
spotĜeby pohonných hmot. SouþasnČ ztížená
možnost uplatnČní paliv na trhu vede až k ovlivnČní
úrovnČ zpracování ropy v domácích rafinériích.
Celkový pĜehled o spotĜebČ kapalných pohonných
hmot, zjištČný oficiálním statistickým šetĜením
ýeským statistickým úĜadem, je uveden
v následující tabulce.
SpotĜeba klasických kapalných pohonných hmot
v ýeské republice má v posledních tĜech letech
stagnující tendenci, na kterou má vliv pĜedevším
negativnČ se vyvíjející hospodáĜská situace.
PĜi porovnávání
roþních
výsledkĤ
oficiální
statistiky jsou zaznamenávány jen malé zmČny ve
spotĜebovaném množství motorových benzinĤ a
motorové nafty.
Vedle malých zmČn ve spotĜebČ však dochází
k podstatným zmČnám ve složení nejvíce
používaných druhĤ motorových paliv. PovinnČ
pĜidávané vzorové množství biosložek se postupnČ
zvýšilo u motorové nafty ze 2 % obj. v letech 2007
a 2008 na 4,5 % v roce 2009 a u motorových
benzinĤ se zaþalo s pĜidáváním biosložek od roku
2008 s podílem 2 % obj. a v roce 2009 došlo k jeho
zvýšení na 3,5 % obj. Celková spotĜeba
motorových paliv v ýR je ovlivĖována nejen
celkovou hospodáĜskou situací, ale má na ni také
Tabulka þ.1 - SpotĜeba motorových paliv v ýR v letech 2007 až 2009, dovozy a vývozy (v kt)
Motorový benzin
Motorová nafta
Rok
SpotĜeba
Dovoz
Vývoz
SpotĜeba
Dovoz
Vývoz
2007
2 098
695
195
4 072
1584
297
2008
2 019
596
239
4 037
1272
670
2009
2 040
689
150
4 098
1322
413
Z pĜehledu je zĜejmé, že v prĤbČhu let 2007 –
2009 opravdu nedošlo k žádným význaþným
zmČnám spotĜeby motorových paliv (v pĜedchozích
letech byl dosahován cca 4,5 % roþní nárĤst
celkové spotĜeby pohonných hmot) a podíl dovozĤ
a vývozĤ je, vyjma roku 2007, kdy koncem roku
došlo k delšímu výpadku výroby motorových paliv
v domácích rafinériích a chybČjící množství bylo
nahrazeno zvýšeným dovozem, také pomČrnČ
vyrovnaný. SpotĜeba paliv na konci roku 2009 byla
pozitivnČ ovlivnČna oznámením o zámČru navýšení
spotĜebních daní na paliva od 1.1.2010, kdy se celá
Ĝada
spoleþností,
obchodujících
s palivy,
pĜedzásobila na úkor spotĜeby v poþáteþních
mČsících následujícího roku.
Ministerstvo prĤmyslu a obchodu se na
získávání tČchto statistických výsledkĤ podílí
provádČním oficiálního statistického zjišĢování o
kapalných biosložkách pro mísení do motorových
paliv a o þistých nebo vysokoprocentních
biopalivech urþených pĜímo pro pohon motorĤ
(napĜ. biodiesel, B30, E85, E95).
Výsledky statistických zjišĢování u hlavních
kapalných biopaliv jsou uvedeny v následujících
tabulkách.
9
L..Dušek
Rok
Výroba (kt)
Dovoz (kt)
Vývoz (kt)
ZmČna zásob (kt)
SpotĜeba (kt)
Tabulka þ.2 - FAME pro dopravní úþely
2005
2006
2007
126,9
110,2
81,8
7,8
23,0
8,3
131,5
110,9
53,6
0,0
2,0
-0,4
3,2
20,2
2008
76,7
43,7
34,4
-2,1
2009
154,9
10,9
24,2
0,3
88,1
141,3
36,9
Tabulka þ.3 - Bioethanol pro dopravní úþely
Rok
2008
2009
Výroba (kt)
60,2
89,6
Dovoz (kt)
20,4
32,9
Vývoz (kt)
31,9
51,0
ZmČna zásob (kt)
-2,0
-3,3
SpotĜeba (kt)
50,7
74,9
KromČ tČchto dvou uvedených hlavních biokomponent byl koncem roku 2008 a zejména v roce
2009 používán bio-ETBE (Ethyl-terc-butyl ether)
pro mísení do motorového benzinu v množství 9,8
tis. tun za rok 2009. Celé toto množství bylo
dovezeno.
Biopaliva jsou v ýR využívána též jiným
zpĤsobem, než jako složky pro mísení hlavních
motorových paliv s nízkým obsahem biokomponent. Tak napĜ. MEěO je v urþité míĜe
využíváno pro výrobu motorové nafty B30
(zaznamenáno cca 19.700 tun v roce 2009) a rovnČž
se zaþíná prodávat v þisté formČ u nČkterých
þerpacích stanic (mísení s motorovou naftou
v nádržích vozidel nebo pĜímo pro pohon).
Bioethanol je používán pro výrobu pohonných
smČsí E85 a E95, jejich podíl je ale z hlediska
celkové bilance pohonných hmot v ýR zatím malý.
Kontakt:
Ing. LudČk Dušek - oddČlení surovinové a energetické statistiky
Ministerstvo prĤmyslu a obchodu, Praha
e-mail: [email protected], tel. +420 224 852 437
Anotace:
SpotĜeba klasických pohonných hmot v ýeské republice se za poslední tĜi roky významnČ nezmČnila.
V uvedených letech ale nastaly dĤležité zmČny v povinném pĜimíchávání biosložek do motorových paliv.
Ministerstvo prĤmyslu a obchodu ýeské republiky provádí statistická zjišĢování o kapalných biopalivech.
V tabulkách jsou uvedeny výsledky zjišĢování o spotĜebČ paliv a biosložek v období od roku 2005; resp. 2007 do
roku 2009. V roce 2009 bylo pro dopravní úþely v ýR spotĜebováno následující množství þistých biosložek:
141,3 tis. tun FAME, 74,9 tis. tun bioethanolu a 9,8 tis. tun (bio) ETBE.
Klíþová slova: výroba motorových paliv, biogenní pohonné hmoty, methylestery mastných kyselin, bioethanol
10
L. Dušek
Bilance výroby a uplatnČní motorových
paliv a biogenních pohonných hmot v ýR
v kontextu jednotného trhu EU
Ing. LudČk Dušek
pro TECHAGRO 2010
SemináĜ : Stav a nové výzvy pro smČsné a biogenní pohonné hmoty,
dne 23. bĜezna 2010
© 2008 Ministerstvo prĤmyslu a obchodu
Témata pĜíspČvku
• Vývoj hrubých dodávek (spotĜeby) motorových paliv na trh v ýR za
období let 2007 až 2009 - výsledky oficiální statistiky
• Vývoj bilance FAME pro dopravní úþely v ýR v letech 2005 - 2009
• Vývoj bilance bioethanolu pro dopravní úþely v ýR v letech 2008 - 2009
• Ostatní biopaliva
3
11
L. Dušek
SpotĜeba motorových paliv v letech 2007 - 2009
Motorový benzin
Motorová nafta
Rok
SpotĜeba
Dovoz
Vývoz
SpotĜeba
Dovoz
Vývoz
2007
2 098
695
195
4 072
1 584
297
2008
2 019
596
239
4 037
1 272
670
2009
2 040
689
150
4 098
1 322
413
4
Statistika kapalných biopaliv MPO
• Celková štítková kapacita aktivních výrobcĤ FAME (MEěO) v ýR je na
poþátku roku 2010 uvádČna ve výši 430,4 kt.
• Poþet výrobcĤ FAME, jejichž údaje byly ve výsledcích statistických
•
•
•
•
zjišĢování zahrnuty, se bČhem nČkolika let výraznČ zmČnil. V roce 2005
jich bylo 15, na konci roku 2009 jich aktivnČ pĤsobilo pouze 9.
Souþasná celková kapacita výroby bioethanolu pro pohonné hmoty je
aktivními výrobci uvádČna ve výši 204,5 tis m3 (cca 161,4 kt).
V roce 2009 bylo do motorových benzinĤ pĜidáno (mimo bioethanolu)
také cca 9,8 kt bio-ETBE (z dovozu).
V roce 2009 bylo na trh ýR dodáno 19,7 kt smČsné motorové nafty B30
Podíl ostatních kapalných paliv s vysokým obsahem biosložek (B100,
E85, E95) je zatím malý a zdaleka nedosahuje v souþtu množství úrovnČ
ani smČsné motorové nafty B30.
5
Bilance FAME v ýR v letech 2005 - 2009
2005
2006
2007
2008
2009
Výroba
126,9
110,2
81,8
76,7
154,9
Dovoz
7,8
23,0
8,3
43,7
10,9
Vývoz
131,5
110,9
53,6
34,4
24,2
ZmČna zásob
0,0
2,0
-0,4
-2,1
0,3
SpotĜeba
3,2
20,2
36,9
88,1
141,3
6
12
L. Dušek
Graf bilance FAME 1992 - 2009
7
Bilance Bioethanolu v ýR v letech 2008 - 2009
2008
2009
Výroba
60,2
89,6
Dovoz
20,4
32,9
Vývoz
31,9
51,0
ZmČna zásob
-2,0
-3,3
SpotĜeba
50,7
74,9
8
Prezentaci
Bilance výroby a uplatnČní motorových paliv a biogenních
pohonných hmot v ýR v kontextu jednotného trhu EU
vytvoĜil Ing. LudČk Dušek
tel. 224 852 437, e-mail [email protected]
Ministerstvo prĤmyslu a obchodu
Na Františku 32, Praha 1
www.mpo.cz
9
13
B. Kotenová
Výklad zákona o spotĜebních daních pro motorová fosilní a biogenní paliva
Ing. Bohumila Kotenová - Generální Ĝeditelství cel, Praha
Summary: Interpretation of excise tax law for fossil and biogenic engine fuels
In accordance with adopted laws, this work mentions excise tax rates for motor fuels in view of pure biofuels and
its mixtures. There are specified the conditions for tax refunds to taxpayers in case of the fuel E85 containing
bioethanol and diesel fuel for agriculture. There are described the requirements for biofuel production in tax
stores and taxation method at its utilization for decentralized heat production and electric energy production.
Key words: taxation of fuels and biofuels, tax stores
danČ u motorové nafty a bezolovnatého benzinu, a
to o 1000 Kþ/na 1000 litrĤ. V souvislosti s tČmito
zmČnami sazeb byla zmČnČna sazba danČ na
smČsnou naftu a dále sazby danČ u dalších
minerálních olejĤ, u kterých byla v zákonČ
stanovena stejná sazba danČ jako pro bezolovnatý
motorový benzin nebo motorovou naftu.
V následující tabulce je uveden pĜehled zmČn sazeb
daní u minerálních olejĤ.
Poslední legislativní zmČny
Zákonem þ. 362/2009 Sb., kterým se mČní
nČkteré zákony v souvislosti s návrhem zákona o
státním rozpoþtu ýeské republiky na rok 2010, se
novelizoval
mimo
jiné
i
zákon
þ. 353/2003 Sb., o spotĜebních daních, ve znČní
pozdČjších pĜedpisĤ. ZmČny se dotkly sazeb daní
z minerálních olejĤ, lihu, piva a tabákových
výrobkĤ. U minerálních olejĤ byly zvýšeny sazby
Tabulka þ. 1 – ZmČny sazeb danČ u minerálních olejĤ
PĜedmČt danČ
Motorové benziny (§ 48 odst. 1)
Motorová nafta (§ 48 odst. 1)
SmČsná nafta (§ 48 odst. 5)
SmČsi a motorové benziny s nízkým pĜídavkem biopaliva
(§ 48 odst. 3, § 48 odst. 6 a 13)
SmČsi lihu a MO – Ethanol E 85 (§ 48 odst. 17)
SmČsi lihu a MO – Ethanol E 95 (§ 48 odst. 18)
Zákon þ. 292/2009 Sb., kterým se mČní zákon þ.
353/2003 Sb., o spotĜebních daních, ve znČní
pozdČjších pĜedpisĤ, a další související zákony,
v þásti, která se týká zákona o spotĜebních daních,
obsahuje zmČny související s pĜijetím Programu na
uplatnČní biopaliv v dopravČ. ZmČny provedené
v zákonČ lze rozdČlit do následujících skupin:
- PĜedmČt danČ - § 45
- Sazba danČ - § 48
- Osvobození od danČ - § 49
- Zvláštní povolení pro MO - § 53
- Vracení danČ - § 54
- Vracení danČ - § 57
- Režim podmínČného osvobození od danČ - § 59
PĤvodní sazba
11 840 Kþ / 1000 l
9 950 Kþ / 1000 l
6 866 Kþ / 1000 l
Nová sazba
12 840 Kþ / 1000 l
10 950 Kþ / 1000 l
7 665 Kþ / 1000 l
11 840 Kþ / 1000 l
12 840 Kþ / 1000 l
11 840 Kþ / 1000 l
9 950 Kþ / 1000 l
12 840 Kþ / 1000 l
10 950 Kþ / 1000 l
Naopak u minerálních olejĤ, které jsou
definovány v § 45 odst. 2 písm. j) zákona, došlo
k rozšíĜení. Na místo methylesteru nebo ethylesterĤ
Ĝepkového oleje lze používat FAME. Dále byly
definovány nové smČsi minerálních olejĤ
s vysokým obsahem lihu. Jedná se o definice
uvedené v § 45 odst. 2 písm. l a m) zákona, pod
které se zaĜazují paliva známá jako Ethanol E85 a
Ethanol E95.
Poslední úprava se dotýká § 45 odst. 3 písm. a)
a k) zákona, kde došlo k rozšíĜení úþelu použití, pro
který jsou rostlinné oleje a FAME považovány za
minerální oleje. NovČ jsou pĜedmČtem danČ
rostlinné oleje nebo FAME urþené pro pohon
motorĤ, výrobu tepla nebo výrobu smČsí uvedených
v § 45 odst. 2 zákona. Obdobná úprava je pak
uvedena i v § 59 zákona.
V ustanovení, které stanovuje sazby danČ pro
minerální oleje, byly v souvislosti s definováním
nových pĜedmČtĤ danČ v § 45 odst. 2 zákona
taxativnČ definovány i sazby danČ pro tyto
minerální oleje. Pro Ethanol E85 je stanovena sazba
danČ 11 840 Kþ na 1000 l a pro Ethanol E95 je
sazba danČ stanovena ve výši 9 950 Kþ na 1000 l.
Od 1. 1. 2010 jsou i tyto sazby navýšeny v souladu
s pĜijetím zákona þ. 362/2009 Sb.
PĜedmČt danČ a sazba danČ (§ 45 a § 48 zákona)
V þásti týkající se pĜedmČtu danČ byl zúžen
pĜedmČt danČ, do kterého spadá smČsná nafta. Pod
novou definici lze novČ podĜadit pouze smČsnou
naftu,
která
bude
sestávat
z motorové nafty a minimálnČ 30% obj. MEěO.
Pokud místo MEěO bude ve smČsi s minerálním
olejem obsažen jiný methylester mastných kyselin
(dále jen „FAME“), bude se z pohledu zákona
jednat o pĜedmČt danČ definovaný v § 45 odst. 2
písm. f) zákona, nebude se na nČj vztahovat
zvýhodnČná sazba danČ.
14
B. Kotenová
Osvobození od danČ a zvláštní povolení pro
minerální oleje (§ 49 a § 53 zákona)
Ustanovení, ve kterém jsou definována
osvobození od danČ pro minerální oleje, byla
zavedena
nová
osvobození
v souvislosti
s implementací schváleného Programu na podporu
biopaliv v dopravČ.
První osvobození od danČ z minerálních olejĤ je
definováno pro FAME kód KN 3824 90 99, které
jsou urþeny k použití, nabízeny k prodeji nebo
používány pro pohon motorĤ. V praxi mĤže pĜi
dopravČ nebo dovozu FAME dojít k situaci, že u
FAME bude uveden kód KN 3824 90 91. K tomuto
jevu dochází z dĤvodu rozdílné implementace
SmČrnice Rady 2003/96/ES þlenskými státy v þásti
týkající se aktualizace kódĤ Kombinované
nomenklatury.
DĤležité je si uvČdomit, že Program na podporu
biopaliv v dopravČ je postaven pouze na použití
obnovitelných zdrojĤ energie pro pohon motorĤ.
Z tohoto dĤvodu jsou všechna nová osvobození
vztažena na úþel použití pro pohon motorĤ a nikoliv
pro výrobu tepla.
Obdobné osvobození od danČ z minerálních
olejĤ jaké je u FAME, je definováno i pro rostlinné
oleje a zkapalnČný bioplyn (pokud je pĜedmČtem
danČ podle § 45 odst. 1 písm. e) zákona).
Osvobození pro tyto skupiny obnovitelných zdrojĤ
je opČt vztaženo pouze pĜi použití pro pohon
motorĤ.
Poslední osvobození od danČ z minerálních
olejĤ se týká minerálních olejĤ, které jsou vyrobeny
z nepotravináĜských
þástí
biomasy
nebo
z biologického odpadu. Tyto minerální oleje svým
úþelem použití musí odpovídat minerálním olejĤm,
jako jsou benziny, motorová nafta nebo Ethanol
E85. Navíc osvobození od danČ je vztaženo pĜi
použití pro pohon motorĤ v rámci pilotních
projektĤ. To znamená, že se nebude jednat o
pohonné hmoty bČžné dostupné veĜejnosti.
V souvislosti s definováním nových druhĤ
osvobození od danČ pro minerální oleje bylo
upraveno i ustanovení, které upravuje nakládání
s osvobozenými minerálními oleji, povinnost být
držitelem zvláštního povolení pro osoby nakládající
s tČmito osvobozenými oleji.
FAME, rostlinné oleje a zkapalnČný bioplyn, lze
pĜijímat a užívat osvobozené od danČ bez
zvláštního povolení. Pokud se bude ale jednat o
prodej mezi uživateli, pak se zvláštní povolení
vyžaduje. VČtšina provozovatelĤ ýS nejsou
koneþnými uživateli, proto pro prodej FAME
osvobozené od danČ pro koneþného zákazníka musí
být držiteli zvláštního povolení. PĜi dodržení
podmínek, že FAME pro pohon motorĤ bylo
vyrobeno v daĖovém skladu nebo dopraveno
oprávnČným pĜíjemcem v režimu podmínČného
osvobození od danČ na daĖové území ýR a
distribuováno ĜetČzcem uživatelĤ se zvláštním
povolením, lze prodat FAME osvobozené od danČ
až koncovému uživateli.
Vracení danČ plátci a ze zelené nafty (§ 54 a § 57
zákona)
Další daĖové zvýhodnČní tentokrát formou
vratky v souvislosti s pĜijetím Programu na podporu
biopaliv v dopravČ bylo zavedeno v § 54. U
minerálního oleje Ethanol E85, který je definován
jako pĜedmČt danČ v § 45 odst. 2 písm. l) zákona, je
umožnČné uplatnit nárok na vrácení danČ
z minerálních olejĤ na líh, který je ve smČsi
obsažen. DaĖ se vrací ze skuteþného množství lihu,
který se nachází ve smČsi, a proto se vratka mĤže
pohybovat od 70 do 85 % ze sazby danČ na
benziny. Tuto vratku mĤže uplatnit, každá osoba,
která tento minerální olej uvádí do volného
daĖového obČhu na daĖové území ýR. Jedná se
tedy o provozovatele daĖového skladu (§ 20),
oprávnČného pĜíjemce (§ 22 a § 23), pĜíjemce (§
29) a dovozce (§ 34).
Drobná úprava byla provedena u „zelené nafty“,
kde bylo navýšeno procento pro vrácení danČ ze
smČsné nafty z pĤvodních 80 % na 85 % ze sazby
danČ.
Poslední úprava zákona v oblasti minerálních
olejĤ byla provedena v § 59, který upravuje
uplatnČní režimu podmínČného osvobození od danČ.
U rostlinných olejĤ a u FAME je rozšíĜen úþel
použití, pro které se tyto výrobky považují za
minerální oleje a je povinnost je vyrábČt v daĖovém
skladu v režimu podmínČného osvobození od danČ.
Biomasa z pohledu zákona o spotĜebních daních
Rostlinné oleje, které jsou zaĜazovány pod kódy
Kombinované nomenklatury 1507 až 1518, jsou
jako pĜedmČt danČ uvedeny v § 45 odst. 3 písm. a)
zákona, pokud jsou urþeny pro pohon motorĤ, pro
výrobu tepla, nebo pro výrobu smČsí uvedených v §
45 odst. 2 zákona.
Mastné kyseliny, které jsou zaĜazovány pod kód
Kombinované nomenklatury 3823, jsou jako
pĜedmČt danČ uvedeny v § 45 odst. 5 zákona, pokud
jsou urþeny k použití, nabízeny k prodeji nebo
používány pro pohon motorĤ. Pro jiné úþely použití
nejsou pĜedmČtem danČ z minerálních olejĤ.
Methylestery mastných kyselin (FAME), které
jsou zaĜazovány pod kódy Kombinované
nomenklatury 3824 90 99, jsou jako pĜedmČt danČ
uvedeny v § 45 odst. 3 písm. k) zákona, pokud jsou
urþeny pro pohon motorĤ, pro výrobu tepla, nebo
pro výrobu smČsí uvedených v § 45 odst. 2 zákona.
Podle § 45 odst. 11 zákona jsou minerální oleje
spotĜebované v kogeneraþní jednotce (zaĜízení pro
decentralizovanou výrobu tepla a elektĜiny
souþasnČ) považovány za minerální oleje
spotĜebované pro výrobu tepla.
ZdanČní jednotlivých minerálních olejĤ podle
úþelu použití je uvedeno v následujícím pĜehledu.
15
B. Kotenová
Rostlinné oleje:
- pokud budou spotĜebovány pro pohon motorĤ,
lze je osvobodit podle § 49 odst. 19 zákona,
- pokud budou spotĜebovány ve stacionárním
motoru za úþelem výroby elektĜiny, lze je
osvobodit podle § 49 odst. 19 zákona,
- pokud budou spotĜebovány v kogeneraþní
jednotce za úþelem výroby elektĜiny a tepla,
budou rostlinné oleje zdanČny sazbou danČ
podle § 48 odst. 10 zákona a následnČ lze
uplatnit nárok na vrácení danČ podle § 56
zákona; koneþná úroveĖ zdanČní bude þinit 660
Kþ/1000 l.
-
mastné kyseliny zdanČny sazbou danČ podle §
48 odst. 11 zákona,
pokud budou spotĜebovány v kogeneraþní
nebudou mastné kyseliny zdaĖovány spotĜební
daní, protože pro tento úþel použití nejsou
pĜedmČtem danČ z minerálních olejĤ.
Rostlinné oleje a FAME musí být pro výše
uvedené úþely vyrábČny v daĖovém skladu. Mastné
kyseliny nebudou vyrábČny v daĖovém skladu, a to
ani v pĜípadČ, že budou urþeny pro pohon motorĤ,
protože podle § 59 odst. 1 zákona na nČ nelze
uplatnit režim podmínČného osvobození od danČ.
Bude se jednat o legální výrobu minerálního oleje
mimo režim podmínČného osvobození od danČ a
daĖové pĜiznání se bude podávat podle § 57a
zákona.
FAME:
- pokud bude spotĜebováno pro pohon motorĤ, lze
jej osvobodit podle § 49 odst. 18 zákona,
- pokud bude spotĜebováno ve stacionárním
motoru za úþelem výroby elektĜiny, lze jej
osvobodit podle § 49 odst. 18 zákona,
- pokud bude spotĜebováno v kogeneraþní
bude FAME zdanČno sazbou danČ podle § 48
odst. 10 zákona a následnČ lze uplatnit nárok na
vrácení danČ podle § 56 zákona; koneþná
úroveĖ zdanČní bude þinit 660 Kþ/1000 l.
Použité zkratky
ν MO – minerální olej (e)
ν SPD – spotĜební daĖ
ν PHM – pohonné hmoty
ν MEěO – metylestery Ĝepkového oleje
ν EEěO – ethylestery Ĝepkového oleje
ν FAME – methylestery mastných kyselin
ν EtOH – ethanol
ν BKZD – bezvodý kvasný zvláštnČ
denaturovaný (rozumČj líh)
ν BKOD – bezvodý kvasný obecnČ
denaturovaný (rozumČj líh)
ν ýS – þerpací stanice
ν VDO – volný daĖový obČh
ν POD – podmínČné osvobození od danČ
Mastné kyseliny:
- pokud budou spotĜebovány pro pohon motorĤ,
budou mastné kyseliny zdanČny sazbou danČ
podle § 48 odst. 11 zákona,
- pokud budou spotĜebovány ve stacionárním
motoru za úþelem výroby elektĜiny, budou
Kontakt:
Ing. Bohumila Kotenová - specialista na spotĜební danČ
Generální Ĝeditelství cel
BudČjovická 7, 140 96 Praha 4
e-mail: [email protected]
Anotace:
V souladu s pĜijatými zákony práce uvádí sazby spotĜební danČ pro motorová paliva se zĜetelem na þistá
biopaliva a jejich smČsi. UpĜesĖují se podmínky vracení danČ plátcĤ u paliva E 85 obsahujícího bioethanol a
naftových paliv pro zemČdČlství. Popisují se požadavky na výrobu biopaliv v daĖových skladech a zpĤsob
zdanČní pĜi jejich využití pro decentralizovanou výrobu tepla a elektrické energie.
Klíþová slova: zdanČní paliv a biopaliv, daĖové sklady
16
B. Kotenová
Výklad zákona
o spotĜebních daních
pro motorová fosilní a
biogenní paliva
Ing.BohumilaKotenová
Ing.BohumilaKotenová
Specialistanaspot
Specialistanaspotební
ební dan
dan
TECHAGRO, Brno – 23.3.2010
Zákon.362/2009– novelaSPD
Q
Q
Q
Q
Novelizujemimojiné
Novelizujemimojiné izá
izákon
kon.353/2003Sb.,o
spot
spotební
ebníchdaní
chdaních
Zm
Zmnysazebdan
nysazebdan uminerá
uminerální
lnícholej
cholej,lihu,pivaa
tabá
tabákovýchvýrobk
kovýchvýrobk
Pechodná
echodná ustanovení
ustanovení prozm
prozmnyvestanovení
nyvestanovení
zajiš
zajištní dan
dan proda
prodaové
ové sklady
Lh
Lhtaprodozajiš
taprodozajištní
17
B. Kotenová
Zmnysazebdan uminerálnícholej
Q
Motorové
Motorové benzí
benzíny(§
ny(§ 48odst.1)
Q
Q
Q
Motorová
Motorová nafta(§
nafta(§ 48odst.1)
Q
Q
Q
pvodní
vodní sazba11840K
sazba11840K /1000l⇒
/1000l⇒
nová
nová sazba12840K
sazba12840K /1000l
pvodní
vodní sazba9950K
sazba9950K /1000l⇒
/1000l⇒
nová
nová sazba10950K
sazba10950K /1000l
Sm
Smsná
sná nafta(§
nafta(§ 48odst.5)
Q
Q
pvodní
vodní sazba6866K
sazba6866K /1000l⇒
/1000l⇒
nová
nová sazba7665K
sazba7665K /1000l
Zmnysazebdan uminerálnícholej
Q
Sm
Smsiamotorové
siamotorové benzí
benzínysní
nysnízkýmp
zkýmpídavkem
biopaliva(§
biopaliva(§ 48odst.3,§
48odst.3,§ 48odst.6a13)
Q
Q
Q
Sm
Smsi lihuaMO–
lihuaMO– EthanolE85(§
EthanolE85(§ 48odst.17)
Q
Q
Q
pvodní
vodní sazba11840K
sazba11840K /1000l⇒
/1000l⇒
nová
nová sazba12840K
sazba12840K /1000l
pvodní
vodní sazba11840K
sazba11840K /1000l⇒
/1000l⇒
nová
nová sazba12840K
sazba12840K /1000l
Sm
SmsilihuaMO–
silihuaMO– EthanolE95(§
EthanolE95(§ 48odst.18)
Q
Q
pvodní
vodní sazba9950K
sazba9950K /1000l⇒
/1000l⇒
nová
nová sazba10950K
sazba10950K /1000l
Zákon.292/2009– novelaSPD
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Bionovela–
Bionovela– vtšinap
inapijatýchzm
ijatýchzmnp
npímosouvisí
mosouvisí s
Programemnauplatn
Programemnauplatnní biopalivdoprav
biopalivdoprav
Pedm
edmtdan
tdan § 45
Sazbadan
Sazbadan § 48
Osvobození
Osvobození oddan
oddan § 49
Zvláš
tníí povolení
Zvláštn
povolení proMO
proMO § 53
Vracení
Vracení dan
dan § 54
Vracení
Vracení dan
dan § 57
Rež
Režimpodmí
impodmínnéhoosvobození
hoosvobození oddan
oddan § 59
18
B. Kotenová
Pedmtdan § 45
Q
Q
Q
Q
Q
Zm
Zmnadefinicep
nadefinicepedm
edmtu–
tu– odst.2pí
odst.2písm.c)⇒
sm.c)⇒ pouze
sm
smssestá
ssestávají
vající zmotorové
zmotorové naftyaME
naftyaMEO,minimá
O,minimální
lní
množ
ž
ství
í
ME
Ovesm
si30%obj.–
–
sm
sná
á
nafta
mno stv ME Ovesm si30%obj. sm sn
Zm
Zmnadefinicep
nadefinicepedm
edmtu–
tu– odst.2pí
odst.2písm.j)⇒
sm.j)⇒
rozší
rozšíení
ení – místoME
stoMEOaEE
OaEEO⇒
O⇒ obecn
obecn FAME
Nové
Nové sm
smsi–
si– odst.2pí
odst.2písm.lam)
EthanolE85–
EthanolE85– 70–
70– 85%obj.EtOH(BKZDneboBKOD)
a15
a15 30%obj.minerá
30%obj.minerální
lnícholej
cholej (ATB)
EthanolE95nejvýš
EthanolE95nejvýše95%obj.EtOHa5%MO
Pedmtdan § 45
Q
Q
Q
Úpravap
pravapedm
edmtudan
tudan – odst.3pí
odst.3písm.a)⇒
sm.a)⇒ rozší
rozšíení
ení
odalší
odalší úelpouž
elpoužití
ití – rostlinné
rostlinné olejeiprovýrobu
sm
smsí uvedenýchvodst.2
Úpravap
pravapedm
edmtudan
tudan – odst.3pí
odst.3písm.k)⇒
sm.k)⇒
rozší
rozšíení
ení odalší
odalší úelpouž
elpoužití
ití – FAMEiprovýrobu
sm
smsí uvedenýchvodst.2
Sjednocení
Sjednocení rež
režimuobdobná
imuobdobná úpravajeiv§
pravajeiv§ 59
Sazbadan § 48
Q
Q
Q
Vypuš
Vypuštnasazbadan
nasazbadan prosm
prosmsnounaftu,která
snounaftu,která
mlabýtú
labýtúinná
inná od1.7.2010–
od1.7.2010– vsouvislostis
notifikací
notifikací Programunauplatn
Programunauplatnní biopalivdoprav
biopalivdoprav
Nov
Nov definová
definoványsazbydan
nysazbydan pronové
pronové pedm
edmty
dan
dan EthanolE85aEthanolE95⇒
EthanolE85aEthanolE95⇒ 11840K
11840K nebo
9950K
9950K na1000l
Od1.1.2010budoutaké
Od1.1.2010budoutaké navýš
navýšenyvsouladus
pijetí
ijetímzá
mzákona
kona.362/2009Sb.
19
B. Kotenová
Osvobození oddan § 49
Q
Nová
Nová osvobození
osvobození
Q
Q
Q
Q
FAME–
FAME– propohonmotor
propohonmotor
Rostlinné
Rostlinné oleje–
oleje– propohonmotor
propohonmotor
Bioplyn
Biomasa–
Biomasa– propohonmotor
propohonmotor vrá
vrámcipilotní
mcipilotníchprojekt
chprojekt
Zvláštní povolení – MO § 53
Q
Q
MOp
MOpijí
ijímané
mané auž
aužívané
vané vrá
vrámcipilotní
mcipilotníhoprojektu
§ 49odst.14a21–
tníímpovolení
49odst.14a21– vždysezvláš
dysezvláštn
mpovolením
MOp
MOpijí
ijímané
mané auž
aužívané
vané podle§
podle§ 49odst.18až
49odst.18až 20–
20–
bezpovolení
bezpovolení – proná
pronásledují
sledující osvobození
osvobození
Q
Q
Q
Q
FAME–
FAME– propohonmotor
propohonmotor
Rostlinné
Rostlinné oleje–
oleje– propohonmotor
propohonmotor
Bioplyn
Pozor–
Pozor– vtšina
ina
Snejsoukone
Snejsoukonenýmiuž
nýmiuživateli⇒
ivateli⇒ pro
prodejbionafty(FAME)osvobozené
prodejbionafty(FAME)osvobozené oddan
oddan –
zvláš
tníí povolení
zvláštn
povolení
20
B. Kotenová
Vracení dan § 54
Q
Q
EthanolE85–
EthanolE85– vrá
vrácení
cení SPDzminerá
SPDzminerální
lnícholej
cholej na
skute
e
skutené množ
množství
ství lihuvesm
lihuvesmsi⇒
si⇒ vratkasemž
vratkasemže
pohybovatod70do85%zesazbydan
pohybovatod70do85%zesazbydan nabenzí
nabenzíny
Uplat
Uplatují
ují plá
plátci,kte
tci,kteí uvedoudoVDO
Q
Q
Q
Q
ProvozovatelDS
ProvozovatelDS § 20
Oprá
Oprávn
vnnýp
nýpíjemce
jemce § 22a§
22a§ 23
Píjemce
jemce § 29
Dovozce–
Dovozce– dovozpodle§
dovozpodle§ 34
Vracení dan § 57
Q
Q
Q
Navýš
Navýšení
ení výš
výševratkyusm
evratkyusmsné
sné nafty
Zp
Zpvodní
vodních80%na85%zesazbydan
ch80%na85%zesazbydan prosm
prosmsnou
naftu
Zesazeb
Q
Q
Q
6866K
6866K /1000l–
/1000l– uvedenodoVDOdo31.12.2009
7665K
7665K /1000l–
/1000l– uvedenodoVDOod1.1.2010
Vizuvá
Vizuvádní spot
spotební
ební dan
dan asazbydan
asazbydan nadokladu
oprodeji§
oprodeji§ 5a§
5a§ 57odst.9(vratkanazelenounaftu)
RežimPOD § 59
Q
Q
Q
Sjednocení
Sjednocení rež
režimunaklá
imunakládání prorostlinné
prorostlinné olejea
FAME
Úpravav§
pravav§ 59odst.1pí
59odst.1písm.a)ah)
Rež
RežimPODseuplatní
imPODseuplatní ivp
ivpípad
pad,ž
,žesevyrá
esevyrábjí pro
výrobusm
výrobusmsí uvedenýchv§
uvedenýchv§ 45odst.2
21
B. Kotenová
Využití biomasypropohonmotor nebo
výrobutepla
Rostlinné
Rostlinné oleje
kódyKombinované
dyKombinované nomenklatury1507až
nomenklatury1507až 1518,
pedm
edmtdan
tdan – § 45odst.3pí
45odst.3písm.a)zá
sm.a)zákona
.353/2003Sb.,
pokudjsouur
pokudjsouureny
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
propohonmotor
propohonmotor,
provýrobutepla,nebo
provýrobusm
provýrobusmsí uvedenýchv§
uvedenýchv§ 45odst.2zá
45odst.2zákona
výrobutepla
Q
Q
Q
Q
Mastné
Mastné kyseliny
kódKombinované
dKombinované nomenklatury3823
pedm
edmtdan
tdan – § 45odst.5zá
45odst.5zákona,
pokudjsouur
pokudjsouureny
Q
Q
Q
Q
k použ
použití
ití,
nabí
í
zenyk
prodejinebo
nab
použ
používánypropohonmotor
nypropohonmotor
projiné
projiné úelypouž
elypoužití
ití nejsoup
nejsoupedm
edmtemdan
temdan
z minerá
minerální
lnícholej
cholej.
výrobutepla
Q
Q
Q
Q
Methylesterymastnýchkyselin(FAME)
kódKombinované
dKombinované nomenklatury38249099,
pedm
edmtdan
tdan – § 45odst.3pí
45odst.3písm.k)zá
sm.k)zákona,
pokudjsouur
pokudjsouureny
Q
Q
Q
propohonmotor
propohonmotor,
provýrobutepla,nebo
provýrobusm
provýrobusmsí uvedenýchv§
uvedenýchv§ 45odst.2zá
45odst.2zákona
22
B. Kotenová
výrobutepla
Q
Q
Podle§
Podle§ 45odst.11zá
45odst.11zákonajsouminerá
konajsouminerální
lní olejespot
olejespotebované
ebované
v kogenera
kogeneraní jednotce(za
jednotce(zaízení
zení prodecentralizovanou
výrobuteplaaelekt
výrobuteplaaelektinysou
inysouasn
asn)považ
)považová
oványzaminerá
nyzaminerální
lní
olejespot
olejespotebované
ebované provýrobutepla.
Zdan
Zdanní jednotlivýchminerá
jednotlivýchminerální
lnícholej
cholej podleú
podleúelupouž
elupoužití
ití je
uvedenov následují
sledujícímp
mpehledu.
Rostlinné oleje
Q
Q
Q
Spot
Spotebapropohonmotor
ebapropohonmotor ⇒ lzeosvoboditpodle§
lzeosvoboditpodle§ 49
odst.19zá
odst.19zákona,
Spot
Spotebavestacioná
ebavestacionární
rnímmotoruzaú
mmotoruzaúelemvýrobyelekt
elemvýrobyelektiny
⇒ lzejeosvoboditpodle§
lzejeosvoboditpodle§ 49odst.19zá
49odst.19zákona,
Spot
Spotebav kogenera
kogeneraní jednotcezaú
jednotcezaúelemvýrobyelekt
elemvýrobyelektinya
tepla⇒
tepla⇒ zdan
zdanní sazboudan
sazboudan podle§
podle§ 48odst.10zá
48odst.10zákona
⇒ následn
sledn lzeuplatnitná
lzeuplatnitnároknavrá
roknavrácení
cení dan
dan podle§
podle§ 56
zákona;⇒
zdanní bude
budeinit660K
init660K/1000l.
kona;⇒ kone
konená úrove
rove zdan
FAME
Q
Q
Q
Spot
ebapropohonmotor ⇒ lzejejosvoboditpodle§
lzejejosvoboditpodle§ 49
odst.18zá
odst.18zákona,
Spot
Spotebavestacioná
ebavestacionární
rnímmotoruzaú
elemvýrobyelektiny
⇒ lzejejosvoboditpodle§
lzejejosvoboditpodle§ 49odst.18zá
49odst.18zákona,
Spot
Spotebav kogenera
tepla⇒
tepla⇒ zdan
zdanní sazboudan
sazboudan podle§
48odst.10zákona
⇒ následn
sledn lzeuplatnitná
lzeuplatnitnároknavrá
roknavrácení
cení dan
dan podle§
podle§ 56
zákona;⇒
zdanní bude
budeinit660K
init660K/1000l.
kona;⇒ kone
konená úrove
rove zdan
23
B. Kotenová
Mastné kyseliny
Q
Q
Q
Spot
ebapropohonmotor ⇒ mastné
mastné kyselinybudou
zdan
zdannysazboudan
nysazboudan podle§
48odst.11zákona,
Spot
Spotebavestacioná
ebavestacionární
rnímmotoruzaú
elemvýrobyelektiny
⇒ kyselinyzdan
kyselinyzdannysazboudan
nysazboudan podle§
48odst.11zákona,
Spot
Spotebav kogenera
tepla⇒
tepla⇒ mastné
mastné kyselinynebudouzda
kyselinynebudouzdaová
oványspot
nyspotební
ební daní
daní
⇒ nejsoup
nejsoupedm
edmtemdan
temdan z minerá
minerální
lnícholej
cholej protentoú
protentoúel
použ
použití
ití
výrobutepla
Q
Rostlinné
Rostlinné olejeaFAME
Q
Mastné
Mastné kyseliny
Q
Q
Q
musí
musí býtprovýš
býtprovýšeuvedené
euvedené úelyvyrá
elyvyrábnyv da
daové
ovémskladu.
nebudouvyrá
nebudouvyrábnyv da
daové
ovémskladu,atoaniv pípad
pad,ž
,žebudou
ur
urenypropohonmotor
enypropohonmotor,protož
,protožepodle§
epodle§ 59odst.1zá
59odst.1zákonanan
konanan
nelzeuplatnitrež
nelzeuplatnitrežimpodmí
impodmínnéhoosvobození
hoosvobození oddan
oddan
budesejednatolegá
budesejednatolegální
lní výrobuminerá
výrobuminerální
lníhoolejemimorež
hoolejemimorežim
podmí
podmínnéhoosvobození
hoosvobození oddan
oddan ada
adaové
ové pizná
iznání sebudepodá
sebudepodávat
podle§
podle§ 57azá
57azákona
Použité zkratky
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
MO–
MO– minerá
minerální
lní olej(e)
SPD–
SPD– spot
spotební
ební da
da
PHM–
PHM– pohonné
pohonné hmoty
ME
MEO–
O– metylestery
metylesteryepkové
epkovéhooleje
EE
EEO–
O– ethylestery
ethylesteryepkové
epkovéhooleje
FAME–
FAME– metylesterymastnýchkyselin
EtOH–
EtOH– ethanol
BKZD–
tn
denaturovaný(rozum
BKZD– bezvodýkvasnýzvláš
bezvodýkvasnýzvláštn
denaturovaný(rozumjlí
jlíh)
BKOD–
BKOD– bezvodýkvasnýobecn
bezvodýkvasnýobecn denaturovaný(rozum
denaturovaný(rozumjlí
jlíh)
S–
S– erpací
erpací stanice
VDO–
VDO– volnýda
volnýdaovýob
ovýobh
POD–
POD– podmí
podmínné osvobození
osvobození oddan
oddan
24
V. TĜebický
Kvalita paliv na trhu v EU a ýeské republice
Ing. Vladimír TĜebický, CSc. - Ústav paliv a maziv, a.s., þlen skupiny SGS
Summary: Quality of engine fuels on EU and Czech markets
There are evaluated a range of motor fuels and variations from standard quality ascertained by means of
systematic monitoring in market network. In relation to the environmental specification and standardization of
motor-vehicle petrol and diesel fuel there are also described the running changes, which will reflect
subsequently in technical standards for motor fuels.
Key words: quality monitoring, diesel fuel, motor-vehicle petrol, biofuels, mixed fuels
V roce 2009 došlo k významným zmČnám
v legislativČ související s kvalitou paliv používaných
v dopravČ. SmČrnice 98/70EC byla novelizována
smČrnicí 30/2009 EC, která pĜinesla Ĝadu zmČn. Byl
zvýšen pĜípustný podíl biosložek ve fosilních
palivech, v benzinu a motorové naftČ a pro pĜídavek
biosložek byla zavedena povinnost prokazovat jejich
pĜínos pro úsporu CO2, vyjadĜovaný jako
udržitelnost. Zvýšený pĜípustný podíl biosložek se
následnČ promítne do technických norem, které
definují užitné vlastnosti paliv. Novelizovaná
smČrnice musí být zavedena do legislativy
jednotlivých státĤ do konce roku 2010.
Odchylky v kvalitČ, zjišĢované v tržní síti, byly
zpĤsobeny kontaminací naftou v distribuþním ĜetČzci
(vyšší konec destilace), nedostateþnou obmČnou pĜi
pĜechodu ze zimního do letního období (vyšší tlak
par). V pĜípadČ nižších oktanových þísel a vyššího
obsahu aromátĤ je neshodná kvalita dĤsledkem
pĜídavku nestandardních složek. Kontaminace
motorovou naftou znamená v dĤsledku horší
spalování paliva, nižší výkon a riziko pro
katalyzátor. Nižší oktanové þíslo a vysoký obsah
aromátĤ znamená pro vozidla velké riziko.
ZpĤsobuje nižší výkon, vyšší spotĜebu, vysoké
emise uhlovodíkĤ, horší spalovací vlastnosti, riziko
pro poškození katalyzátoru a nebezpeþí pro palivový
systém v dĤsledku tvorby úsad.
Souþasná kvalita a sortiment paliv v ýR
V souþasné dobČ je na trhu automobilový benzin
ve tĜech oktanových hladinách. Oktanová hladina
91, pĜedstavovaná na trhu benzinem BA 91S a
BA91N, svĤj podíl na trhu stále snižuje, v souþasné
dobČ je pod úrovní 2% a lze pĜedpokládat jeho
pĜítomnost na trhu zhruba do konce roku 2010.
DĤvodem je to, že výrobci automobilĤ tento benzin
nedoporuþují ani do maloobjemových vozĤ a podíl
starších vozidel, pro které byl tento druh benzinu
doporuþen trvale klesá. Podobná je situace na
Slovensku. V dalších okolních zemích jako je
Polsko, Maćarsko již tento druh benzinu
v sortimentu není. RelativnČ vysoký podíl nad 10%
si zachovává v Rakousku a SRN. Na trhu ýR roste
podíl vysokooktanových benzinĤ BA 98 a vyšších,
který pĜekonal hranici 2% a jeho prodej má, zejména
díky aditivacím, rostoucí trend. V Rakousku a SRN
dosahuje podíl tohoto benzinu na trhu až 8%.
NejprodávanČjším benzinem jsou benziny oktanové
hladiny 95. V souþasné dobČ prodávané benziny
jsou bezsirné, tzn. s obsahem síry max. 10mg/kg.
Obsah kyslíku je povolen max. 2,7%m/m, obsah
ethanolu max. 5%V/V a obsah éterĤ je povolen max.
15%V/V. Podle platné legislativy, zákona o ovzduší,
je povinnost pĜidávat do benzinu ethanol v množství
minimálnČ 3,5%V/V v celkové roþní produkci, buć
pĜímým
pĜimícháním,
nebo
ve
formČ
etyltercbutyléteru. Tento objem se má navýšit tČsnČ
nad hranici 4%V/V pĜi souþasné novele uvedeného
zákona. PĜímý pĜídavek ethanolu je realizován
v benzinu
oktanové
hladiny
95,
ve
vysokooktanových benzinech je ve formČ
etyltercbutyléteru, v benzinu oktanové hladiny 91
není ethanol pĜítomen.
PĜipravované zmČny v kvalitČ automobilových
benzinĤ
Citovaná smČrnice povolila zvýšení obsahu
kyslíku a kyslíkatých látek. Celkový obsah kyslíku
je zvýšen na 3,7%m/m a obsah ethanolu je zvýšen
na 10%V/V. Zvýšil se limit dalších kyslíkatých
látek, napĜ. limitní obsah éterĤ se zvýšil z 15%V/V
na 22%V/V. Takto bude upravena novelizovaná
technická norma ýSN EN 228, která by mČla být
schválena do konce roku 2010. Tento typ benzinu
s vysokým podílem kyslíku však mohou používat
jen vozidla, pro která to bude schváleno výrobcem.
Pro vozidla, kde zmČna paliva nebude schválena,
bude nutno používat stávající kvalitu benzinu, tj.
s max. 5% ethanolu. Tento druh benzinu musí být
v zemích EU na trhu minimálnČ do roku 2013. Pro
benzin s vysokým obsahem kyslíkatých látek,
zejména
ethanolu, je doporuþeno
použití
zušlechĢujících pĜísad pro zlepšení spalování a
snížení emisí.
Souþasná kvalita motorové nafty a probíhající
zmČny
Motorová nafta má v souþasné dobČ obsah síry
maximálnČ 10mg/kg. Od listopadu 2009 je podle
ýSN EN 590 maximální pĜípustný obsah
methylesterĤ mastných kyselin zvýšen na 7%V/V a
pĜipravuje se snížení obsahu polyaromatických
uhlovodíkĤ na úroveĖ 8%m/m. Po motorovou naftu
s obsahem FAME nad 2%V/V byl zaveden další test
pro stanovení oxidaþní stability. Pro dosažení
dostateþné oxidaþní stability motorové nafty
25
V. TĜebický
s vyšším obsahem FAME je nutné pĜidávat
v dostateþném množství antioxidaþní pĜísady.
Odchylky v kvalitČ, zjišĢované v tržní síti, jsou
pĜevážnČ v nižším bodu vzplanutí, který je zpĤsoben
kontaminací stopami automobilového benzinu
v distribuþním ĜetČzci. Další odchylky byly zjištČny
v obsahu síry a prĤbČhu destilaþní kĜivky. Jsou
dĤsledkem pĜídavku
nestandardních
složek.
Zaznamenán byl i vyšší než povolený pĜídavek
FAME. Vyšší obsah síry a odlišný prĤbČh destilaþní
kĜivky má negativní vliv na prĤbČh spalování,
emise-zejména obsah pevných þástic a nespálených
uhlovodíkĤ, þistotu palivového systému a životnost
katalyzátoru.
Další zmČny se pĜipravují i v požadavcích na
kvalitu FAME. Pro zlepšení nízkoteplotních
vlastností NM se pĜipravuje zpĜísnČní limitu pro
obsah monoglyceridĤ a požadavek na teplotu
filtrovatelnosti a bod zákalu u FAME.
oleje, plnČní emisních limitĤ vozidel a úþinnost
dávkování paliva (tlak v dávkovacích tryskách).
BČhem dokonþených zkoušek nebyly zjištČny
negativní vlivy na provoz vozidel ani v zimním
období, neprojevil se vyšší vliv paliva na ĜedČní
náplnČ motorového oleje. Vozidla v prĤbČhu
zkoušek plnila požadavky na emisní limity a nebyl
zjištČn negativní vliv paliva SMN 30 na prĤchodnost
vstĜikovacích trysek.
ZávČr
V ýR je zajištČn prodej automobilových benzinĤ
a motorové nafty podle ýSN EN 228 a ýSN EN
590, probČhl bezproblémový pĜechod na bezsirná
paliva a také dosavadní používání paliv s obsahem
biopaliv je pĜi dodržení kvalitativních požadavkĤ
bezproblémové. ProbČhly zmČny technických
norem. ýSN EN 590 - zvýšení obsahu MEMK na
7%V/V, zvýšený požadavek na oxidaþní stabilitu,
nutnost zajištČní nízkoteplotních vlastností, ýSN 65
6508 novelizace požadavkĤ na smČsnou motorovou
naftu, zvýšení požadavkĤ na oxidaþní stabilitu a
obsah pĜísad a snížení obsahu kontaminantĤ.
V rámci CEN se pĜipravuje technická norma pro
palivo s obsahem 10%V/V až 30%V/V FAME (B10
až B30).
Pro automobilové benziny podle ýSN EN 228 se pĜipravuje zmČna, zavedení dalšího druhu
automobilového benzinu se zvýšeným obsahem
kyslíku na 3,7%m/m, ve formČ až 10%V/V ethanolu
nebo až 22%V/V ETBE, pĜi souþasném požadavku
zachování benzinu s nižším obsahem kyslíku v tržní
síti do roku 2013 pro starší vozidla.
ProbČhly provozní testy paliva SMN 30 na 25
vozidlech þlenĤ skupiny Agrofert, nebyly zjištČny
negativní vlivy tohoto paliva na provoz vozidel.
PĜi monitoringu kvality paliv byly zjištČny
odchylky, které mohou mít na provoz vozidel
negativní vliv. Vzhledem ke zjištČným odchylkám a
pĜipravovaným zmČnám v kvalitČ paliv je pro
zachování dĤvČry uživatelĤ paliv nutná trvalá
kontrola kvality paliv formou monitoringu.
SmČsná motorová nafta
V závČru roku 2009 probČhla novela technické
normy pro smČsnou motorovou naftu s obsahem
FAME minimálnČ 30%V/V. Do požadavkĤ se
promítají jakostní ukazatele pro motorovou naftu a
FAME. Je zaveden druhý test pro stanovení oxidaþní
stability (nutné použití odpovídajícího množství
antioxidantu), požadavek na obsah alkalických kovĤ
a kovĤ alkalických zemin a obsah fosforu, ve
srovnání s motorovou naftou je povolen mírnČ vyšší
obsah vody. Palivo je urþeno pro vozidla, u kterých
je jeho použití povoleno výrobcem, u vozidel mimo
záruku je rozhodnutí na vlastníkovi vozidla.
V souþasné dobČ je zahájen proces tvorby evropské
normy paliva se zvýšeným obsahem FAME
v rozmezí 10%V/V až 30%V/V.
Provozní zkušenosti
Od roku 2008 je palivo SMN 30 ovČĜováno
v praxi ve vozidlech þlenĤ skupiny Agrofert.
Zkoušky probíhaly na 25 nákladních vozidlech.
Sledován byl vliv na užitné vlastnosti vozidel vþetnČ
zimního provozu, na výmČnný interval motorového
Kontakt:
Ing. Vladimír TĜebický, CSc.
Ústav paliv a maziv,a.s., þlen skupiny SGS
U Trati 42, 100 00 Praha 10
tel.: +420 274 021 330, e-mail: [email protected]
Anotace:
Hodnotí se sortiment motorových paliv a odchylky od normované kvality zjišĢované jejich soustavných
sledováním v tržní síti. V návaznosti na environmentální specifikaci a standardizaci automobilových benzinĤ a
motorové nafty se popisují i probíhající zmČny, které se následnČ promítnou do technických norem motorových
paliv.
Klíþová slova: monitoring kvality, motorová nafta, automobilové benziny, biopaliva, smČsná paliva
26
J. Mikulec, I. Vailing
Kvalita paliv na trhu v EU
a ýeské republice
TECHAGRO
BRNO 23.3.2010
Evropská legislativa
Legislativa pro kvalitu paliv pro dopravu
Evropská smČrnice 30/2009/EC
Technické normy pro paliva a biopaliva
Automobilové benziny ýSN EN 228
Ethanol ýSN EN 15376
Palivo E-85 ýSN EN 656512, EN 15293
Motorová nafta ýSN EN 590
Metylestery mastných kyselin ýSN EN 14214
SmČsná motorová nafta ýSN 656508
2
Evropská legislativa
Legislativa zmČny ve složení a kvalitČ paliv
Novelizace smČrnice o kvalitČ paliv 98/70, smČrnice
2009/30
Zavedení novelizované smČrnice do legislativy ýR
do konce roku 2010
ZmČna technických norem pro benziny, ethanol,
motorovou naftu a MEMK
Zvýšení podílu biopaliv v palivech
3
27
Sortiment paliv v ýR
a v okolních státech EU
Automobilový benzin ýSN EN 228
Sortiment automobilových benzinĤ
BA 91 podíl cca do 2,0%, obdobnČ na Slovensku,
v Polsku a Maćarsku není v sortimentu,
v Rakousku a SRN až 20 až 25% podíl na trhu
BA 98 a vyšší, podíl na trhu cca 2%, v ostatních
evropských zemích cca 8%
BA 95, podíl na trhu 95% je vyšší než v ostatních
státech EU
4
Kvalita paliv
Automobilový benzin
Souþasná kvalita
Obsah síry max. 10mg/kg
Obsah aromátĤ max. 35%V/V, obsah olefinĤ max.18%V/V
Použití kyslíkatých látek – ethanol a étery, do max. obsahu
kyslíku 2,7%m/m- max. 5% ethanolu a max. 15%V/V éterĤ
Min 3,5%V/V (schválená zmČna na 4,1%V/V) ethanolu v
roþní produkci dodané na trh (zákon o ovzduší) v benzinu
BA 95, v benzinu BA 98 jen ETBE, benzin BA 91 vesmČs
bez ethanolu
5
Kvalita paliv
Souþasná kvalita paliv v ýR
Automobilový benzin ýSN EN 228
ZjišĢované neshody
Destilaþní zkouška - konec destilace - kontaminace
zbytky NM pĜi distribuci
Tlak par - nedostateþná obmČna zboží zimní kvality
pĜed letním obdobím
Oktanová þísla - kontaminace vČtším množstvím
motorové nafty nebo pĜídavek nestandardních
složek
aromátĤ
dĤsledek
pĜídavku
Obsah
nestandardních složek
Nebyly zjištČny žádné neshody v dĤsledku
pĜítomnosti ethanolu
6
28
Kvalita paliv
Odchylky v kvalitČ automobilových benzinĤ
Kontaminace motorovou naftou, vyšší konec destilace, dĤsledek
provozní nekáznČ, riziko pro katalyzátory,
Nižší oktanová þísla, dĤsledek úmyslného pĜídavku technických
benzinĤ, riziko pro vozidla, nižší výkon vyšší spotĜeba, horší
spalovací vlastnosti
Vysoký obsah aromátĤ, nedokonalé spalování, vyšší emise,
riziko pro palivový systém a katalyzátor
7
Kvalita paliv – Novela EN 228
Novela EN 228, pĜedpokládaná platnost
2.polovina 2010
BA 95 s obsahem max. 5 a 10%V/V ethanolu
Kontrola pĜísad s obsahem kovĤ
Obsah kyslíku se zvýší z 2,7%m/m na max. 3,7%m/m
Max. obsah éterĤ (ETBE) až 22%V/V
Pro starší vozidla nutnost zachování BA E-5 minimálnČ do roku 2013, v
ýR asi déle v dĤsledku vysokého prĤmČrného stáĜí vozidel
Vliv na tlak par, povoleno zvýšení podle obsahu ethanolu
Vliv na prĤbČh destilaþní kĜivky, zejména pĜedestilovaný objem pĜi
70°C a 100°C
Ethanol (EN 15376) snížení obsahu chloridĤ, zavedení limitu pro
sulfáty
Zákaz používání pĜísad s obsahem fosforu a kovĤ, kontrola obsahu Mn
(max. 6mg/kg, od 2014 max. 2mg/kg
Doporuþeno používání pĜísad pro zlepšení vlastností, zejména s cílem
zlepšení spalování a snížení emisí
8
Kvalita paliv
Nutné úpravy zážehového motoru v závislosti na
obsahu ethanolu
or
át
ur
rb
ka
k
tĜi
vs
lo
ad
rp
þe
í
ý
án
ov
ém ov iva
liv tr
k
st
l
pa fil
sy tla pa
ní
vá
lo
pa
za
í
án
ov
ém aĜ
p
st
sy od
á
ov ž
liv dr
pa ná
r
to
zá
ly
ta
ka
or
ot
m
j
le
.o
or
ot
m
é
í
ov ub
liv tr
pa po
vý
ný
ko ém ude art
fu st
st
st
vý sy
9
29
Kvalita paliv
Souþasná kvalita paliv v ýR
Motorová nafta ýSN EN 590
ZjišĢované neshody
Bod vzplanutí
Destilaþní zkouška - teplota 95%V/V pĜedestilovaného
objemu - pĜídavek nestandardních složek
Obsah síry - pĜídavek nestandardních složek
Hustota pĜi 15°C - pĜídavek MEMK nad limitní obsah
10
Kvalita paliv
Odchylky v kvalitČ motorových naft
Kontaminace automobilovým benzinem, dĤsledek provozní
nekáznČ, nižší bod vzplanutí, negativní vliv vyššího tlaku par po
pĜídavku ethanolu do benzinu, bezpeþnostní charakteristikanižší tĜída hoĜlavosti
Vyšší konec destilace, vyšší obsah síry, dĤsledek úmyslného
pĜídavku nežádoucích látek do motorové nafty – horší spalovací
vlastnosti, úsady, poškození katalyzátoru
Vyšší hustota v dĤsledku vyššího obsahu MEMK – riziko
oxidaþní nestability, odlišné spalování, vliv na náplĖ motorového
oleje
11
Kvalita paliv
Motorová nafta EN 590 novela v 10/2009
Obsah MEMK do 7%V/V, obsah PAH bude upraven max. 8%m/m
Oxidaþní stabilita podle EN ISO 12205 max. 25 g/m3,
Pro NM s obsahem MEMK nad 2%V/V dodateþný test ox. stability
podle EN 15751 min. 20h , požadavek na pĜítomnost antioxidaþních
pĜísad a doporuþení pĜítomnosti detergentĤ
Požadavky na nízkoteplotní vlastnosti – nutnost ovČĜení úþinnosti
pĜísad
MEMK podle EN 14214, požadavky se mČní, zvýší se oxidaþní
stabilita na 8hod,,
MEMK jako složka motorové nafty – nízkoteplotní vlastnosti tĜi tĜídy
podle CFPP a CP, pro dosažení CFPP bez pĜísad (-10°C) je
požadavek nižšího obsahu monoglyceridĤ (max. 0,3%m/m)
12
30
Kvalita paliv
SmČsná motorová nafta,ýSN 656508, novela 2009
Min 30%V/V MEMK, v zákonČ o spotĜební dani MEěO
Kvalitativní požadavky odpovídají požadavkĤm na motorovou
naftu
Odchylky:obsah vody max. 300mg/kg, oxidaþní stabilita ,
požadavek na pĜítomnost antioxidantu
Limitující požadavky na obsah alkalických kovĤ a fosforu
V rámci CEN pĜíprava technické normy pro palivo s
obsahem MEMK 10 až 30%V/V
13
Kvalita paliv
OvČĜení vlastností SMN 30 v praktickém provozu spolupráce ÚPM a PREOL
Palivo bylo ovČĜeno v praktickém provozu v roce 2008 a
2009 na celkem 25 vozidlech
Sledován byl vliv
na užitné vlastnosti vozidel vþetnČ zimního provozu,
na výmČnný interval motorového oleje
plnČní emisních limitĤ vozidel
úþinnost dávkování paliva (tlak v dávkovacích tryskách)
14
Kvalita paliv
OvČĜení vlastností SMN 30 v praktickém provozu spolupráce ÚPM a PREOL
Souhrn výsledkĤ zkoušek
nebyly zjištČny negativní vlivy na provoz vozidel ani v zimním
období,
neprojevil se vyšší vliv na ĜedČní náplnČ motorového oleje
vozidla v prĤbČhu zkoušek plnila požadavky na emisní limity
nebyl zjištČn negativní vliv paliva SMN 30 na prĤchodnost
vstĜikovacích trysek
15
31
ZávČr
V ýR prodej paliv podle ýSN EN 228 a ýSN EN 590,
bezproblémový pĜechod na bezsirná paliva, dosavadní
bezproblémové používání paliv s obsahem biopaliv
Souþasné a pĜipravované zmČny technických norem
ýSN EN 590 - zvýšení obsahu MEMK na 7%V/V, zvýšený
požadavek na oxidaþní stabilitu, nutnost zajištČní nízkoteplotních
vlastností
ýSN 65 6508 novelizace požadavkĤ na smČsnou motorovou
naftu, zvýšení požadavkĤ na oxidaþní stabilitu a obsah pĜísad
a snížení obsahu kontaminantĤ,
pĜíprava EN v rámci CEN pro palivo B10 až B30
ýSN EN 228 - pĜipravuje se zmČna, zvýšení obsahu kyslíku na
3,7%m/m, 10% ethanolu a až 22%V/V ETBE, nutnost zachování
benzinu s nižším obsahem kyslíku do roku 2013 pro starší vozidla,
existuje doporuþení výrobcĤ vozidel pro možnost použití benzinĤ s
vyšším obsahem ethanolu a obsahem MEMK nad 7%V/V
16
ZávČr
Praktické zkušenosti s používáním SMN 30, probČhly dvČ
Ĝady zkoušek
Zkoušky probíhaly celkem na …. vozidlech rĤzného stáĜí a úrovnČ
požadavkĤ na plnČní emisních limitĤ,
Nebyly zjištČny negativní vlivy na provoz vozidel
PĜi monitoringu kvality zjištČny odchylky v kvalitČ paliv,
automobilové benziny - kromČ tlaku par a vyššího konce destilace
byly zjištČny odchylky v oktanových þíslech a obsahu aromátĤ
u motorové nafty byly kromČ bodu vzplanutí zjištČny odchylky i v
prĤbČhu destilaþní kĜivky, obsahu síry a hustotČ pĜi 15°C
KromČ provozních odchylek byly zjištČny odchylky s podezĜením na
neoprávnČnou manipulaci
Vzhledem ke zjištČným odchylkám a pĜipravovaným
zmČnám v kvalitČ paliv je pro zachování dĤvČry uživatelĤ
paliv nutná trvalá kontrola formou monitoringu kvality paliv
17
DČkuji za pozornost
Kontaktní osoba:
Ing. Vladimír TĜebický
Email: [email protected]
Telefon: +420 274 021 330
32
Perspektivy produktĤ využití FAME a bioethanolu pĜi naplĖování smČrnic
o využívání obnovitelných zdrojĤ (2009/28/ES) a specifikaci motorových
paliv (2009/30/ES)
Perspectives of products obtained by utilization of FAME and bioethanol under observance
of directives on utilization of renewable resources (2009/28/EC) and on specifications
of engine fuels (2009/30/EC)
Ivan Vailing - Rasol Consulting, s.r.o. Bratislava
Biogénne pohonné hmoty na
Slovensku
Jozef Mikulec, Slovnaft VURUP, a.s., Bratislava
Ivan Vailing, Rasol Consulting, s.r.o. Bratislava
Techagro 2010, SemináĜ „Stav a nové výzvy pro smČsné a biogenní pohonné hmoty „
Brno 23.3.2010
Smernica o obnoviteĐných zdrojoch
energie 2009/28/ES
OEurópsky parlament schválil jeden z hlavných
cieĐov EÚ, ktorým je zabezpeþiĢ 20 % podiel
obnoviteĐných zdrojov energie na celkovej
energetickej spotrebe EÚ do roku 2020.
OJednotlivé þlenské štáty majú prispieĢ k
dosiahnutiu tohto cieĐa zvýšením podielu
obnoviteĐných zdrojov energie vo vlastnom
energetickom mixe.
ONová legislatíva predpokladá širšie využívanie
slneþnej, veternej, þi geotermálnej energie. V
sektore dopravy sa má v rámci celkového
využívania palív do roku 2020 dosiahnuĢ aspoĖ
10% podiel obnoviteĐných energií (najmä biopalív).
Smernica 2009/28/ES-1
OSmernica 2009/28/ES kladie dôraz na kritériá
udržateĐného rozvoja obnoviteĐných zdrojov
energie, kde patria aj biopalivá.
OPodiel biozložiek v motorových palivách bude
komplexne posudzovaný a objektivizovaný
na základe jeho príspevku k tvorbe skleníkových plynov analýzou ich celého životného
cyklu od prípravy pôdy až po použitie
v doprave.
OTakto sa upraví þasto používané zjednodušené vyjadrenie úþinkov biopalív.
33
Povolené podporné systémy
O Investiþná pomoc,
O Oslobodenie od dane alebo zníženie dane,
O Režimy na podporu povinnosti využívania energie z
obnoviteĐných zdrojov,
O Priama podpora cien, vrátane výkupných sadzieb a
vyplácanie prémií.
O ýlenské štáty samostatne rozhodujú o miere využitia
týchto systémov.
O Hlavným cieĐom SR je vytvoriĢ vhodnú stratégiu
zavádzania, uplatĖovania a podpory alternatívnych
zdrojov, biokvapalín, biomasy a biopalív, na národnom
trhu
Transpozícia do vnútroštátnej legislatívy do 5.12.2010.
Záväzné národné ciele
OMajú poskytnúĢ istotu pre investorov
OMajú podporovaĢ trvalý rozvoj technológií
z obnoviteĐných zdrojov
OSprávne schvaĐovacie postupy by sa mali
zjednodušiĢ (napr. pre malé
decentralizované zariadenia na výrobu
energie z OZE formou jednoduchého
ohlásenia).
ONa dosiahnutie cieĐov bol stanovený
orientaþný plán, urþuje priemerné hodnoty
na dvojroþné obdobie, pre SR sú hodnoty
nasledovné:
O2011-2012 8,16%
O2013-2014 8,86%
O2015-2016 9,96%
O2017-2018 11,45%
O2019-2020 14%
34
Biopalivá - použitie
OHlavnou výhodou biozložiek pred inými
alternatívnymi palivami je ich schopnosĢ
miešaĢ sa (aj keć s urþitými obmedzeniami) s konvenþnými motorovými
palivami a tak ich použiĢ v existujúcom
vozovom parku.
OToto umožĖuje použiĢ biozložky v
palivách bez výraznejšieho þasového
zdržania, vývoja a nákladov spojených
uvedením alternatívnych typov vozidiel a
nákladov na zásobovaciu infraštruktúru.
Biopalivá druhej generácie
OBiopalivá 2. generácie sa môžu vyrábaĢ
z ligno-celulózovej biomasy s využitím
moderných technológií.
OLignocelulózové zdroje zahrĖujú drevo,
lístie, kôru, slamu a pod., þo nekonkuruje
produkcii potravín.
OOþakáva sa, že biopalivá 2. generácie
budú komercionalizované a schopné
ovplyvĖovaĢ sektor dopravy za päĢ až
desaĢ rokov.
Biopalivá prvej generácie
OV zásade sa za biopalivá prvej generácie
považujú biopalivá, ktoré sa vyrábajú
z prebytkov poĐnohospodárskej produkcie.
OBioetanol vyrábaný fermentaþnými
technológiami z rôznych poĐnohospodárskych surovín ako je obilie, kukurica,
cukrová repa a cukrová trstina.
OMetylestery mastných kyselín, vyrábané
najmä z repkového a sójového oleja.
35
Bioetanol
OBioetanol sa vyrába fermentaþnými technológiami
z rôznych poĐnohospodárskych surovín ako je
obilie, kukurica, cukrová repa a cukrová trstina.
OPridáva sa do palív samostatne alebo po
transformácii na ETBE.
OProblematické je to, že suroviny sú zároveĖ
surovinami pre výrobu potravín.
OAko perspektívne technológie výroby bioetanolu
a biobutanolu sa testujú výroby z vedĐajších
produktov potravinárskeho priemyslu a poĐnohospodárskych odpadov.
Bioplyn-1
O Bioplyn sa dá vyrábaĢ aj anaeróbnou fermentáciou
vlhkých organických odpadov z poĐnohospodárstva, z
výroby potravín a þistiarní odpadových vôd.
O Produktom fermentácie je zmes metánu, oxidu uhliþitého
a sírovodíka.
O V EÚ sa roþne produkuje 230 PJ bioplynu, potenciál SR
do roku 2010 je 30MW (MH SR)
O Využíva sa najmä na výrobu tepla a /alebo kogeneraþnú
výrobu tepla a elektriny.
O Bioplyn pre použitie na pohon sa musí vyþistiĢ, vysušiĢ a
skomprimovaĢ, þo predstavuje ćalšie náklady.
O Dá sa predpokladaĢ, že aj v blízkej budúcnosti sa len
malá þasĢ bioplynu použije na pohon
Bioplyn-2
36
Právny rámec použitia biozložiek_1
ÒSmernica EU þ. 2003/30/EC o biopalivách
ÒZákon o spotrebnej dani z motorových palív
þ. 98/2004 Z. z.
ÒNariadenie vlády SR þ. 304/2008, ktorým sa
mení a dopĎĖa nariadenie vlády SR þ.
246/2006 Z. z. o minimálnom množstve
pohonných látok vyrobených z
obnoviteĐných zdrojov v automobilových
benzínoch a motorovej nafte uvádzaných
na trh SR
O PodĐa Nariadenia vlády SR 246/2006 Z. z sa podpora používania
obnoviteĐných palív týka :
- þistých biopalív alebo vo vysokej koncentrácii v minerálnych
olejoch, v súlade so štandardami na kvalitu palív, využívaných v
doprave,
- zmesi benzínu alebo nafty s biopalivami alebo inými obnoviteĐnými
palivami, v súlade so štandardami na kvalitu palív, využívaných v
doprave,
- kvapalín vyrobených z biokomponentov, napríklad bio-ETBE (etylterc-butyl-éteru), kde je percentuálny obsah biozložky presne daný
O V súlade s NV SR 304/2008 Z.z sa minimálny podiel biozložky vo
fosílnom palive zvyšil od 1.januára 2009 z pôvodných 2% na 3,4%
energetického ekvivalentu. Od roku 2010 sa má podiel biozložiek
zvýšiĢ na 5,75% energetického obsahu
O Vyhláška 60/2006 ktorou sa ustanovujú podrobnosti o
rozsahu a postupe pri poskytovaní informácií o
minimálnom množstve pohonných látok vyrobených z
obnoviteĐných zdrojov v motorových benzínoch a
motorovej nafte uvádzaných na trh Slovenskej republiky
O Vyhláška 488/2006 ktorou sa mení a dopĎĖa vyhláška
Ministerstva životného prostredia Slovenskej republiky þ.
53/2004 Z. z., ktorou sa ustanovujú požiadavky na
kvalitu palív a vedenie evidencie o palivách v znení
vyhlášky Ministerstva životného prostredia Slovenskej
republiky þ. 102/2005 Z. z.
37
Stav implementácia smernice 2003/30/EC v EU
Energy content of biofuels - EU 2007
Energy content of biofuels in %
8,00
Real energy content (%)
7,00
6,00
5,00
3,4% - SK 2009 Target
4,00
5,75% - 2010 Target
3,00
2,00
1,00
B (6)
FIN
L (6)
LV
EST
CY
DK (6)
H (6)
I
CZ (6)
E
IRL
RO (*)
GR (6)
GB
SLO
M
PL (6)
P
NL
F
SK
S
A
D
LI
0,00
Plán a plnenie smernice 2003/30/EC
Rok
ETBE, toe
FAME, toe
cieĐová hodnota v
%
skutoþnosĢ v %
1)
2)
2005
2007
10 434
42 224
2
2008
6 551
53 070
2
2009
2010
2
2006
336
12 821
2
3,4
(5,75)
0,3
1,0411)
2,59
2,65
3,42)
4,02)
Plnenie pomernej referenþnej hodnoty 1,333, vypoþítanej od termínu úþinnosti NV
Predpoklad plnenia
Výroba nafty s biozložkou_1
O 2004 : Prípravná fáza – príprava zariadenia na blendovanie,
aplikaþný výskum
O 2005 : Formulácia nafty s nízkym obsahom bionafty - MERO (B5) a
zaþatie výroby zmesi B5
O 2006 : Rutinná výroba B5 a predaj pre slovenských a zahraniþných
odberateĐov (stredoeurópsky trh)
O 2007 : Spoloþný podnik s MEROCO na výrobu MERO v
Leopoldove s kapacitou 100 ktpa
O Palma Tumys, a.s. – kapacita výroby 30 kt/r, zakonzervovaná,
výroba v Agropodniku Jihlava
38
Výroba nafty s biozložkou_2
OPodiel biozložiek v nafte - Slovnaft:
O2006 – 36%
O2007 – 58%
O2008 – 75%
O2009 – 85%
VýhĐad výroba B7 a B10.
Výroba benzínu s biozložkou_1
1. bio-ETBE ako derivát fosílnej zložky a bioetanolu
2. þistý bio-etanol 2008 94 mil. l.
3. zmes bio-ETBE a bio-etanolu
O
O
O
O
V roku 2006 – konverzia MTBE na bio-ETBE, produkcia (50
ktpa)
V roku 2007 zaþala výroba bio-ETBE - predaj na domácom
a stredoeurópskom trhu
V roku 2007 zaþala prípravná fáza priameho pridávania bioetanolu do benzínu (E5 projekt)
V decembri 2008 zaþala výroba a predaj E5 (export)
Výroba benzínu s biozložkou_2
OV roku 2007 : pre SR - min. obsah 1,5% obj.
ETBE, pre Nemecko - na úrovni ~ 4,4 % obj.
ETBE, pre Maćarsko - s obsahom 9,5 % ETBE,
pre Rakúsko – s obsahom min. 9,5% ETBE
OV roku 2008 : pre ýR - min. obsah 4% obj.
ETBE, pre PoĐsko - >10% obj. ETBE, pre
Nemecko – zmena na min. energetický obsah
biozložky = ~ 7% ETBE
ODovoz benzín s biozložkami zo zahraniþia
39
Rastlinné oleje a živoþíšne tuky ako
palivo pre dieselové motory _
O ýisté rastlinné oleje a tuky, prípadne živoþíšne tuky
(TAG) môžu byĢ za istých podmienok použité ako
motorové palivá vhodné pre komerþnú prevádzku
predovšetkým v moderných vznetových motoroch.
O VeĐa fyzikálnych a chemických vlastností týchto palív je
podobných konvenþným fosílnym palivám a ich
priamemu využitiu bráni predovšetkým ich vysoká
viskozita, ktorá je niekoĐkokrát vyššia v porovnaní s
naftou. Tento problém je možné vyriešiĢ zvýšením
teploty použitého paliva, kedy je už jeho viskozita
porovnateĐná s viskozitou motorovej nafty.
PPO
O V roku 2007 spoluprácou RASOL a Slovnaft VÚRUP a.s.
bola v rámci medzinárodného projektu SUGRE upravená
a osobitne sledovaná flotila 16 nákladných vozidiel
znaþky Mercedes Benz Actros 1844 Euro3 a Euro 5,
s vekovým priemerom menej ako rok, Tieto vozidlá boli
využívané v medzinárodnej kamiónovej doprave. Vozidlá
Euro 3 boli v štandartnom vyhotovení, vozidlá Euro 5 boli
dodané výrobcom po akceptovaní požiadaviek na typ,
veĐkosĢ a umiestnenie palivových nádrží, umiestnenie
filtrov, zväþšenia olejovej náplne a ostatných náležitostí,
ktoré uĐahþili úpravu vozidla na rastlinný olej.
O Poþas sledovaného obdobia vozidlá najazdili na
rastlinný olej spolu približne 1 912 000 km a spotrebovali
582 000 litrov rastlinného oleja a asi 17 500 litrov
motorovej nafty
PPO
O Dnes je k dispozícii rozsiahle know-how pre technické
riešenia úpravy motorov, resp. ich palivovej sústavy.
Najrozšírenejším typom je elektronicky riadený
dvojpalivový systém nafta – olej/tuk, so znížením
viskozity oleja/tuku jeho zahriatím. Princíp prevádzky
vozidla s dvojpalivovým systémom je nasledovný – štart
na naftu, po dosiahnutí optimálnych pomerov prechod na
olej/tuk, záver prevádzky opäĢ na naftu.
O V SR sa dvojpalivové systémy s palivom repkový olej a
fosílna nafta využívajú od roku 1997. Poþet upravených
vozidiel a agrotechniky na prevádzku s PPO sa prudko
zvýšil v roku 2006. Spôsobila to zvýšená informovanosĢ
o možnostiach využitia PPO, zvyšujúca sa cena fosílnej
nafty a tiež vyššia dostupnosĢ sofistikovaných systémov
pre úpravu vozidiel. Celkovo bolo rokoch 2007 a 2008
upravených na Slovensku viac ako 250 vozidiel.
40
PPO
O Pre ich použitie v spaĐovacích motoroch však musia byĢ
musia byĢ zabezpeþené optimálne podmienky
spaĐovania predovšetkým z hĐadiska prevádzkových
režimov motora (voĐnobeh, zaĢaženie motora),
komunikácia s motorovou riadiacou jednotkou – veĐkosĢ
vstrekovanej dávky v súvislosti s teplotou a objemom
paliva a ćalšie súvisiace požiadavky.
O Základnou podmienkou pre ich korektné využitie
z hĐadiska spotreby a produkovaných emisií sú vysoké
vstrekovacie tlaky, ktorými dnešné moderné motory
disponujú (CR alebo þerpadlové vstrekovaþe). Nízke
vstrekovacie tlaky sú absolútne nevhodné a spaĐovanie
TAG v týchto motoroch je þasto predmetom rôznych
výskumov a štúdií, ktoré – celkom prirodzene TAG ako
palivo neodporúþajú.
PPO
O V spolupráci RASOL, ECOFIL a nemeckej firmy
RAPSTRUCK boli upravené nákladné vozidlá
prepravujúce v cementárni Holcim Rohožník, Ecorec
Pezinok a cementárni VSH TurĖa nad Bodvou.
O Okrem týchto autoparkov boli upravené i vozidlá iných
prepravcov a celkovo bolo upravených v deviatich
sledovaných autoparkoch:
- 139 vozidiel Mercedes Benz Actros 1840, 1843, 1844,
- 10 vozidiel Mercedes Benz Atego 1228, 2428,
- 15 vozidiel Iveco Stralis 440
- 7 vozidiel DAF XF 105, motor Paccar,
O Spolu 171 vozidiel v priebehu 24 mesiacov absolvovalo
spolu 29 120 000 kilometrov a spotrebovali 9 450 000
litrov repkového oleja.
PPO
O Systém RASOL sa vyznaþuje automatickým riadením
s intuitívnym ovládaním, ktoré nezvyšuje nároky na
obslužný personál. Optimálny chod zabezpeþuje
automaticky riadiaci systém, ktorý vyhodnocuje
informácie snímaných parametrov prostredníctvom
jednotlivých snímaþov a komunikácie s motorovou
riadiacou jednotkou..
O Poþas prevádzky nevznikli žiadne závažné poruchy v
súvislosti s používaním þistých rastlinných olejov ako
paliva. Vozidlá boli bežne servisované v servise
autorizovaného predajcu, vrátane garanþných prehliadok
a výmeny prevádzkových kvapalín. Neprišlo k poruche
žiadnych iných þastí palivovej sústavy.
O Názory užívateĐov vyznievali v plnej miere v prospech
rastlinného oleja
41
Poćakovanie
OTáto práca bola podporená Agentúrou pre
podporu výskumu a vývoja na základe
Zmluvy þ. APVV-20-037105.
Kontakt:
42
J. Cvengroš
Nové trendy v technológii výroby motorových palív z prírodných
triacylglycerolov
doc. Ing. Ján Cvengroš, DrSc., Fakulta chemickej a potravinárskej technológie,
Summary: New trends in technology of motor fuels production from natural triacylglycerides
Transport biofuels are of importance owing to such factors as environmental protection, possible impact on
climatic changes, depletion of natural sources of fossil fuels, damping of dependence on crude oil import,
sources diversification, etc. The transport in the EU is responsible for 21% of the greenhouse gases emission,
90% of which originate in trafic. The EU adopted a target to substitute 10% of the fuel consumption in transport
by alternative fuels by 2020, which needs to utilize 15% of the EU agricultural land. Sources for liquid fuels for
transport based on vegetable oils (FAME), sugar beet, sugar cane, as well as starch-containing agricultural
products such as cereals and legumes (bioethanol) - the first generation biofuels - are limited and cannot fully
replace fossil fuels. In spite of these obstacles, it is possible to adopt measures to increase energy efficiency of
the current biofuels through exploiting set-aside land, applying sophisticated technologies, increasing harvest
via genetic engineering application, utilizing non-food articles, waste frying oils, etc. In the nearest decades,
natural triacylglycerides will constitute an important part of renewable energy sources, in particular as raw
materials for transport-grade liquid fuels production. The second generation fuels produced by advanced
technologies from ligno-cellulosic biomass originating from forest and agricultural waste, fast-growing species
etc. are characterized by a more suitable carbon balance, lower energy intensiveness and higher production
potential. Commercialization of the mentioned production modes is anticipated, however, in the horizon not
before 5 to 10 years. In the article, three possible ways of utilization of used frying oils (UFO) are discussed: i/
UFO treatment to the quality of DIN 51 605 for oils and fats used as a fuel in standard diesel engines after
modification of engine periphery, ii/UFO treatment to the quality suitable for UFO transesterification to FAME
with the key problem of oligomers presence in final esters, iii/ catalytic cracking of UFO to the liquid condensate
with the properties after treatment similar to fossil diesel.
Key words: used frying oils (UFO), FAME, vegetable oils as diesel fuels, UFO cracking
V súvislosti s energetickou bilanciou sa napríklad
predložili nové fundované rozbory [1,2], ktoré
naopak zdôraznili pozitívnu energetickú bilanciu
biopalív (FAME na báze repky asi 1:3 až 1:5, na
báze oleja jatropha 1:4 až 1:6, etanol z cukrovej
repy 1:1.6). Na druhej strane je však rovnako
potrebné odmietnuĢ ako nepodložené a prehnané
demagogické prístupy k znižovaniu emisií CO2 za
každú cenu ako riešenia globálneho otepĐovania.
Tieto
riešenia
sú
spojené
s enormným
ekonomickým zaĢažením a budú maĢ zrejme
zanedbateĐný
efekt.
Treba
odmietnuĢ
a nepodporovaĢ technológie prípravy biopalív
s nevyváženou
energetickou
bilanciou
a s nepresvedþivými úsporami emisií. Nové
pravidlá EU pre biopalivá dávajú šancu
udržateĐného rozvoja v tejto oblasti. Aj pri
rešpektovaní priority produkcie potravín budú
prírodné triacylglyceroly (TAG) v najbližších
desaĢroþiach
stále
významnou
súþasĢou
obnoviteĐných zdrojov energie.
Vážnym handicapom biopalív 1. generácie je
ich vysoká cena, ktorá u FAME predstavuje až 80
% celkových nákladov. Biopalivá bez dotaþných
opatrení by neboli schopné konkurencie voþi
fosílnym
palivám.
Uvádza
sa,
že
konkurencieschopnosĢ
biopalív
sa
zaþína
uplatĖovaĢ v prípade FAME pri cene ropy asi 60 €
za barel a v prípade etanolu z cukrovej repy pri
cene ropy asi 90 € za barel [3]. Riešení problému
vysokej ceny vstupov je niekoĐko. V prvom rade je
Úvod
Kvapalné palivá budú aj v najbližších
desaĢroþiach kĐúþovým segmentom palív pre
dopravu. SpaĐovacie motory, poháĖané kvapalnými
palivami,
ostanú
aj
naćalej
jedným
z najrozšírenejších pohonných jednotiek pre svoju
vysokú úþinnosĢ, spoĐahlivosĢ, hospodárnosĢ
prevádzky a dobre zvládnutú konštrukciu. Kvapalné
palivá majú vysokú výhrevnosĢ, Đahko sa skladujú
a prepravujú.
V súþasnosti na trhu palív prevláda dopyt po
palivách pre dieselové motory nad dopytom po
palivách pre zážihové motory. Z tohto dôvodu
existuje intenzívny výskum v oblasti alternatívnych
palív pre tieto typy motorov. Alternatívne palivá na
báze biopalív sa úspešne uplatĖujú v doprave
v celosvetovom meradle, najmä v súvislosti s
nevyhnutnosĢou
diverzifikácie
zdrojov,
s klesajúcimi zásobami ropy a jej stúpajúcou cenou.
Úspech bioetanolu v Brazílii a USA, ako aj úspech
metylesterov mastných kyselín (FAME) v Európe,
resp. pokroky v BTL (biomass to liquid)
technológiách sú všeobecne známe.
Netechnické faktory vyvolali v posledných
rokoch istú stagnáciu vo výrobe alternatívnych
palív z rastlinných a živoþíšnych produktov (etické
hĐadiská, energetická bilancia biopalív ako pomer
energie vloženej do ich výroby a energie získanej,
diskusia palivo þi potrava a pod.). Aj keć tieto
námety sú znaþne prehnané a populisticky
zneužívané, nie je možné ich ignorovaĢ.
43
J. Cvengroš
to orientácia na lacné zdroje olejov a tukov, ako sú
nejedlé oleje, oleje so zvýšenou kyslosĢou,
opotrebované oleje/tuky.
obsah esterov. PrítomnosĢ oligomérov vo FAME
môže navyše nepriaznivo ovplyvniĢ aj parameter
karbonizaþný zvyšok a viskozitu, prítomnosĢ
Đahkých produktov bod vzplanutia.
Množstvá UFO sú relatívne veĐké a vyžadujú
systémové riešenie. Odhad potenciálneho množstva
UFO zo zberu je napr. v Nemecku 300 000t/r,
v Japonsku 400 000 t/r, v Írsku 10 000 t/r a
v Rakúsku 37 000 t/r [5]. Pre kalkulácie môže byĢ
užitoþný údaj o výskyte UFO v množstve 5 kg na
obyvateĐa za rok [5]. Cena UFO je výrazne nižšia
ako cena þerstvých olejov/tukov. UFO sa získavajú
od producentov spravidla bezplatne a tak
nákladovou položkou je iba preprava a úprava.
V tejto súvislosti sa zdôrazĖuje spracovanie UFO
v malokapacitných decentralizovaných jednotkách
bez potreby ekologicky nevýhodných prepráv na
veĐké vzdialenosti, spojených s dodatoþnou
spotrebou paliva. V menších jednotkách
s diskontinuálnou výrobou je možné prispôsobiĢ
technológiu kvalite konkrétnej násady. Niþ však
nebráni spracovaniu UFO upraveného na
štandardnú
kvalitu
vo
veĐkokapacitných
kontinuálnych transesterifikaþných linkách. Kým
þerstvé oleje a tuky požiadavku nízkej kyslosti a
nízkeho obsahu vody spravidla splĖujú, nie je to
pravidlom v prípade UFO. Postupy odkyslenia
a sušenia olejov sú však dobre zvládnuté
a nepredstavujú vážny problém [6]. KĐúþovým
problémom UFO je teda prítomnosĢ oligomérov,
priþom chemické poškodenie acylov (epoxidy,
peroxidy, aldehydy, ketóny) je z hĐadiska obsahu
esterov menej podstatné. ZabezpeþiĢ štandardnú
kvalitu finálnych UFOME znamená príslušnú
úpravu alebo vstupných UFO, alebo výhodnejšie
surových
UFOME
po
transesterifikácii.
Mimoriadne úþinným þistiacim krokom je vákuová
destilácia surových UFOME, ktorou sa zabezpeþia
prakticky všetky ovplyvniteĐné parametre UFOME
podĐa EN 14 214 (s výnimkou obsahu G a MAG)
[4]. Investiþné a prevádzkové náklady pre tento
spôsob finálnej úpravy UFOME (produkcia 15 kt
FAME/r)
sú
porovnateĐné
a nižšie
ako
pri klasických postupoch [7]. Technológia výroby
FAME z UFO sa principiálne nelíši od štandardnej
výroby ME z þerstvých rastlinných olejov alebo
živoþíšnych tukov. V súþasnosti však nie je známy
parameter alebo parametre UFO, ktoré by
dovoĐovali rozhodnúĢ, þi budúce FAME budú
spĎĖaĢ EN 14 214. PodĐa našich meraní kvalitatívne
údaje
poskytuje
gélová
chromatografia,
semikvantitatívne informácie budú zrejme dostupné
z NIR spektroskopie.
Opotrebované fritovacie oleje a tuky (used
frying oils UFO)
Opotrebované fritovacie oleje a tuky (UFO) sa
vyskytujú vo veĐkých množstvách pri príprave jedál
alebo polotovarov fritovaním v priemyselnom
meradle, Vyprážanie je z hĐadiska pracovnej
teploty najviac namáhaným kulinárskym procesom,
pri ktorom sa tuk zohrieva za prístupu vzduchu,
svetla a prítomnosti vody na teplotu 160 až 200 °C
pomerne dlhý þas. NiekoĐkonásobné použitie toho
istého tuku pri kontinuálnom alebo opakovanom
vyprážaní je nutné z ekonomických dôvodov.
V podnikoch spoloþného stravovania sa vypráža v
jednej olejovej násade aj niekoĐko dní,
v domácnostiach sa fritovací tuk vymieĖa až po
niekoĐkých týždĖoch. Poþas toho môžu v tuku
prebiehaĢ hydrolytické, oxidaþné, krakovacie
a polymerizaþné reakcie. Po úprave UFO, najmä po
odstránení tuhých neþistôt (zvyšky potravín),
znížení kyslosti a sušení, sa vykoná klasická
transesterifikácia a finálna úprava surových FAME
rovnako ako v prípade þerstvých olejov [4].
Doterajšie skúsenosti z výroby FAME z UFO však
ukazujú, že chemické zmeny, ktoré prebiehajú
v rastlinných olejoch a živoþíšnych tukoch poþas
vyprážania, sú natoĐko rozsiahle, že v niektorých
prípadoch obmedzujú až znemožĖujú palivárske
využitie UFO na FAME. V UFO sa nachádzajú
produkty oxidaþných, hydrataþných, rozkladných
a polymerizaþných procesov. UFO sú tak
poznaþené svojou predhistóriou a obvyklé postupy
prípravy FAME z UFO nevedú vždy k štandardným
FAME. Aj napriek vysokej konverzii AG na
metylestery, FAME z UFO vykazujú þasto
nedostatoþný
obsah
metylesterov,
zvýšenú
viskozitu, zníženú oxidaþnú stabilitu, zvýšenú
hodnotu uhlíkového zvyšku (CCT) a pod.
Nízky obsah metylesterov (ester content) pod
normou prípustnú hodnotu 96.5 % hm. súvisí
podĐa našich zistení najmä so vznikom
a prítomnosĢou oligomérnych produktov z reakcie
dvojných väzieb v acyloch, a to v rámci tej istej
molekuly acylglycerolu (AG), alebo medzi rôznymi
molekulami AG. Po hydrolýze by tieto produkty
poskytli oligomérne mastné kyseliny, najmä diméry
s dvomi karboxylovými skupinami. Pri esterifikácii,
resp. pri transesterifikácii sa tieto produkty chovajú
analogicky ako acyly mastných kyselín a poskytujú
príslušné ME. Pri normovanom stanovení obsahu
esterov GLC chromatografiou, kedy sa registrujú
píky ME od C12 po C24, sa však tieto produkty
C36 a vyššie oligoméry neuplatnia. Okrem toho
iným štiepnym mechanizmom vznikajú najmä
z nenasýtených acylov C16 a C18 aj Đahšie
produkty C8 až C10, ktoré sa rovnako nestanovia
v rámci medzných píkov. Výsledkom je nízky
Rastlinné oleje a živoþíšne tuky ako palivo pre
dieselové motory
Aj samotné rastlinné oleje a živoþíšne tuky
môžu byĢ za istých okolností palivom pre dieselové
motory. Ich bezprostrednému využitiu bráni ich
vysoká viskozita, ktorá je 10 až 20 krát vyššia v
44
J. Cvengroš
porovnaní s naftou. Tento problém je možné
vyriešiĢ zvýšením teploty nastrekovaných TAG do
valca, kedy viskozita TAG je už porovnateĐná
s viskozitou nafty. Prestavba vozidla sa potom týka
najmä
vytvorenia
elektronicky
riadeného
dvojpalivového systému nafta – olej/tuk a zníženia
viskozity oleja/tuku jeho zahriatím. Samotný motor
ostáva nezmenený. Princíp prevádzky vozidla
s dvojpalivovým dvojnádržovým systémom je
potom jednoduchý – štart na fosílnu naftu, po
dosiahnutí optimálnych pomerov prechod na
olej/tuk, záver prevádzky opäĢ na naftu. Optimálny
chod na to ktoré palivo poþas prevádzky
zabezpeþuje
automaticky
riadiaci
systém.
Kvalitatívne nároky na olej/tuk nie sú v porovnaní
s nárokmi na kvalitu olejov a tukov pre Đudskú
výživu, prípadne aj pre výrobu FAME nijako
preexponované [8]. Takto môžu byĢ použité
repkový, slneþnicový, sójový a palmový olej, zo
živoþíšnych tukov bravþová masĢ a kurací tuk, ale
tiež aj menej tradiþné a v našich krajinách exotické
oleje ako je napr. olej jatropha. Ich produkcia
a distribúcia môže prebiehaĢ lokálne v rámci
krátkeho reĢazca s vysokou pridanou hodnotou.
Rastlinné oleje a živoþíšne tuky takto patria
k najlacnejším biopalivám. Ich vysoká regionálna
hodnota je zvlášĢ zaujímavá pre rozvoj vidieka
a v rozvojových krajinách bez ropných zdrojov.
Využívanie
tejto
skupiny
prírodných
a obnoviteĐných
produktov
prináša
ćalšiu
diverzifikáciu zdrojov kvapalných palív pre
dopravu, v tomto prípade v jednoduchej a Đahko
dostupnej forme za predpokladu prestavaného
vozidla s upraveným palivovým systémom. Je tu
technická možnosĢ upraviĢ UFO na kvalitu DIN
51605 (norma pre kvalitu oleja/tuku pre priame
spaĐovanie vo vznetovom motore) a využívaĢ takto
upravené UFO ako palivo.
V SR sa dvojpalivové systémy s palivom
repkový olej a fosílna nafta využívajú od roku
1997. Repkový olej splĖuje DIN V 51605. Poþet
prestavaných vozidiel a agrotechniky na prevádzku
s PPO sa prudko zvýšil v roku 2006. Spôsobila to
zvýšená informovanosĢ o možnostiach využitia
PPO, zvyšujúca sa cena fosílnej nafty a tiež vyššia
dostupnosĢ sofistikovaných systémov pre úpravu
vozidiel. Presadili sa najmä systémy RASOL
(medzinárodná kamiónová doprava na európskom
kontinente) a RAPSTRUCK (logistika cementární v
SR). Obidva systémy sa vyznaþujú automatickým
riadením s intuitívnym ovládaním, ktoré nezvyšuje
nároky na obslužný personál. V rokoch 2007 a
2008 sa takto upravilo na Slovensku viac ako 250
vozidiel. Vekový priemer upravených vozidiel
používaných v cementárĖach bol tri roky, u vozidiel
používaných v kamiónovej doprave bol menej ako
rok. V deviatich sledovaných autoparkoch sa
sústredilo 139 vozidiel Mercedes Benz Actros
1840, 1843, 1844, 10 vozidiel Mercedes Benz
Atego 1228, 2428, 15 vozidiel Iveco Stralis 440 a 7
vozidiel DAF XF 105, motor Paccar, spolu 171
vozidiel. Tieto v priebehu 24 mesiacov absolvovali
spolu 29 120 000 kilometrov a spotrebovali 9 450
000 litrov repkového oleja. Bežné poruchy, ktoré sa
vyskytli poþas prevádzky vozidiel, nemali zásadný
vplyv na celkové priaznivé hodnotenie rastlinného
oleja ako paliva.
Osobitnou flotilou vozidiel, kde sa pre úþely
výskumu a vývoja v rokoch 2007 a 2008 priebežne
sledovali parametre, bol autopark 11 vozidiel
znaþky Mercedes Actros 1844 Euro 3 a 5 vozidiel 5
Mercedes Actros Euro5, upravených systémom
RASOL po odjazdení 36.000 až 58.000 kilometrov.
Vozidlá boli dodané výrobcom po akceptovaní
požiadaviek
užívateĐa
na
typ,
veĐkosĢ
a umiestnenie palivových nádrží, umiestnenie
vzduchového filtra a ostatných náležitostí, ktoré
uĐahþili úpravu vozidla na rastlinný olej. Mali tiež
upravenú olejovú vaĖu, väþšiu olejovú náplĖ
motora umožĖujúcu predĎženie výmenných
intervalov motorového oleja pri použití biopalív,
vyhrievaný predfilter paliva, tesniacie prvky odolné
voþi biopalivám. Vozidlá boli bežne servisované
v servise
autorizovaného
predajcu,
vrátane
garanþných prehliadok a výmeny prevádzkových
kvapalín. Príprava paliva bola kontrolovaná a boli
zaruþené všetky jeho kvalitatívne predpoklady.
Z toho okrem iného vyplynula i dosahovaná
životnosĢ palivových filtrov vo vozidlách, ktorá
korešpondovala
s
priemernou
životnosĢou
palivových filtrov v prípade použitia fosílnych
palív. Vozidlá boli vybavené monitorovacím
zariadením, ktoré umožĖovalo online sledovanie
stavu paliva v nádržiach, spotreby, rýchlosti
a ostatných prevádzkových stavov vozidla. Poþas
sledovaného obdobia vozidlá najazdili na rastlinný
olej spolu približne 1 912 000 kilometrov
a spotrebovali 582 000 litrov rastlinného oleja a asi
17 500 litrov motorovej nafty (30.4 L/100 km RO,
0.9 L/100 km NM, pomer RO:NM je 33.2:1) Poþas
prevádzky nevznikli žiadne závažné poruchy v
súvislosti s používaním þistých rastlinných olejov
ako paliva. Neprišlo k poruche žiadnych iných þastí
palivovej sústavy. Vo vozidlách Euro 5 s SCR bola
úplne odstránená typická aróma po spaĐovaní PPO.
Spotreba rastlinného oleja ako paliva bola približne
na rovnakej úrovni ako u motorovej nafty, þo sa
empiricky preverovalo použitím jednotlivých palív
na identických cestovných trasách s rovnakým
zaĢažením. Názory obsluhy /vodiþov/ vyznievali
v plnej miere v prospech rastlinného oleja
predovšetkým pre tichší a kĐudnejší chod motora a
zlepšenie jeho výkonových charakteristík.
Dá sa konštatovaĢ, že používanie þistých
rastlinných olejov (pure plant oils PPO) ako paliva
za podmienky vhodne upraveného systému bolo
bezproblémové. PPO bol v SR v sledovanom
období oslobodený od spotrebnej dane a cena PPO
bola o 8 % až 12 % nižšia ako cena motorovej
nafty, využívanie PPO prinieslo prevádzkovateĐom
45
J. Cvengroš
znaþnú úsporu. Nová právna úprava od marca 2009
však znaþne zredukovala aktivity v tomto smere,
nakoĐko umožĖuje používanie PPO ako pohonnej
látky len výrobcovi PPO. Používanie PPO bez
daĖových úĐav je nateraz v autodoprave pri
súþasnej cene fosílnej nafty nereálne. PPO teraz
nachádza väþšie uplatnenie v kogeneraþných
jednotkách na výrobu elektrickej a tepelnej energie.
kondenzátu. Katalyzátor syntetický zeolit NaY,
alebo prírodný zeolit klinoptylolit, použitý s
podielom 2 až 10 % z násady, je recyklovateĐný
minimálne päĢkrát. Z viacerých testovaných
katalyzátorov NaY a klinoptylolit vykazujú
optimálne hodnoty rýchlosti reakcie a výĢažku
kvapalného kondenzátu s profilom podobným
fosílnej nafte. Kvapalný kondenzát má ostrý
zápach, ktorý je možné eliminovaĢ oddestilovaním
prchavej frakcie s podielom asi 3 až 8 % hm. do
teploty 190 °C. Touto úpravou kondenzátu sa zvýši
jeho bod vzplanutia. Stabilita upraveného
kondenzátu je pomerne dobrá, GLC chromatogram
po 3 týždĖoch od prípravy nevykazuje zmeny. ýK
kondenzátu je vysoké, obvykle okolo 110 až 130
mg KOH/g, þo je v súlade s literárnymi údajmi.
Korozívny test na medi je však negatívny (hodnota
1a), rovnako aj test na oceli vykazuje iba nepatrnú
koróziu. Upravený kondenzát po hydrogenaþnej
deoxygenácii pri teplote do 360 °C a tlaku do 6
MPa, katalyzátor NiW/Al2O3, poskytuje kvalitné
palivo pre dieselové motory s cetánovým þíslom
okolo 75.
Hodnoty testov ukazujú, že upravené
kondenzáty
z krakovania
repkového
a slneþnicového oleja v zmesi s fosílnou naftou
splĖujú všetky parametre predpísané normou EN
590 pre dieselové palivá. Rovnako aj v tomto
prípade môžu byĢ ako vstupný materiál pre
krakovanie efektívne použité UFO najmä so
zvýšenou kyslosĢou bez potreby predbežnej
deacidifikácie. Zmesné palivo NM + 7 % kondenzát
UFO spĎĖa pri testoch podĐa EN 590 sledované
parametre.
Krakovanie TAG
Tepelné
krakovanie
rastlinných
olejov
a živoþíšnych tukov ako zdrojov prírodných
triacylglycerolov (TAG) v prítomnosti katalyzátora
predstavuje alternatívnu formu výroby kvapalných
palív na báze obnoviteĐných surovín. Krakovanie
TAG
nie
je
natoĐko
využívané
ako
transesterifikácia TAG metanolom na FAME, môže
maĢ
však
v porovnaní
s transesterifikáciou
niekoĐko výhod, najmä nižšie prevádzkové
náklady, kompatibilitu s infraštruktúrou, motormi
a palivárskymi normami a flexibilitou voþi zdrojom
oleja/tuku.
Pri teplotách okolo medzi 350 až 440 °C pri
atmosférickom tlaku poþas 20 až 40 min. je možné
podĐa našich meraní získaĢ kvapalné kondenzáty
s vysokým výĢažkom okolo 80 až 90 %, ktorých
destilaþná krivka je podobná destilaþnej krivke
fosílnej nafty. Aj keć destilaþné krivky resp. GLC
chromatogramy produktov krakovania a fosílnej
nafty sú podobné, prítomné zložky nie sú identické,
majú iba porovnateĐné body varu. Plynné produkty
predstavujú asi 5 % a sú tvorené najmä CO a CO2.
Zvyšok po krakovaní asi 5 % je viskózna kvapalina
až bitúmen. Druh použitého rastlinného oleje
podstatne neovplyvĖuje výĢažok kvapalného
Poćakovanie / Acknowledgement
Táto práca bola podporená agentúrou VEGA, registraþné þíslo projektu 1/0091/09.
This work was supported by the Assistance Agency VEGA, project No. 1/0091/09.
Literatúra
1. Frondel M, Peters J., Energy Policy 35 (2007) 1675-1684.
2. Wesseler J., Energy Policy 35 (2007) 1414-1416.
3. An EU Strategy for Biofuels, SEC (2006) 142.
4. Cvengroš J., Cvengrošová Z.: Biomass Bioenergy 27 (2004) 173-181.
5. Mittelbach M., Proc. 2nd European Motor Biofuels Forum, 22.-25.Sept. 1996, Graz (Austria), pp. 183-187.
6. Cvengroš J., Mikulec J., Proc. Int. Seminar TECHAGRO 2008 Brno, 9.4.2008, pp.33-43.
7. ýerný J., Zborník “Výroba a využitie bionafty v podmienkach Slovenska”, Revúca, 16.5.1997, str. 30-36.
8. Vailing I., Franta R., Stacho D., Mikulec J., Cvengroš J., Zborník 8. medzinárodného sympózia Motorové
palivá 2008 (Motor Fuels 2008), 23.- 26.6.2008, Tatranské Matliare, str. 732-746.
Kontakt:
Doc. Ing. Ján Cvengroš, DrSc.
Fakulta chemickej a potravinárskej technológie STU / Faculty of Chemical and Food Technology, Slovak
University of Technology
Radlinského 9, 812 37 Bratislava, Slovensko
tel.: +421 2 59325531, e-mail: [email protected]
46
J. Cvengroš
Nové trendy v technológii
výroby motorových palív
z prírodných triacylglycerolov
Ján Cvengroš
Fakulta chemickej a potravinárskej technológie,
TECHAGRO 2010 Brno
Biopalivá pre dopravu
⇒ ochrana životného prostredia
⇒ dostupné zásoby fosílnych palív
⇒ zníženie závislosti na dovoze ropy
⇒ diverzifikácia zdrojov
Doprava v EU produkuje 21 % emisií
skleníkových plynov
⇒ z toho 90 % je z cestnej dopravy
Cie EU
⇒ nahradi do roku 2020 10 % zo spotreby
palív v doprave alternatívnymi palivami
⇒ 15 % ornej pôdy v EU
TECHAGRO 2010 Brno
Kvapalné palivá pre dopravu–
dopravu–biopalivá 1. generácie –
⇒ rastlinné oleje (FAME)
⇒ cukrová repa, škroboviny (bioetanol
(bioetanol))
majú limitované zdroje a nemôžu kapacitne
nahradi fosílne palivá
Možné opatrenia
zvýšenie energetickej úinnosti súasných biopalív
využitie ladom ležiacej pôdy
aplikácia sofistikovaných technológií,
zvýšenie výnosov aplikáciou génového inžinierstva
využívanie nepotravinárskych artiklov
opotrebované fritovacie oleje a pod.
TECHAGRO 2010 Brno
47
J. Cvengroš
Prírodné TAG v najbližších desaroiach
významná súas obnovitených zdrojov energie
surovina pre kvapalné palivá pre dopravu
Palivá 2. generácie,
generácie, vyrábané progresívnymi
technológiami z lignocelulózovej biomasy
z lesníckych a ponohospodárskych odpadov,
rýchlorastúcich drevín a pod.
⇒ výhodnejšia uhlíková bilancia
⇒ nižšia energetická náronos
⇒ vyšší produkný potenciál
Komercionalizácia týchto postupov
⇒ najskôr v horizonte 5 až 10 rokov
TECHAGRO 2010 Brno
Kvapalné palivá
⇒ kúový segment palív pre dopravu
Spaovacie motory, poháané kvapalnými palivami
⇒ najrozšírenejšia pohonná jednotka
vysoká úinnos
spoahlivos
hospodárnos prevádzky
dobre zvládnutá konštrukcia
Kvapalné palivá
vysoká výhrevnos
bezproblémová skladovatenos a preprava
TECHAGRO 2010 Brno
Vážny handicap biopalív 1. generácie
⇒ vysoká cena, pre FAME až 80 % celkových nákladov
⇒ biopalivá bez dotaných opatrení neschopné
konkurencie voi fosílnym palivám
⇒ suroviny pre prípravu FAME sa zárove používajú pre
udskú výživu a ako krmivo pre zvieratá
Konkurencieschopnos biopalív
⇒ FAME pri cene ropy asi 60 € za barel
⇒ etanol z cukrovej repy pri cene ropy
asi 90 € za barel
Problém vysokej ceny vstupov
⇒ orientácia na lacné zdroje olejov a tukov
nejedlé oleje, oleje so zvýšenou kyslosou,
opotrebované oleje/tuky
TECHAGRO 2010 Brno
48
J. Cvengroš
Opotrebované fritovacie oleje a tuky
(used frying oils UFO)
⇒ príprava jedál alebo polotovarov
fritovaním vo vekokapacitnom
a priemyselnom meradle
Vyprážanie
⇒ olej/
olej/tuk sa zohrieva za prístupu
vzduchu, svetla a prítomnosti vody
na teplotu 160 až 200 °C pomerne
dlhý as
J ekonomické dôvody
TECHAGRO 2010 Brno
Hydrolytické, oxidané, krakovacie a polymerizané
reakcie
⇒ hydrolytické štiepenie TAG v prítomnosti vody
z vyprážaných potravín na VMK a G
⇒ vzdušný kyslík s nenasýtenými acylglycerolmi za
vzniku rôznych oxidaných produktov
J nas ýtené a nenasýtené aldehydy, ketóny,
uhovodíky, laktóny,
laktóny, alkoholy, kyseliny, estery
Väšina z nich ostáva v tuku, napr. dimérne a
polymérne kyseliny, dimérne acylglyceroly a
polyglyceroly ako produkty radikálových reakcií a
zvyšujú viskozitu fritovacieho tuku
TECHAGRO 2010 Brno
Nárast obsahu polárnych látok
⇒ dôležitý parameter pre posúdenie hbky
rozkladu fritovacieho tuku
⇒ ak ich obsah prekroí 25 %, tuk sa musí
vymeni
Rovnako zvýšený obsah polymérnych látok
nad 10 %
⇒ dôvod na výmenu olejovej náplne
fritézy za erstvú
TECHAGRO 2010 Brno
49
J. Cvengroš
Opotrebované fritovacie oleje a tuky
(used frying oils UFO)
⇒ príprava jedál alebo polotovarov
fritovaním vo vekokapacitnom
a priemyselnom meradle
Vyprážanie
⇒ olej/
olej/tuk sa zohrieva za prístupu
vzduchu, svetla a prítomnosti vody
na teplotu 160 až 200 °C pomerne
dlhý as
J ekonomické dôvody
TECHAGRO 2010 Brno
Hydrolytické, oxidané, krakovacie a polymerizané
reakcie
⇒ hydrolytické štiepenie TAG v prítomnosti vody
z vyprážaných potravín na VMK a G
⇒ vzdušný kyslík s nenasýtenými acylglycerolmi za
vzniku rôznych oxidaných produktov
J nas ýtené a nenasýtené aldehydy, ketóny,
uhovodíky, laktóny,
laktóny, alkoholy, kyseliny, estery
Väšina z nich ostáva v tuku, napr. dimérne a
polymérne kyseliny, dimérne acylglyceroly a
polyglyceroly ako produkty radikálových reakcií a
zvyšujú viskozitu fritovacieho tuku
TECHAGRO 2010 Brno
Nárast obsahu polárnych látok
⇒ dôležitý parameter pre posúdenie hbky
rozkladu fritovacieho tuku
⇒ ak ich obsah prekroí 25 %, tuk sa musí
vymeni
Rovnako zvýšený obsah polymérnych látok
nad 10 %
⇒ dôvod na výmenu olejovej náplne
fritézy za erstvú
TECHAGRO 2010 Brno
50
J. Cvengroš
Chemické zmeny v tuku poas vyprážania
⇒ zvýšenie jeho viskozity, zvýšenie obsahu voných
mastných kyselín, zmena farby na tmavohnedú
až ervenú, pokles jódového ísla, zmena
refrakcie a zvýšená penivos tuku
Hbka zmien
⇒ závisí od mnohých faktorov, ako je druh oleja,
druh vyprážanej potraviny, technológia
fritovania, teplotný režim, doba používania
Kvalita fritovacích olejov
⇒ dôkladný monitoring v záujme ochrany
spotrebitea a senzorických parametrov
vyprážanej potravy
TECHAGRO 2010 Brno
Množstvá UFO ⇒ relatívne veké
⇒ Nemecko 300 000t/r, Japonsko 400 000 t/r
Írsko 10 000 t/r, Rakúsko 37 000 t/r
⇒ výskyt UFO v množstve 5 kg na obyvatea za rok
Zákaz používa UFO v kmnych zmesiach
⇒ využitie UFO na prípravu palív pre dieselové
motory
UFO mimo potravinového reazca
Cena UFO výrazne nižšia ako cena erstvých
olejov/tukov
⇒ UFO od producentov spravidla bezplatne
⇒ nákladová položka je iba preprava a úprava
⇒ mimoriadne zaujímavá komodita so znaným
potenciálom
TECHAGRO 2010 Brno
Tri smery využitia UFO v oblasti motorových palív
pre dopravu:
i/ úprava UFO na kvalitu vhodnú pre
transesterifikáciu UFO metanolom na FAME
s finálnou úpravou FAME, priom kúovým
problémom je prítomnos oligomérov v UFOME
ii/
ii/ úprava UFO na kvalitu DIN 51 605, platnú pre
oleje a tuky urené na priame spaovanie
v štandardným dieselových motoroch s upravenou
perifériou motora
iii/
iii/ katalytické krakovanie UFO na kvapalný
kondenzát, po úprave s vlastnosami blízkymi
fosílnej nafte
TECHAGRO 2010 Brno
51
J. Cvengroš
1. UFO na UFOME
Technológia výroby FAME z UFO
⇒ štandardná výroba ME z erstvých olejov/tukov
Chemické zmeny poas vyprážania rozsiahle
⇒ v niektorých prípadoch obmedzujú až
znemožujú palivárske využitie UFO na FAME
V UFO produkty oxidaných, hydrataných,
rozkladných a polymerizaných procesov
⇒ postupy prípravy FAME z UFO nevedú vždy
k štandardným FAME
Napriek vysokej konverzii AG na metylestery
⇒ FAME z UFO asto nedostatoný obsah
metylesterov,
metylesterov, zvýšenú viskozitu, zníženú
oxidanú stabilitu, zvýšenú hodnotu uhlíkového
zvyšku (CCT) a pod.
TECHAGRO 2010 Brno
V súasnosti nie sú známe parametre UFO,
ktoré by dovoovali rozhodnú, i budúce
FAME budú spa EN 14 214
Poda našich zistení nízky obsah
metylesterov pod normou prípustnú
hodnotu 96.5 % hm.
⇒ vznik a prítomnos oligomérnych
produktov z reakcie dvojných väzieb
v acyloch,
acyloch, a to v rámci tej istej
molekuly AG, alebo medzi rôznymi
molekulami AG
TECHAGRO 2010 Brno
Hydrolýza
⇒ oligomérne mastné kyseliny, najmä diméry
s dvomi karboxylovými skupinami
Esterifikácia,
Esterifikácia, resp. transesterifikácia
⇒ tieto produkty sa chovajú analogicky ako acyly
mastných kyselín a poskytujú príslušné ME
Pri normovanom stanovení obsahu esterov GLC,
kedy sa registrujú píky ME od C12 po C24, sa však
tieto produkty C36 a vyššie oligoméry neuplatnia
TECHAGRO 2010 Brno
52
J. Cvengroš
Riešenie
⇒ odstránenie oligomérnych a tiež ahkých
produktov, a to alebo z pôvodných UFO,
alebo z vyrobených FAME
Primárnym problémom ostáva identifikácia
a kvantifikácia týchto neželaných zložiek
Na základe vlastností UFO rozhodnú, i budúce
UFOME môžu by problémové
GPLC, NIR, NMR, viskozimetria,
viskozimetria, dieletrimetria
TECHAGRO 2010 Brno
2.Rastlinné oleje a živoíšne tuky ako palivo
pre dieselové motory
Menej propagované, ale významné palivo pre
dieselové motory
⇒ triacylglyceroly (TAG)
isté rastlinné oleje (pure
(pure plant oils
PPO) a živoíšne tuky
TECHAGRO 2010 Brno
PPO ⇒ repkový, slnenicový, palmový, sójový
olej a pod.
⇒ bravová mas, hovädzí loj, kurací tuk,
použitý fritovací olej (UFO) a pod.
Produkcia a distribúcia
⇒ krátky reazec, vysoká pridaná hodnota
PPO - najlacnejšie biopalivá
Predpoklad: prestavané vozidlo s upraveným
palivovým systémom
⇒ elektronicky riadený dvojpalivový
dvojnádržový systém nafta (DF) – PPO
⇒ zníženie viskozity PPO jeho zahriatím
štart DF → chod PPO → záver DF
TECHAGRO 2010 Brno
53
J. Cvengroš
Optimálny chod na toto-ktoré palivo
– automatický riadiaci systém
Kvalitatívne parametre PPO
⇒ bežné hodnoty ( DIN 51 605)
voda max. 500 ppm,
ppm, K max. 2.0 mg KOH/g, Ca+Mg
max. 20 ppm,
ppm, P max 12 ppm,
ppm, neistoty max. 24 ppm
Prestavba vozidiel ⇒ RASOL, RAPSTRUCK
⇒ upravené vozidlá priamo od výrobcu
⇒ traktor Agrotron Naturalpower
Nemecko ⇒ 60 000 prestavaných vozidiel
(odhad 2006)
⇒ ich spotreba 300 000 až 400 000 t/r PPO
0.5 % spotreby kvapalných palív
TECHAGRO 2010 Brno
Výhody PPO
→ netoxické (sú jedlé)
→ biologicky odbúratené
→ nehoravé, b. vzpl.
vzpl. nad 170 °C,
→ bezpené skladovanie a preprava
→ cenovo výhodné
Nevýhody PPO
→ nízke cetánové íslo 39 - 44
→ vysoká viskozita – problém aerosólov
→ možnos zanášania vstrekovacích dýz
→ nedokonalé spaovanie – zhoršené emisie
→ nižší energetický obsah
→ znehodnocovanie motorového oleja
TECHAGRO 2010 Brno
Dieselový motor
⇒ prevádzka na FAME → bez problémov
⇒ prevádzka na PPO → problémy možné
SR ⇒ niekoko stoviek upravených vozidiel
Je tu technická možnos upravi UFO na
kvalitu DIN 51605 (norma pre kvalitu
oleja/tuku pre priame spaovanie vo
vznetovom motore) a využíva takto
upravené UFO ako palivo
TECHAGRO 2010 Brno
54
J. Cvengroš
3. Krakovanie TAG
Tepelné krakovanie rastlinných olejov
a živoíšnych tukov (prírodné TAG)
v prítomnosti katalyzátora
⇒ alternatívna forma výroby kvapalných palív na
báze obnovitených surovín
Krakovanie TAG
⇒ menej využívané ako transesterifikácia TAG na
FAME
Výhody
⇒ nižšie prevádzkové náklady
⇒ kompatibilita s infraštruktúrou, motormi
a palivárskymi normami
⇒ flexibilita voi zdrojom oleja/tuku
TECHAGRO 2010 Brno
Krakovanie TAG ⇒ katalyzátory
⇒ prechodné kovy ⇒ technológia Supercetane
⇒ alumina
⇒ zeolity
⇒ HZSMHZSM-5 J kvapalné palivá pre zážihové
motory
Naše doterajšie výsledky
⇒ katalyzátor zeolit NaY,
NaY, 2 až 10 %,
recyklovatený
⇒ teplota 350 až 420 °C, normálny tlak
⇒ výažok kvapalného kondenzátu vysoký 80
až 90 %
⇒ plynné zložky cca 5 % J CO2, CO
⇒ zvyšok cca 5 % J bitúmen, viskózna
kvapalina
TECHAGRO 2010 Brno
Kvapalný kondenzát
⇒ destilaná úprava do 190 °C, frakcia 3 až 8 %
hm.
⇒ GLC chromatogram podobný fosílnej nafte
⇒ zložky nie identické, podobné b.v.
b.v.
⇒ stabilita dobrá
⇒ K vysoké 120 mg KOH/g, korozivita v norme
Hodnoty testov ukazujú, že upravené kondenzáty
z krakovania repkového a slnenicového oleja
v zmesi s fosílnou naftou splujú všetky parametre
predpísané normou EN 590 pre dieselové palivá
TECHAGRO 2010 Brno
55
J. Cvengroš
Rovnako aj v tomto prípade môžu by ako vstupný
materiál pre krakovanie použité UFO najmä so
zvýšenou kyslosou bez potreby predbežnej
deacidifikácie
akujem za pozornos
Táto práca bola podporená agentúrou VEGA, registrané íslo
projektu 1/0091/09
TECHAGRO 2010 Brno
Nové trendy v technológii výroby motorových palív z prírodných triacylglycerolov
Anotace:
Biopalivá pre dopravu majú význam z viacerých príþin, ako je ochrana životného prostredia a možné dopady na
klimatické pomery, zmenšujúce sa dostupné zásoby fosílnych palív, zníženie závislosti na dovoze ropy,
diverzifikácia zdrojov a pod. Doprava v EU produkuje 21 % emisií skleníkových plynov, z toho 90 % je
z cestnej dopravy. CieĐ EU je nahradiĢ do roku 2020 10 % zo spotreby palív v doprave alternatívnymi palivami,
þo vyžaduje 15 % ornej pôdy v EU. Kvapalné palivá pre dopravu, založené jednak na rastlinných olejoch
(FAME), jednak na cukrovej repe, cukrovej trstine a na škrobových poĐnohospodárskych produktoch ako sú
zrniny a strukoviny (bioetanol) – tzv. biopalivá 1. generácie – majú limitované zdroje a nemôžu kapacitne
nahradiĢ fosílne palivá. Napriek tomu sú možné opatrenia na zvýšenie energetickej úþinnosti súþasných biopalív
s využitím ladom ležiacej pôdy, aplikáciou sofistikovaných technológií, zvýšením výnosov aplikáciou génového
inžinierstva, využívaním nepotravinárskych artiklov, opotrebovaných fritovacích olejov a pod.). Prírodné
triacylglyceroly budú aj v najbližších desaĢroþiach stále významnou súþasĢou obnoviteĐných zdrojov energie
najmä ako suroviny pre prípravu kvapalných palív pre dopravu. Palivá 2. generácie, vyrábané progresívnymi
technológiami z lignocelulózovej biomasy z lesníckych a poĐnohospodárskych odpadov, rýchlorastúcich drevín
a pod., majú výhodnejšiu uhlíkovú bilanciu, nižšiu energetickú nároþnosĢ a vyšší produkþný potenciál.
Komercionalizácia týchto postupov sa však oþakáva najskôr v horizonte 5 až 10 rokov. V þlánku sú diskutované
tri smery využitia opotrebovaných fritovacích olejov (UFO) v oblasti motorových palív pre dopravu: i/ úprava
UFO na kvalitu DIN 51 605, platnú pre oleje a tuky urþené na priame spaĐovanie v štandardným dieselových
motoroch s upravenou perifériou motora, ii/ úprava UFO na kvalitu vhodnú pre transesterifikáciu UFO
metanolom na FAME, priþom kĐúþovým problémom je prítomnosĢ oligomérov v metylesteroch pripravených
z UFO, iii/ katalytické krakovanie UFO na kvapalný kondenzát, po úprave s vlastnosĢami blízkymi fosílnej
nafte.
Klíþová slova: opotrebované fritovacie oleje (UFO), FAME, rastlinné oleje ako dieselové palivo, krakovanie
UFO
56
M. Bažata
Zhodnocení parametrĤ vznČtových motorĤ testovaných traktorĤ
pohánČných palivy z Ĝepky olejné a perspektivy rozvoje pro tato paliva
Assessment of compression engine parameters of tested tractors driven by rapeseed oil fuels
and perspectives of development for these fuels
Ing. Miroslav Bažata - AGROPODNIK, a.s. Jihlava
Zhodnocení parametrĤ
vznČtových motorĤ
testovaných traktorĤ
pohánČných palivy
z Ĝepky olejné a
perspektivy rozvoje pro
tato paliva
9. mezinárodní semináĜ
BVV TECHAGRO 2010
Brno, 23.3.2010
AGROPODNIK, akciová spoleþnost, Jihlava
Miroslav Bažata
ýlen:
•Stabilní odbČratel Ĝepky na lokální úrovni
•Dlouhodobý dodavatel MEěO
•Synergie s PALMA Group a.s.
•110 tis. tun – celková výrobní kapacita
MEěO
• 100 tis. tun – celková lisovací kapacita
oleje z Ĝepky a sluneþnice
SVB
Sdružení pro výrobu
bionafty
Povinné pĜimíchávání:
•Spolupráce s významnými petrochemickými
spoleþnostmi v regionu stĜední a východní
Evropy:
•PKN ORLEN GROUP (UNIPETROL RPA,
PKN ORLEN SA, UNIRAF SK), ýEPRO,
LOTOS, OMV, MOL GROUP (SLOVNAFT,
MOL)
500
400
300
200
100
Pohonné hmoty:
•Distribuce
motorové
nafty
a
vysokoobjemových biopaliv Biodiesel B30 a
B100 po celé ýR
0
Tisíce 2007
2008
2009
2010
SpotebaFAME
Produkníkapacity
ýR
SpotĜeba motorové nafty
SpotĜeba FAME
FAME v motorové naftČ v/v
Produkþní kapacity
Využití produkþeních kapacit
kT
T
%
kT
%
2007
4 021
20 105
2,00%
242
8%
2008
4 030
80 600
2,00%
242
33%
2009
2010
3 829
3 867
172 283
226 207
4,50% 4,5/6,3%
412
412
42%
55%
2011
3 983
250 916
6,30%
412
61%
Využití paliv a alternativních paliv v AGRO
segmentu
MOTOROVÁ NAFTA
– = B7
– Obsah FAME v kvalitČ ýSN EN 14214 max. 7,0 %V/V
– ZmČna kvalitativní normy ýSN EN 590 v 2010
BIODIESEL B30
– SMN 30 = SmČsná motorová nafta s obsahem minimálnČ 30% V/V MEěO
– Kvalitativní norma ýSN EN 656508
– Obsahuje 70% motorové nafty + 30% methylesteru Ĝepkového oleje
BIODIESEL B100
– = FAME = Methylester mastných kyselin
– Kvalitativní norma ýSN EN 14214
– Název: Methylester mastných kyselin - pro povinné pĜimíchávání do motorové nafty
– Název: Biodiesel B100 – 100% biodiesel pro pohon vznČtových motorĤ
– RĤzné druhy FAME
• MEěO – surovina Ĝepkový olej – hlavní surovina pro výrobu v ýR
• SME – surovina sójový olej
• PME – surovina palmový olej
• atd.
57
M. Bažata
Legislativa paliv a biopaliv pro vznČtové motory
– Zákon o ovzduší þ.86/2002 Sb.
• Povinnost % pĜimíchávání FAME do motorové nafty:
– Od 1.9.2007 – min. 2,0 % V/V
– Od 1.1.2009 – min. 4,5 % V/V
– Od 1.6.2010 – min. 6,0 % V/V
– Zákon o spotĜební dani (SpD) þ.353/2003
•
•
•
•
Od 1.1. 2007 Biodiesel B100 podmíneþnČ ozvobozen od SpD 9950 CZK/1000l
Od 1.1.2008 Biodiesel B100 zatížen SpD 9950 CZK/1000l
Od 1.2.2008 SMN 30 snížená sazba SpD na 6866 CZK/1000l
Notifikace na Biodiesel B100 pĜijata, notifikace na Biodiesel B30 prodloužena v EK
AKTUÁLNċ
• Od 1.10. 2009 Biodiesel B100 podmíneþnČ ozvobozena od SpD 9950 CZK/1000l
• Do 1.10. 2009 „Zelená nafta“ – vratka SpD u MN 60% z 9950 CZK/1000l a u
Biodiesel B30 80% z 6866 CZK/l
• Od 1.10. 2009 „Zelená nafta“ – vratka SpD u MN 60% z 9950 CZK/1000l a u
Biodiesel B30 85% z 6866 CZK/l stanoveno dle § 57 odst. 5 zákona þ. 353/2003
Sb., o spotĜebních daních, v platném znČní
• Od 1.1.2010 zvýšená sazba spotĜební danČ u motorové nafty z 9950 CZK/1000 l
na 10950 CZK/l a u Biodiesel B30 z 6866 CZK/l na 7765 CZK/l
Vertikální integrace a synergické efekty
ěEPKA
ENERGIE
PRO
PRODUKCI
MEěO,
FAME
BIODIESEL
NEBO
MOTOROVÁ
NAFTA
Srovnání parametrĤ motorĤ
Doporuþení importéra pro provoz na B30
Návod k obsluze
Ekonomický efekt pĜi provozu na B30
Srovnání parametrĤ motorĤ
Doporuþení výrobce pro provoz na B30
Návod k obsluze
Ekonomický efekt pĜi provozu na B30
Ekologický efekt pĜi provozu na B30
Distribuþní místa B30 v ýR
58
M. Bažata
Srovnání parametrĤ motorĤ JOHN DEERE pohánČných
motorovou naftou a palivy z Ĝepky olejné
Porovnání max. výkonĤ pĜi použití uvedených paliv
60
54
48
Pokles výkonu u
B30 / MN:
Max. výkon motoru P [kW]
42
36
30
Ing. František Vimr
Ing. Martin Grygar
Ing. Jan Dušek
Ing. JiĜí Švastal
za STROM
24
18
o 1,89%
12
6
0
Motorová nafta
SmČsné palivo B30
53
Max. výkon motoru [kW]
Snížení výkonu motoru [%]
Celkový efekt u
B30 / MN:
MEěO
52
49
1,89
7,55
Porovnání mČrných spotĜeb paliv pĜi max. výkonu
350
o 4,29%
250
Zvýšení spotĜeby u
B30 / MN:
MČrná spotĜeba paliva m
pe
[g/kW.h]
300
200
Prof. Ing. F. Bauer, CSc.
za MZLU
150
100
o 2,40%
50
0
MČrná spotĜeba paliva [g/kW.h]
Motorová nafta
SmČsné palivo B30
292
Zvýšení mČrné spotĜeby [%]
MEěO
299
336
2,40
15,07
Doporuþení STROM Praha pro provoz na Biodiesel B30
u užitkových a zemČdČlských strojĤ JOHN DEERE
Provoz na BIODIESEL B30 je možný pĜi splnČní 2 podmínek
1. Je zaruþena þerstvost a kvalita paliva podle normy ýSN 656508
2. Je dodržena technologická kázeĖ pĜi použití paliva
– B30 je nutné spotĜebovat do 90 dnĤ od data výroby
– Je nutné zkrátit dobu výmČny palivového filtru (filtrĤ) na ½
B30 se
(polovinu). U strojĤ v záruce je nutné tuto výmČnu doložit.
NEDOPORUýUJE
– Pokud stroj bude odstaven na delší dobu je nutné provést
používat:
•U vozidel s malým
proplach palivové soustavy a naplnit ji motorovou naftou.
obratem paliva
V záruþní dobČ musí tento úkon provést autorizovaný servis.
– Majitel stroje povinen písemnČ oznámit svému autorizovanému
servisu zahájení používání biopaliva u strojĤ v záruce.
– PĜi použití smČsného paliva B30 mĤže být zvýšená spotĜeba o
cca 1 až 5 % oproti motorové naftČ.
Dodatek Návodu k obsluze pĜi provozu na B30
– B30 je pĜipraven i pro zimní provoz
Kalkulace cen a vratky spotĜební danČ u „ZELENÉ
NAFTY a B30“
Aktuální cena motorové nafty v CZK/l
Aktuální cena Biodiesel B30 v CZK/l
modelová cena do 1.1.2010
21,80
19,50
prĤmČrná cena k 23.3.2010
22,80
20,30
2009
Zelená nafta a vratka SpD v ýR
Norma kvality
Cena CZK/l
SpotĜební daĖ (SpD) v CZK/l
Vratka spotĜební danČ v %
Vratka spotĜební danČ v CZK/l
Skuteþná cena PHM pro AGRO segment
Rozdíl SpD vĤþi MN
Rozdíl ceny MN a B30 v CZK/l
Motorová nafta do 1.1.2010 Biodiesel B30 do 1.10.2009 Biodiesel B30 od 1.10.2009
ýSN 590
21,80
9,95
60%
5,97
15,83
2,30
ýSN 656508
19,50
6,866
80%
5,49
14,01
0,48
1,82
ýSN 656508
19,50
6,866
85%
5,84
13,66
0,13
2,17
2010
Zelená nafta a vratka SpD v ýR
Norma kvality
Cena CZK/l
Vratka spotĜební danČ v %
Vratka spotĜební danČ v CZK/l
Skuteþná cena PHM pro AGRO segment
Rozdíl SpD vĤþi MN
Motorová nafta od 1.1.2010
ýSN 590
22,80
10,95
60%
6,57
16,23
2,50
59
Biodiesel B30 od 1.1.2010
ýSN 656508
20,30
7,665
85%
6,52
13,78
0,05
2,45
vratka SpD u B30
9/2009 5,49 CZK/l
10/2009 5,84 CZK/l
1/2010 6,52 CZK/l
M. Bažata
EKONOMICKÝ EFEKT NA PROVOZ TRAKTORU
JOHN DEERE 5100R
2500 hodin provozu, stĜední zatížení
Kalkulace ekonomického efektu pĜi provozu na B30
traktor JOHN DEERE 5100R
Hodiny za rok
Hodinová spotĜeba pĜi 90% zatížení
VýmČna oleje po km (bČžná)
VýmČna oleje po km (zkrácená)
Množství vymČnČného oleje
Nákupní cena "zelené" motorové nafty
Nákupní cena "zelené" Biodiesel B30
PoĜizovací cena motorového oleje
PoĜizovací cena filtrĤ
ýas na výmČnu oleje a filtru
Osobní náklady na výmČnu oleje a filtru v dílnČ/h
Jednorázové náklady na úpravu palivových hadic/vozidlo
Jednorázové náklady na úpravu þerpací stanice
Maximální zvýšená spotĜeba
1
1 500
15,00
500
500
20
16,23
13,78
100,00
3000,00
0,8
800,00
5000,00
0,00
4,29
Náklady/Výnosy
Náklady na motorovou naftu
Zvýšená spotĜeba oleje
Zvýšená spotĜeba filtrĤ
Náklady na prac. síly (výmČna oleje, filtru)
Náklady na biodiesel vþetnČ zvýšené spotĜeby
365 175,00
0,00
0,00
0,00
5 000,00
0,00
323 450,87
Kalkulace úspor za rok
Kalkulace úspor za rok vþ. zvýšených nákladĤ
ks
h/rok
litrĤ/h
h
h
litrĤ (=1 kus)
CZK/Litr
CZK/Litr
CZK/Litr
CZK/kus
h
CZK
CZK
CZK
%
CZK
CZK
CZK
CZK
CZK
CZK
CZK
41 724,13 CZK
36 724,13 CZK
B30
EKONOMICKÝ EFEKT
ZA 1 TRAKTOR
V CZK/ROK
36 724,13 CZK
EKONOMICKÝ EFEKT
ÚSPORA NÁKLADģ
NA PHM MIN.
10,06%
Cenový bod
zlomu
0,88 CZK/l
Zdroj: STROM PRAHA, UFOP, AGP
JOHN DEERE 8430
1500 hodin provozu, plné zatížení
traktor JOHN DEERE 8430
Hodiny za rok
PoĜizovací cena filtru
1
1 500
53,00
500
500
22
16,23
13,78
100,00
3000,00
1
800,00
5000,00
0,00
4,29
ks
mh/rok
litrĤ/mh
h
h
litrĤ (=1 kus)
CZK/Litr
CZK/Litr
CZK/Litr
CZK/kus
h
CZK
CZK
CZK
%
Náklady/Výnosy
1 290 285,00
0,00
0,00
0,00
5 000,00
0,00
1 142 859,75
CZK
CZK
CZK
CZK
CZK
CZK
CZK
147 425,25 CZK
142 425,25 CZK
B30
EKONOMICKÝ EFEKT
ZA 1 TRAKTOR
V CZK/ROK
142 425,25 CZK
EKONOMICKÝ EFEKT
ÚSPORA NÁKLADģ
NA PHM MIN.
11,04%
Cenový bod
zlomu
0,73 CZK/l
Srovnání parametrĤ motorĤ ZETOR pohánČných
motorovou naftou a palivy z Ĝepky olejné
Porovnání max. výkonĤ pĜi použití uvedených paliv
Pokles výkonu u
B30 / MN:
Ing. ŠtČpánek
Ing. Dundálek, PhD.
za VÚTR
o 1,00%
Celkový efekt u
B30 / MN:
Porovnání mČrných spotĜeb paliv pĜi max. výkonu
o 5,77%
Prof. Ing. F. Bauer, CSc.
za MZLU
Zvýšení spotĜeby u
B30 / MN:
o 4,77%
60
M. Bažata
Doporuþení výrobce pro provoz na Biodiesel B30 u
užitkových a zemČdČlských strojĤ ZETOR
Provoz na BIODIESEL B30 je možný pĜi splnČní 2 podmínek
1. Je zaruþena þerstvost a kvalita paliva podle normy ýSN 656508
2. Je dodržena technologická kázeĖ pĜi použití paliva
– Je nutno pĜísnČ dodržovat doby výmČny motorového oleje,
pĜípadnČ pĜi pĜevažujícím provozu motoru nezatíženého
(naprázdno) dobu výmČny zkrátit o 1/3. (Methylester mĤže snížit
B30 se
NEDOPORUýUJE
kvalitu motorového oleje.)
používat:
– Nutno sledovat zanášení palivového þistiþe a vþas mČnit þisticí
•U vozidel s malým
vložku.
obratem paliva
– Motory Zetor používají hadice palivového systému typu REP se
zvýšenou odolností proti leptání methylesterem. U starších typĤ
je tĜeba tyto hadice vymČnit.
– PĜi použití B30 mĤže být zvýšená spotĜeba do 2% oproti
motorové naftČ.
Dodatek Návodu k obsluze pĜi provozu na B30
– Zetor, a.s ., akceptuje použití tohoto typu
paliva u všech motorĤ Zetor
– Souþástí všech strojĤ vyrobených od r. 1997
jsou hadice REP odolné vĤþi biosložce
ZETOR FORTERRA 9641
B30
traktor ZETOR FORTERRA 9641
Hodiny za rok
1
1 500
40,00
300
200
12
16,23
13,78
100,00
2000,00
1
500,00
0,00
0,00
5,77
Náklady/Výnosy
ks
h/rok
litrĤ/h
h
h
litrĤ (=1 kus)
CZK/Litr
CZK/Litr
CZK/Litr
CZK/kus
h
CZK
CZK
CZK
%
973 800,00
3 000,00
5 000,00
1 250,00
0,00
0,00
874 776,07
EKONOMICKÝ EFEKT
ZA 1 TRAKTOR
V CZK/ROK
89 773,93 CZK
EKONOMICKÝ EFEKT
ÚSPORA NÁKLADģ
NA PHM MIN.
9,22%
CZK
CZK
CZK
CZK
CZK
CZK
CZK
Cenový bod
zlomu
1,03 CZK/l
99 023,93 CZK
89 773,93 CZK
Zdroj: UFOP, AGP
Kalkulace cen
motorové nafty a BIODIESEL B100
Aktuální cena motorové nafty v CZK/l
Aktuální cena Biodiesel B100 v CZK/l
modelová cena do 1.1.2010
21,80
17,90
modelová cena od 1.1.2010
22,80
17,90
2009
MN a B100 v ýR
Motorová nafta do 1.1.2010
ýSN 590
21,80
9,95
3,90
Norma kvality
Cena CZK/l
Biodiesel B100 do 1.1.2010
ýSN 14214
17,90
0,000
2010
MN a B100 v ýR
Motorová nafta od 1.1.2010
ýSN 590
22,80
10,95
4,90
Norma kvality
Cena CZK/l
61
Biodiesel B100 od 1.1.2010
ýSN 14214
17,90
0,000
M. Bažata
EKONOMICKÝ EFEKT NA PROVOZ
NÁKLADNÍHO VOZIDLA
B100
Poþet vozidel
Kilometry za rok
SpotĜeba dieselu
Nákupní cena Diesel
Nákupní cena Biodiesel B100
ýas na výmČnu oleje
Osobní náklady na výmČnu oleje v dílnČ/h
1
130 000
32,00
100 000
60 000
34
21,80
17,11
90,00
390,00
1
910,00
0,00
0,00
10,00
Náklady/Výnosy
Náklady na diesel
ks
km/vozidlo
litrĤ/100 km
km
km
litrĤ (=1 kus)
CZK/Litr
CZK/Litr
CZK/Litr
CZK/kus
h
CZK
CZK
CZK
%
906 880,00
2 652,00
338,00
788,67
0,00
0,00
782 953,60
EKONOMICKÝ EFEKT
ZA 1 TRAKTOR
V CZK/ROK
120.147,73 CZK
EKONOMICKÝ EFEKT
ÚSPORA NÁKLADģ
NA PHM MIN.
13,25%
CZK
CZK
CZK
CZK
CZK
CZK
CZK
Cenový bod
zlomu
2,05 CZK/l
123 926,40 CZK
120 147,73 CZK
EKOLOGICKÝ A ENERGETICKÝ EFEKT NA 1 NÁKLADNÍ
VOZIDLO

životní cyklus biopaliv (LCA, WTW,
GHG effect)

úspora 2569 g CO2ekv na 1kg
nahrazené MN MEěO

navýšení 0,204 g NOx na 1kg
nahrazené MN MEěO

celková energetická bilance MEěO,
glycerinu, šrotĤ je 2,33:1 (vþ.slámy
2,55:1)

z hlediska LCA
- úspora 54 MJ
energie na každé kg nahrazené MN
MEěO
Vliv na ochranu klimatu:
úspora CO2 na 1 litr motorové nafty
1 litr Biodiesel
=
úspora 2,27 kg CO2
Zdroj: VÚZT

kalkulace pĜi prĤmČrném výnosu 3,06
t/ha (2007) v ýR

z 1 ha Ĝepky – 100 kg surového
glycerinu a 2000 t pokrutin

pĜi výnosu 4,5 t/ha v NČmecku se
dojezdová
vzdálenost
zvyšuje
v
závislosti na produkci 1.600 litrĤ
Biodieselu z 1 ha Ĝepky

vývoj ve šlechtČní a zlepšování
pČstitelských odrĤd
Dojezdová vzdálenost:
s 1.200 litry Biodieselu z hektaru Ĝepky
17.143 km
spotĜeba 7 lt/100 km
24.000 km
40.000 km
EKOLOGICKÝ EFEKT
ZA 1 VOZIDLO
V TUNÁCH CO2/ROK
112,58 t
ENERGETICKÝ EFEKT
ZA 1 VOZIDLO
V KM/ROK
3.400 km/ha
Ĝepky
Zdroj: UFOP, SVB
AGROPOPODNIK Jihlava – terminál Dobronín
ýEPRO – terminál Šlapanov, Roudnice
PARAMO – terminál Pardubice
ADW – terminál Kojetice
Distribuþní místa B30
SETUZA
Litvinov
OLEOCHEMICAL
PREOL
Roudnice
Cerekvice
ýEPRO - Roudnice
Hajek
Kralupy Mstetice
PARAMO Pardubice
Sedlnice
Potehy
Tremosna
PRIMAGRA
Belcice
Výrobní jednotky MEěO a FAME
ýEPRO - Šlapanov
Strelice
AGROPODNIK Jihlava
Rafinérie PKN ORLEN GROUP
ýEPRO terminály
ADM
Loukov
Smyslov
Plesovec
Klobouky
Vcelna
ADW
Terminály distribuce B30
Produktovody
62
M. Bažata
AGROPOPODNIK Jihlava – terminál Dobronín
ýEPRO – terminál Roudnice
PREOL – terminál Lovosice
ADW – terminál Kojetice
Distribuþní místa B100
SETUZA
Litvinov
PREOL
- Lovosice
OLEOCHEMICAL
PREOL
Roudnice- Roudnice
ýEPRO
Cerekvice
Hajek
Pardubice
Kralupy Mstetice
Sedlnice
Potehy
PRIMAGRA
Tremosna
Belcice
Výrobní jednotky MEěO a FAME
ýEPRO - Šlapanov
Loukov
Strelice
AGROPODNIK Jihlava
Rafinérie PKN ORLEN GROUP
ýEPRO terminály
ADM
Smyslov
Plesovec
Klobouky
Vcelna
ADW
Terminály distribuce B30
Produktovody
+
•
•
•
-
Kvalita
Výrazné
zlepšení
kvality
v
porovnání s 1. érou biopaliv – 4
MEěO výrobci v ýR
MEěO neobsahuje parafíny
Parametry bodu tuhnutí u B30 =
MN
•
Kontinuální
modernizace
zemČdČlských strojĤ
PĜi provozu na B30 nejsou nutné
úpravy na zemČd. strojích
Posun v pĜístupu výrobcĤ nebo
dovozcĤ zemČd.strojĤ k provozu
na B30
ZemČd.stroje v ýR jsou identická
se stroji v EU, která se na B100
bČžnČ provozují
•
•
Biosložka v „neznaþkové“ B30
mĤže být i z ménČ odolnČjších
rostlinných olejĤ
Nižší výhĜevnost zpĤsobuje
pokles výkonu resp. nárĤst
spotĜeby
Vozidla
•
•
•
•
•
•
Vozidla starší než cca r. výroby
1997 neobsahují pryžové þásti
odolné vĤþi biosložce
B30 váže na sebe neþistoty a
tím þistí palivovou soustavu
Je nutné dodržovat zkrácený
interval výmČny oleje a filtrĤ
+
Legislativa
•
Nastavená legislativa min. do
r. 2014, schválená Vládou ýR
dle smČrnic EU
•
Perspektivy
rozvoje
u
zemČdČlských prvovýrobcĤ:
•
Nutné oddČlené
jednotlivých paliv
skladování
Trh a jeho perspektiva
•
•
•
•
•
S
vyĜešeným
oddČleným
skladováním B30 a MN
S
majitelem
s
pružným
rozhodováním
Se
silným
mandátem
managementu prosadit zmČnu
uvnitĜ spoleþnosti
Se špatným hospodaĜením
Historie a pozitivní zkušenosti
s B100 u zem. strojĤ v
zahraniþí
63
•
•
•
V ýR byla pĜerušena tradice
B30 z dĤvodu nestabilní
legislativy
Nedostateþné
„novodobé“
zkušenosti s B30 u zem. strojĤ
na rozdíl od nákladních vozidel
Vratka SpD u „zelené nafty“
neumožĖuje rozvoj B100 jako
celkovČ výhodnČjšího paliva
M. Bažata
ZávČr
• Kvalitní B30 „nové generace“
– Použití aditiv pĜi výrobČ MEěO i pro zimní vlastnosti
– Použití aditiv pĜi výrobČ B30
– Kvalitní „znaþkový“ produkt od provČĜených dodavatelĤ
• B30 z MEěO tj. z kvalitní vstupní suroviny
• Souþasným nastavením legislativy se uzavírá vertikála od
produkce Ĝepky, k jejímu zpracování na palivo až ke
spotĜebČ paliva pro další zemČdČlskou produkci
• Zlepšení energetické, ekologické bilance a životního cyklu
biopaliv
• „ýistá“ úspora v nákladech na PHM min. 10%
• B30 je dnes nejvýhodnČjším palivem v pomČru cena x
výkon pro vznČtové motory na þeském trhu a pro AGRO
sektor
DČkuji Vám za pozornost!
SVB
Sdružení pro výrobu
bionafty
Miroslav Bažata
Vedoucí prodeje bio/paliv
Dobronín 315, Polná 588 13
gsm: +420 724 728 001
fax: +420 567 117 001
tel: +420 567 117 011
web: www.agropodnikjihlava.cz
Garance kvality
• Dlouhodobé zkušenosti AGP s provozováním
daĖového skladu
• AGP je certifikovaná ýSN EN ISO 9001:2001
• AGP spolupracuje s Ústavem paliv a maziv (SGS) na
testování vozidel a na certifikaci kvality paliv v
programu „PeþeĢ kvality“
• AGP spolupracuje na testování zemČdČlské techniky s
Mendelovou zemČdČlskou a lesnickou univerzitou v
BrnČ, Ústavem techniky a automobilové dopravy
• AGP garantuje úhradu škody zpĤsobené kvalitou
Biodiesel B30 a B100 spoluprací s pojišĢovnou UNIQA
64
J. Kováþ
Komoditní trhy a nové smČry využití vedlejších produktĤ z výroby biopaliv
Commodity markets and new directions in utilization of by-products from production
of biofuels
Dr. Jaroslav Kováþ - Commodity trading, s.r.o. Daskabát
Komoditní trhy a nové smry
využití vedlejších produkt
z výroby biopaliv
Dr. Jaroslav Ková
COMMODITY TRADING s.r.o.
GLYCONA s.r.o.
Vedlejší produkty výroby FAME
Glycerinová
Glycerinová fáze :
GLYCERIN a MASTNÉ
MASTNÉ KYSELINY
GLYCERIN
65
J. Kováþ
Oblasti spoteby surového glycerinu
Q Rafinace
Q Krmiva
Q Bioplyn
Q Biometanol
Q Nemrznoucí
Nemrznoucí
sm
smsi, redukce praš
prašnosti
Q Paliva?
Rafinace glycerinu
Q Zejmé
Zejména
otá
otázka výrobní
výrobních ná
náklad
klad
Q Na 1t RG pot
poteba 1,28 – 1.3 t SG
Q Rafinaní náklady 150 – 170 EUR/t RG
Q Nákup SG pro rafinaci je od ceny nerentabilní
nerentabilní,
záporné
porné nákupní
kupní ceny, resp. Dotace produkce
RG z marž
marže za FAME, mýdlo i oleochemické
oleochemické
produkty (MK, mastné
mastné alkoholy)
Q Nadprodukce SG nebude kon
konit v rafinaci, ale v
jiných aplikací
aplikacích
RG – klasické oblasti spoteby
Q Farmaceutický
prmysl
Q Kosmetika
Q Potravináství
Q Tabá
Tabákový
pr
prmysl
66
J. Kováþ
Nové oblasti využití RG
Q Produkce
ECH
Q Produkce polyuretanu
Q Produkce biometanolu
Q Produkce MEG
Q Produkce PG
Q Produkce akroleinu a akrylát
Q Využití v oblasti paliv
Produkce ECH
Q
Destilovaný glycerin nahrazuje v produkci propylen
Q Cena propylenu 22-4x vyšší
vyšší než
než u destilované
destilovaného
glycerinu (1200 EUR vs. 500 EUR)
Produkce ECH (epichlorhydrin)
Q
Spolchemie CZ 15 000 t (2007)
Q Solvay celosv
celosvtový patent na výrobu ECH z glycerinu
(2007)
Q 60 000 t ECH z glycerinu v ín, nerespektuje
patentová
patentová prá
práva Solvay
é
kapacity
2x 30 000 t na výrobu ECH v ín
Q 2 nové
nov
Q ? 60 000 t jednotka Malajsie (Spolchemie
(Spolchemie))
Q Solvay 100 000 t (SEA) 2012
Q Pedpoklá
edpokládaná
daná spot
spoteba Rg na výrobu ECH v 2010:
500 000 t, v roce 2009 (350 000 t) 20 – 25% produkce
67
J. Kováþ
Produkce ECH (epichlorhydrin)
Q
Spolchemie CZ 15 000 t (2007)
Q Solvay celosv
celosvtový patent na výrobu ECH z glycerinu
(2007)
Q 60 000 t ECH z glycerinu v ín, nerespektuje
patentová
patentová prá
práva Solvay
Q 2 nové
nové kapacity 2x 30 000 t na výrobu ECH v ín
Q ? 60 000 t jednotka Malajsie (Spolchemie
(Spolchemie))
Q Solvay 100 000 t (SEA) 2012
Q Pedpoklá
edpokládaná
daná spot
spoteba Rg na výrobu ECH v 2010:
500 000 t, v roce 2009 (350 000 t) 20 – 25% produkce
Využití glycerinu v oblasti paliv
Q Ethery
glycerinu (s C4 a C5 alkeny) jako aditiva
do motorové
motorové nafty
Q Propanol (autobenzí
(autobenzíny)
Q Cyklické
Cyklické acetaly glycerinu (kyslí
(kyslíkatá
katá aditiva,
aditiva,
deicing komponenty)
Q Estery glycerinu jako komponenty maziv
Q Nemrznoucí
Nemrznoucí sm
smsi (ná
(náhrada glykol
glykol)
Surový glycerin v oblasti krmiv
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Q
Energetický dopln
doplnk krmiv –
zejmé
zejména vysokoproduk
vysokoprodukní dojnice
Použ
Používá se v isté
isté form
form nebo ve
sm
smsi s melasou
Pohotový zdroj energie –
glukoplastická
glukoplastická látka
Prevence a terapie ketó
ketóz –
udrž
udržitelnost vysoké
vysoké užitkovosti
dojnic
Zchut
Zchutovadlo – zvyš
zvyšuje p
píjem
krmiv
Dávková
vkování u dojnic 250 – 500
g/den, do krmné
krmné dávky
Vliv na produkci a slož
složky
68
J. Kováþ
Surový glycerin v oblasti krmiv
Q
Sniž
Snižuje praš
prašnost p
pi granulaci krmiv – hydrogena
hydrogenaní
agens (5%)
Q Použ
Použitelný i pro jiná
jiná hosp.
hosp. zví
zvíata jako energetický
zdroj (prasata, dr
drbež
bež) – cena tuku vs. glycerin (38 MJ
vs. 19 MJ, 18 K
K vs. 4 K
K/MJ)
Q Substituce jiných energetických zdroj
zdroj – tuky, škrob
(nap
(nap. ná
náhrada kuku
kukuice do 10% krmné
krmné dávky )
Q V EU odhad 200 000 t SG do krmiv 2009
Surový glycerin v BPS
Q
Vhodný ke kofermentaci v zem
zemdlských i
komuná
komunální
lních BPS
Q Zvyš
Zvyšuje produkci CH4 na jednotku homogenizované
homogenizovaného
substrá
substrátu: 22-3x (kuku
(kukuiná silá
siláž, prase
praseí kejda)
kejda)
Q Sniž
Snižuje obsah S, P v bioplynu /jednotku substrá
substrátu
Q Testová
Testování maximá
maximální
lní dávky SG – adaptace mikroflory
ve fermentoru,
fermentoru, problé
problém p
pedá
edávková
vkování a bou
boulivé
livé reakce
Q Problé
Problém legislativy AF1 vs. AF2
69
J. Kováþ
Q Teoretická
výtžnost bioplynu z 1t glycerinu v
glycerinu.
BPS 730
Q Teoretická
Teoretická produkce elekt
elektiny na 1t surové
surového
3
glycerinu je 730 m bioplynu/1t glycerinu = 426
m3 CH4 =4260 kWhcelkový= 1491 kWhelektr.
elektr.
Q Je reálná možnost BPS na 100% SG? Otázka
mikrobiologie fermentoru a ekonomiky dodávky
dusíku a mikroelement do reaktoru
m3 bioplynu/1t
Q
BPS se zatí
zatím ví
více už
užívá glycerinová
glycerinová fáze – problé
problém
mýdel, ztrá
ztráta cenné
cenné suroviny MK, lepší
lepší využ
využívat sm
sms
metanolu s glycerinem ze štpení
pení, vhodné
vhodné 80% surový
glycerin a GG-fázi za
zaadit do seznamu substrá
substrátu, které
které je
mož
možné použ
použít v BPS kategorie AF1
Q Cena el. energie z AF1 4120 K
K/MWh z AF2 3550 K
K
/MWh
Q Odhad už
užití
ití SG v BPS v EU 200 - 250 000 t/2009
70
J. Kováþ
Synergie biopaliv
Synergie biopaliv
Cenový vývoj glycerinu
Q
Cena SG a RG bude stá
stále ví
více ur
urová
ována vývojem
produkce FAME na sv
svtových trzí
trzích (z celkové
celkové
sv
svtové
tové produkce 2,5 mil t. FAME z toho 66%.
Q Vzhledem k tomu, že produkce a spot
spoteba FAME je
ovliv
ovlivová
ována adou netrž
netržních mechanism
mechanism je cenová
cenová
prognó
prognóza vývoje cen glycerinu stá
stále obtí
obtížnjší.
ší. P
Pesto se
bude cena glycerinu vyví
vyvíjet cyklicky, tak jako ceny vš
všech
komodit.
Q Cena ur
uruje vývoj nových aplikací
aplikací
71
J. Kováþ
Cenový vývoj glycerinu
Q
Glycerin z
zstane nadá
nadále komoditou, která
která vykazuje
jedny z nejv
nejvtších
ších ro
roních cenových výkyv
výkyv mezi
komoditami
Q Cyklický vývoj cen, obrovské
obrovské cenové
cenové výkyvy omezují
omezují
rychlejší
rychlejší rozvoj nových aplikací
aplikací a rovnž
rovnž ohrož
ohrožuje
ekonomiku klasických aplikací
aplikací
Q Nové
Nové aplikace startují
startují na historicky ní
nízkých cená
cenách, ale
mohou v sob
ch limit
sob mít potenciá
potenciál k nastavení
nastavení vyšší
vyšších
limit
ekonomických cen. P
Píklad ECH, BPS a krmiva.
Srovnání 2008 a 2010
Q
2008 jestli jsou n
nkde býci, tak v glycerinu
Q 2010 jestli jsou n
nkde medv
medvdi, tak v glycerinu
Vývoj ceny glycerinu
Q Jistý
bude vzestup, již
již nastal. Otá
Otázka kam až
až?
Q Pokud padají
padají a stoupají
stoupají ceny glycerinu tak
zásadn
sadn!
Q Pokud cena SG stoupne nad 200 USD bude
opt limitovat jeho užití v nových aplikacích.
(bioplyn, krmiva)
72
J. Kováþ
Vývoj ceny glycerinu
Q
Ve sv
svt je již
již dostate
dostatená rafina
rafinaní kapacita, která
která bude
pi rostoucí
rostoucí cen
cen RG ví
více využ
využita. Období
Období nárstu cen
RG nebude trvat dlouho protož
protože vysoká
vysoká cena op
opt
utlumí
utlumí užití
ití RG v nových aplikací
aplikacích.
Q Výrobce FAME by se m
ml radovat z ní
nízkých cen
glycerinu, protož
ž
e
to
vž
ž
dy
znamená
á
,
ž
proto
v
znamen e výroba FAME a
jeho odbyt je na vrcholu.
Q Vysoké
Vysoké ceny glycerinu jsou pro výrobce FAME
opravdu Pyrrhovým ví
vítzství
zstvím
FAME zdroj glycerinu
jenom 10%!
Cenová
Cenová prognó
prognóza glycerin 2010 – 2011
Kišálová
lová koule, zdravý rozum?
Politikum?
73
J. Kováþ
MASTNÉ KYSELINY
Využití MK z výroby FAME
Q Konverze
esterifikace MK na FAME není
100%. ást MK p
pechá
echází do GG-fáze (mýdla)
Q Klasická
Klasická G-fáze obsahuje 20 – 23% MK ve
form
form mýdel nebo FAME
Q Klasicky se tyto MK používají k výrob krmiv
nebo v oleochemickém prmyslu
MK z výroby FAME pro výrobu
FAME
Q MK
zí
získané
skané z GG-fáze je mož
možné použ
použít jako
surovinu pro výrobu FAME kyselou esterifikací
esterifikací
Q Kyselá
Kyselá esterifikace je implementová
implementována u
nkterých moderních výrob FAME (zpracování
olej
m íslem kyselosti)
olej s vyšší
vyšším
Q FAME je mož
možné ale vyrá
vyrábt i ze 100% MK
Q Výsledkem mže být FAME dle EN 14214
74
J. Kováþ
Kyselá esterifikace MK
Heterogenní katalýza pi výrob
FAME z MK
Q
Proces kyselé
kyselé esterifikace
využ
využívají
vající H2SO2
(homogenní
(homogenní katalýza) lze s
úsp
spchem nahradit
heterogenní
heterogenní katalýzou s
použ
použití
itím polymerní
polymerních
mikrogranulí
mikrogranulí s katalyticky
aktivní
aktivním povrchem))
FAME z MK
75
J. Kováþ
FAME z MK
FAME z MK
FAME z MK
76
J. Kováþ
Testovací jednotka GLYCONA s.r.o.
Produkní jednotka GLYCONA
s.r.o.
Dkuji za pozornost
Dr. Jaroslav Ková
Ková
COMMODITY TRADING s.r.o. Daskabát
GLYCONA s.r.o. Otrokovice
E-mail: [email protected]
77
K. Hendrych
Výsledky testování dvouletého provozu vozidel na Ekodiesel – SMN 30
ve skupinČ AGROFERT
Results of testing procedure of two-year operation of vehicles driven by Ecodiesel – B30
in the AGROFERT group
Karel Hendrych - Preol, a.s. Lovosice
Výsledky testování dvouletého
provozu vozidel na Ekodiesel –
SMN 30 ve skupin AGROFERT
Bezen 2010
Kdo je PREOL, a.s.
Þ Dceiná spolenost AGROFERT HOLDING
Þ Sídlo spolenosti a výrobní závod je v Lovosicích
Þ Kompetenním centrum pro výrobu a vývoj
biopaliv v rámci skupiny AGROFERT HOLDING
ÞSpolupráce na propagaci a vývoji biopaliv v
R a EU (len SVB, EBB, TPB)
Þ Další obchodní aktivity (PHM a další)
2
78
K. Hendrych
Projekt aplikace Ekodieselu ve skupin
AGROFERT - dvody
Þ Úspora náklad daná nižší nákupní cenou
paliva. Rozdíl je 2-2,50K/litr
Þ Kontrola nad kvalitou biosložky v rámci PREOL
Þ Využití synergií v rámci AGFH (sí S, 3000
nákl. vozidel …)
Þ Potenciál spolupráce s externími dopravci
Þ Vzrstající dostupnost na trhu (nap.Benzina,
epro…)
Þ Pozitivní výsledky provozních test ve
spolupráci s ÚPM, a.s. (SGS Group)
Þ Spolupráce s pepravci a výrobci vozidel
3
Prbh zkoušek
Þ Po dobu dvou let úspšn testováno 18 vozidel
Þ Náklady na testování dosáhly 800 tis. K.
Þ V prbhu testování spotebováno 550 tis litr
Ekodiesel - SMN 30,
Þ Garantem zkoušek a provádním veškerých
analýz byl kvli objektivit poven Ústav paliv
a maziv, a.s. len SGS Group
Þ Byly potvrzeny pozitivní zkušenosti ze
zahranií,kde je SMN rovnž používána pro své
ekologické a ekonomické pínosy
4
Prbh zkoušek - testy
Þ Hlavními sledovanými parametry v prbhu
testování byly:
– vliv použití paliva na motorový olej
– vliv používání paliva na stav vstikovacích
trysek
– vliv používání paliva na palivové a olejové
filtry
– vliv použití paliva na emise/kouivost
– vliv používání paliva na tsnní a hadice
– vliv používání paliva na provoz a údržbu
vozidel
5
79
K. Hendrych
Prbh zkoušek – výsledky test
Þ Testované palivo umožnilo bezproblémový provoz jak
v zimním tak i letním období.
Þ Použití paliva nezpsobilo zvýšené opotebení motor ani
zvýšenou spotebu paliva.
Þ Nebylo zaznamenáno zanášení vstikovacích trysek, ani
zhoršení prbhu spalovaní.
Þ Všechny sledované emisní parametry byly v norm.
Þ Zanášení olejových filtr bylo pi plném intervalu výmny
v norm.
Þ Nebyly zaznamenány problémy pi startování pi velkých
mrazech.
6
Prbh zkoušek – zkušenosti
Þ idii nepoznali žádné rozdíly.
Þ Zaznamenána lepší startovatelnost vozidel ve velkých
mrazech
Þ Registrován „mkí“ chod studeného motoru, dáno lepší
mazivostí a spalováním biosložky
Þ U vozidel po záruce dodržen pvodní interval výmny
oleje oproti doporuení výrobce bez problém
Þ Zvýšení spoteby paliva se neprokázalo. Teoreticky nižší
výhevnost SMN30 o cca 3%, naproti tomu lepší mazivost
a spalování
7
Prbh zkoušek – závry
Pi dodržení zásad skladování paliva a provádní
bžné údržby vozidel je palivo Ekodiesel
doporueno pro užití jako náhrada motorové nafty
ve skupin Agrofert.
Potenciál úspory náklad na PHM napí skupinou
Agrofert až 30 mil. K ron.
Využití produktového servisu spolenosti PREOL
Produktový servis spolenosti PREOL
– Vyjádení výrobc automobil
– Spolupráce formou poradenství pi pechodu na toto palivo
– Uzavení pojistky na odpovdnost za pípadné škody
8
80
K. Hendrych
Prbh zkoušek –uživatelské výstupy
Þ Kostelecké uzeniny, a.s.
Þ v 2009 spotebovaly 460 tis. l Ekodieselu
Þ úspora náklad pes 1 mil. K
Þ celkem najeto 4 mil. km
Þ v souasnosti v provozu na Ekodiesel 41 vozidel
Þ v polovin 2010 plánují provoz 74 vozidel
Þ PENAM, a.s.
Þ do test zaazeno 6 vozidel
Þ v souasnosti v provozu na Ekodiesel 90 vozidel
Þ v polovin 2010 plánují provoz 150 vozidel
9
Dkuji za pozornost
Karel Hendrych
PREOL, a.s.
tel. 724 958 906
[email protected]
81
K. Hendrych
Results of testing procedure of two-year operation of vehicles driven by Ecodiesel – B30
in the AGROFERT group
Summary:
There are evaluated the comprehensive effects of long-term operation of 18 commercial vehicles Renault and
Iveco of which there are represented the vehicles of emission classes EURO 2, EURO 3 and EURO 5 and
passenger car Škoda Octavia of emission class EURO 4 at use of mixed diesel fuel SMN 30 – B 30. The
operational tests confirmed, that this fuel enables trouble-free operation and operability at all vehicles.
However, there wasn´t recorded any corrosive attack on non-ferrous metals of fuel supply system, clogging of
fuel nozzles and deterioration of combustion process. It didn´t come to a clogging of oil filters at full exchange
interval, not even to the differences in fuel consumption and there was rather determinated reduction of fuel
consumption. There wasn´t determinated any questionable effect of fuel on vehicles equipped by modern motors
satisfying stricter emission limits.
Keywords: mixed diesel fuel SMN 30 – B 30, operational tests, fuel efficiency, oil change, corrosivity of fuel
supply system, clogging of oil filters, emission
Výsledky testování dvouletého provozu vozidel na Ekodiesel – SMN 30 ve skupinČ AGROFERT
Anotace:
Hodnotí se komplexní vlivy dlouhodobého provozu 18 užitkových vozidel Renault, Iveco, z nichž jsou vozidla
emisní tĜídy EURO 2, EURO 3 a EURO 5 a osobního vozidla Škoda Octavia emisní tĜídy EURO 4 pĜi použití
smČsné motorové nafty SMN 30 - B30. Provozní zkoušky potvrdily, že toto palivo u všech vozidel umožĖuje
bezproblémový provoz a operabilitu. Nebylo zaznamenáno korozívní napadení barevných kovĤ palivového
systému, zanášení vstĜikovacích trysek a zhoršení prĤbČhu spalování. Nedošlo k zanesení olejových filtrĤ pĜi
plném výmČnném intervalu, ani k rozdílĤm ve spotĜebČ paliva a byly zjištČny spíše úspory paliva. Neprojevuje
se žádný sporný vliv paliva na vozidlech s moderními motory splĖujícími pĜísnČjší emisní limity.
Klíþová slova: smČsná motorová nafta SMN 30 - B 30, provozní zkoušky, úþinnost paliva, výmČna oleje,
korozivnost palivového systému, zanesení olejových filtrĤ, emise
82
P. Jeviþ, Z. Šedivá
Kritéria udržitelnosti - klíþ dalšího rozvoje smČsných a biogenních
pohonných hmot v ýR a EU
Ing. Petr Jeviþ, CSc., prof. h.c.1), 2), 3), Ing. ZdeĖka Šedivá1), 2)
1)
2)
3)
Summary: Criteria of sustainability - key of further development of mixed and biogenic fuels in the Czech
Republic and EU
There as presented the criteria of sustainability and method of biofuel certification for transport purposes in the
ISCC system - International Sustainability and Carbon Certification. By means of flow diagram there is
described the method of greenhouse gas calculation from biofuels and bioliquids.
Key words: biofuel, criteria of sustainability, certification
Úvod
V následujících letech budou biopaliva hlavní
alternativou motorového benzinu a nafty
používaných v dopravČ, které zpĤsobují více než
20 % emisí skleníkových plynĤ v EU. Evropská
komise proto rozhodla, že podpoĜí odvČtví, vlády i
zainteresované organizace pĜi zavádČní režimu
certifikace všech druhĤ biopaliv, vþetnČ biopaliv
dovážených. Nutnou podmínkou je do konce roku
2010 zavedení souboru požadavkĤ stanovených
ve SmČrnici 2009/28/EC o obnovitelné energii a ve
SmČrnici 2009/30/EC o specifikaci motorových
paliv, a to zvláštČ s ohledem na povinnost þlenských
státĤ zajistit, aby biopaliva, která pĜicházejí na jejich
trh, byla v souladu s kritérii udržitelnosti uvedenými
v tČchto smČrnicích. ÚspČšné zavedení tČchto
smČrnic bude nároþné a složité a to proto, že proces
jejich zaþlení do národních legislativ se ve vČtšinČ
þlenských státĤ opožćuje a stále existují nejasnosti
ohlednČ systému, který musí výrobci biopaliv
zavést, aby byl prokázán pĤvod biomasy. Dále
všichni výrobci bionafty (i sektor produkce
bioethanolu)
mají
povinnost
zaregistrovat
methylestery mastných kyselin (FAME) v souladu
s Evropskou smČrnicí o chemikáliích (REACH).
Tento proces je rovnČž mimoĜádnČ nákladný a musí
být uzavĜen do konce roku 2010.
S ohledem na zpĜísĖující se technické a
ekologické požadavky spalovacích motorĤ musí
bionafta splĖovat stále rostoucí nároky na kvalitu.
V této souvislosti je nutné, aby rozhodující
problémy s FAME (MEěO), hydrogenovaným
rostlinným olejem (HVO, NExBtL) a bioethanolem
byly považovány za vyĜešené z pohledu palivové
chemie a mohla probíhat jejich optimalizace.
producentĤ biomasy, jakož i všech dalších stupĖĤ
ĜetČzce až po výrobce biopaliva, jsou v souþasnosti
akreditovány dva systémy: ISCC (International
Sustainability and Carbon Certification) a REDcert
(Renewable Energy Directive Certification). Datum
platnosti pĜíslušné legislativy je stanoven k 1.1.2011.
Postupy uplatĖované v systému ISCC a s nimi
související terminologie berou v úvahu základní
požadavek, že systém ISCC pĜedstavuje nástroj
k zavedení SmČrnic 2009/28/EC a 2009/30/EC do
národních legislativ. Certifikáty mohou vydávat
certifikaþní orgány, a to pro všechny významné
subjekty zásobovacího ĜetČzce. PĜedpokladem pro
vydání certifikátu je podání žádosti o certifikaci
tímto subjektem a prokázaná úþast na auditu
provádČném nezávislým certifikaþním orgánem.
ZemČdČlské podniky musí poskytnout dokumentaci
prokazující udržitelný pĤvod vyrobené biomasy.
Následující subjekty zásobovacího ĜetČzce musí
splĖovat zvláštní požadavky, které se týkají
možnosti vysledovat pĤvod výrobku, bilance hmoty
a výpoþtu emisí skleníkových plynĤ.
DĤležitá kritéria certifikace, která musí být
splnČna pro úþast v systému ISCC, spadají do tĜech
kategorií:
• Požadavky udržitelnosti, které musí být splnČny
pĜi pČstování a sklizni biomasy;
• Požadavky týkající se snížení emisí skleníkových
plynĤ;
• Požadavky týkající se možnosti vysledovat
pĤvod surovin a jejich pČstování a bilance hmoty
za úþelem zjištČní pĤvodu biomasy.
PČstování a sklizeĖ biomasy musí splĖovat
požadavky udržitelnosti, ke kterým patĜí:
• Ochrana oblastí s vysokou pĜírodní hodnotou;
• Ochrana oblastí s velkými zásobami uhlíku;
• Ochrana rašelinišĢ;
• Udržitelné Ĝízení zemČdČlského podniku.
Pro zaĜazení do systému certifikace musí
vyrobená kapalná biomasa resp. biopalivo vykázat
snížení emisí skleníkových plynĤ o 35 % od
1.1.2011, u výroben, které byly v provozu ke dni
23.1.2008 od 1.4.2013. Od 1.1.2017 musí úspora
Požadavky na udržitelnost pro biogenní pohonné
hmoty a mezinárodní certifikace
Udržitelnost je pĜedpokladem pro jakoukoliv
biopalivovou aktivitu a je nutným pĜedpokladem pro
pĜístup na trh. Související povinná certifikace
pĜedstavuje dĤkaz a diferenciaci mezi „dobrými“ a
„špatnými“ biopalivy. Pro nezbytnou certifikaci
83
skleníkových plynĤ þinit alespoĖ 50 %. Od 1.1.2018
pak 60 % u zaĜízení, která zahájila výrobu 1.1.2017
a pozdČji. Aby byla tato skuteþnost prokázána, musí
každý subjekt dodavatelského ĜetČzce doložit
(vypoþítat) své emise skleníkových plynĤ a pĜedat
tyto údaje dalšímu þlánku (subjektu) v tomto ĜetČzci.
Poslední subjekt v ĜetČzci pak musí nakonec
vypoþítat a zdĤvodnit celkovou úsporu kapalné
biomasy resp. biopaliva.
PĤvod udržitelné biomasy použité k výrobČ
kapalné biomasy resp. biopaliv musí být zjistitelný
v rĤzných stadiích výroby a dodávek do podnikĤ. To
se provádí pomocí systémĤ zjišĢování pĤvodu a vše
je dokladováno výkazy (prohlášeními) o kontrole a
sledování, které zajišĢují, aby pĤvod, množství a
související emise skleníkových plynĤ mohly být
zcela jasnČ zjištČny ve všech stádiích procesu. Tato
prohlášení musí také prokázat, že množství odebrané
z urþitého þlánku výroby nebo dodávky nepĜevyšuje
množství pĜijaté stejným þlánkem ĜetČzce bČhem
urþitého období. Systém zjišĢování pĤvodu
umožĖuje smíchání udržitelné biomasy, kapalné
biomasy a biopaliv s produkty neodpovídajícími
požadavkĤm na udržitelnost dokonce i v pĜípadČ, že
se liší množství jejich emisí skleníkových plynĤ.
Podniky zaĜazené v hodnotovém ĜetČzci kapalné
biomasy mohou být úþastníky systému certifikace
(viz obr. 1). Subjekty zainteresované v hodnotovém
ĜetČzci jsou následující:
• ZemČdČlské podniky (farmy): VyrábČjí rĤzné
druhy
zemČdČlské
biomasy.
V systému
certifikace mají tyto podniky zvláštní postavení:
buć mohou požádat o úþast v systému certifikace
a obdrží, v pĜípadČ, že audit probČhl úspČšnČ,
certifikát o udržitelnosti své produkce, nebo se
stanou souþástí tohoto systému jako dodavatelé
pro první sbČrné místo. Ve druhém pĜípadČ
podepíšou vlastní prohlášení urþené pro první
sbČrné místo o splnČní standardĤ ISCC (viz tab.
1). Potom bude u nich jako u dodavatelĤ pro toto
první sbČrné místo proveden audit. Po kladném
výsledku tohoto auditu jim bude vydán doklad o
provedené kontrole.
• První sbČrná místa: Podniky, které nejprve
obdrží biomasu potĜebnou pro výrobu kapalné
biomasy ze zemČdČlských podnikĤ, které tuto
biomasu pČstují a sklízí. První sbČrná místa buć
s touto surovinou obchodují, nebo ji dále
zpracovávají.
• Velkokapacitní sklady: Sklady v ISCC systému
uskladĖují udržitelnou biomasu (tuhou, kapalnou
nebo plynnou). ZároveĖ mohou být souþástí
jiných þlánkĤ hodnotového ĜetČzce, nebo jednat
nezávisle.
• Zpracovatelské závody: Lisovny oleje, rafinérie,
podniky na výrobu ethanolu a rovnČž jiné závody
zpracovávající kapalnou biomasu resp. biopalivo
na kvalitu požadovanou elektrárnami, popĜípadČ
dávající biopaliva do obČhu.
• Dodavatelé: Dodavatel v systému ISCC je
þlánkem hodnotového ĜetČzce, který dodává
udržitelnou kapalnou biomasu, nebo biopalivo
ostatním
dodavatelĤm
podle
zákona
o obnovitelných zdrojích energie, nebo nČjakému
distributorovi, který musí plnit závazné kvóty.
Udržitelnost dodávané kapalné biomasy nebo
biopaliva musí být prokázána a doložena
pĜíslušnými doklady.
• Doprava: Podnikatelské subjekty zabývající se
pĜepravou biomasy mezi výše uvedenými
podniky a rovnČž zásobováním elektráren, které
biomasu skladují, nebo s ní obchodují.
• Podnik
provozovaný
podle
zákona
o
obnovitelných zdrojích energie, nebo distributor,
který musí splnit závazky vyplývající z kvót:
Koneþný uživatel udržitelné biomasy má právo
požádat o vydání certifikátu a tak prokázat, že se
jednalo skuteþnČ o udržitelnou biomasu.
Emise skleníkových plynĤ z výroby a použití
paliv, biopaliv a biokapalin v dopravČ se vyjadĜují v
kg CO2eq/ha; g CO2eq/MJ. Skleníkovými plyny jsou
CO2, N2O a CH4. PĜi výpoþtu CO2eq jsou úþinky
jednotlivých plynĤ CO2 = 1, N2O = 296, CH4 = 23.
Celkové emise pro podmínky ýR jsou dány
tímto vzorcem:
E = eec + ep + etd + eu
kde: eec - emise z tČžby nebo pČstování
ep - emise ze zpracování
etd - emise z pĜepravy a distribuce
eu - emise z použití
Úspory emisí CO2eq vyvolané pĜi používání
biopaliv se vypoþítají takto:
Úspory = (EF - EB) / EF
kde: F – fosilní referenþní palivo, B – biopalivo
Postup pĜi výpoþtu - v souladu s metodikou
uvedenou ve SmČrnici 2009/28/EC - zahrnuje
zaĜazení oblastí do regionu soudržnosti NUTS II.
Bilance výnosu a sklizĖového množství pro Ĝepku
olejnou se zprĤmČrovaly za období 2005 - 2009.
Typické a standardní emise pro Ĝepkové
methylestery a bioethanol z technické cukrovky
vþetnČ úspor jsou patrné z tab. 2 a 3. V tab. 4 jsou
obdobnČ uvedeny odhadované typické a standardní
hodnoty pro budoucí biopaliva: motorová nafta BtL
– FT ze zbytkového dĜeva a rychlerostoucích dĜevin,
DME ze zbytkového dĜeva a rychlerostoucích
dĜevin, methanol ze zbytkového dĜeva a
rychlerostoucích dĜevin a MTBE z biomasy a
biogenních odpadĤ. Pro srovnání jsou doplnČna
ethanolová paliva z rĤzné biomasy. Metoda výpoþtu
dopadu skleníkových plynĤ z biopaliv a biokapalin
je znázornČna na obr. 2. Na obr. 3 je pĜíklad
porovnání emisí skleníkových plynĤ pro fosilní
motorovou naftu a motorovou naftu NExBtL (Neste
oil - vysokotlaká hydrogenace rostlinných olejĤ a
tukĤ). Emise NExBtL v prĤbČhu celého životního
cyklu jsou o 40 – 60 % nižší než u motorové nafty,
pĜiþemž vČtšina je vytváĜena pĜi pČstování plodiny.
Existuje však potenciál na další omezení emisí.
84
85
Obr. 1: Úþastníci v systému certifikace - zainteresované subjekty (zdroj: ISCC, 2009, Draft 10-01-19)
Tabulka
abulka 1: Vlastní prohlášení zemČdČlského podniku týkající se udržitelnosti kapalné biomasy v souladu se
závaznými požadavky udržitelné výroby biologických kapalin pro výrobu elektrické energie (Elektrická energie
z biomasy - naĜízení o udržitelnosti) a pĜedpisu o požadavcích vztahujících se k udržitelné výrobČ biopaliv
(Biopalivo – naĜízení o udržitelnosti) pĜi pČstování zemČdČlských plodin v Evropské unii
1.
Biomasa pochází ze zemČdČlské pĤdy, která byla zemČdČlskou pĤdou již pĜed datem 1.1.2008. Dále
biomasa nepochází z ploch, na které se vztahují ochranná opatĜení (§§ 4-6 naĜízení o udržitelnosti),
a které byly pĜevedené na zemČdČlskou pĤdu po 1.1.2008.
2.
Biomasa pochází z ploch spadajících do chránČných oblastí s povolením provozovat zemČdČlskou
þinnost. Jsou dodržována omezení platná pro chránČné oblasti.
3.
Jako pĜíjemce pĜímé platby respektuji dodržování standardĤ v oblastech ochrany veĜejného zdraví,
zdraví zvíĜat a rostlin a životního prostĜedí. Biomasa proto splĖuje požadavky pro zemČdČlskou
þinnost (§§ 7 a 51 naĜízení o udržitelnosti).
Minulý rok jsem se zúþastnil procesu pĜidČlování pĜímých plateb EU. K dispozici je formuláĜ
žádosti o podporu.
Letos si podám žádost o podporu.
4.
Dokumentace uvádČjící umístČní ploch pro pČstování biomasy (prokázání podle § 26 naĜízení
o udržitelnosti, nebo srovnatelné prokazatelné údaje o tČchto pozemcích.
Tato dokumentace je u mČ bČžnČ dostupná a mĤže být pĜedložena.
Tato dokumentace je k dispozici na prvním sbČrném místu, na které dodávám biomasu.
5.
Pro výpoþet bilance skleníkových plynĤ bude použita implicitní hodnota (§ 8 a pĜíloha 2).
6.
Sociální požadavky (pracovní doba, platba, svoboda spolþování atd.).
Místo, datum
Podpis
Tabulka 2: Celkové emise pro Ĝepkové methylestery a úspory
Výrobní fáze
PČstování Ĝepky olejné
Zpracování
PĜeprava a distribuce
Použití
Celkem
Motorová nafta
Úspory
SmČrnice 2009/28/EC
Typické emise
Standardní emise
29
29
16
22
1
1
0
0
46
52
83,8
45
38
Jednotka
eec
eep
etd
eu
E
g CO2eq/MJ
g CO2eq/MJ
g CO2eq/MJ
g CO2eq/MJ
g CO2eq/MJ
g CO2eq/MJ
%
Tabulka 3: Celkové emise pro bioethanol z technické cukrovky a úspory
SmČrnice 2009/28/EC
Výrobní fáze
Jednotka
Typické emise
Standardní emise
PČstování Ĝepky olejné
eec
g CO2eq/MJ
12
12
Zpracování
eep
g CO2eq/MJ
19
26
PĜeprava a distribuce
etd
g CO2eq/MJ
2
2
Použití
eu
g CO2eq/MJ
0
0
Celkem
E
g CO2eq/MJ
33
40
Motorová nafta
g CO2eq/MJ
83,8
Úspory
%
61
52
Tabulka 4: Odhadované typické a standardní hodnoty platné pro budoucí biopaliva, která nejsou v lednu 2008 na
trhu nebo pouze v zanedbatelném množství, jsou-li vyrobena s nulovými þistými emisemi uhlíku pocházejícími
ze zmČny ve využívání pĤdy podle SmČrnice 2009/28/EC o podpoĜe využívání energie z obnovitelných zdrojĤ
Typické úspory emisí
Standardní úspory emisí
Motorová nafta vyrobená Fischer-Tropsch syntézou
95 %
95 %
z odpadního dĜeva
Motorová nafta vyrobená Fischer-Tropsch syntézou
93 %
93 %
z pČstovaných dĜevin
DME (dimethylether) z odpadního dĜeva
95 %
95 %
DME (dimethylether) z pČstovaných dĜevin
92 %
92 %
Methanol z odpadního dĜeva
94 %
94 %
Methanol z pČstovaných dĜevin
91 %
91 %
86
MTBE (methyl-tercio-butyl-ether),
podíl z obnovitelných zdrojĤ
Ethanol z pČstovaných dĜevin
Ethanol z pšeniþné slámy
Ethanol z odpadního dĜeva
Stejné jako u použitého výrobního postupu
pro methanol
76 %
70 %
87 %
85 %
80 %
74 %
Obr. 2: Vývojový diagram postupu výpoþtu skleníkových plynĤ z biopaliv a biokapalin
v souladu se smČrnicí 2009/28/EC
87
Obr. 3: Porovnání produkce CO2eq pĜi zpracování a využití motorové nafty a NExBtL
(zdroj: IFEU, 2006, Concawe/Eucar, VTW, 2004)
Diskuze a závČry
• SmČrnice o obnovitelných zdrojích energie
z roku 2009 stanoví do roku 2020 jako celkový
cíl EU 20% podíl energie z obnovitelných zdrojĤ
na celkové spotĜebČ energie, z þehož pro þlenské
státy vyplývají závazné vnitrostátní cíle. ýR se
zavázala k 13% podílu energie z obnovitelných
zdrojĤ v roce 2020. KromČ toho musí všechny
þlenské státy v odvČtví dopravy dosáhnout téhož
cíle, a to 10% podílu energie z obnovitelných
zdrojĤ.
• PĜimČĜené používání ekologicky a efektivnČ
vyrobených biopaliv domácího pĤvodu, ale i
dovážených je za pĜedpokladu souþasného
výrazného poklesu spotĜeby paliv rozumnou
cestou k budoucímu zásobování energií a
ochranČ klimatu. Za tČchto podmínek nedojde
ani k hladu, násilným nepokojĤm, niþení
životního prostĜedí ani cenovým výkyvĤm
na trzích
s potravinami.
Souþasný
stav
v pĜepravČ osob a nákladĤ (mobilitČ) v moderní
industriální
spoleþnosti
charakterizovaný
nadmČrným využíváním omezených fosilních
zdrojĤ není už v této podobČ trvale udržitelný.
Jak biopaliva takzvané první, tak i druhé
generace budou hrát dĤležitou roli pĜi budoucím
Ĝešení této mobility v závislosti na oblasti použití
a dosaženém stupni technického rozvoje.
• Udržitelnost je pĜedpokladem pro jakoukoliv
biopalivovou aktivitu a je nutným pĜedpokladem
pro pĜístup na trh. Související povinná certifikace
pĜedstavuje dĤkaz a diferenciaci mezi „dobrými“
a „špatnými“ biopalivy.
• Skleníkové
plyny
uvolĖované
pĜi
spalování biopaliv zaþínají mít rozhodující
význam jak pro pĜijetí biopaliv jako
energetického zdroje v udržitelné výrobČ, tak i
pro konkurenceschopnost jednotlivých biopaliv a
zamČĜení budoucí finanþní politiky vlády v této
oblasti.
• Velké úsilí je nutné vynaložit v produkci surovin,
napĜíklad v pČstování Ĝepky, aby bylo dosaženo
požadované
snížení
skleníkových
plynĤ
pĜinejmenším o 50 - 60 % od roku 2017 a o 60 %
od roku 2018.
• Dále je možné konstatovat, že dosud neexistuje
žádná „královská“ cesta pro pČstování a úpravu
biomasy pro produkci BtL. Existují proto rĤzné
možnosti jak z principĤ udržitelnosti, tak i
z provoznČ-ekonomických aspektĤ zkoumat a
optimalizovat rozmanité klimatické a stanovištní
podmínky. Pro plánování zaĜízení na BtL je
proto v pomČrnČ brzkém stádiu nezbytné
definovat požadovaná množství a objemy
biomasy s pĜihlédnutím k logistice.
• Nejistota vázaná na dostupnost suroviny
pĜedstavuje hlavní ekonomický rizikový faktor,
zvláštČ pro velkokapacitní konverzní jednotky a
logistiku biomasy pro produkci BtL. Tudíž
krátkodobé
preference
jsou
založeny
na ekonomických výhodách zpĤsobu pĜemČny
vhodné pro široký rozsah levných biomasových
vstupĤ. ZpĤsob konverze vhodné biomasy není
konkurencí pro zdroje biomasy, neboĢ provozy
provádČjící fermentaci zpracovávají energetické
plodiny s vysokým obsahem vlhkosti, pĜiþemž
tepelnČ chemické provozy jsou zásadnČ
zásobovány dĜevní, bylinnou a ovocnou
biomasou – pĜedevším zbytkovou a biogenními
odpady. V uvádČném pĜípadČ je ziskovost
výroby energetických plodin dosažena na
základČ systému regulovaných cen el. energie.
Rozdíly ve výnosu a nákladech ukazují, že
existuje znaþný potenciál pro zlepšení, napĜ.
výbČrem plodin a osevních postupĤ podle
vhodnosti pĤdy a optimalizace Ĝízení ĜetČzce
dodávek.
• Další pokrok je oþekáván v oblasti stĜednČ až
dlouhodobých výsledkĤ nadcházejícího výzkumu
a vývoje, vþetnČ nových odrĤd plodin a
„nových“ energetických plodin, jakož i v oblasti
zlepšení pČstebních technologií. Zvyšování
konkurenceschopnosti výroby biomasy, napĜ.
pomocí aktivit infrastruktury, výzkumu a vývoje
a dalších podnČtĤ významnČ zlepší ziskovost
biomasy pĜi její pĜemČnČ na energii.
88
Literatura
• SmČrnice Evropského Parlamentu a Rady 2009/28/EC o podpoĜe užívání energie z obnovitelných zdrojĤ a o
zmČnČ a následném zrušení smČrnic 2001/77/ES a 2003/30/ES. Štrasburk, 23.4.2009 (OR. en)
• SmČrnice Evropského Parlamentu a Rady 2009/30/EC o zavedení mechanismu pro sledování a snížení emisí
skleníkových plynĤ a SmČrnice Rady 1999/32/EC, pokud jde o specifikaci paliva používaného plavidly
vnitrozemské plavby, a kterou se ruší smČrnice 93/12/EHS. 25 s.
• GÄRTNER, S. O., REINHARDT, G. A. Environmental Implications of Biodiesel. In: KNOTHE, G.,
GERPEN, J. V., KRAHL, J. The Biodiesel Handbook. AOCS Press, Champaign, Illinois, 2005, s. 219 – 229
• SCHMITZ, N. The certification of sustainability and Green House gas savings of biofuels. F.O.Lichts World
Ethanol and Biofuels Report, Vol. 6, No. 14/26.03.2008, s. 252 – 257
• KALTSCHMITT, M., MAYER, S., THRÄN, D. Unterschiedliche methodische Ansätze zur Berechnung von
Treibhausgasbilanzen – THG – Bilanzen im Kontext der aktualen Nachhaltigkeitsdebatte. In: Kraftstoffe der
Zukunft 2008, Berlin, 1. – 2.12.2008, s. 2
• SmČrnice Evropského Parlamentu a Rady 2009/28/EC o podpoĜe užívání energie z obnovitelných zdrojĤ a o
zmČnČ a následném zrušení smČrnic 2001/77/ES a 2003/30/ES. Štrasburk, 23.4.2009 (OR. en)
• SCHMITZ, N.: Sustainable Biomass and Bioenergy – State of Affairs of the International Sustainability and
Carbon Certification Project. In: Kraftstoffe der Zukunft 2008, Berlin, 1. – 2.12.2008, s. 1 – 11
• GÜNTHER, A. Status und Entwicklung von Biokraftstoffen der 1. und 2. Generation für internationale
Märkte. In: „Kraftstoffe der Zukunft 2007“. 5. Internationaler Fachkongress des BBE und der UFOP, 26./27.
November 2007, ICC Berlin, 11 s.
• GÜNTHER, A. BTL – Biomass to Liquid Technology and Renewable Products – the Thermochemical
Route. In: 6. Internationaler Fachkongress des BBE und der UFOP, 1./2. Dezember 2008, ICC Berlin, 12 s.
• BOCKEY, D. Biodiesel & Co. The situation and future challanges of the biodiesel sector in Germany and in
the European Union 2009/2010 – the implementation of the ordinance for sustainable biofuels. UFOP,
Berlin, August 2009, 23 s.
Dedikace
V tomto pĜíspČvku jsou také uvedeny dílþí výsledky Ĝešení Výzkumného zámČru MZE0002703102, etapy 5:
„Technologické postupy udržitelné výroby a užití biosurovin a energetických nosiþĤ nové generace se zĜetelem
na potravinovou bezpeþnost a globální trhy souvisejících produktĤ“.
Anotace:
PĜedstavují se kritéria udržitelnosti a postup certifikace biopaliv pro dopravní úþely v systému ISCC International Sustainability and Carbon Certification. Formou vývojového diagramu se popisuje metoda výpoþtu
skleníkových plynĤ z biopaliv a biokapalin.
Klíþová slova: biopaliva, kritéria udržitelnosti, certifikace
89
Stav a nové výzvy pro smČsné a biogenní pohonné hmoty
Mezinárodní semináĜ Techagro 2010
Kritéria udržitelnosti – klíþ dalšího rozvoje
smČsných a biogenních pohonných hmot
v ýR a EU
23. 3. 2010
Ing. Petr Jeviþ, CSc., prof. h.c.
Výzkumný ústav zemČdČlské techniky, v.v.i.
Sdružení pro výrobu bionafty
Brno, 2010
HLUK, 2008
11
OBSAH
• Výchozí bilance produkþních kapacit, výroby, tržního
uplatnČní a související netechnické aspekty biopaliv
• Stav a vývoj legislativy EU v oblasti obnovitelných
zdrojĤ energie v dopravČ a závazné cíle pro
biopaliva
• Kvóty na biopaliva
• Biomasa a biopaliva – trvalá udržitelnost je klíþem
pro biopalivový prĤmysl
Brno, 2010
2
Bionafta v EU – dodávky v roce 2007 a 2008
a produkþní kapacity v roce 2008 (zdroj: EU – observer, EBB)
ZemČ
2007
Dodávky (tis. t)
2008
Produkþní kapacity
(tis. t)
Využití v roce
2008 (%)
NČmecko
3245
2695
5100
53
Francie
1214
1880
1980
95
Rakousko
190
187
485
39
ŠpanČlsko
259
519
1267
41
Anglie
270
691
726
95
Švédsko
103
130
212
61
Itálie
136
557
1566
36
Polsko
25
340
450
75
Holandsko
220
202
571
35
ýeská republika
36
87
312
28
26
Slovensko
77
53
206
Ostatní *
461
774
2925
-
CELKEM
6236
8115
15800
51
• Portugalsko, Bulharsko, Belgie, ěecko, Litva, Lotyšsko, Estonsko, Lucembursko, Slovinsko,
Maćarsko, Island, Irsko, Dánsko, Malta, Finsko, Kypr, Rumunsko
Brno, 2010
3
90
Do r. 2010 dosáhne globální bioethanolový trh objemu asi 80 mil.
3
m . Ve srovnání s r. 2007 to znamená rĤst o více než 28%.
Globální výroba ethanolu
90 000
80 000
80 000
70 000
62 556
60 000
50 000
40 000
32 175
31 423
29 414
31 330
1998
1999
2000
2001
34 072
39 018
40 710
2002
2003
2004
44 296
51 322
2005
2006
30 000
20 000
10 000
0
2007
2010
Zdroj: F.O.Licht, meó Consulting (2008)
Od roku 2007 jsou svČtovým lídrem ve výrobČ palivového bioethanolu USA s výrobou v roce 2008 cca 27 mil. t.
Brno, 2010
4
• Potraviny, krmivo nebo paliva?
To je záležitost, na kterou se hledá stále
odpovČć.
• NČkteré zájmové skupiny vytváĜejí dále mediální
kampaĖ v oblasti potraviny – paliva z biomasy.
• Obnovitelné zdroje energie – pĜíspČvek
k bezpeþnému zásobování energiemi,
k životnímu prostĜedí, k závazkĤm ke snižování
emisí skleníkových plynĤ po roce 2012,
k podpoĜe zemČdČlství, k regionálnímu a
venkovskému prostĜedí. Mají také významnou
roli v technologickém vývoji, inovaci.
Brno, 2010
5
Je zodpovČdné vyrábČt biopaliva, když lidé trpí hladem?
• Pro potraviny s vysokým stupnČm zpracování platí,
že podíl nákladĤ na suroviny je jen velmi malý.
Tak napĜ. podíl nákladĤ na zemČdČlské suroviny na cenČ
chleba je pouze cca 4%, u vepĜového masa je to 7%.
• Naproti tomu je cena bioetanolu z 36% závislá na cenČ
pšenice.
• Cena bionafty je dokonce z 64% urþována cenou
olejnin. Z toho vyplývá, že cena biopaliv tak reaguje citlivČji
na náklady na zemČdČlské suroviny než cena mnoha potravin.
• Tím je dána priorita v zásobování trhĤ s potravinami. Poptávka
po biopalivech na volném trhu se Ĝídí otázkou jejich rentability
ve srovnání s fosilními palivy.
• Spodní cenová hladina zemČdČlských
surovin, a sice jak pro výrobu potravin, tak i pro výrobu energie,
se bude Ĝídit v budoucnu cenou fosilních zdrojĤ energie.
Brno, 2010
5
91
Je zodpovČdné vyrábČt biopaliva, když lidé trpí hladem?
•V
mnoha rozvojových zemích, kde lidé trpí hladem,
je zemČdČlství základním odvČtvím národního hospodáĜství.
Teoretická možnost vlastního zásobení rodin zemČdČlcĤ
potravinami je zde þasto vysoká.
• Avšak, již dlouho existující závažný úkol, totiž dosažení
stabilní politické situace a úrovnČ vzdČlanosti v tČchto zemích,
stejnČ jako pĜenos technologií a vČdeckých poznatkĤ,
je negativnČ ovlivĖován rostoucím poþtem obyvatel,
ale také krizemi a válkami, které jsou vedeny
o zdroje fosilní ropy.
Brno, 2010
7
Biopaliva takzvané „druhé generace“, napĜíklad syntetická
paliva vyrábČná z biomasy (BtL) nebo LCB-ethanol
•
Jsou výhodná vzhledem k tomu, že snižují emise výfukových plynĤ
a kromČ toho je zde k dispozici širší surovinová základna potĜebná
k jejich výrobČ ve srovnání s biopalivy „první generace“.
•
PĜitom je ale tĜeba vzít v úvahu, že ke snížení konkurenþních nárokĤ
na plochu mezi výrobou potravin a výrobou energetických zdrojĤ
dojde pouze tehdy, jestliže se využijí dosud nezužitkované zbytkové
a odpadní látky.
•
ýasto se pĜipisuje biopalivĤm druhé generace výhoda vČtší
efektivnosti na plochu, za pĜedpokladu úplného využití veškeré
sklizené biomasy.
•
Ovšem pĜi tomto zpĤsobu výroby nevznikají žádné další vedlejší
výrobky (napĜíklad krmiva).
•
Proto zvláštČ pĜi výrobČ syntetických paliv z biomasy existuje
nebezpeþí vzniku negativní humusové bilance na produkþních
plochách, což by mohlo vést dlouhodobČ k obtížnČ napravitelnému
snížení pĤdní úrodnosti.
Brno, 2010
8
• SmČrnice EP a Rady 2009/28/EC ze dne
23.4.2009 o podpoĜe využívání energie z
obnovitelných zdrojĤ a následném zrušení
smČrnic 2001/77/EC a 2003/30/EC
• SmČrnice EP a Rady 2009/30/30 ze dne
23.4.2009, kterou se mČní smČrnice 98/70/EC,
pokud jde o specifikaci benzinu, motorové nafty
a plynových olejĤ, zavedení mechanismu pro
sledování a snížení emisí skleníkových plynĤ …
• ZveĜejnČny byly na konci þervna 2009 a þlenské
státy mají 18 mČsícĤ na jejich zaþlenČní do
národní legislativy.
Brno, 2010
9
92
Biomasa & biopaliva – udržitelná výroba a užití
•
Pokud jsou používány zemČdČlské plodiny a ne celé rostliny nebo
zbytky a vedlejší produkty biomasy, existuje zde riziko
konkurenþního omezení mezi biosurovinami a potravinovým
ĜetČzcem. To se oþekávanČ mĤže dotýkat biopaliv první generace.
•
Vývoj biopaliv 1. generace je udržitelný, ovšem rĤst je omezen na
urþité þásti svČta z dĤvodu rostoucí populace a místních potĜeb.
Tento dĤvod a diskutabilní úþinky biopaliv z pohledu možného
okyselování, eutrofizace a poškozování ozonu jsou dĤvodem kritiky
biopaliv v souþasnosti.
•
Diskutabilní výsledky eutrofizaþního a okyselujícího potenciálu,
jakož i stratosférické ozonové nedostateþnosti, mohou být však
zmírnČny nebo zcela odstranČny.
Brno, 2010
10
Udržitelná produkce biomasy pro její zpracování na biopaliva
Požadavky na
udržitelnou výrobu
Používaných
biomasových surovin
Biopaliva nebudou vyrábČna ze surovin
získaných z pĤdy:
- s vysokým obsahem uhlíku, tj. mokĜiny a
zalesnČné oblasti se stromy vyššími než 5 m a
pokryvem stromĤ více než 30 % nebo stromy
schopné dosáhnout tyto hodnoty,
- s rozpoznatelnou hodnotou biodiverzity,
výroba surovin musí vyhovovat normám
kĜížové shody (Cross Compliance) nebo
srovnatelným a pĜijímaným normám
Požadavky na
minimální redukþní
potenciál GHG
MinimálnČ 35 % úspor GHG ve srovnání
s fosilními palivy od r. 2013,
50 % od r. 2017, 60 % od r. 2018
Brno, 2010
11
Emise skleníkových plynĤ z výroby a využití biopaliv
Výpoþet podle smČrnice 2009/30/EC
E = eec + ep + etd + eu
E = celkové emise z používání daného paliva;
eec = emise z tČžby a zpracování surovin;
ep = emise ze zpracování;
etd = emise z pĜepravy a distribuce;
eu = emise z používání daného paliva;
Dále se celkové emise zvČtšují o:
el = anualizované emise ze zmČn v zásobČ uhlíku vyvolaných zmČnami
ve využívání pĤdy;
a snižují o:
esca = úspory emisí vyvolané nahromadČním uhlíku v pĤdČ díky zdokonaleným
zemČdČlským postupĤm;
eccs = úspory emisí v dĤsledku zachycování a geologického ukládání uhlíku;
eccr = úspory emisí v dĤsledku zachycování a nahrazování oxidu uhliþitého
eee = úspory emisí v dĤsledku pĜebyteþné elektĜiny z kombinované výroby tepla
a elektĜiny.
Brno, 2010
12
93
Úspory emisí skleníkových plynĤ vyvolané pĜi používání biopaliv
ÚSPORY
EB
EF
=
(EF – EB) / EF
= celkové emise z biopaliva nebo biokapaliny
= celkové emise z referenþního fosilního
paliva.
Emise pĤvodem z používání daného paliva eu
se pokládají u biopaliv za rovné nule.
EF = 83,8 g CO2eq/MJ
Brno, 2010
13
Standardní emise skleníkových plynĤ biogenních pohonných hmot
Brno, 2010
14
Typické emise z pČstování „eec“ cukrovky, pšenice, kukuĜice a Ĝepky
olejné pro jejich zpracování na biopaliva s odhadem možného snížení
Plodina
Cukrovka technická
Obiloviny: pšenice
kukuĜice
ěepka olejná
Typické emise
(g CO2eq/MJ)
Biopaliva
Kvalifikovaný odhad
potenciálu snížení
(%)
Bioethanol
12
5
Bioethanol
23
20
15
10
ěepkový olej
FAME
Hydrogenované palivo
30
29
30
15
15
15
Brno, 2010
15
94
Vývoj minimálních podílĤ biopaliv v ýR
2007
2008
2009
2010 *
Motorová
nafta
2 % V/V
1,8 % e.o.
2 % V/V
1,8 % e.o.
4,5 % V/V
4,1 % e.o.
6 % V/V
5,5 % e.o.
Motorový
benzin
-
2 % V/V
1,8 % e.o.
3,5 % V/V
2,3 % e.o.
4,1 % V/V
2,7 % e.o.
* PĜedpoklad od 1.6.2010
Brno, 2010
16
ZávČry
• PĜijetím dvou dokumentĤ Evropského parlamentu a Rady, a to smČrnice
2009/28/EC o podpoĜe využívání energie z obnovitelných zdrojĤ a o zmČnČ
a následném zrušení smČrnic 2001/77/EC a 2003/30/EC a smČrnice 2009/30/EC,
kterou se mČní smČrnice 98/70/EC, pokud jde o specifikaci benzinu, motorové nafty
a plynových olejĤ, zavedení mechanismu pro sledování a snížení emisí skleníkových
plynĤ, ... , z 23.4.2009, se vytvoĜil rámec zahrnující povinné cíle do roku 2020
a mČl by tak podnikatelskému prostĜedí poskytnout dlouhodobČjší stabilitu,
kterou potĜebuje k racionálnímu investiþnímu rozhodování v odvČtví obnovitelné
energie a biogenních pohonných hmot.
• Jak vyplývá z podrobnČjší analýzy potenciálu snižování emisí skleníkových
plynĤ, jejich typické a standardní úspory podle zpĤsobu výroby uvádí
v pĜílohách obČ zmínČné smČrnice, potom je rozvoj souþasných biopaliv
tzv. 1. generace celosvČtovČ udržitelný a vedle zdokonalování jejich technologií,
úþinnosti konverze a jakosti tvoĜí biogenních pohonné hmoty z biogenních
zbytkĤ a odpadĤ tzv. 2. generace tČžištČ výzkumu a vývoje.
Brno, 2010
17
Stanovení minimálního podílu biopaliv v motorových palivech
s ohledem na technické normy jakosti a pro stanovení a využití údajĤ
shodnosti ve vztahu ke zkušebním metodám (ýSN EN ISO 4259)
Bezolovnaté automobilové
benziny
Motorová nafta
ýSN EN 228 (2001, 2003)
EN 590 (September 2009)
ýSN EN 590 (bude pĜijata
v Ĝíjnu 2009)
Obsah biopaliv podle norem
jakosti
max. 5 % V/V
max. 7 % V/V
Environmentální specifikace
podle smČrnice 2009/30/EC
max. 10 % V/V
max. 7 % V/V
Reprodukovatelnost
0,3 % (ýSN EN 13 132)
0,9 % (ýSN EN 14 078)
Minimální hodnota podílu
biopaliv
5 – (0,3 x 0,6) = 4,8 %
rozsah: 4,8 – 5,2 % V/V
7 – (0,9 x 0,6) = 6,4 %
rozsah: 6,4 – 7,5 % V/V
4 - 4,5 % V/V
6 - 6,3 % V/V
Motorové palivo
Norma jakosti
Navržený minimální podíl
Navržené hodnoty min. množství biopaliv jsou v souladu
s technickými normami i motoráĜskými technologiemi a emisemi vozidel.
Brno, 2010
18
95
ZávČry
•
•
•
•
PĜimČĜené používání ekologicky a efektivnČ vyrobených
biopaliv domácího pĤvodu, ale i dovážených je za pĜedpokladu
souþasného výrazného poklesu spotĜeby paliv rozumnou
cestou k budoucímu zásobování energií a ochranČ klimatu. Za
tČchto podmínek nedojde ani k hladu, násilným nepokojĤm,
niþení životního prostĜedí ani cenovým výkyvĤm na trzích
s potravinami.
Souþasný stav v pĜepravČ osob a nákladĤ (mobilitČ) v moderní
industriální spoleþnosti charakterizovaný nadmČrným
využíváním omezených fosilních zdrojĤ není už v této podobČ
trvale udržitelný.
Jak biopaliva takzvané první, tak i druhé generace budou hrát
dĤležitou roli pĜi budoucím Ĝešení této mobility v závislosti na
oblasti použití a dosaženém stupni technického rozvoje.
K tomu je zapotĜebí stabilní politická situace jak na národní, tak
i na mezinárodní úrovni, která by zajišĢovala jistotu plánování
rozvoje a investic, koncentrovaný mezioborový výzkum,
spolupráci mezi politikou, výzkumnými ústavy, prĤmyslem a
správou, stejnČ jako otevĜenou diskuzi v médiích a ve
veĜejnosti.
Brno, 2010
19
DČkuji za pozornost.
Kontaktní adresa:
Petr Jeviþ
Výzkumný ústav zemČdČlské techniky, v.v.i.
Sdružení pro výrobu bionafty
Drnovská 507, 161 01 Praha 6
tel.: +420-233022302, e-mail: [email protected]
Brno, 2010
20
96
V. MatČjovský
Možnosti stabilizace nafty v sezónních zemČdČlských strojích
Ing. Vladimír MatČjovský - QMS CONSTULTING Praha
Summary: Possibilities of motor fuel stabilization at compression ignition engines in seasonal agricultural
machines
The work describes the practical measures and prevention concerning the oxidation slowdown and
biocontamination of fatty acids methyl esters (FAME) and mixed fuels on its basis by means of addition of
stabilizing and biocide additives.
Key words: biofuels, oxidation slowdown, prevention of biocontamination
Od záĜí 2007 se do motorovČ nafty pĜidává
bionafta, tj. metylestery vyrobené z Ĝepkového
oleje, nejdĜíve to bylo jen kolem 2 %, nyní až 7%
objemových. Bionafta je ménČ stabilní produkt než
ropná nafta a i smČsi ropné nafty s malým obsahem
bionafty mají zmenšenou stabilitu. Z tohoto dĤvodu
bylo vydáno doporuþení spotĜebovávat nakoupenou
naftu do 3 mČsícĤ, což pĜináší problém u záložních
zdrojĤ a také u nČkterých sezónních zemČdČlských
strojĤ. Má-li být toto doporuþení dodrženo,
znamená to v prĤbČhu odstavení vymČĖovat palivo
v celé palivové soustavČ po každých tĜech mČsících
za þerstvé, což pĜedstavuje velké komplikace. Tato
situace nebyla až dosud systémovČ Ĝešena, ale to se
má v krátké dobČ zmČnit.
SamozĜejmČ, lze oþekávat otázku, proþ se to nedČlá
hned pĜi výrobČ. OdpovČć je, že pĜedevším z
ekonomického dĤvodu, protože více než 90 %
veškeré nafty se spotĜebuje do jednoho mČsíce od
dodávky na trh nebo od zakoupení a nemá smysl
veškerou naftu zatČžovat dalšími výrobními
náklady. Proto je rozumné Ĝešení, aby byl na trhu
dostupný aditiv, který lze v pĜípadech, kdy
skladovací doba musí být delší, dodateþnČ pĜidat
jako stabilizátor pĜímo do nádrže vozidla a
skladovací dobu tak podstatnČ prodloužit. Je ovšem
tĜeba zajistit, aby se dodateþnČ pĜidaný aditiv s
palivem v nádrži i v celé palivové soustavČ
dokonale promísil. Vhodný zpĤsob je vypoþítat
potĜebný objem aditivu pro aktuální množství nafty
v nádrži s použitím údaje o doporuþeném
dávkování ( napĜ. 0,2 l na 100 litrĤ nafty) a
vypoþtený objem aditivu nalít nejdĜíve do kanistru
obsahujícího asi 5 litrĤ nafty, dokonale protĜepat a
až potom vylít celý obsah kanistru do nádrže. Pak je
tĜeba zvolit buć alespoĖ krátkou jízdu nebo nechat
motor urþitou dobu bČžet na prázdno, aby došlo k
dokonalému promísení a zanesení aditivu až do celé
palivové soustavy, tzn. do þerpadla a trysek. K
tomu lze ještČ doporuþit, aby byl aditiv pĜidán vþas,
nejlépe hned pĜi odstavení nebo krátce po
odstavení, a aby po urþité dobČ, tĜeba po dvou až
tĜech mČsících, byl motor opakovanČ nastartován a
vymČnilo se palivo tam, kde se vyskytuje jen ve
velmi tenkých vrstvách, napĜ. na lapovaných
plochách trysek a þerpadel, kde na malé množství
paliva pĜipadá velká kovová plocha, pĤsobící jako
katalyzátor.
Zpomalení oxidace
Estery nenasycených mastných kyselin, tj. i
kyselin Ĝepkového oleje, podstatnČ snáze oxidují
než uhlovodíky, z nichž je složena ropná nafta, ale
na štČstí je lze stabilizovat pĜídavkem vhodných
pĜísad, þehož se využívá už pĜi výrobČ bionafty.
Jedná se o žluknutí, dobĜe známé napĜ. u másla,
dalších tukĤ a rostlinných olejĤ, pĜi kterém dochází
k ĜadČ chemických reakcí, mimo jiné k odštČpování
tČkavých kyselin, které zpĤsobují typický zápach
doprovázející žluknutí a následnČ dochází k
polymerizaci
nenasycených
uhlovodíkových
ĜetČzcĤ. Následky jsou zvýšení kyselosti a možnosti
korozí, v pokroþilé fázi pak též zvýšení viskozity,
tvorba úsad a kalĤ, z nichž nČkteré mají charakter
pryskyĜic lepivého charakteru, schopných zalepit
pohyblivé þásti dílĤ palivové soustavy, pokud je do
ní propustí filtry. To by se nemČlo stávat, protože
filtry mají chránit motor. Je zajímavé, že bionafta
významnČ zlepšuje mazivost motorové nafty. Když
se zaþala pĜidávat bionafta do motorové nafty, její
mazivost se podstatnČ zvýšila, takže pĜi kontrolách
kvality nejsou s mazivostí žádné problémy. PĜesto
se ale stále udržuje mezi provozovateli vozidel
naprosto neopodstatnČný a mylný názor, že nafta s
obsahem bionafty špatnČ maže a zadírá vstĜikovací
þerpadla a trysky.
Zatím nebylo k dispozici mnoho informací o tom,
jestli je možné oxidaci zpomalit a doporuþenou
dobu spotĜeby prodloužit. Možné to je dodateþným
pĜidáním stabilizaþního aditivu, který je podle
informací výrobce schopen skladovatelnost
podstatnČ prodloužit, dokonce až na jeden rok.
Prevence biokontaminace
Problém nestability motorové nafty s obsahem
methylesterĤ nekonþí jen ochranou proti oxidaci,
dĤležitá je i prevence biokontaminace. Tímto
problémem se v minulosti nebylo tĜeba u nás
zabývat, ale po letech aplikace bionafty v širokém
mČĜítku jejím pĜidáváním do veškeré motorové
nafty už je nutné poþítat s možností infikování
skladovacích nádrží, u kterých je zanedbávána
prevence.
Vzhledem k chemickému složení jsou bionafta i
její smČsi s naftou citlivČjší na biologické napadení
mikroorganismy než þistČ uhlovodíková nafta a
mikrobiologická aktivita je v nich násobnČ vČtší.
Mikroorganismy typu hub, bakterií, plísní a
97
V. MatČjovský
kvasinek, které konzumují uhlovodíky s pĜímými
ĜetČzci, obvykle rostou na fázovém rozhraní mezi
palivem a vodou ve skladovacích nádržích.
PĜítomnost volné vody je základní podmínkou pro
jejich rĤst. Proto dnes již Ĝada výrobcĤ vozidel
montuje do potrubí mezi palivovou nádrž a filtry,
obvykle v blízkosti nádrže a na místČ z venku dobĜe
viditelném, tzv. odkalovaþ, který odlouþí vodu a
kal, aby nezanášel palivové filtry a nezmenšoval
jejich kapacitu. Odlouþený podíl zĤstane v
prĤhledné nádobce odkalovaþe, jejíž obsah mĤže
Ĝidiþ vizuálnČ kontrolovat pĜi každém tankování a
pĜi vizuální kontrole stavu vozidla a pĜípadnČ
zjištČný kal a vodu mĤže snadno a rychle odstranit.
Opakovaný výskyt vody je i signálem soustavnČ
nevhodné manipulace s palivem nebo netČsnosti
uzávČru palivové nádrže vozidla. Základem
prevence proti biokontaminaci nafty je tedy „suché“
skladování, a pravidelné odstraĖování vody a kalu z
nádrže, ale doporuþuje se také , zejména do
nadzemních nádrží v letním období, pĜidávat
biocidní pĜísadu. Zvýšená teplota paliva v
nadzemní nádrži vystavené sluneþním paprskĤm
urychluje rĤst mikroorganizmĤ.
Stabilizaþní pĜísady do nafty na trhu
Koncem minulého roku byly zahájeny pĜípravy
na zavedení stabilizaþní pĜísady do motorové nafty
na trh. PĤvodnČ se mČlo jednat o koncentrovaný
antioxidant prodávaný u þerpacích stanic jako
pĜípravek v drobném balení. Výsledkem prĤzkumu
trhu ale bylo, že by mČl pĜípravek obsahovat i
bakteriocidní složku a poskytovat tak komplexní
ochranu nafty. Taková formulace byla pĜipravena,
ale ukázalo se, že by doporuþené dávkování muselo
být pomČrnČ velké a na základČ toho byla pĜijata
ekonomická koncepce, spoþívající v uvedení na trh
dvou pĜípravkĤ. Jednak úþinného antioxidantu v
kombinaci s deaktivátorem kovĤ, doporuþovaného
pĜidávat do nádrží odstavovaných vozidel, jednak
biocidní pĜísady, doporuþované hlavnČ k pĜidávání
do skladovacích nádrží, ve kterých byla zjištČna
pĜítomnost vody, zejména tam, kde je voda
zjišĢována opakovanČ. PĜípravky mají být dostupné
u nČkterých þerpacích stanic v nejbližší dobČ.
Kontakt:
Ing. Vladimír MatČjovský
QMS - CONSTULTING
KaĖkova 32, 108 00 Praha 10
tel.: 274 771 651, e-mail: [email protected]
Anotace:
Práce popisuje praktická opatĜení a prevenci pro zpomalení oxidace a biokontaminace methylesterĤ mastných
kyselin (FAME) a smČsných paliv na jejich bázi pĜídavkem stabilizaþních a biocidních pĜísad.
Klíþová slova: biopaliva, zpomalení oxidace, prevence biokontaminace
98
J. MalaĢák, P. Jeviþ
Alternativní paliva – produkty z kafilérní výroby
doc. Ing. Jan MalaĢák, Ph.D.1), Ing. Petr Jeviþ, CSc., prof. h.c.1), 2), 3)
1)
2)
3)
Summary: Alternative fuels – products of the rendering plant
The article is concerned with energy production from the heat-processed products of the rendering plant. It
means the possibility to use the solid and liquid products as the fuels for heat power plants.
Within this experimental project, three analyses of selected products of the rendering plant production were
carried out. These are then analyzed in details in order to find out the chemical and stoichiometric composition
and energy balance.
Samples of the rendering plant have a different structure and parameters. It mostly results from the different
concentrations of element compositions in samples. Some negative characteristics of water and ash matter
content follow from the elemental analysis and stoichiometric calculations. From the view of emission
concentrations, the amounts of sulphur, nitrogen and chlorine in samples are the most important parameters.
Solving of this up-to-date problem contributes to emission reduction and in this way also to air pollution
reduction
Key words: fat from rendering plant, meat and bone meal, elemental analyses, stoichiometric calculations
.
rozborĤ a vytvoĜení modelových závislostí tČchto
produktĤ z kafilernío provozu.
1 Úvod
S ekonomickým rĤstem v ménČ rozvinutých
oblastech svČta (zejména ýína, Indie atd.) se
neustále zvyšuje jak spotĜeba energetických
surovin, tak spotĜeba energie. Energetika bude
jedním z limitujících faktorĤ dalšího rozvoje svČta.
Základními úkoly souþasnosti jsou snižování
strategické závislosti na dodávkách pĜedevším ropy
a zemního plynu z rizikových oblastí a zajištČní
snižování emisí CO2 v celosvČtovém mČĜítku pĜi
dalším rĤstu spotĜeby energií (1 a 2).
PĤvodní pĜedstavy, že výše zmínČných cílĤ je
možno dosáhnout zejména úsporami ve spotĜebČ a
využitím obnovitelných zdrojĤ, se ukázaly jako
nereálné. Obnovitelné zdroje však musí hrát stále
významnČjší roli, ekvivalentní jejich potenciálu a
konkurenceschopnosti podle svČtových cen.
Výzkum v USA a EvropČ smČĜuje zejména k
výzkumu a vývoji nových technologií výroby
elektĜiny splĖujících požadavek pĜimČĜených
nákladĤ a neemitujících skleníkové plyny (resp. se
sníženou mírou emisí); k tČmto technologiím patĜí
zejména jaderná energetika, þisté využití uhlí
s omezenými emisemi CO2 do okolí, pĜíprava
jaderné fúze a obnovitelné zdroje v rozsahu
odpovídajícím jejich oþekávanému potenciálu [1 –
3].
BČhem nČkolika let došlo k pĜehodnocení
využití produktĤ kafilerní výroby. Jednou
z možností jak zužitkovat kafilerní produkty je
jejich energetické využití.
Cílem pĜedkládaného þlánku je urþení dalších
možností a limitních hodnot energetického využití
kafilerních produktĤ. Je proto nutné vycházet z
chemického složení použitých vzorkĤ a následných
stechiometrických výpoþtĤ. Významným úkolem
práce je stanovení prvkových a stechiometrických
2 Materiál a metody
Pro posouzení vhodnosti spálení vzorkĤ
masokostní mouþky a kafilerního tuku nebo
bionafty z kafilerního tuku v urþitém typu
spalovacího zaĜízení nebo pĜi vyhodnocení jakosti
tČchto vzorkĤ, je zapotĜebí znát takové vlastnosti,
které
jej
dostateþnČ
charakterizují,
jsou to pĜedevším:
• obsah vody v pĤvodním palivu W (% hm.);
• obsah popela v pĤvodním palivu A (% hm.);
• spalné teplo Qs a výhĜevnost Qi (MJ.kg-1);
• prchavá a neprchavá hoĜlavina v hoĜlavinČ Vdaf
a NVdaf (% hm.);
• obsah veškeré síry v palivu S (% hm.);
• ale i fyzikálnČ-mechanické vlastnosti, které
v rámci tohoto þlánku nejsou uvedeny.
Spalné teplo je urþeno mČĜením v kalorimetrech
(ýSN 44 1352). V technické praxi je urþeno spalné
teplo a výhĜevnost výpoþtem (podle ýSN 44 1352),
k þemuž se využívá výsledkĤ celkové (elementární)
nebo technické (immediatní) analýzy paliva [4].
Základem každého výpoþtu tepelné práce
spalovacích zaĜízení je prvkový rozbor spalovaného
vzorku. Prvkové složení má vliv na veškeré
stechiometrické výpoþty, výpoþty tepelných
úþinností a ztrát spalovacích zaĜízení a významnČ
ovlivĖuje tepelnou práci spalovacích zaĜízení. U
paliv se pro zjištČní prvkového složení používá tzv.
elementární (prvkové) analýza, kterou se zjišĢuje
procentuální hmotnostní podíl uhlíku, vodíku,
kyslíku, síry, dusíku a veškeré vody v pĤvodním
palivu. NehoĜlavé látky paliv, tj. obsah popela a
obsah veškeré vody, se urþí spálením, resp. sušením
pĜíslušného vzorku [5 a 6]. Prvkové rozbory
99
jednotlivých paliv jsou stanoveny pro normální
podmínky (teplota t = 0 oC a tlak p = 101,325 kPa).
Prvkové rozbory byly vypracovány ve formČ
služeb akreditovanou laboratoĜí: Ústav pro výzkum
a využití paliv – Praha BČchovice. Pro urþení
stechiometrických
a
tepelných
vlastností
posuzovaných vzorkĤ je prvková analýza
nezbytnou souþástí analýzy posuzovaných vzorkĤ.
Na
chemické
vlastnosti
navazuje
stechiometrická analýza spalovacích procesĤ, která
doplĖuje charakteristiky paliva a je základem pro
jakýkoliv tepelný výpoþet. Tato analýza je dĤležitá
zejména pro Ĝešení celé Ĝady problémĤ návrhové
praxe, stejnČ jako pĜi kontrole práce stávajících
spalovacích zaĜízení. Tato analýza urþí:
• výhĜevnost vzorku Qi (MJ.kg-1);
• množství kyslíku (vzduchu) potĜebného
k dokonalému spalování vzorku (kg.kg-1),
(m3N.kg-1);
• množství a složení spalin (kg.kg-1), (m3N.kg-1);
• mČrnou hmotnost spalin (% hm., % obj.) [7].
Veškeré výsledné hodnoty prvkové a
stechiometrické analýzy jsou uvedeny jak
v tabulkách, tak i v grafech v následujícím postupu,
který se opakuje pro každý druh pĤvodního vzorku:
1. Prvková analýza pĤvodního vzorku. Pro
porovnání s referenþními palivy je stanovena
prvková analýza pro dvČ referenþní paliva
v pĤvodním stavu.
2. Stechiometrická analýza pĤvodního vzorku za
normálních podmínek a referenþního obsahu
kyslíku ve spalinách.
3. Stanovení výhĜevnosti vzorkĤ v závislosti na
pĜepoþtové vodČ v palivu za normálních
podmínek. Pro vyjádĜení výhĜevnosti v rĤzných
stavech pĜepoþtové vody v palivu je pĤvodní
vzorek pĜepoþten na sušinu a následnČ
pĜepoþítán až na 50% obsah veškeré vody.
Všechny objemy a hmotnosti spalovacího
vzduchu a spalin jsou udávány za tzv. normálních
podmínek, tj. pĜi teplotČ t = 0 °C a tlaku
p = 101,325 kPa a na referenþní obsah kyslíku ve
spalinách pro pevné vzorky Or = 11 % a pro
kapalné vzorky Or = 3 %.
3 Výsledné hodnoty prvkové a stechiometrické
analýzy
Výsledné hodnoty prvkové a stechiometrické
analýzy jsou uvedeny v následujícím osnovČ:
1. Chemická analýza pĤvodních, bezvodých a
hoĜlavin vzorkĤ s porovnáním s referenþními
palivy jako je Ĝepkový olej, topný benzín a
lehký topný olej: tabulka 1.
2. Stechiometrická analýza pĤvodních vzorkĤ za
normálních podmínek a referenþního obsahu
kyslíku ve spalinách tabulka 2.
3. Závislost výhĜevnosti paliva (MJ.kg-1) na
pĜepoþtové
vodČ
v palivu
(%
hm.)
za normálních podmínek, tabulka 3.
Vzorek
Obsah vody
(% hm.)
Popel
(% hm.)
Spalné teplo
(MJ.kg-1)
VýhĜevnost
(MJ.kg-1)
Uhlík C
(% hm.)
Vodík H
(% hm.)
Dusík N
(% hm.)
Síra S
(% hm.)
Kyslík O
(% hm.)
Chlór Cl
(% hm.)
Tab. 1 Chemická analýza pĤvodních vzorkĤ
Znaþka
Wrt
Ar
Qds
Qri
Crt
Hrt
Nrt
Srt
Ort
Clrt
2,4
26,7
18,16
16,67
41,54
6,55
8,7
0,28
13,23
-
0,19
0,08
39,30
36,74
74,90
11,64
0,45
0,06
12,68
0,0000145
0,01
0,10
39,48
36,82
75,37
12,11
0,18
0,06
12,17
0,0000071
-
0,01
39,24
37,05
77,70
11,60
-
0,001
10,60
0,06
0,01
0,05
42,90
40,30
86,00
11,90
0,05
1,40
0,10
0,08
Masokostní
mouþka
Kafilerní tuk
Bionafta
z kafilerního
tuku
ěepkový olej
(referenþní
palivo)
Lehký topný
olej (referenþní
palivo)
Tab. 2 Stechiometrická analýza pĤvodních vzorkĤ za normálních podmínek a referenþního obsahu kyslíku ve
spalinách pro pevné vzorky Or = 11 % a pro kapalné vzorky Or = 3 %.
Bionafta
Masokostní
Objemové spalování
Kafilerní tuk z kafilerního
mouþka
tuku
Teoretické množství kyslíku pro dokonalé
1,05
1,95
1,99
Omin
spalování (m3N.kg-1)
100
Teoretické množství vzduchu pro dokonalé
Skuteþné množství vzduchu pro dokonalé
Souþinitel pĜebytku vzduchu ( - )
4,99
9,31
9,49
10,48
10,89
11,10
2,10
1,17
1,17
Objemové množství vlhkých spalin (m N.kg )
11,45
12,06
12,30
10,27
10,33
10,51
4,74
8,66
8,81
vCO2
vSO2
Objemové množství suchých spalin (m3N.kg-1)
Teoretické objemové množství suchých spalin
(m3N.kg-1)
Objemové množství CO2 (m3N.kg-1)
Objemové množství SO2 (m3N.kg-1)
0,77
0,00
1,39
0,00
1,40
0,00
vH2O
Objemové množství H2O (m3N.kg-1)
Lmin
Lskut
n
v
3
v
sp
vssp
vsspmin
-1
1,18
1,73
1,79
3
-1
8,25
8,50
8,67
3
-1
1,15
0,33
0,34
16,04
15,87
11,54
0,00
14,36
11,39
0,00
14,55
Objemové množství N2 (m N.kg )
vN2
Objemové množství O2 (m N.kg )
vO2
CO2
SO2
H 2O
VyjádĜení jednotlivých složek spalin v % obj.
Teoretická objemová koncentrace oxidu
16,27
uhliþitého v suchých spalinách (% obj.)
Oxid uhliþitý (% obj.)
6,76
Oxid siĜiþitý (% obj.)
0,02
Voda (% obj.)
10,28
N2
Dusík (% obj.)
72,04
70,51
70,47
O2
Kyslík (% obj.)
10,07
2,76
2,75
CO2max
VýhĜevnost paliva
(MJ.kg-1)
Tab. 3 Závislost výhĜevnosti paliva (MJ.kg-1) na pĜepoþtové vodČ v palivu (% hm.) za normálních podmínek
PĜepoþtová
voda
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
v palivu
(% hm.)
Masokostní
mouþka
17,08
16,23
15,37
14,52
13,66
12,81
11,96
11,11
10,24
9,39
8,54
Kafilerní
tuk
36,82
34,98
33,14
31,30
29,46
27,61
25,77
23,93
22,09
20,25
18,41
Bionafta
z kafilerního
tuku
36,84
34,99
33,15
31,31
29,47
27,63
25,79
23,94
22,10
20,26
18,42
polychlorovaných dibenzo/dioxinĤ a furanĤ
(PCDD/F) a také na druhé stranČ v korozívních
úþincích tČchto elementĤ, pĜípadČ jejich dalších
slouþenin [4].
Síra odchází rovnČž z vČtší þásti bČhem
spalování do plynné fáze jako SO2 nebo SO3. Emise
síry u tepelných zaĜízení na využití paliv z
obnovitelných zdrojĤ nepĜedstavují, co se týþe
limitních hodnot, zpravidla žádný problém, což
potvrzují vybrané vzorky viz obr. 5.
Rozhodujícím faktorem koncentrace síry
v palivu mĤže být korozívní chování. Ostatní
hodnoty prvkového rozboru splĖují optimální
parametry pro použití tČchto vzorkĤ biopaliv pro
použití ve spalovacích zaĜízení.
4 ZávČry a diskuse
Z výsledkĤ prvkových rozborĤ na vybraných
vzorkĤ paliv je nejvíce urþující z hlediska emisních
koncentrací množství síry, chlóru a dusíku. U
posuzovaných paliv je patrný vysoký nárĤst emisí
dusíku, neboĢ samotné vzorky vykazují vyšší
hodnoty dusíku v pĤvodním materiálu (obr. 4)
oproti fosilním palivĤm. Zvýšený obsah dusíku
mĤže omezit další využití tČchto vzorkĤ.
Chlór pĜechází bČhem spalování z velké þásti do
plynné fáze. Ve vybraných vzorcích je uskuteþnČna
analýza množství chlóru v pĤvodním palivu.
Koncentrace chlóru v posuzovaných kapalných
vzorcích se pohybuje na velmi nízké úrovni.
Význam chlóru spoþívá na jedné stranČ v
emisích HCl – jejich možného vlivu na tvorbu
101
1,6
10
9
1,4
8
1,2
1
6
Síra S (% hm.)
Dusík N (% hm.)
7
5
4
0,8
0,6
3
0,4
2
0,2
1
Lehký topný olej
(referenþní palivo)
ěepkový olej
Bionafta z kafilerního
tuku
Masokostní mouþka
Lehký topný olej
ěepkový olej
tuku
Kafilerní tuk
Masokostní mouþka
Kafilerní tuk
0
0
Obr. 4 Obsah dusíku v pĤvodní stavu vzorku v % hm.
Obr. 5 Obsah síry v pĤvodní stavu vzorku v % hm.
Nejvíce urþující pro termické použití paliv je
obsah vody a popele. Rozsah veškeré vody obsažené
ve vzorcích je dost nízký, což má pozitivní pĜínos
ve výhĜevnosti paliv. Obsah popele v kapalných
vzorcích je rovnČž nízký, jak je vidČt z prvkových
rozborĤ vybraných vzorkĤ. Velký obsah popele ve
vzorku má masokostní mouþka. Množství vody a
popele významnČ ovlivĖuje tepelné vlastnosti
posuzovaných vzorkĤ a následnČ ovlivĖuje jak
výbČr, tak i nastavení spalovacího zaĜízení.
VýhĜevnost jednotlivých vzorkĤ je souhrnnČ
uvedena na obr. 6.
Výsledné hodnoty ze stechiometrické analýzy
ukazují na velmi dobré tepelnČ – emisní parametry
posuzovaných vzorkĤ. Jak vyplývá ze stechiometrie
posuzovaných paliv, parametry výhĜevnosti, obsahu
vody a hustoty energie ovlivĖují výbČr a návrh
spalovacího zaĜízení. Koncentrace N (dusíku), S
(síry) a Cl (chlóru) ve vzorcích, jak potvrzují
provádČné rozbory vzorkĤ, je pomČrnČ velmi široká.
Kyslík je problematická souþást paliva, protože
váže vodík a þásteþnČ i uhlík na hydroxidy, vodu a
oxidy, zejména dusíku (N – ve formČ aminĤ a
proteinĤ v palivu) a chlóru (Cl), spoþívá v jejich
interakci s konverzním zaĜízením, zvláštČ pak
tepelným. Hodnoty stechiometrické analýzy slouží
pro další nezbytné výpoþty tepelných úþinností a
tepelných ztrát spalovacích zaĜízení, ale hlavnČ
slouží ke kontrole a optimalizaci spalovacího
zaĜízení [4, 8 a 9].
45
Obr. 6
VýhĜevnost vzorkĤ paliv v bezvodém stavu v MJ.kg-1
40
35
25
20
15
10
5
Lehký topný olej
ěepkový olej
tuku
Kafilerní tuk
0
Masokostní mouþka
VýhĜevnost (MJ.kg-1)
30
102
Na základČ výsledkĤ lze kapalná paliva
z kafilerních tukĤ považovat za paliva srovnatelná
s klasickými kapalnými palivy, jako je napĜ. lehký
topný olej a nebo s palivy na bázi rostlinné hmoty.
O nČco snížená výhĜevnost tČchto kafilerních paliv
(díky zvýšeného množství popelovin) je
vykompenzována
malým
množstvím
síry
v samotném palivu. Velké množství popele, jak
vyplývá z výsledkĤ mČĜení, má masokostní
mouþka, což mĤže vyvolat zvČtšený požadavek na
odvod tuhých zbytkĤ po spalování a zvýšené
množství tuhých emisí.
Pro energetické využití produktĤ z kafilerní
výroby jako tuhých paliv (ale i jiných paliv) je
nutné, aby spalovací proces probíhal za optimálních
podmínek. Bez tČchto pĜedpokladĤ není spalování
tuhých paliv pĜínosem. Proto je vždy potĜebné
spalovat v daném zaĜízení to palivo, které je urþené
druhem i strukturou, jakostí atd. TČmto aspektĤm je
nutné vČnovat trvalou pozornost [4 a 9].
PĜíspČvek vznikl v rámci Ĝešení interních grantĤ IGA a CIGA na ýeské zemČdČlské univerzitČ v Praze.
Použitá literatura:
1. COM(2007) 1: Communication of the Commission to the European Parliament and the Council: An Energy
Policy for Europe,
2. COM (2007) 2: Limiting Global Climate Change to 2°C: The way ahead for the EU and the World for 2020
and beyond,
3. COM/2007/0723 final: Communication from the Commission to the Council, the European Parliament, the
European Economic and Social Committee and the Committee of the Regions - A European strategic energy
technology plan (SET-plan) - 'Towards a low carbon future'.
4. MalaĢák, J.; Vaculík, P: Biomasa pro výrobu energie. ýZU v Praze, Technická fakulta, tisk. Powerprint,
Praha 2008, 206 s., ISBN: 978-80-213-1810-6
5. Friberg, R.; Blasiak, W.: Measurements of mass flux and stoichiometry of conversion gas from three
different wood fuels as function of volume flux of primary air in packed bed combustion. Biomass and
Bioenergy 23 (2002) Published by Elsevier Ltd., pp. 189 – 208, ISSN: 0961-9534
6. Yang, Y.B., et al.: Effect of fuel properties on biomass combustion. Part II. Modelling approach–
identification of the controlling factors, Fuel 84 (2005), Published by Elsevier Ltd., pp. 2116–2130, ISSN:
0016-2361
7. MalaĢák, J.; Gurdil, G.A.; Jeviþ, P.; Pinar, Y.; Selvi, K.C.: Heat-emission Characteristics of Some Energy
Plants. In: The Journal of Agricultural Faculty of Ondokuz Mayis University, volume 22, 2007, issue 2, pp.
202-206, ISSN 1300-2988
8. Gürdíl, G. ; MalaĢák, J. ; Selví, K. ; Pinar, Y.: Liquid Wastes from Methyl-Ester Oil Production and
Thermal-Emission Properties. In: AMA, Agricultural Mechanization in Asia, Africa and Latin America, 3
(40), 2009, pp. xx – xx, ISSN 0084-5841
9. Olsson, M.; et al.: Specific chimney emissions and biofuel characteristics of softwood pellets for residential
heating in Sweden. In: Biomass and Bioenergy 24 (2003) Published by Elsevier Ltd., pp. 51 – 57, ISSN:
0961-9534
Kontakt:
doc. Ing. Jan MalaĢák, Ph.D.
ýeská zemČdČlská univerzita v Praze, Technická fakulta, Katedra technologických zaĜízení staveb, Kamýcká
129, 16500 Praha 6 – Suchdol
103
J. Witzelsperger & E. Remmele
Measures to reduce the contents of phosphorus, calcium and magesia
in rapeseed oil fuel from small-scaled oil mills
OpatĜení ke snížení obsahu fosforu, vápníku a hoĜþíku v palivech z Ĝepkového oleje
z malovýrobních lisoven oleje
Josef Witzelsperger, Edgar Remmele - Technology and Support Centre at the
Kompetenzzentrum für Nachwachsende Rohstoffe, Straubing, Germany
Summary
After treatment with added substances, such as
bleaching earth, silica gel and citric acid during the
cleaning process can reduce deposit and ash-forming
elements such as phosphorus (P), calcium (Ca) and
magnesia (Mg) in cold-pressed rapeseed oil fuel,
produced at small-scaled oil mills. In trials at
laboratory scale, rapeseed oil with untypically high
contents of phosphorus, calcium and magnesia was
treated with ten different added substances available
on the market and citric acid (20 %) at different oil
temperatures. Afterwards, it was cleaned by means
of centrifugation and filtration and then analysed for
relevant parameters according to DIN V 51605. In
trials at pilot plant scale, rapeseed oil of two
different qualities concerning the contents of
phosphorus, calcium and magnesia was treated with
chosen added substances from the laboratory trials,
citric acid (20 % and 40 %) and cellulose as a filter
aid. The cleaning process was organized like it is
typical for small-scaled oil mills, using a chamber
filter press. The gained oil was then analysed for
relevant parameters according to DIN V 51605.
Anotace
Následná úprava pĜidáním látek jako jsou bČlící
hlinka, gel kyseliny kĜemiþité a kyselina citrónová
v prĤbČhu procesu þištČní mĤže snížit ukládání
minerálních prvkĤ jako jsou fosfor (P), vápník (Ca)
a hoĜþík (Mg) v palivu vyrobeném lisováním za
studena z Ĝepkového oleje a produkovaném
v malých lisovnách oleje. V laboratorních pokusech
byl Ĝepkový olej s netypicky vysokými obsahy
fosforu, vápníku a hoĜþíku upravován s použitím
rĤzných pĜidávaných látek dostupných na trhu a
kyseliny citrónové (20 %) pĜi rĤzných teplotách
oleje. Poté byl tento olej vyþištČn odstĜedČním a
filtrací a následnČ byla provedena analýza
charakteristických vlastností podle normy DIN
V 51605. V pokusech v poloprovozním mČĜítku byly
dva rĤzné druhy Ĝepkového oleje, které se lišily
obsahem fosforu, vápníku a hoĜþíku, upravovány
vybranými pĜísadami z laboratorních pokusĤ,
kyselinou citrónovou (20 % a 40 %) a celulózou
jako pomocným prostĜedkem pĜi filtraci. Postup
þištČní byl provádČn tak, jak je to obvyklé v malých
lisovnách oleje používajících kalolisy. Získaný olej
byl potom analyzován na charakteristické vlastnosti
podle normy DIN V 51605.
1. Introduction and objective
The use of rapeseed oil fuel for the reliable
operation of engines suitable for vegetable oil
requires high-quality fuel according to DIN V 51605
[1]. As engine development progresses and more
exhaust gas after treatment systems are used, the
reduction of deposit and ash-forming elements, such
as phosphorus, calcium and magnesia in rapeseed oil
fuel is becoming more and more important [1]. If the
requirements with regard to a lower content of these
elements in rapeseed oil fuel are tightened, the
current technical equipment of small-scaled oil mills
will no longer enable fuel qualities to be produced,
which are conform to the limits according to
DIN V 51605. Therefore, suitable techniques for the
after treatment of rapeseed oil would become
necessary for this purpose [1].
In small-scaled oil mills, vegetable oil is gained
in two process steps: oil pressing and multiple-stage
solid/liquid separation by means of sedimentation
and/or filtration. In general, the oil does not undergo
additional treatment [14].
1. Úvod a cíl
Použití paliva z Ĝepkového oleje pro spolehlivý
provoz motorĤ schopných využívat tyto rostlinné
oleje vyžaduje, aby toto palivo svou kvalitou
splĖovalo normu DIN V 51605 [1]. Protože stále
pokraþuje vývoj motorĤ a používají se další systémy
následné úpravy výfukových plynĤ, je stále
dĤležitČjší snižování množství minerálních prvkĤ
jako jsou fosfor, vápník a hoĜþík v palivu vyrobeném
z Ĝepkového oleje [1]. Jestliže se zpĜísní požadavky
na nižší obsah tČchto prvkĤ v tomto palivu , pak už
malé lisovny oleje nebudou schopny se svým
stávajícím technologickým vybavením zajišĢovat
takovou kvalitu tohoto oleje, která by splĖovala
požadavky normy DIN V 51605. To znamená, že
bude nezbytné za tímto úþelem vytvoĜit vhodné
postupy pro následnou úpravu Ĝepkového oleje [1].
V malých lisovnách oleje je rostlinný olej
získáván ve dvou fázích. Je to lisování oleje a
vícestupĖové oddČlení pevné a tekuté þásti pomocí
odstĜedČní a/nebo filtrace. ObecnČ Ĝeþeno, olej není
už dodateþnČ upravován [14].
104
From the literature, it is known that bleaching
earths [2] [8] [13] [15] and other substances, such as
diatomaceous earths [9] [10], cellulose [9] [10] [17]
and synthetic silica gels [3] [4] [5] [6] [7] [8] [11]
[12] [13] [15] [16] are suitable for the elimination of
phosphorus, calcium and magnesia from vegetable
oils.
The addition of acid (citric acid or phosphoric
acid) and water to vegetable oil allows
phospholipids and the metal ions associated with
them, such as calcium, magnesia, iron and copper to
be removed from the oil [14].
It is the aim of this study to investigate different
methods, which could be suitable for small-scaled
oil mills to reduce the contents of phosphorus,
calcium and magnesia in rapeseed oil fuel, produced
at small-scaled oil mills, to examine selected
techniques with regard to their suitability for
application in such plants and their reduction
potential. Other quality parameters of rapeseed oil
fuel should not be affected by this treatment.
Z literatury je známo, že bČlící hlinky [2] [8] [13]
[15] a jiné látky, jako jsou kĜemeliny [9] [10],
celulóza [9] [10] [17] a syntetické gely kyseliny
kĜemiþité gels [3] [4] [5] [6] [7] [8] [11] [12] [13]
[15] [16] jsou vhodné pro vylouþení fosforu,
vápníku a hoĜþíku z rostlinných olejĤ.
PĜidání kyseliny (citrónové nebo fosforeþné) a
vody umožní aby byly fosfolipidy a s nimi
asociované kovové ionty, jako jsou vápník, hoĜþík,
železo a mČć, odstranČny z oleje [14].
Cílem této studie je zkoumat rĤzné metody jak
snížit obsahy fosforu, vápníku a hoĜþíku v palivu
z Ĝepkového oleje, které by byly vhodné pro malé
lisovny oleje a zároveĖ vyhodnocovat vybrané
technologické postupy s ohledem na jejich redukþní
potenciál a vhodnost použití pro tento typ podnikĤ.
ProvádČné úpravy by nemČly mít negativní vliv na
jiné jakostní parametry tohoto paliva.
2. Approach
2.1 Trials at laboratory scale
In batch trials at laboratory scale, ten different
adsorptive or absorptive substances which are
available on the market as well as citric acid (C)
(20 %) were added to cold-pressed rapeseed oil with
untypically high contents of phosphorus, calcium
and magnesia. Afterwards, the oil was treated at
different temperatures and cleaned.
The turbid oil was stored at a constant
temperature of 18 °C and under the conditions of
permanent homogenisation. For the batch trials, the
oil batches including the turbid matter contained in
the oil were homogenised to the highest possible
degree. With the aid of an electric contact
thermometer, the turbid oil was kept at a constant
temperature and homogenised by a heating magnetic
agitator. When the predetermined temperature was
reached, the turbid oil was conditioned at this
temperature for the determined period with or
without an added substance and with or without
citric acid (20 %). An overview of the trial variants
is given in Table 1 and Table 2.
2. Postup
2.1 Pokusy v laboratoĜi
V pokusech v laboratoĜích s jednotlivými
šaržemi bylo pĜidáno deset rĤzných adsorpþních
nebo absorpþních látek dostupných na trhu a rovnČž
kyselina citrónová (C) (20 %) do Ĝepkového oleje
lisovaného za studena s netypicky vysokými obsahy
fosforu, vápníku a hoĜþíku. Poté byl olej vystaven
pĤsobení rĤzných teplot a þištČn.
Zakalený olej byl skladován pĜi stálé teplotČ
18 oC a v podmínkách stálé homogenizace. Pro tento
typ pokusĤ s jednotlivými šaržemi byly tyto olejové
šarže vþetnČ zakalené hmoty obsažené v oleji
homogenizovány do nejvyššího možného stupnČ.
S pomocí elektrického kontaktního teplomČru byl
zakalený olej udržován pĜi stálé teplotČ a
homogenizován ohĜívacím magnetickým míchacím
zaĜízením. Když byla dosažena pĜedem nastavená
teplota,
zakalený olej
byl
kondicionován
(upravován) pĜi této teplotČ po stanovenou dobu
s pĜidanou látkou nebo bez ní a s kyselinou
citrónovou (20 %) nebo bez ní. PĜehled pokusných
variant je uveden v tab. 1 a 2.
Table 1: Description of experimental variants (trials at laboratory scale) depending on concentration of added
substances, oil temperature while conditioning, period of conditioning and concentration of added citric acid
(20 %)
coding of samples at laboratory scale
unit
0-25
0-45 0-45-C 0,2-25 0,2-45 1-25
1-45 1-45-C
concentration
weight-%
0,0
0,0
0,0
0,2
0,2
1,0
1,0
1,0
of added substance
oil temperature
°C
25
45
45
25
45
25
45
45
while conditioning
period
min
30
30
30
30
30
30
30
30
of conditioning
concentration
weight-%
0,0
0,0
1,0
0,0
0,0
0,0
0,0
1,0
of added citric acid (20 %)
105
Tabulka 1: Popis pokusných variant (laboratorní pokusy) v závislosti na koncentraci pĜidaných látek, teplotČ
oleje pĜi kondicionování, dobČ kondicionování a koncentraci pĜidané kyseliny citrónové (20%)
Jednotka
Oznaþení vzorkĤ kódy v laboratoĜi
0-25
0-45 0-45-C 0,2-25 0,2-45
1-25
1-45 1-45-C
Koncentrace pĜidané
% m/m
0,0
0,0
0,0
0,2
0,2
1,0
1,0
1,0
látky
o
Teplota oleje bČhem
C
25
45
45
25
45
25
45
45
kondicionování
Doba kondicionování
min.
30
30
30
30
30
30
30
30
% m/m
0,0
0,0
1,0
0,0
0,0
0,0
0,0
1,0
kyseliny citrónové (20 %)
Table 2: Added substances applied and coding of experimental variants
abbreviation
term
product name
ZS
Zero Sample
-DE1
Diatomaceous Earth 1
Celatom FW-14
DE2
Diatomaceous Earth 2
Celatom FW-60
SG1
Silica Gel 1
Trisyl
SG2
Silica Gel 2
Trisyl 300
SG3
Silica Gel 3
BFX
CE1
Cellulose 1
EFC 250 C
CE2
Cellulose 2
EFC 250 C-PLUS
BE1
Bleaching Earth 1
Tonsil 919 FF
BE2
Bleaching Earth 2
Tonsil 9191 FF
BEM
Bleaching Earth Mixture
Obefil
Tabulka 2: PĜísady a oznaþení pokusných variant
Zkratka
Odborný název
ZS
Nultý výrobek
DE1
KĜemelina 1
DE2
KĜemelina 2
SG1
Gely kyseliny kĜemiþité 1
SG2
SG3
CE1
Celulóza 1
CE2
Celulóza 2
BE1
BČlicí hlinka 1
BE2
BČlicí hlinka 2
BEM
SmČs bČlicích hlinek
Název výrobku
-Celatom FW-14
Celatom FW-60
Trisyl
Trisyl 300
BFX
EFC 250 C
EFC 250 C-PLUS
Tonsil 919 FF
Tonsil 9191 FF
Obefil
In those variants where citric acid (20 %) was
added, the acid was first stirred into the oil for two
minutes as soon as the turbid oil had reached the
desired temperature. Only afterwards the prepared
substance quantity was added to the turbid oil-citric
acid mixture, which was subsequently conditioned at
the set temperature for the determined period.
The oil was cleaned by means of centrifugation
(20 min, 5.000 min-1) and subsequent vacuum
filtration (at about 20 °C) using a filter membrane
(cellulose nitrate, mean pore width 1,2 µm). The goal
was the most precise observation of the predetermined
conditioning period possible and hence, the contact
duration of turbid oil, added substances and citric acid
(20 %). If possible, longer contact times of individual
added substances in the treated oil due to a longer
cleaning process should be excluded. At 3 to
12 mg/kg, the total contamination of the cleaned oils
was always kept below the limit of 24 mg/kg
according to DIN V 51605.
manufacturer
-Eaglepicher Minerals
Eaglepicher Minerals
Grace Davison
Grace Davison
PQ Europe
J. Rettenmaier & Söhne
Süd-Chemie
Süd-Chemie
Öl- u. Bioenergie GmbH
Výrobce
-Eaglepicher Minerals
Eaglepicher Minerals
Grace Davison
Grace Davison
PQ Europe
Süd-Chemie
Süd-Chemie
Öl- u. Bioenergie GmbH
V tČch variantách s pĜidáním kyseliny citrónové
(20 %), byla tato kyselina nejprve rozmíchávána
v oleji po dobu 2 minut, jakmile zakalený olej dosáhl
požadované teploty. Teprve potom byla pĜidáno
pĜipravené množství látky do smČsi zakaleného oleje a
kyseliny citrónové, a tato smČs byla následnČ
kondicionována pĜi stanovené teplotČ po stanovenou
dobu. Olej byl vyþištČn odstĜedČním (20 minut, 5000
ot/min-1) a následnou vakuovou filtrací (pĜibližnČ pĜi
20 oC) s použitím filtraþní membrány (nitrát celulózy,
prĤmČrná šíĜka otvoru 1,2 mikrometru). Cílem bylo
nejpĜesnČjší dodržení pĜedem stanovené doby
kondicionování a tím i trvání kontaktu mezi
zakaleným olejem, pĜídavnými látkami a kyselinou
citrónovou (20 %). MČly by být vylouþeny delší doby
kontaktu pĜidaných látek v upraveném oleji kvĤli
delšímu procesu þištČní. Celková kontaminace už
vyþištČných olejĤ byla v rozmezí 3 - 12mg/kg, tzn., že
byla udržována vždy pod hranicí 24 mg/kg dané
v normČ DIN V 51605.
106
In order to guarantee constant oil quality over the
entire trial period, turbid oil samples were taken from
the storage tank at intervals of two weeks. Later, this
period was extended to four weeks. These samples
were cleaned and the pure oil produced was analysed
based on parameters according to DIN V 51605.
The treated and cleaned oils were examined for the
parameters phosphorus (DIN EN 14107), calcium and
magnesia (E DIN EN 14538), total contamination
(DIN EN 12662), acid number (DIN EN 14104),
oxidation stability (DIN EN 14112), ash content
(DIN EN ISO 6245) and water content (DIN EN
ISO 12937). In addition, an ICP element screening
was carried out for all samples in order to detect
potential contaminations of the pure oil due to the
treatment with added substances.
Aby byla zajištČna stálá jakost oleje po celé období
pokusĤ, byly odebírány vzorky zakaleného oleje ze
zásobní nádrže v intervalech dvou týdnĤ. PozdČji byla
tato doba prodloužena na þtyĜi týdny. Tyto vzorky
byly vyþištČny a vzniklý þistý olej byl analyzován na
charakteristické parametry podle normy DIN V 51605.
Upravené a vyþištČné oleje byly zkoušeny na
parametry uvedené v pĜíslušných normách: fosfor
(DIN EN 14107), vápník a hoĜþík (DIN EN 14538),
celkové zneþištČní (DIN EN 12662), þíslo kyselosti
(DIN EN 14104), oxidaþní stálost (DIN EN 14112),
obsah popela (DIN EN ISO 6245) a obsah vody (DIN
EN ISO 12937). KromČ toho byla provedena
podrobná kontrola ICP prvkĤ u všech vzorkĤ, aby tak
mohlo být zjištČno pĜípadné zneþištČní þistého oleje v
dĤsledku pĜidaných pĜísad.
2.2 Trials at pilot plant scale I
In trials at pilot plant scale I, rapeseed oil with
contents of phosphorus, calcium and magnesia already
below the limits according to DIN V 51605 was
treated with six chosen added substances from the
laboratory trials and citric acid (20 %) for 30 min at
the predetermined temperature of 45 °C and then
cleaned. The chosen period of conditioning (30 min)
and oil temperature while conditioning (45 °C) derive
from the experiences at laboratory scale, where best
results were achieved. The contents of phosphorus,
calcium and magnesia should be reduced close to the
detection limit (1 mg/kg). After treatment and
filtration the gained oil was analysed for relevant
parameters according to DIN V 51605.
With these trials both, the effectiveness of the
chosen added substances and citric acid (20 %) as well
as the suitability of such techniques for small-scaled
rapeseed oil processing was examined. The cleaning
process was organized like it is typical for smallscaled oil mills, using a chamber filter press, to
investigate the maintained special developing
effectiveness of diatomaceous earths, celluloses and
bleaching earths inside the filter cake for the reduction
of the contents of phosphorus, calcium and magnesia
in the treated oil. With cleaning the oil by means of
centrifugation and filtration at the trials at laboratory
scale, this investigation was not possible. External
practical experiences with the diatomaceous earths
DE1 and DE2, the celluloses CE1 and CE2 and the
bleaching earth mixture BEM show differing results to
the trials at laboratory scale. Therefore, further
investigations with these added substances should be
carried out by using a chamber filter press. It was also
planned to examine, whether the addition of citric acid
(20 %) to the turbid oil has an influence on the
structure of the filter cake, the function of the chamber
filter press, the filtering characteristics of the treated
oil and the reachable oil quality.
2.2 Pokusy v poloprovozním mČĜítku I
V pokusech v poloprovozním mČĜítku I byl
Ĝepkový olej s obsahem fosforu, vápníku a hoĜþíku
s hodnotami již pod limity uvedenými v normČ DIN
V 51605, s šesti vybranými pĜísadami z laboratorních
pokusĤ a kyselinou citrónovou (20 %) zahĜát na
pĜedem stanovenou teplotu 45 oC po dobu 30 minut a
potom vyþištČn. Stanovená doba kondicionování (30
minut) a teplota oleje pĜi kondicionování (45 oC)
vycházejí ze zkušeností získaných v laboratorních
podmínkách, kde bylo dosaženo nejlepších výsledkĤ.
Obsahy fosforu, vápníku a hoĜþíku by se mČly snížit
na hodnotu blízkou hranici detekce tj. 1 mg/kg. Po
úpravČ a filtraci byl získaný olej analyzován na
dĤležité parametry v souladu s normou DIN V 51605.
TČmito pokusy byly zkoumány jak efektivnost
vybraných pĜísad a kyseliny citrónové (20 %), tak i
vhodnost takovýchto postupĤ pro malé závody
zpracovávající Ĝepkový olej. Proces þištČní byl
provádČn tak, jak je to obvyklé v malých lisovnách
oleje s použitím kalolisu a zkoumala se efektivnost
pĤsobení kĜemelin, celulóz a bČlících hlinek uvnitĜ
filtraþního koláþe na snížení obsahĤ fosforu, vápníku a
hoĜþíku v upraveném oleji. Tento zpĤsob þištČní
nemohl být provádČn odstĜedČním a filtrací, jak se to
dČlá v laboratorních pokusech. Praktické zkušenosti
s kĜemelinami DE1 a DE2, celulózami CE1 a CE2 a
smČsi s bČlící hlinkou BEM dávají výsledky odlišné
od tČch, kterých bylo dosaženo v laboratorních
pokusech. Proto by mČlo být provedeno další
zkoumání tČchto pĜísad s použitím kalolisu.
Zkoumáno bylo rovnČž, zda pĜidání kyseliny
citrónové (20 %) do zakaleného oleje má vliv na
strukturu filtraþního koláþe, funkci kalolisu, filtraþní
charakteristiky upraveného oleje a dosažitelnou
kvalitu oleje.
107
After pressing the rapeseeds, the turbid oil was
stored in portions of about 200 liter in barrels until the
trials were carried out. By this, homogeneous oil
batches including the turbid matter contained in the oil
could be supplied for each single trial. For each trial,
the turbid oil from one barrel was filled into a tank,
heated to 45 °C under permanent homogenisation and
treated variously as shown in Table 3.
Po lisování semen Ĝepky byl zakalený olej
skladován v sudech o obsahu pĜibližnČ 200 litrĤ až do
doby, kdy byly provádČny pokusy. Takto mohly být
dodávány pro každý jednotlivý pokus homogenní
šarže oleje vþetnČ zakalené hmoty v nČm obsažené.
Pro každý pokus byl zakalený olej z jednoho sudu
naplnČn do nádrže, zahĜátý na 45 o C za neustálé
homogenizace a upravený tak, jak je to uvedeno v tab.
3.
Table 3: Description of experimental variants (trials at pilot plant scale I) depending on concentration of added
substances, oil temperature while conditioning, period of conditioning and concentration of added citric acid
(20 %)
coding of samples at pilot plant scale I
unit
0-45
0-45-C
0,5-45
0,5-45-C
concentration
weight-%
0,0
0,0
0,5
0,5
of added substance
oil temperature
°C
45
45
45
45
while conditioning
period
min
30
30
30
30
of conditioning
concentration
weight-%
0,0
0,35
0,0
0,35
Tabulka 3: Popis pokusných variant (pokusy v poloprovozním mČĜítku I) v závislosti na koncentraci pĜísad,
teplotČ oleje pĜi kondicionování, dobČ kondicionování a koncentraci pĜidané kyseliny citrónové (20%)
Oznaþení vzorkĤ kódy v poloprovozním mČĜítku I
Jednotka
0-45
0-45-C
0,5-45
0,5-45-C
Koncentrace pĜidané látky
% m/m
0,0
0,0
0,5
0,5
o
C
45
45
45
45
kondicionování
min.
30
30
30
30
% m/m
0,0
0,35
0,0
0,35
kyseliny citrónové (20 %)
When citric acid (20 %) was added, the acid was
first stirred into the oil for 15 minutes as soon as the
turbid oil had reached the desired temperature. Only
afterwards the prepared substance quantity was
added to the turbid oil-citric acid mixture, which was
subsequently conditioned at the set temperature of
45 °C for the determined period of 30 minutes. After
filtration with a chamber filter press, the total
contamination of the cleaned oil samples was
between 2 to 22 mg/kg and thus, always below the
limit of 24 mg/kg according to DIN V 51605.
Analogous to the trials at laboratory scale, the
treated and cleaned oils were analysed.
Poté byla pĜidána kyselina citrónová (20 %),
která byla nejprve zamíchána do oleje za 15 minut
poté co zakalený olej dosáhl požadovanou teplotu.
Teprve potom bylo pĜidáno pĜipravené množství
pĜísady ke smČsi zakaleného oleje a kyseliny
citrónové, která byla následnČ kondicionována pĜi
stanovené teplotČ 45 oC po dobu 30 minut. Po
filtraci na kalolisu se pohybovala celková
kontaminace vzorkĤ þistého oleje v rozmezí od 2 do
22 mg/kg a tedy pod hranicí stanovenou v normČ
DIN V 51605. StejnČ jako v pĜípadČ laboratorních
pokusĤ byly upravené a vyþištČné oleje
analyzovány.
2.3 Trials at pilot plant scale II
In trials at pilot plant scale II, rapeseed oil with
contents of phosphorus, calcium and magnesia
above the limits according to DIN V 51605 was
treated with two promising added substances from
the trials at pilot plant scale I, should be examined as
well as the suitability of such scaled oil mills. The
rapeseed oil was also treated with citric acid (40 %)
and cellulose as a filter aid in different
combinations. These trials were done analogous to
the trials at pilot plant scale I.
2.3 Pokusy v poloprovozním mČĜítku II
V pokusech v poloprovozním mČĜítku II byl
upravován Ĝepkový olej s obsahem fosforu, vápníku
a hoĜþíku nad limitní hodnoty uvedené v normČ DIN
V 51605 dvČma slibnými pĜísadami použitými
v pokusech v poloprovozním mČĜítku I, u kterých se
pĜedpokládá, že budou nejvhodnČjší pro použití
v malých lisovnách oleje. ěepkový olej byl také
upravován kyselinou citrónovou (40 %) a celulózou
jako pomocným prostĜedkem pĜi filtraci v rĤzných
kombinacích. Pokusy byly provádČny obdobnČ jako
pokusy v poloprovozním mČĜítku I.
108
By this, the effectiveness of the two chosen added
substances, citric acid (40 %) and cellulose as a filter
aid to reduce the contents of phosphorus, calcium
and magnesia in rapeseed oil fuel from a level above
the limits according to DIN V 51605 should be
examined as well as the suitability of such
techniques for the after treatment of rapeseed oil fuel
at small-scaled oil mills. Further it was the aim of
these trials to examine, whether it is possible to
avoid an increasing water content in the oil by using
higher concentrated citric acid. An overview of the
trial variants is given in Table 4.
With 3 to 23 mg/kg, the total contamination of
the cleaned oils was always kept below the limit of
24 mg/kg according to DIN V 51605. Analogous to
the trials before, the treated and cleaned oils were
analysed.
Tímto zpĤsobem se zkoumá úþinek dvou vybraných
pĜísad, kyseliny citrónové (40 %) a celulózy jako
pomocného prostĜedku pro filtraci na snížení obsahĤ
fosforu, vápníku a hoĜþíku v palivu Ĝepkového oleje,
které pĜevyšují limitní hodnoty uvedené v normČ
DIN V 51605 a rovnČž vhodnost takovýchto postupĤ
pro následnou úpravu paliva z Ĝepkového oleje
v malých lisovnách. Dále bylo cílem tČchto pokusĤ
zkoumat, zda je možné zamezit zvýšenému obsahu
vody v oleji použitím koncentrovanČjší kyseliny
citrónové. PĜehled pokusných variant je uveden
v tab. 4.
Celková kontaminace vyþištČných olejĤ se
pohybovala v rozmezí 3 až 23 mg/kg , což bylo stále
pod limitní hodnotou 24 mg/kg uvedenou v normČ
DIN V 51605. StejnČ jako u pĜedchozích pokusĤ i
tady byly upravené a vyþištČné oleje analyzovány.
Table 4: Description of experimental variants (trials at pilot plant scale II) depending on concentration of added
substances, oil temperature while conditioning, period of conditioning, concentration of added citric acid (40 %)
and concentration of added filter aid
coding of samples at pilot plant scale II
unit
0-45
0-45-C 0-45-C-F
1-45
1-45-C 1-45-C-F
concentration
weight-%
0,0
0,0
0,0
1,0
1,0
1,0
of added substance
oil temperature
°C
45
45
45
45
45
45
while conditioning
period
min
30
30
30
30
30
30
of conditioning
concentration
weight-%
0,0
0,175
0,175
0,0
0,175
0,175
concentration
weight-%
0,0
0,0
1,4
0,0
0,0
1,4
of added filter aid
Tabulka. 4: Popis pokusných variant (pokusy v poloprovozním mČĜítku II) v závislosti na koncentraci pĜísad,
teplotČ oleje pĜi kondicionování, dobČ kondicionování, koncentraci pĜidané kyseliny citrónové (40%) a
koncentraci pomocného prostĜedku pro filtraci
Oznaþení vzorkĤ kódy v poloprovozním mČĜítku II
Jednotka
0-45
0-45-C
0-45-C-F
1-45
1-45-C
1-45-C-F
Koncentrace pĜidané látky
% m/m
0,0
0,0
0,0
1,0
1,0
1,0
o
C
45
45
45
45
45
45
kondicionování
min.
30
30
30
30
30
30
% m/m
0,0
0,175
0,175
0,0
0,175
0,175
kyseliny citrónové 40 %)
Koncentrace pĜidaného
% m/m
0,0
0,0
1,4
0,0
0,0
1,4
pomocného prostĜedku
pĜi filtraci
3. Results
3.1 Trials at laboratory scale
3.1.1 Influence on the phosphorus content
Given the high initial content, the addition of
either silica gel SG1 or SG2 (1.0 weight-% each)
allowed a significant reduction as compared with the
reference sample, though not below the limit of
12 mg/kg according to DIN V 51605. The results are
summarized in Figure 1. By adding cellulose CE1 at
a concentration of 1.0 weight-% and an oil
temperature of 45 °C, the phosphorus content is
reduced by approximately 50 %.
3. Výsledky
3.1 Pokusy v laboratoĜi
3.1.1 Vliv na obsah fosforu
PĜi vysokém poþáteþním obsahu tohoto prvku,
zpĤsobilo pĜidání gelĤ kyseliny kĜemiþité SG1, nebo
SG2 (v obou pĜípadech 1 % m/m) jeho významné
snížení v porovnání se srovnávacím vzorkem,
aþkoliv jeho hodnota neklesla pod hodnotu 12 mg/kg
uvedené v normČ DIN V 51605. Výsledky jsou
shrnuty na obr. 1. PĜidáním celulózy CE1
v koncentraci 1% hmotnostní a teplotČ oleje 45 oC se
obsah fosforu snížil pĜibližnČ o 50 %.
109
Given an added quantity of 1.0 weight-% and an
oil temperature of 45 °C, silica gel SG3, bleaching
earths BE1 and BE2 and the bleaching earth mixture
BEM also reduced the phosphorus content, though
to a lesser extent. In this trial series, diatomaceous
earths DE1 and DE2 had no or virtually no influence
on the phosphorus content. The noticeably positive
effect of higher added substance concentration at a
higher temperature (SG2, SG3, CE1, BE1, BE2,
BEM) does not apply to diatomaceous earths. The
single addition of 1.0 weight-% of citric acid (20 %)
at an oil temperature of 45 °C allows the phosphorus
content to be reduced significantly below the limit of
12 mg/kg according to DIN V 51605. The
combination of citric acid (20 %) and added
substances seems only beneficial for bleaching
earths BE1 and BE2 as well as the bleaching earth
mixture BEM in order to reduce the phosphorus
content even more.
PĜidáním 1% m/m a pĜi teplotČ 45 oC gel
kyseliny kĜemiþité SG3, bČlící hlinky BE1 a BE2 a
smČs bČlících hlinek BEM rovnČž snížily obsah
fosforu, aþkoliv v menší míĜe. V tČchto pokusných
sériích nemČly kĜemeliny DE1 a DE2 prakticky
žádný vliv na obsah fosforu. PozoruhodnČ pozitivní
úþinek vyšší koncentrace pĜísad pĜi vyšší teplotČ
(SG2, SG3, CE1, BE1, BE2, BEM) neplatí pro
kĜemeliny. Jedno pĜidání 1 % m/m kyseliny
citrónové (20 %) pĜi teplotČ 45 oC umožní významné
snížení obsahu fosforu pod hranici 12 mg/kg
uvedené v normČ DIN V 51605. Kombinace
kyseliny citrónové (20 %) a pĜísad se zdá být
prospČšná pouze u bČlících hlinek BE1 a BE2 a
rovnČž u smČsi bČlících hlinek BEM, kde dochází
dokonce k ještČ vČtšímu snížení obsahu fosforu.
3.1.2 Influence on the sum of contents of calcium
and magnesia
In the present series of trials, only the addition of
1.0 weight-% of silica gel SG2 enables the sum of
contents of calcium and magnesia to be reduced
below the limit of 20 mg/kg according to
DIN V 51605. The results of the trial series with
regard to the sum of contents of calcium and
magnesia are shown in Figure 2. In this trial series,
diatomaceous earths DE1 and DE2, celluloses CE1
and CE2 and silica gel SG3 exerted no or virtually
no influence on the sum of contents of calcium and
magnesia. At a concentration of 1.0 weight-%, silica
gel SG1 reduces the sum of contents of calcium and
magnesia by about 50 %, though not below the limit
of 20 mg/kg. At a concentration of 1.0 weight-%,
bleaching earths BE1 and BE2 as well as the
bleaching earth mixture BEM enable the sum of
contents of calcium and magnesia to be reduced only
slightly. The noticeably positive effect of higher
added
substance
concentration
at
higher
temperatures on the reduction of the element
content, which was determined for phosphorus, is
less pronounced in the case of calcium and
magnesia. Such an effect can only be detected, if
silica gels SG1, SG2 and SG3, bleaching earth BE2
and the bleaching earth mixture BEM are used.
The addition of 1.0 weight-% of citric acid
(20 %) at an oil temperature of 45 °C allows the sum
of contents of calcium and magnesia to be reduced
from initially 52 mg/kg to 1.6 mg/kg. The
substances has virtually no additional reducing
effect on the sum of contents of calcium and
magnesia. In all analyses of the oils treated with
citric acid (20 %), the magnesia content was below
the detection limit.
3.1.2 Vliv na souhrn obsahĤ vápníku a hoĜþíku
V souþasné sérii pokusĤ umožĖuje pouze pĜidání
1 % m/m gelu kyseliny kĜemiþité SG2 snížení
souhrnu obsahĤ vápníku a hoĜþíku pod hranici
20 mg/kg uvedené v normČ DIN V 51605. Výsledky
sérií pokusĤ týkající se souhrnu obsahĤ vápníku a
hoĜþíku jsou uvedeny na obr. 2. V tČchto sériích
pokusĤ kĜemeliny DE1 a DE2, celulózy CE1 a CE2
a gel kyseliny kĜemiþité SG3 nemČly buć vĤbec
žádný, nebo témČĜ žádný vliv na souhrn obsahĤ
vápníku a hoĜþíku. PĜi koncentraci 1 % m/m snižuje
gel kyseliny kĜemiþité SG1 souhrn obsahĤ vápníku a
hoĜþíku pĜibližnČ o 50 %, aþkoliv ne pod hranici
20 mg/kg. PĜi koncentraci 1 % m/m bČlící hlinky
BE1 a BE2 a rovnČž smČs bČlících hlinek BEM
umožĖují pouze mírné snížení obsahĤ vápníku a
hoĜþíku. PozoruhodnČ pozitivní úþinek vyšší
koncentrace pĜidané látky za vyšších teplot na
snížení obsahu prvku, který byl zjištČn u fosforu, je
ménČ výrazný v pĜípadČ vápníku a hoĜþíku. Takový
úþinek mĤže být zjištČn pouze tehdy, jestliže se
použijí gely kyseliny kĜemiþité SG1, SG2 a SG3,
bČlící hlinka BE2 a smČs bČlících hlinek BEM.
PĜidání 1 % m/m kyseliny citrónové (20%) pĜi
teplotČ oleje 45 oC umožní, aby byl souhrn obsahĤ
vápníku a hoĜþíku snížen z pĤvodních 52 mg/kg na
1,6 mg/kg. Kombinace kyseliny citrónové (20 %) a
pĜidaných látek nemČla prakticky žádný dodateþný
vliv na snížení souhrnu obsahĤ vápníku a hoĜþíku. Ve
všech analýzách olejĤ s pĜidanou kyselinou
citrónovou (20 %) zĤstal obsah hoĜþíku pod hranicí
detekce.
110
100
mg/kg
phosphorus content
80
70
60
50
40
limit value DIN V 51605
30
0 - 25
0,2 - 25
0 - 45
0,2 - 45
1 - 25
1 - 45
20
0 - 45 - C
1 - 45 - C
10
0
ZS
DE1 DE2 SG1 SG2 SG3 CE1 CE2 BE1 BE2 BEM
C: citric acid (20 %)
added substance
period of conditioning:
30 min
Figure 1: Phosphorus content (DIN EN 14107) of rapeseed oil samples after treatment without/with added
substances, without/with citric acid (20 %), with variation of oil temperature during conditioning
(trials at laboratory scale)
Obr. 1: Obsah fosforu (DIN EN 14107) vzorkĤ Ĝepkového oleje po pĜidání pĜísad, nebo bez jejich pĜidání, bez
pĜidání, nebo s pĜidáním kyseliny citrónové (20%) za rĤzných teplot oleje v prĤbČhu kondicionování
(pokusy v laboratorním mČĜítku)
80
mg/kg
0 - 25
0,2 - 25
0 - 45
0,2 - 45
sum of contents
of calcium and magnesia
1 - 25
60
1 - 45
0 - 45 - C
50
1 - 45 - C
40
30
20
10
0
X
ZS
X
X
X
X
X
X
X
X
O
X
X
O result of analysis for Ca below detection limit
X result of analysis for Mg below detection limit
added substance
30 min
Figure 2: Sum of contents of calcium and magnesia (E DIN EN 14538) of rapeseed oil samples after treatment
without/with added substances, without/with citric acid (20 %), with variation of oil temperature during
conditioning (trials at laboratory scale)
Obr. 2: Souhrn obsahĤ vápníku a hoĜþíku (E DIN EN 14538) ve vzorcích Ĝepkového oleje po pĜidání pĜísad,
nebo bez jejich pĜidání, bez pĜidání, nebo s pĜidáním kyseliny citrónové (20%) za rĤzných teplot oleje v prĤbČhu
kondicionování (pokusy v laboratorním mČĜítku)
3.2 Trials at pilot plant scale I
As compared with the reference sample, the
addition of silica gel SG2 at a concentration of
0.5 weight-% allowed the phosphorus content of the
oil to be reduced significantly from 7.2 mg/kg to
1.2 mg/kg. The results are summarized in Figure 3.
3.2 Pokusy v poloprovozním mČĜítku I
PĜi porovnání se srovnávacím vzorkem, pĜidání
gelu kyseliny kĜemiþité SG2 v koncentraci 0,5 %
m/m vedlo k výraznému snížení obsahu fosforu
v oleji ze 7,2 mg/kg na 1,2 mg/kg. Výsledky jsou
shrnuty na obr. 3.
111
By adding either silica gel SG3, bleaching earth
BE2 or the bleaching earth mixture BEM, a
reduction of the phosphorus content was detected,
though with 4.4 mg/kg (SG3), 4.8 mg/kg (BE2) and
5.0 mg/kg (BEM) to a lesser extent. In this trial
series, diatomaceous earth DE1 and cellulose CE1
had no influence on the phosphorus content. The
addition of 0.35 weight-% of citric acid (20 %) at an
oil temperature of 45 °C allows the phosphorus
content only to be reduced from 7.2 mg/kg to
6.1 mg/kg. The combination of citric acid (20 %)
and added substances allows a more significant
reduction of the phosphorus content of the oil. With
silica gel SG2, this combination offers no extra
positive effect. By adding diatomaceous earth DE1
and cellulose CE1 in combination with citric acid
(20 %), the phosphorus content of the oil could be
reduced better, compared to the single addition of
citric acid (20 %). The combination of citric acid
(20 %) and silica gel SG3, bleaching earth BE2 and
the bleaching earth mixture BEM enables the
reduction of the phosphorus content of the oil nearly
to the level when treated with silica gel SG2.
PĜidáním gelu kyseliny kĜemiþité SG3, bČlící
hlinky BE2, nebo smČsi bČlících hlinek BEM bylo
zjištČno snížení obsahu fosforu, aþkoliv pĜi
množstvích 4,4 mg/kg (SG3), 4,8 mg/kg (BE2) a 5,0
mg/kg (BEM) to bylo v menší míĜe. V této ĜadČ
pokusĤ kĜemelina DE1 a celulóza CE1 nemČly
žádný vliv na obsah fosforu. PĜidáním 0,35 % m/m
kyseliny citrónové (20%) se sníží pĜi teplotČ oleje
45 oC obsah fosforu pouze ze 7,2 mg/kg na 6,1
mg/kg. Kombinace kyseliny citrónové (20%) a
pĜísad umožĖuje výraznČjší snížení obsahu fosforu
v oleji. S gelem kyseliny kĜemiþité SG2 nemá tato
kombinace nijak zvlášĢ pozitivní úþinek. PĜidáním
kĜemeliny DE1 a celulózy CE1 v kombinaci
s kyselinou citrónovou (20%) by mohl být obsah
fosforu snížen více, než pĜidáním samotné kyseliny
citrónové (20%). Kombinace kyseliny citrónové
(20%) a gelu kyseliny kĜemiþité SG3, bČlící hlinky
BE2 smČsi bČlících hlinek BEM umožní snížení
obsahu fosforu v oleji témČĜ na stejnou úroveĖ jako
pĜi pĜidání gelu kyseliny kĜemiþité SG2.
and magnesia
The practised treatment of the oil with added
substances and citric acid (20 %) leads to similar
results for the sum of contents of calcium and
magnesia like for the parameter phosphorus content.
Compared to the reference sample, the addition of
silica gel SG2 at a concentration of 0.5 weight-%
significantly reduced the sum of contents of calcium
and magnesia from 11.5 mg/kg to 1.7 mg/kg. The
results are shown in Figure 4. By adding silica gel
SG3, bleaching earth BE2 and the bleaching earth
mixture BEM, a reduction of the sum of contents of
calcium and magnesia was also observed, though
with 6.9 mg/kg (SG3), 7.9 mg/kg (BE2) and
8.5 mg/kg (BEM) less than with silica gel SG2. In
this trial series, diatomaceous earth DE1 and
cellulose CE1 had no influence on the sum of
contents of calcium and magnesia.
The addition of 0.35 weight-% of citric acid
(20 %) at an oil temperature of 45 °C allows the sum
of contents of calcium and magnesia only to be
reduced from 11.5 mg/kg to 9.4 mg/kg. The
substances allows a more significant reduction of the
sum of contents of calcium and magnesia of the oil.
By adding diatomaceous earth DE1 and cellulose
CE1 in combination with citric acid (20 %), the sum
of contents of calcium and magnesia of the oil could
be reduced better, compared to the single addition of
citric acid (20 %).
3.2.2 Vliv souhrnu obsahĤ vápníku a hoĜþíku
Použité úpravy oleje pĜidáním pĜísad a kyseliny
citrónové (20%) pĜináší podobné výsledky u
souhrnu obsahĤ vápníku a hoĜþíku jako je tomu v
pĜípadČ obsahu fosforu. V porovnání se srovnávacím
vzorkem pĜidání gelu kyseliny kĜemiþité SG2
v koncentraci 0,5 % m/m výraznČ snížilo souhrn
obsahĤ vápníku a hoĜþíku z 11,5 mg/kg na 1,7
mg/kg. Výsledky jsou zobrazeny na obr. 4. PĜidáním
gelu kyseliny kĜemiþité SG3, bČlící hlinky BE2 a
smČsi bČlících hlinek BEM bylo rovnČž pozorováno
snížení souhrnu obsahĤ vápníku a hoĜþíku, aþkoliv
pĜi hodnotách 6,9 mg/kg (SG3), 7,9 mg/kg (BE2) a
8,5 mg/kg (BEM) bylo ménČ výrazné než u gelu
kyseliny kĜemiþité SG2. V této ĜadČ pokusĤ nemČly
kĜemelina DE1 a celulóza CE1 žádný vliv na souhrn
obsahĤ vápníku a hoĜþíku.
PĜidání 0,35 % m/m kyseliny citrónové (20%) pĜi
teplotČ oleje 45 oC umožĖuje snížení souhrnu obsahĤ
vápníku a hoĜþíku pouze z 11,5 mg/kg na 9,4 mg/kg.
Kombinace kyseliny citrónové (20%) a pĜísad
umožĖuje výraznČjší snížení souhrnu obsahĤ
vápníku a hoĜþíku v oleji. PĜidáním kĜemeliny DE 1
a celulózy CE1 v kombinaci s kyselinou citrónovou
(20%) by mohl být souhrn obsahĤ vápníku a hoĜþíku
v oleji snížen více ve srovnání s pĜidáním pouze
kyseliny citrónové (20%).
112
16
mg/kg
0 - 45
0,5 - 45
0 - 45 - C
0,5 - 45 - C
phosphorus content
12
10
8
6
4
2
0
ZS
added substance
oil temperature:
45 °C
30 min
substances, without/with citric acid (20 %) (trials at pilot plant scale I)
Obr. 3: Obsah fosforu (DIN EN 14107) ve vzorcích Ĝepkového oleje bez pĜidání pĜísad nebo s nimi, bez kyseliny
citrónové (20%) nebo s ní (pokusy v poloprovozním mČĜítku I)
26
mg/kg
22
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
0 - 45
0,5 - 45
0 - 45 - C
0,5 - 45 - C
sum of contents
ZS
added substance
oil temperature:
45 °C
30 min
without/with added substances, without/with citric acid (20 %) (trials at pilot plant scale I)
Obr. 4: Souhrn obsahĤ vápníku a hoĜþíku (E DIN EN 14538) ve vzorcích Ĝepkového oleje bez pĜidání pĜísad
nebo s nimi, bez kyseliny citrónové (20%) nebo s ní (pokusy v poloprovozním mČĜítku I)
3.2.3 Influence on other quality parameters
The acid number as another quality parameter of
rapeseed oil fuel was apparently negatively
influenced by the treatments carried out with added
substances and citric acid (20 %). The limit of
2.0 mg KOH/g according to DIN V 51605 was
already exceeded slightly with the untreated
reference sample. First it was not possible to verify,
whether the increase of the acid number occurred
because of the treatment with added substances and
citric acid (20 %). Further examinations showed,
that the acid number was increasing with an
increasing contact time of the turbid matter
contained in the uncleaned oil, independent of the
treatment with added substances and citric acid
(20 %). The oxidation stability was not influenced
by the treatments carried out with added substances
and citric acid (20 %).
The addition of silica gel SG2 to the oil led to a
considerable increase in the water content from
676 mg/kg to 971 mg/kg and thus exceeded the limit
of 750 mg/kg according to DIN V 51605. The
treatment of the oil with all other added substances
however reduced the water content in the oil, most
significantly with diatomaceous earth DE1.
3.2.3 Vliv na jiné kvalitativní parametry
ýíslo kyselosti, jako další parametr kvality paliva
z Ĝepkového oleje, bylo zjevnČ negativnČ ovlivnČno
pĜidáním pĜísad a kyseliny citrónové (20 %).
Hranice 2,0 mg KOH/g uvedená v normČ DIN
V 51605 byla mírnČ pĜekroþena již v pĜípadČ
srovnávacího vzorku bez pĜidaných látek. Nebylo
možné ovČĜit zda ke zvýšení þísla kyselosti došlo
v dĤsledku pĜidání pĜísad a kyseliny citrónovČ
(20 %). Další zkoumání ukázala, že se þíslo
kyselosti zvyšovalo s prodlužováním doby kontaktu
zakalené hmoty obsažené v nevyþištČném oleji
nezávisle na pĜidání pĜísad a kyseliny citrónové
(20 %). Oxidaþní stálost nebyla ovlivnČna pĜidáním
pĜísad a kyseliny citrónové (20 %).
PĜidání gelu kyseliny kĜemiþité SG2 do oleje
vedlo ke znaþnému zvýšení obsahu vody
z 676 mg/kg na 971 mg/kg a tak k pĜekroþení limitní
hodnoty 750 mg/kg uvedené v normČ DIN V 51 605.
Avšak pĜidání všech ostatních pĜísad snížilo obsah
vody v oleji, nejvíce to bylo v pĜípadČ kĜemeliny
DE1.
113
The single addition of citric acid (20 %) to the oil
did not influence the water content in the oil. The
substances led to an increase in the water content
above the limit of 750 mg/kg according to
DIN V 51605. With silica gel SG2 and citric acid
(20 %), the water content increased to the maximum
of 1.013 mg/kg. Based on the results of these trials
citric acid (20 %) seems to be not suitable in
combination with added substances for the use at
small-scaled oil mills.
An enrichment with elements in rapeseed oil fuel
from the added substances during the trials at
laboratory scale was not observed at the trials at
pilot plant scale I. The contents of elements such as
iron, potassium, copper, sodium, silicon and zinc
were close to the detection limit.
The oil volume flow rate during filtration was
affected negatively by citric acid (20 %), if it was
used in combination with the added substances,
especially by using silica gel SG2. The single use of
citric acid (20 %) did not have any impact on the oil
volume flow rate during filtration. The results are
summarized in Figure 5. Diatomaceous earth DE1
and cellulose CE1 showed their beneficial effect as a
filter aid by improving the oil volume flow rate and
above that, the filter cake was better to remove and
the chamber filter press easier to clean. With citric
acid (20 %) opposite properties concerning the
structure of the filter cake were found and the
chamber filter press was harder to clean.
Samotné pĜidání kyseliny citrónové (20 %) do oleje
neovlivnilo obsah vody v oleji. Kombinace kyseliny
citrónové (20 %) a pĜidaných pĜísad vedla ke
zvýšení obsahu vody nad hranici 750 mg/kg uvedené
v normČ DIN V 51605. PĜi pĜidání gelu kyseliny
kĜemiþité SG2 a kyseliny citrónové (20 %) se obsah
vody zvýšil až na maximální hodnotu 1013 mg/kg.
Na základČ výsledkĤ tČchto pokusĤ se zdá, že
kyselina citrónová (20 %) není vhodná v kombinaci
s pĜísadami pro použití v malých lisovnách oleje.
UvolĖování prvkĤ z dodaných pĜísad do paliva
z Ĝepkového oleje zjištČné v prĤbČhu laboratorních
pokusĤ
nebylo
zaznamenáno
u
pokusĤ
v poloprovozním mČĜítku I. Obsahy prvkĤ jako jsou
železo, draslík, mČć, sodík, kĜemík a zinek byly
tČsnČ u hranice detekce.
PrĤtoková rychlost oleje bČhem filtrace byla
negativnČ ovlivnČna kyselinou citrónovou (20 %),
jestliže byla použita v kombinaci s pĜísadami,
zvláštČ pak gelem kyseliny kĜemiþité SG2. Samotné
použití kyseliny citrónové (20 %) nevykazovalo
žádný vliv na prĤtokovou rychlost oleje pĜi filtraci.
Výsledky jsou shrnuty na obr. 5. KĜemelina DE1 a
celulóza CE1 prokázaly svĤj pĜíznivý úþinek jako
pomocný prostĜedek pĜi filtraci zvýšením prĤtokové
rychlosti oleje. KromČ toho se dal lépe odstranit
filtraþní koláþ a kalolis bylo možné snáze vyþistit.
PĜi použití kyseliny citrónové (20 %) byly zjištČny
negativní vlastnosti týkající se struktury filtraþního
koláþe a rovnČž kalolis se obtížnČ þistil.
3.3 Trials at pilot plant scale II
The results of the trials at pilot plant scale II are
shown in Figure 6. By adding 1.0 weight-%
bleaching earth BE2 the phosphorus content of the
oil could be reduced significantly from 15.9 mg/kg
to 10.4 mg/kg, silica gel SG3 (1.0 weight-%) only
allowed a reduction of the phosphorus content to
13.7 mg/kg. The single addition of 0.175 weight-%
of citric acid (40 %) at an oil temperature of 45 °C
had only little effects on the reduction of the
phosphorus content from 15.9 mg/kg to 13.2 mg/kg.
According to the results of these trial variants, it
seems to be better to use citric acid (40 %) in
combination with bleaching earth BE2, instead of
the single acid use. The additional combination of
bleaching earth BE2 and citric acid (40 %) with the
filter aid cellulose (1.4 weight-%) showed a
beneficial effect in reducing the phosphorus content
of the oil to 6.7 mg/kg, which was the best result of
this trial series. The used filter aid cellulose gave a
more favourable structure to the filter cake. By this,
the oil with the added bleaching earth BE2 and citric
acid (40 %) was likely to pass through the filter cake
easier and the phosphorus content could be reduced
more effectively.
3.3 Pokusy v poloprovozním mČĜítku II
Výsledky pokusĤ v poloprovozním mČĜítku II
jsou uvedeny na obr. 6. PĜidáním 1 % m/m bČlící
hlinky BE2 by mohl být obsah fosforu v oleji
výraznČ snížen z 15,9 mg/kg na 10,4 mg/kg, zatímco
gel kyseliny kĜemiþité SG3 (1 % m/m) umožĖuje
snížení obsahu fosforu pouze na 13,7 mg/kg.
Samotné pĜidání 0,175 % m/m kyseliny citrónové
(40 %) pĜi teplotČ oleje 45 oC mČlo jen velmi malý
úþinek na snížení obsahu fosforu, a to z 15,9 mg/kg
na 13,2 mg/kg. Podle výsledkĤ tČchto pokusných
variant se zdá být lepší použití kyseliny citrónové
(40 %) v kombinaci s bČlící hlinkou BE2 než její
samotné použití. Další kombinace bČlící hlinky BE2
a kyseliny citrónové (40 %) s celulózou jako
pomocným prostĜedkem pĜi filtraci (1,4 % m/m)
prokázala pozitivní úþinek na snížení obsahu fosforu
v oleji na 6,7 mg/kg, což byl nejlepší výsledek v této
pokusné ĜadČ. Celulóza použitá jako pomocný
prostĜedek pro filtraci pomohla vytvoĜit pĜíznivČjší
strukturu filtraþního koláþe. To umožnilo, že olej
s pĜidanou bČlící hlinkou BE2 a kyselinou
citrónovou (40 %) prochází snáze pĜes filtraþní koláþ
a rovnČž obsah fosforu mĤže být úþinnČji snížen.
114
16
l/min
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
ZS
0 - 45
0,5 - 45
0 - 45 - C
0,5 - 45 - C
added substance
oil temperature:
oil volume flow rate during filtration
16
l/min
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
ZS
45 °C
30 min
0 - 45
0,5 - 45
0 - 45 - C
0,5 - 45 - C
added substance
oil temperature:
45 °C
30 min
Figure 5: Oil volume flow rate during filtration of rapeseed oil samples after treatment without/with added
substances, without/with citric acid (20 %) (trials at pilot plant scale I)
Obr. 5: PrĤtoková rychlost oleje bČhem filtrace vzorkĤ Ĝepkového oleje bez pĜidání pĜísad nebo s nimi, bez
kyseliny citrónové (20%) nebo s ní ( pokusy v poloprovozním mČĜítku I)
20
mg/kg
phosphorus content
16
0 - 45
1 - 45
0 - 45 - C
1 - 45 - C
0 - 45 - C - F
1 - 45 - C - F
14
12
10
8
6
4
2
0
ZS
F: filter aid cellulose
added substance
oil temperature:
45 °C
30 min
substances, without/with citric acid (40 %), without/with filter aid (trials at pilot plant scale II)
Obr. 6: Obsah fosforu (DIN EN 14107) ve vzorcích Ĝepkového oleje bez pĜidání pĜísad nebo s nimi, bez kyseliny
citrónové (40%) nebo s ní, bez pomocného prostĜedku pĜi filtraci nebo s ním
(pokusy v poloprovozním mČĜítku II)
The combination of citric acid (40 %) and bleaching
earth BE2 allowed a more significant reduction of
the phosphorus content of the oil compared to the
combination with silica gel SG3. With silica gel SG3
only the combination with citric acid (40 %) and the
filter aid cellulose offers a reduction to the limit
value at 12 mg/kg according to DIN V 51605.
Kombinace kyseliny citrónové (40 %) a bČlící hlinky
BE2 umožnila úþinnČjší snížení obsahu fosforu
v oleji ve srovnání s její kombinací s gelem kyseliny
kĜemiþité SG3. PĜi použití tohoto gelu kyseliny
kĜemiþité SG3 pouze jeho kombinace s kyselinou
citrónovou (40 %) a celulózou jako pomocným
prostĜedkem pĜi filtraci umožĖuje snížení na
hodnotu 12 mg/kg uvedené v normČ DIN V 51605.
and magnesia
Analogous to the trials at pilot plant scale I, the
sum of contents of calcium and magnesia was
influenced by the used added substances, citric acid
(40 %) and the filter aid cellulose like the
phosphorus content in this trial series. Figure 7
shows the results of the trials at pilot plant scale II.
Citric acid (40 %) and the combination of citric acid
(40 %) and the filter aid cellulose reduced the sum
of contents of calcium and magnesia from
30.9 mg/kg only to 24.8 mg/kg and 28.2 mg/kg.
With the single addition of 1.0 weight-% of silica
gel SG3 a sum of contents of calcium and magnesia
of 28.3 mg/kg was noticed. The combination of
silica gel SG3 (1.0 weight-%) with 0.175 weight-%
3.3.2 Vliv na souhrn obsahĤ vápníku a hoĜþíku
ObdobnČ jako u pokusĤ v poloprovozním
mČĜítku I, byl souhrn obsahĤ vápníku a hoĜþíku
ovlivnČn použitými pĜísadami, kyselinou citrónovou
(40 %) a celulózou použitou jako pomocný
prostĜedek pĜi filtraci. Na obr. 7 jsou zobrazeny
výsledky pokusĤ v poloprovozním mČĜítku II.
Kyselina citrónová (40 %) a kombinace kyseliny
citrónové a celulózy použité jako pomocný
prostĜedek pĜi filtraci snížily souhrn obsahĤ vápníku
a hoĜþíku z 30,9 mg/kg pouze na 24,8 mg/kg a 28,2
mg/kg. PĜi pĜidání 1 % m/m samotného gelu
kyseliny kĜemiþité byl souhrn obsahĤ vápníku a
hoĜþíku 28,3 mg/kg. Kombinací gelu kyseliny
kĜemiþité SG 3 (1 % m/m) s 0,175 % m/m kyseliny
citrónové (40 %) a celulózou jako pomocným
115
citric acid (40 %) and the filter aid cellulose
(1.4 weight-%) did not allow a reduction below the
limit value of 20 mg/kg according to DIN V 51605.
With bleaching earth BE2 the sum of contents of
calcium and magnesia could be only reduced to
21.7 mg/kg, slightly above the limit value. By using
the combination of bleaching earth BE2 and citric
acid (40 %) the sum of contents of calcium and
magnesia was reduced to 13.7 mg/kg and with the
additional use of the filter aid cellulose it was even
reduced to 11.9 mg/kg.
sum of contents
34
mg/kg
30
28
26
24
22
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
prostĜedkem pĜi filtraci (1,4 % m/m) nebylo
dosaženo snížení pod hranici 20 mg/kg uvedené
v normČ DIN V 51605. S bČlící hlinkou BE2 mohl
být souhrn obsahĤ vápníku a hoĜþíku snížen pouze
na 21,7 mg/kg, což je mírnČ nad limitní hodnotou.
Použitím kombinace bČlící hlinky BE2 a kyseliny
citrónové (40 %) se souhrn obsahĤ vápníku a
hoĜþíku snížil na 13,7 mg/kg a s dodateþným
pĜidáním celulózy jako pomocného prostĜedku pĜi
filtraci dokonce až na 11,9 mg/kg.
0 - 45
1 - 45
0 - 45 - C
1 - 45 - C
0 - 45 - C - F
1 - 45 - C - F
ZS
added substance
oil temperature:
45 °C
30 min
without/with added substances, without/with citric acid (40 %), without/with filter aid
(trials at pilot plant scale II)
Obr. 7: Souhrn obsahĤ vápníku a hoĜþíku (E DIN EN 14538) ve vzorcích Ĝepkového oleje bez pĜidání pĜísad
nebo s nimi, bez kyseliny citrónové nebo s ní, bez pomocného prostĜedku pĜi filtraci nebo s ním (pokusy
v poloprovozním mČĜítku II)
3.3.3 Influence on other quality parameters
Again, the acid number of the oil was apparently
negatively influenced by some of the treatments
carried out during the trials at pilot plant scale II.
The limit of 2.0 mg KOH/g according to
DIN V 51605 was exceeded by using citric acid
(40 %) in combination with the filter aid cellulose.
With silica gel SG3 or bleaching earth BE2 each in
addition with citric acid (40 %) and the filter aid
cellulose, the treated oil showed an acid number
above the limit of 2.0 mg KOH/g, too. By using
bleaching earth BE2 together with citric acid (40 %),
the limit of the acid number was also exceeded. In
this trial series it was possible to show, that the acid
number was increasing with an increasing contact
time of the turbid matter contained in the stored
uncleaned oil, independent of the way of treatment.
The turbid matter seems to lead to enzymatic
processes by which free fatty acids get from the seed
coat into the oil. However, at small-scaled oil mills
the filtration of the oil is usually done soon after the
oil pressing with only a veryshort time of storage.
Thatway, there should be no negative influence on
the acid number of the oil by an after treatment of
the oil with the investigated substances.
3.3.3 Vliv na ostatní kvalitativní parametry
ýíslo kyselosti oleje bylo opČt výraznČ negativnČ
ovlivnČno nČkterými úpravami provedenými
v prĤbČhu pokusĤ v poloprovozním mČĜítku II.
Hraniþní hodnota 2,0 mg KOH/g podle normy DIN
V 51605 byla pĜekroþena použitím kyseliny
citrónové (40 %) v kombinaci s celulózou jako
pomocným prostĜedkem pĜi filtraci. PĜi použití gelu
kyseliny kĜemiþité SG3 nebo bČlící hlinky BE2,
v obou pĜípadech s kyselinou citrónovou (40 %) a
celulózou jako pomocným prostĜedkem pĜi filtraci
pĜekroþilo þíslo kyselosti upraveného oleje rovnČž
hodnotu 2,0 mg KOH/g. Použitím bČlící hlinky BE2
zároveĖ s kyselinou citrónovou (40 %) byla limitní
hodnota þísla kyselosti rovnČž pĜekroþena. V této
ĜadČ pokusĤ bylo možné prokázat, že þíslo kyselosti
se zvyšovalo s prodlužující se kontaktní dobou
zakalené
hmoty
obsažené
v uskladnČném
nevyþištČném oleji, bez ohledu na zpĤsob úprav
oleje pĜidáním pĜísad. Zdá se, že pĜítomnost této
zakalené hmoty vedla k enzymatickým procesĤm,
jejichž prostĜednictvím se volné mastné kyseliny
dostaly z osemení do oleje. Avšak, u malých lisoven
je filtrace oleje obvykle provádČna brzy po jeho
vylisování pĜi velmi krátké dobČ skladování. Takto
by nemČlo dojít k žádnému negativnímu ovlivnČní
þísla kyselosti oleje pĜidáním zkoumaných pĜísad.
116
As in trials at pilot plant scale I, the oxidation
stability was not influenced treatment with added
substances, citric acid (40 %) or the filter aid
cellulose.
The single use of citric acid (40 %) did not
influence the water content. The combination of
silica gel SG3 and bleaching earth BE2 with citric
acid (40 %), and also the triple combination with
citric acid (40 %) and the filter aid cellulose resulted
in a higher water content. In this case, the water
content of the untreated oil was analysed with
332 mg/kg, which can be rated as very low. This
may have been the reason, why the limit of
750 mg/kg according to DIN V 51605 was not
exceeded because of the practised treatments.
Similar to the increasing acid number it was also
noticed, that the water content was rising with an
increasing contact time of the turbid matter
contained in the stored uncleaned oil, independent of
the treatment with added substances, citric acid
(40 %) or the filter aid cellulose. The increase of the
water content seems to be in relation with the
increasing acid number. To avoid an increase of the
water content in the oil, treatment and also the
filtration have to take place soon after the oil
pressing – as it is typical for small-scaled oil mills.
Using higher concentrated citric acid (40 %) instead
of citric acid (20 %), the water content in the oil is
less increasing.
An enrichment with elements in rapeseed oil fuel
from the added substances during the trials at
laboratory scale was also not noticed at the trials at
pilot plant scale II. The oil volume flow rate during
filtration was affected extremely negative by the
single use of citric acid (40 %). In this case the
filtration had to be stopped before finishing the
cleaning process. For filtration of the oil samples
(164.7 kg to 171.4 kg), 60 min to 195 min were
necessary. For the oil sample, that was treated with
citric acid (40 %), the filtration was stopped after
14 h with 15 kg unfiltrated oil remaining. The
additional use of the filter aid cellulose besides citric
acid (40 %) improved the filtration process
significantly, even compared to the untreated zero
sample. With the filter aid cellulose it was possible
to offset the negative influence of citric acid (40 %)
on the filterability of the treated oil. With silica gel
SG3 the oil volume flow rate during filtration was a
little bit higher than with bleaching earth BE2. The
adverse effect of the combination with citric acid
(40 %) to the filterability and the possible
improvements with the filter aid cellulose were
shown in both cases.
Due to the use of the filter aid cellulose, the
structure of the filter cake got a more favourable
condition, which led to a higher oil volume flow rate
during filtration. With the filter aid cellulose the
filter cake was better to remove and the chamber
filter press was easier to clean. The results are
shown in Figure 8.
StejnČ jako v pokusech v poloprovozním mČĜítku I
nebyla oxidaþní stálost ovlivnČna pĜidáním pĜísad,
kyseliny citrónové (40 %) nebo celulózou použitou
jako pomocný prostĜedek pĜi filtraci.
Samotné použití kyseliny citrónové (40 %)
nemČlo vliv na obsah vody. Avšak, kombinace gelu
kyseliny kĜemiþité SG3 a bČlící hlinky BE2
s kyselinou citrónovou (40 %) a také trojnásobná
kombinace s kyselinou citrónovou (40 %) a
celulózou použitou jako pomocný prostĜedek pĜi
filtraci mČly za následek vyšší obsah vody. V tomto
pokusu byl zjištČn obsah vody v neupraveném oleji
bez pĜísad 332 mg/kg, což je velmi nízká hodnota.
To mĤže být dĤvodem, proþ nebyla pĜekroþena
hranice 750 mg/kg uvedená v normČ DIN V 51605
ani po pĜidání pĜísad. PodobnČ jako tomu bylo
v pĜípadČ þísla kyselosti, tak i u obsahu vody byl
zaznamenán jeho nárĤst pĜi prodlužující se kontaktní
dobČ zakalené hmoty obsažené ve skladovaném
nevyþištČném oleji, bez ohledu na pĜidání pĜísad,
kyseliny citrónové (40 %), nebo celulózy použité pĜi
filtraci. Zdá se, že zvýšení obsahu vody mĤže
souviset se zvyšujícím se þíslem kyselosti. Abychom
zabránili zvýšení obsahu vody v oleji, musí se pĜidat
pĜísady i provést filtrace brzy po jeho vylisování, jak
se to provádí v malých lisovnách oleje. PĜi použití
kyseliny citrónové o vyšší koncentraci (40 %) místo
stejné kyseliny s nižší koncentrací (20 %) se obsah
vody v oleji zvyšuje ménČ.
UvolĖování prvkĤ z dodaných pĜísad do paliva
z Ĝepkového oleje zjištČné v laboratorních pokusech
nebylo zaznamenáno v pokusech v poloprovozním
mČĜítku II. PrĤtok oleje bČhem filtrace byl
mimoĜádnČ negativnČ ovlivnČn použitím samotné
kyseliny citrónové (40 %). V tomto pĜípadČ musela
být filtrace zastavena pĜed dokonþením procesu
þištČní. Pro filtraci vzorkĤ oleje (164,7 kg až 171,4
kg) bylo zapotĜebí 60 až 195 min. V pĜípadČ vzorku
oleje pĜidáním kyseliny citrónové (40 %) byla
filtrace zastavena po 14 hod. s tím, že zbylo 15 kg
nezfiltrovaného oleje. Dodateþné použití celulózy
pĜi filtraci vedle použití citrónové kyseliny (40 %)
výraznČ zlepšilo proces filtrace dokonce i ve
srovnání se vzorkem bez pĜísad. S použitím celulózy
jako pomocného prostĜedku pĜi filtraci bylo možné
kompenzovat negativní vliv kyseliny citrónové (40
%) na filtrovatelnost upraveného oleje. PĜi použití
gelu kyseliny kĜemiþité SG3 byla rychlost prĤtoku
oleje v prĤbČhu filtrace o trochu vyšší než pĜi použití
bČlící hlinky BE2. Negativní dopad kombinace
s kyselinou citrónovou (40 %) na filtrovatelnost a
naopak možná zlepšení pĜi použití celulózy pĜi
filtraci byly prokázány v obou pĜípadech.
V dĤsledku použití celulózy pĜi filtraci se
zlepšila struktura filtraþního koláþe, což vedlo
k vyšší rychlosti prĤtoku oleje v prĤbČhu filtrace.
S celulózou pĜi filtraci bylo odstranČní filtraþního
koláþe jednodušší a kalolis bylo možné snáze
vyþistit. Výsledky ukazuje obr. 8.
117
8
l/min
0 - 45
1 - 45
0 - 45 - C
1 - 45 - C
0 - 45 - C - F
1 - 45 - C - F
6
5
4
3
2
1
0
ZS
added substance
oil temperature:
45 °C
30 min
Figure 8: Oil volume flow rate during filtration of rapeseed oil samples after treatment without/with added
substances, without/with citric acid (40 %), without/with filter aid (trials at pilot plant scale II)
Obr. 8: Rychlost prĤtoku oleje bČhem filtrace vzorkĤ Ĝepkového oleje bez pĜidání pĜísad nebo s nimi, bez
kyseliny citrónové (40%), nebo s ní, bez pomocného prostĜedku pĜi filtraci nebo s ním
(pokusy v poloprovozním mČĜítku II)
4. Conclusions and Outlook
At laboratory scale, the use of added substances
allowed the contents of phosphorus, calcium and
magnesia in rapeseed oil fuel to be reduced. Silica
gel SG2 proved to be particularly suitable for this
purpose. However, treatment with added substances
(SG1, SG3, BE2, BEM) can also lead to an
undesired enrichment with elements such as iron,
potassium, copper, sodium, silicon and zinc in the
oil. The use of citric acid (20 %) provides a
relatively more noticeable reduction of the
phosphorus, calcium and magnesia contents in
rapeseed oil fuel. If a combination of added
substances and citric acid (20 %) is used, the
observed input of the mentioned elements by added
substances can be avoided. In the laboratory, the
combination of citric acid (20 %) with bleaching
earths BE1 and BE2 and also with the bleaching
earth mixture BEM provided the best results.
During the trials at pilot plant scale I, using a
chamber filter press to clean the oil, diatomaceous
earth DE1 and cellulose CE1 also showed no effect
to reduce the contents of phosphorus, calcium and
magnesia in rapeseed oil fuel. By using silica gel
SG2, the lowest contents of phosphorus, calcium and
magnesia in rapeseed oil fuel were analysed with the
single use of an added substance. The combination
of added substances and citric acid (20 %) provides
a relatively more noticeable reduction of the
contents of phosphorus, calcium and magnesia in
rapeseed oil fuel. Synergetical effects out of the
substances for a more noticeable reduction of the
contents of phosphorus, calcium and magnesia in
rapeseed oil fuel were shown at pilot plant scale I
with silica gel SG3, bleaching earth BE2 and the
bleaching earth mixture BEM. The oil volume flow
rate during filtration was affected negatively by
citric acid (20 %) in combination with added
substances.
4. ZávČry a perspektivy
V laboratorním mČĜítku umožnilo použití pĜísad
snížení obsahĤ fosforu, vápníku a hoĜþíku v palivu
z Ĝepkového oleje. Bylo prokázáno, že zvláštČ
vhodný pro tento úþel je gel kyseliny kĜemiþité SG2.
Avšak, pĜidání dalších pĜísad (SG1, SG3, BE2,
BEM) mĤže rovnČž vést k nežádoucímu uvolĖování
prvkĤ jako jsou železo, draslík, mČć, sodík, kĜemík
a zinek do oleje. Použití kyseliny citrónové (20 %)
zpĤsobuje relativnČ významnČjší snížení obsahĤ
fosforu, vápníku a hoĜþíku v palivu z Ĝepkového
oleje. V pĜípadČ použití kombinace pĜísad a kyseliny
citrónové (20 %) je možné zabránit uvolĖování
zmínČných prvkĤ do oleje. V laboratoĜi bylo
dosaženo nejlepších výsledkĤ v kombinaci kyseliny
citrónové (20 %) s bČlícími hlinkami BE1 a BE2 a
také se smČsí bČlících hlinek BEM.
V prĤbČhu pokusĤ v poloprovozním mČĜítku I
s použitím kalolisu k vyþištČní oleje nemČly
kĜemelina DE1 a celulóza CE1 žádný vliv na snížení
obsahĤ fosforu, vápníku a hoĜþíku v palivu
z Ĝepkového oleje. Použitím gelu kyseliny kĜemiþité
SG2 bylo dosaženo nejnižších obsahĤ fosforu,
vápníku a hoĜþíku v palivu z Ĝepkového oleje ze
všech variant, kdy byla pĜidána pouze jedna pĜísada.
Kombinace pĜísad a kyseliny citrónové (20 %)
zpĤsobila pomČrnČ výraznČjší snížení obsahĤ
oleje. SpolupĤsobení kombinace kyseliny citrónové
(20 %) a pĜísad na výraznČjším snížení obsahĤ
oleje bylo zjištČno v poloprovozních pokusech I, kde
byly jako pĜísady použity gel kyseliny kĜemiþité
SG3, bČlící hlinka BE2 a smČs bČlících hlinek BEM.
Rychlost prĤtoku oleje v prĤbČhu filtrace byla
negativnČ ovlivnČna kyselinou citrónovou (20 %)
v kombinaci s pĜísadami.
118
The addition of silica gel SG2 in combination
with citric acid (20 %) to the oil led to an increasing
water content and had a very negative effect on the
filterability of the oil. Therefore, this treatment seems
to be not preferable for the use at small-scaled oil
mills. Diatomaceous earth DE1 and cellulose CE1
showed their beneficial effect as a filter aid by
improving the oil volume flow rate. Above that, the
filter cake was better to remove and the chamber
filter press was easier to clean. With citric acid
(20 %) the filter cake was not as easy to remove and
the chamber filter press was harder to clean.
Following the results of this trial series, citric acid
(20 %) seems to be not suitable in combination with
added substances for the use at small-scaled oil mills.
The treatment of the used oil at the trials at pilot
plant scale II with the combination of bleaching
earth BE2, citric acid (40 %) and the filter aid
cellulose showed the best results concerning the
reduction of the contents of phosphorus, calcium and
magnesia as well as the other investigated
parameters. With this combination, the oil volume
flow rate during filtration was not affected
negatively compared to the zero sample. Differing to
the trials at laboratory scale, the treatment with the
added substances did not lead to an undesired
enrichment with elements in rapeseed oil fuel at the
trials at pilot plant scale I and II. The analysed
contents of elements such as iron, potassium,
copper, sodium, silicon and zinc were close to the
detection limit. The influence of method and
carrying out of the analysis on the results seems to
be quite great. The positive effect of citric acid to
reduce the contents of phosphorus, calcium and
magnesia in rapeseed oil fuel was proved at
laboratory and also at pilot plant scale I and II. The
negative influence of the used citric acid (20 %) at
pilot plant scale I on the oil volume flow rate during
filtration could be avoided by using citric acid
(40 %) at pilot plant scale II. By using higher
concentrated citric acid, less water was brought into
the oil.
The beneficial effects of filter aids to the
filtration process (higher oil volume flow rate during
filtration, more favourable structure of the filter
cake, chamber filter press easier to clean) should be
used by adding a combination of added substances
and citric acid to the oil. Diatomaceous earths are
said to be unhealthy when breathing them in,
because of the contained crystalline silicates.
Celluloses are not harmful to the user’s health and
can be used as a filter aid as shown. The effect of the
added substance concentration with regard to the
reduction of the element contents of phosphorus,
calcium and magnesia is often not linear if
interaction
with
other
quality-determining
characteristics is considered. Therefore, the
concentration of added substances, oil temperature
while conditioning and period of conditioning must
be optimized specifically for each oil to be treated.
PĜidání gelu kyseliny kĜemiþité SG2 v kombinaci
s kyselinou citrónovou (20 %) do oleje vedlo ke
zvýšení obsahu vody a mČlo velmi negativní úþinek
na filtrovatelnost oleje. Zdá se tudíž, že tato úprava
není vhodná pro použití v malých lisovnách oleje.
KĜemelina DE1 a celulóza CE1 prokázaly svĤj
pĜíznivý úþinek jako pomocné prostĜedky pĜi filtraci
tím, že zvýšily prĤtokovou rychlost oleje. KromČ
toho, filtraþní koláþ se dal lépe odstranit a kalolis
snadnČji vyþistit. Naproti tomu, pĜi použití kyseliny
citrónové (20 %) bylo odstranČní filtraþního koláþe i
vyþištČní kalolisu obtížnČjší. Na základČ výsledkĤ
této Ĝady pokusĤ se zdá, že kyselina citrónová (20%)
není v kombinaci s pĜísadami vhodná pro použití
v malých lisovnách oleje.
Úprava oleje použitého v poloprovozních
pokusech II kombinací bČlící hlinky BE2, kyseliny
citrónové (40 %) a celulózy jako pomocného
prostĜedku pĜi filtraci vykázala nejlepší výsledky,
pokud jde o snížení obsahĤ fosforu, vápníku a
hoĜþíku a rovnČž u ostatních zkoumaných parametrĤ.
Tato kombinace neovlivnila negativnČ rychlost
prĤtoku oleje bČhem filtrace ve srovnání se vzorkem
bez pĜísad. Na rozdíl od pokusĤ v laboratoĜi, pĜidání
pĜísad nevedlo k nežádoucímu uvolĖování prvkĤ do
paliva z Ĝepkového oleje v poloprovozních pokusech
I a II. Rozbory zjištČná množství prvkĤ jako jsou
železo, draslík, mČć, sodík, kĜemík a zinek se
pohybovala blízko hranice detekce. Vliv metody a
zpĤsobu provádČní rozboru na výsledky se zdá být
dost velký. Pozitivní úþinek kyseliny citrónové na
snížení obsahĤ fosforu, vápníku a hoĜþíku v palivu
z Ĝepkového oleje byl prokázán jak v laboratoĜi, tak i
v poloprovozních pokusech I a II. Negativní úþinek
použité kyseliny citrónové (20 %) v poloprovozních
pokusech I na rychlost prĤtoku oleje pĜi filtraci
mĤže být odstranČn použitím kyseliny citrónové
(40 %) aplikované v poloprovozních pokusech II.
Použití kyseliny citrónové o vyšší koncentraci se
projeví menším množství vody v oleji.
PĜíznivé úþinky pomocných prostĜedkĤ pĜi
filtraþním procesu (vyšší rychlost prĤtoku oleje
v prĤbČhu filtrace, pĜíznivČjší struktura filtraþního
koláþe, snadnČjší vyþištČní kalolisu) by mČly být
podpoĜeny pĜidáním kombinace pĜísad a kyseliny
citrónové do oleje. KĜemeliny jsou nezdravé pokud
je vdechujeme, neboĢ obsahují krystalické
kĜemiþitany. Celulózy nejsou zdraví škodlivé a
mohou být používány jako pomocný prostĜedek pĜi
filtraci. Vliv koncentrace pĜidaných látek na snížení
obsahĤ fosforu, vápníku a hoĜþíku je þasto nepĜímý,
jestliže vezmeme v úvahu vzájemné ovlivĖování
jinými faktory pĤsobícími na kvalitu. To znamená,
že koncentrace pĜidaných látek, teplota oleje
v prĤbČhu kondicionování a doba kondicionování
musí být optimalizovány pro každý jednotlivý olej,
který má být tČmito látkami upravován.
119
If citric acid also should be used, the added
concentration must be optimized, too.
For a successful after treatment of rapeseed oil
fuel with added substances, citric acid and filter aids,
the definite knowledge about the quality of the
untreated oil is decisive. Therefore, the quality
parameters acid number and water content of the
untreated oil should be considered in particular. If
the values of these two parameters are not already
raised and the treatment and filtration of the oil is
done soon after the oil pressing with only a very
short time of storage like it is known from smallscaled oil mills, there should result no exceeded
limit values with the treated oil concerning acid
number and water content.
Pokud by mČla být použita také kyselina citrónová,
musí být optimalizována i její koncentrace.
Pro zdárný prĤbČh následné úpravy paliva
z Ĝepkového oleje pĜidanými látkami, kyselinou
citrónovou a pomocnými prostĜedky pĜi filtraci je
rozhodujícím faktorem znalost kvality neupraveného
oleje. Proto by mČly být brány v úvahu zvláštČ
kvalitativní parametry, jako jsou þíslo kyselosti a
obsah vody v neupraveném oleji. Pokud se hodnoty
tČchto dvou parametrĤ již nezvýší a úprava i filtrace
oleje jsou provedeny brzy po jeho vylisování s velmi
krátkou dobou skladování, tak jak se to dČlá
v malých lisovnách oleje, potom by nemČlo dojít ani
v upraveném oleji k pĜekroþení hraniþní hodnoty pro
þíslo kyselosti a obsah vody.
Kontakt:
M.Sc. (Univ.), Dipl.-Ing. (FH) Josef Witzelsperger - scientist
Dr. Edgar Remmele - director of the Department “Bigenous Fuels, Lubricants and Process Substances”
Technologie- und Förderzentrum (TFZ/Technology and Support Centre) at the Kompetenzzentrum für
Nachwachsende Rohstoffe (Centre of Excellence for Renewable Resources)
Schulgasse 18, D-94315 Straubing
Notice
The full research report is available at www.tfz.bayern.de.
The authors would like to thank the Bavarian State Ministry for Food, Agriculture and Forestry, Munich,
Germany for financing the studies.
Poznámka
Celá zpráva je k dispozici na www.tfz.bayern.de.
AutoĜi by rádi podČkovali Ministerstvu zemČdČlství a lesnictví Bavorska, Mnichov, za financování této studie.
Literatura
[1]
DEUTSCHES INSTITUT FÜR NORMUNG E.V. (2006): (Vornorm) DIN V 51605. Kraftstoffe für
pflanzenöltaugliche Motoren - Rapsölkraftstoff – Anforderungen und Prüfverfahren. Berlin: Beuth Verlag
GmbH, 12 Seiten
[2]
EBERT, H.; FLESSNER, U.; HÄHN, R.; SIMMLER-HÜBENTHAL, H.; ZSCHAU, W. (1997): Verfahren zum
Regenerieren von gebrauchten anorganischen Adsorbentien sowie Verwendung der Regenerate.
München: Deutsches Patent- und Markenamt, Offenlegungsschrift DE 195 36 992
[3]
FLESSNER, U.; ORTIZ, N.; SCHURZ, K.; ZSCHAU, W. (2004): Semi-synthetische Bleicherde. München:
Deutsches Patent- und Markenamt, Offenlegungsschrift DE 103 24 561
[4]
JALALPOOR, M. (1990): Vergleich der Effektivität von Trisyl, Tonsil Optimum und Filtrol 160 im
Hinblick auf Oxidationsstabilität und Qualität in physikalisch raffiniertem Rapsöl, GRACE GmbH & Co.
KG, 67547 Worms
[5]
LAMMERS, J. G.; GROENEWEG, J. W. (1993): Synthetic, macroporcous, amorphous alumina silica and a
process for refining glyceride oil. München: Europäisches Patentamt, European Patent Application EP
376 406
[6]
MORTON, R. B.; GRISELLI, F. (1990): Stabilitäts- und Qualitätsaspekte bei der Raffination von Speiseölen
mit Trisyl Silica. GRACE GmbH & Co. KG, 67547 Worms
[7]
NOCK, A. (1996): Silica adsorbents for edible oil processing and environmental benefits. In: ALLEN,
D. A.; KOCHHAR, S. P. (Hrsg.): Environmental issues facing the edible oil industry. Proceedings of a
conference organised by the SCI Oils & Fats Group in London, UK, 14th February 1996. Bridgwater: PJ
Barnes & Associates, S. 57-70
120
[8]
[9]
[10]
[11]
[12]
[13]
[14]
[15]
[16]
[17]
PRYOR, J. N.; BOGDANOR, J. M.; WELSH, W. A. (1994): Process for the removal of chlorophyll and color
bodies from glyceride oils using acid-treated silica adsorbents. München: Europäisches Patentamt,
European Patent Application EP 295 418
REMMELE, E.; WIDMANN, B. A.; WACHS, B. (1997): Umweltverträglichkeit von Hydraulikölen auf
Rapsölbasis beim Einsatz in mobilen Aggregaten sowie Möglichkeiten der Wiederverwendung,
Verwertung und Entsorgung: Abschlußbericht zum Untersuchungsvorhaben. LandtechnikForschungsbericht, Nr. 2. Technische Universität München-Weihenstephan, Bayerische Landesanstalt für
Landtechnik, Freising; Bayerisches Landesamt für Wasserwirtschaft, München. Freising: Landtechnik
Weihenstephan, Eigenverlag, 192 Seiten
SCHEUERMANN, E. A. (1980): Filterhilfsmittel für die Feinklärung. Die Chemische Produktion, Jg. 9, Nr.
11, S. 44, 46, 50-51, 56
VAN DALEN, J. P.; LAMMERS, G. J.; ALDCROFT, D. (1995): Process for refining glyceride oil. München:
Europäisches Patentamt, European Patent Application EP 361 622
WELSH, W. A.; PARENT, Y. O. (1992): Method for refining glyceride oils using
amorphous silica. München: Europäisches Patentamt, European Patent Application EP 185 182
WELSH, W. A.; PARKER, P. M. (1991): Method for refining glyceride oils using acid-treated amorphous
silica. München: Europäisches Patentamt, European Patent Application EP 234 221
WIDMANN, B. A.; STELZER, T.; REMMELE, E.; KALTSCHMITT, M. (2001): Produktion und Nutzung von
Pflanzenölkraftstoffen. In: KALTSCHMITT, M.; HARTMANN, H. (Hrsg.): Energie aus Biomasse –
Grundlagen, Techniken und Verfahren, Springer Verlag, Berlin, S. 537-557, ISBN 3-540-64853-4
ZSCHAU, W. (1993): Die Bleichung von Speisefetten und -ölen I.: Aus dem Arbeitskreis ''Technologien
der industriellen Gewinnung und Verarbeitung von Speisefetten“. Fett Wissenschaft Technologie / Fat
Science Technology, Jg. 95, Nr. 4, S. 123-126
ZSCHAU, W. (1995): Die Bleichung von Speisefetten und -ölen III.: Aus dem Arbeitskreis ''Technologien
der industriellen Gewinnung und Verarbeitung von Speisefetten“. Fett Wissenschaft Technologie / Fat
Science Technology, Jg. 97, Nr. 5, S. 177-182
ZSCHAU, W. (1998): Die Bleichung von Speisefetten und Ölen V.: Aus dem Arbeitskreis ''Technologien
der industriellen Gewinnung und Verarbeitung von Speisefetten“. Zeitschrift für Wissenschaft und
Technologie der Fette, Öle und Wachse / Journal for Science and Technology of Fats, Oils and Waxes,
Jg. 100, Nr. 11, S. 513-517
121
Rapeseed Oil Fuelled Tractors – Operation and Emission Characteristics
Motory traktorĤ pohánČné palivem z Ĝepkového oleje - provoz a emisní charakteristiky
Klaus Thuneke, Thomas Gassner, Peter Emberger - Technologie- und Förderzentrum,
Straubing, Germany
Summary
Rapeseed oil fuelled tractors gain more and more
importance in Germany. Due to the differences
between diesel and rapeseed oil fuel properties, such
as kinematic viscosity and ignition behaviour,
conventional diesel engines have to be adapted to the
demands of rapeseed oil fuel. Up to now tractors
were usually retrofitted by specialised workshops, but
recently series produced rapeseed oil fuel compatible
tractors are offered by the agricultural machinery
industry. Because of the fairly new technology and
ongoing diesel engine development, operational
reliability, engine performance and emission
characteristics of rapeseed oil fuelled tractors under
practice conditions are widely unknown. Thus, it is
the aim of a research project, to monitor operation
data and assess exhaust gas emissions of rapeseed oil
fuelled tractors.
Objects of investigation are two, with single-tank
systems converted rapeseed oil fuelled tractors,
which are used in agricultural practice. Important
operation data (e. g. exhaust gas temperature, fuel
temperature) are recorded continuously and fuel as
well as engine oil qualities are analysed. The
measurement of power output, fuel consumption and
exhaust gas emissions takes place recurrently at a test
stand on the basis of EU-Directive 2000/25/EG.
Result discussion is done in terms of the compliance
with emission standards and differences between
rapeseed oil and diesel fuel operation. The results of
this work may help to assess operational reliability
and emission behaviour of rapeseed oil fuelled
tractors. Furthermore advices for reliable tractor
operation can be given and the compliance with
emission standards can be reviewed.
The two tractors showed almost no failures within
the investigated period. However, due to the
accumulation of rapeseed oil fuel in the engine, a
more frequent engine oil exchange (every 250
operating hours) is necessary. Power output is 5 to
10% higher with rapeseed oil and specific fuel
consumption is equal to diesel fuel operation.
The tractors fulfil the demands of the appropriate
exhaust gas stages I and II for carbon monoxide
(CO), hydrocarbons (HC) and particulate mass with
rapeseed oil fuel. However, the limiting value for
nitrogen oxides emissions (NOX) is exceeded up to
15 %. Comparing diesel and rapeseed oil fuel
operation, latter shows lower emission levels for CO,
HC and particulate mass but higher NOX. In general
idle and low load operation with rapeseed oil fuel
leads to higher particulate mass and CO emissions in
comparison to diesel fuel, whereas during middle and
Anotace
Traktory využívající palivo z Ĝepkového oleje
nabývají v NČmecku stále více na významu.
V dĤsledku rozdílu mezi vlastnostmi nafty a paliva z
Ĝepkového oleje, jako je kinematická viskozita a
funkce zapalování, musí být tradiþní naftové motory
pĜizpĤsobeny požadavkĤm tohoto nového paliva. Až
do souþasné doby byly traktory obvykle dodateþnČ
upravovány ve specializovaných dílnách, ale jejich
nové Ĝady, které nabízejí výrobci zemČdČlských
strojĤ, jsou již pĜímo pĜizpĤsobeny provozu na
Ĝepkový olej. Avšak, protože se jedná o úplnČ novou
technologii a stále pokraþuje vývoj naftových
motorĤ, provozní spolehlivosti, výkonnosti motorĤ a
emisních vlastností, traktory používající jako palivo
Ĝepkový olej se v praxi zatím ve vČtší míĜe
neuplatĖují. Cílem výzkumného projektu je proto
sledovat provozní údaje a vyhodnocovat emise
výfukových plynĤ u tČchto traktorĤ.
PĜedmČtem výzkumu jsou dva traktory se systémy
s jednou nádrží pĜestavČné na pohon palivem
z Ĝepkového oleje, které jsou používány v
zemČdČlské praxi. PrĤbČžnČ jsou zaznamenávány
dĤležité provozní údaje (napĜ. teplota výfukových
plynĤ, teplota paliva) a rovnČž se analyzují vlastnosti
paliva a motorového oleje. MČĜení výstupního
výkonu, spotĜeby paliva a emisí výfukových plynĤ se
provádí periodicky na zkušebním stavu a v souladu se
smČrnicí EU þ. 2000/25/ES. Diskuse se zabývá
shodou s emisními standardy a rozdílem mezi
provozem na naftu a Ĝepkový olej. Výsledky této
práce mohou pomoci vyhodnotit provozní
spolehlivost a emise u traktorĤ pohánČných palivem
z Ĝepkového oleje. Na základČ tČchto výsledkĤ je
možné zajistit spolehlivý provoz traktorĤ a porovnat
zjištČné hodnoty emisí s emisními normami.
V prĤbČhu zkoušení obou traktorĤ nebyly zjištČny
témČĜ
žádné
poruchy.
Avšak,
v dĤsledku
nahromadČní Ĝepkového oleje v motoru, byla
zapotĜebí þastČjší výmČna motorového oleje (po
každých 250 hodinách provozu). Ve srovnání
s provozem na naftu je pĜi použití Ĝepkového oleje
výstupní výkon o 5 až 10 % vyšší a specifická
spotĜeba paliva stejná.
Traktory používající palivo z Ĝepkového oleje
splĖují požadavky stupĖĤ I a II týkající se
výfukových plynĤ, pokud jde o oxid uhelnatý (CO),
uhlovodíky (HC) a množství hmotných þástic. Avšak
hraniþní hodnota pro emise oxidĤ dusíku (NOx) byla
pĜekroþena až o 15 %. PĜi srovnání provozu na naftu
a Ĝepkový olej vykazuje Ĝepkový olej nižší hodnoty
emisí u oxidu uhelnatého, uhlovodíkĤ a množství
hmotných þástic, avšak vyšší emise oxidĤ dusíku. PĜi
122
heavy load operation particulate mass and CO
emissions are equal or less. Nitrogen oxides are little
higher with rapeseed oil than with diesel fuel at all
test modes of the engine operating map. But on the
other hand hydrocarbons are reduced significantly.
Although present exhaust gas regulations can be
fulfilled widely, efforts have to be undertaken to
comply with future demands.
chodu naprázdno a provozu s nízkým zatížením vede
použití Ĝepkového oleje k vČtšímu množství emisí
hmotných þástic a oxidu uhelnatého (CO) ve srovnání
s použitím nafty, zatímco pĜi provozu se stĜedním a
velkým zatížením jsou emise hmotných þástic a
oxidu uhelnatého stejné nebo nižší. Emise oxidĤ
dusíku jsou o nČco vyšší u paliva z Ĝepkového oleje
než u nafty ve všech testovacích režimech provozu
motoru. Avšak na druhé stranČ znaþnČ nižší je obsah
uhlovodíkĤ. Aþkoliv souþasné pĜedpisy týkající se
výfukových plynĤ je možné vČtšinou splnit, je nutné
vynakládat úsilí na splnČní budoucích požadavkĤ.
Introduction
The use of rapeseed oil fuel in vegetable oil
compatible tractors has environmental benefits and
increases agricultural value added. Additionally, a
reduction of fuel costs can be achieved in many
cases. Uncertainties, inhibiting higher market
relevance, are long term operation reliability,
warranty agreements for adapted engines and
compliance with exhaust gas emission regulations.
Thus, the Technologie- und Förderzentrum in
Straubing is investigating together with the LVFZ
Kringell and financed by the Bavarian State Ministry
for Agriculture and Forestry two rapeseed oil fuelled
tractors in practical use (Figure 1). The objective is,
besides continuous monitoring of operational
characteristics, engine oil and fuel quality, to
determinate emission characteristics by recurrent
measurement.
Úvod
Použití paliva z Ĝepkového oleje v traktorech
pĜizpĤsobených provozu na rostlinná paliva
pĜedstavuje pĜínos z hlediska životního prostĜedí a
zvyšuje zemČdČlskou pĜidanou hodnotu. KromČ toho
je možné dosáhnout v mnoha pĜípadech snížení
nákladĤ na palivo. K nejistotám a problémĤm
bránícím vČtšímu významu tČchto paliv na trhu patĜí
otázka dlouhodobé provozní spolehlivosti, záruþní
smlouvy pro upravené motory a splnČní pĜedpisĤ
v oblasti
emisí
výfukových
plynĤ.
Proto
Technologické a podpĤrné centrum ve Straubingu
zkoumá spoleþnČ s LVFZ Kringell a s finanþními
prostĜedky poskytnutými Ministerstvem zemČdČlství
a lesnictví Bavorska praktické použití dvou traktorĤ
pohánČných palivem z Ĝepkového oleje (obr. 1).
Figure 1: Rapeseed Oil Compatible Tractors Fendt
Farmer Vario 412 and Deutz-Fahr Agrotron TTV 1160
at LVFZ Kringell
Obr. 1: Traktory upravené na pohon paliva z Ĝepkového
oleje Fendt Farmer Vario 412 a Deutz-Fahr Agrotron
TTV 1160 v LVFZ Kringell
Methods
Objects of investigation are a Deutz-Fahr
Agrotron TTV 1160, adapted to rapeseed oil fuel by
a single-tank system of the company Hausmann and
a Fendt Farmer Vario 412 tractor, retrofitted also
with a single-tank system of the company VWP.
Important data of the tractors are shown in Table 1.
During the investigated period of two years
operation data such as different fuel temperatures,
exhaust gas temperature, engine oil temperature, etc.
are recorded continuously (Table 2). Additionally,
fuel and engine oil qualities are analysed.
Metody
Ke zkoušení byly vybrány traktor Deutz-Fahr
Agrotron TTV 1160 upravený na použití paliva
z Ĝepkového oleje systémem jedné nádrže vyrobené
spoleþností Hausmann a traktor Fendt Farmer Vario
412 rovnČž vybavený systémem jedné nádrže od
spoleþnosti VWP. DĤležité údaje o traktorech jsou
uvedeny v tab. 1.
V prĤbČhu dvouletého testovacího období byly
nepĜetržitČ zaznamenávány provozní údaje jako jsou
rozdílné teploty paliva, teplota výfukových plynĤ,
teplota motorového oleje atd. (tab. 2). Dále byly
analyzovány vlastnosti paliva a motorového oleje.
123
Table 1: Technical Data of the Tested Tractors
Tractor Manufacturer
Deutz-Fahr
Tractor Model
Agrotron TTV 1160
Number of Cylinders
6
Engine Power in kW
119
Engine Type
Deutz BF6M1013EC
Year of Manufacture
2005
Default Exhaust Gas Stage
II
Adaptation Company
Hausmann
Operating Hours at Time of Adaptation
250
Operating Hours at Time of Measurement
245-1525
Fendt
Farmer Vario 412
4
94
Deutz BF4M2013C
2003
I
VWP
new
1940-3230
Tab. 1: Technické údaje testovaných traktorĤ
Výrobce traktoru
Deutz-Fahr
Typ traktoru
Agrotron TTV 1160
Poþet válcĤ
6
Pohon motoru v kW
119
Typ motoru
Deutz BF6M1013EC
Rok výroby
2005
Fáze výfukových plynĤ
II
Spoleþnost provádČjící úpravy traktorĤ
Hausmann
Provozní hodiny v dobČ úpravy
250
Provozní hodiny v dobČ mČĜení
245-1525
Fendt
Farmer Vario 412
4
94
Deutz BF4M2013C
2003
I
VWP
new
1940-3230
Tab. 2: MČĜené provozní údaje traktoru Deutz-Fahr Agrotron TTV 1160
Kód
MČĜené parametry
Bh / v / GPS
Provozní hodiny / Rychlost jízdy / Poloha GPS
nT / PTR
Otáþky motoru / Zatížení motoru
B
SpotĜeba paliva
DH1/2
OhĜátí vstĜikovacího ventilu na 70/100 °C
TLU1
Teplota okolního vzduchu
pLL
Tlak vzduchu
TKT1 TKE TKR
Teplota paliva: Zásobní nádrž / VstĜikovací ventil / Systém zpČtného
vedení paliva
TAZ1-6
Teplota výfukových plynĤ (výfukové potrubí, 6 válcĤ)
TOel
Teplota motorového oleje
TW
Teplota chladícího média
The measurement of engine power, fuel
consumption and exhaust gas emissions took place
at the TFZ test stand (Figure 2) on the basis of EUDirective 2000/25/EG with a power take-off
dynamometer. Thereby, eight test modes within the
engine operating map are run through (Figure 3). All
limited exhaust gas components: carbon monoxide
(CO), nitrogen oxides (NOX), hydrocarbons (HC)
and particle mass are recorded. The results of every
single test mode are added up with specified
weighting factors. Emission results are stated in
g/kWh, assuming a power loss for transmission
between engine and power take-off of 10%.
MČĜení výkonu motoru, spotĜeby paliva a emisí
výfukových plynĤ se provádČlo na zkušebních
stavech TFZ (obr. 2) podle smČrnice EU þ.
2000/25/EG s použitím mČĜiþe odebraného výkonu.
Dále bylo testováno ještČ osm zkušebních režimĤ
v rámci charakteristiky chodu motoru (obr. 3).
Zaznamenány byly hodnoty všech limitovaných
složek výfukových plynĤ : oxidu uhelnatého (CO),
oxidĤ dusíku (NOx), uhlovodíkĤ (HC) a hmotných
þástic. Výsledky každého jednotlivého zkušebního
režimu jsou seþteny s pĜedepsanými váhovými
þiniteli. Výsledky týkající se množství emisí jsou
udány v g/kWh pĜiþemž se poþítá se ztrátou výkonu
na pĜevodech a na vývodovém hĜídeli 10 %.
124
Figure 2: Deutz-Fahr Agrotron TTV 1160 at the Exhaust Gas Stand of
the TFZ
Obr. 2: Traktor Deutz-Fahr Agrotron TTV 1160 na zkušebním stavu
TFZ
Výsledky
Provozní spolehlivost
V prĤbČhu zkušebního období 22 mČsícĤ od
bĜezna 2006 do prosince 2007 prokázaly oba
traktory, že jsou plnČ použitelné v praxi, pĜiþemž
oba mČly za sebou 1300 provozních hodin. BČhem
této doby nedošlo k technickým poruchám. Pouze
v jediném pĜípadČ došlo ke ztrátČ tlaku v palivové
soustavČ traktoru Deutz-Fahr, jejíž pĜíþinou bylo
opotĜebování palivového þerpadla, což vedlo
k nižšímu výstupnímu výkonu. Avšak tento problém
nebyl pĜímým dĤsledkem použití Ĝepkového oleje
jako paliva.
Provozní charakteristiky
Za úþelem zjištČní provozních charakteristik
bČhem provozu motoru byly sledovány dĤležité
parametry každých 120 sekund (zpoþátku každých
300 sekund). Jak je vidČt na obr. 4, traktor DeutzFahr byl v provozu po více než 20% doby zkoušení
pĜi plném zatížení. PĜi nízkém zatížení byl v provozu
30% zkušební doby (tj. do 20% zatížení motoru) a
zbytek 50% pĜipadá na þásteþné zatížení (tj. od 20
do 90% zatížení motoru).
Teplota paliva v nádrži traktoru Deutz-Fahr se
pohybovala jak je patrné z obr. 4 po více než
polovinu z celkem zaznamenaných 605 hodin
provozu v rozmezí 40 – 55 stupĖĤ C. Tyto vysoké
teploty vznikají zahĜíváním paliva v þerpadlech,
v pĜedehĜátém filtru a palivovém potrubí, které
prochází hlavou válce. Takto zahĜáté palivo prochází
pĜes chladiþ paliva a spoleþnČ s olejem uniklým ze
vstĜikovacích ventilĤ se vrací zpČt do nádrže. KvĤli
zrychlenému procesu stárnutí už zahĜátého Ĝepk.
oleje by mČla být nádrž vyprazdĖována pĜed
dlouhodobým zastavením práce a pak znovu
naplnČna vysoce kvalitním palivem z Ĝepk. oleje.
Motorový olej
HromadČní paliva z Ĝepk. oleje v motorovém
oleji vyžaduje dĜívČjší výmČnu tohoto motorového
oleje pĜi provozu na Ĝepk. olej, než je tomu pĜi
provozu na naftu. Výsledky dosažené u traktoru
Deutz-Fahr vykazují lineární nárĤst obsahu paliva
v motorovém oleji o 5% bČhem 60 hodin provozu. U
traktoru znaþky Fendt došlo k nárĤstu o 5% bČhem
130 hodin provozu (obr. 5).
Results
Operational Reliability
Within the investigated period of 22 months
from March 2006 to December 2007 the two tractors
proved their full suitability in practical use,
completing 1300 operating hours each. During that
time technical malfunction did not occur. Solely in
one case a pressure loss in the fuel system of the
Deutz-Fahr tractor, derived from a fatigue of the fuel
pump, led to lower power output. However, this was
not a direct consequence of rapeseed oil use.
Operation Characteristics
For ascertainment of operation characteristics
during engine operation, important parameters were
monitored every 120 seconds (initially every 300 s).
As it can be seen in Figure 4, the Deutz-Fahr tractor
was operated over 20% of the investigated time at
full load. Low load operation up to 20% engine load
demanded some 30%, the residual 50% fell upon
partial load (20 to 90% engine load).
Fuel temperature in the tank of the Deutz-Fahr
tractor was according to Figure 4 for more than half
of the totally recorded 605 operating hours between
40 and 55 °C. These high temperatures arise from
fuel heating in pumps, in the pre-heated filter as well
as in fuel pipes running through the cylinder head.
Such heated fuel circulates via the fuel cooler,
together with the leak oil of the injectors, back into
the tank. Due to accelerated aging processes of once
heated rapeseed oil, the tank should be emptied
largely before long-term stoppage and refilled with
high quality rapeseed oil fuel again.
Engine Oil
The accumulation of rapeseed oil fuel in the
motor oil requires earlier engine oil exchange for
rapeseed oil fuel than for diesel fuel operation.
Results with the Deutz-Fahr tractor show a linear
increase of fuel content in the engine oil of 5%
within 60 operating hours. For the Fendt tractor the
increase is 5% within 130 operating hours (Figure
5).
125
max. Torque
12
5
2
Torque
Power Output at Power Take-Off
6
3
7
Power Output
4
8
Engine Rotation Speed
Figure 3: Eight Test Modes within the Engine
Operating Map according to 2000/25/EG
for Emission Tests
Frequency Distribution
30
Obr. 3: Osm zkušebních režimĤ v rámci
charakteristiky chodu motoru podle pĜedpisu
2000/25/EG pro zkoušky emisí
n = 30102
%
20%
20
18%
15 12%
9%
10
8%
5%
5
7%
7%
7%
6%
0
0
10 20 30 40 50 60 70 80
Engine Load (PTR)
% 100
30
Frequency Distribution
n = 17803
25%
%
20
14%
15
10
6%
5
0
8% 8% 9%
16%
10%
3%
<1% 1%
0
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 °C 60
Fuel Temperature in Storage Tank (TKT1)
Figure 4: Frequency Distribution of Engine Load Levels
(up) over 1085 Operating Hours and Fuel Temperature
Levels in the Storage Tank (under) over 605
Operating Hours of the Deutz-Fahr TTV 1160
Obr. 4: RozdČlení þetnosti úrovní zatížení motoru
(nahoĜe) po 1085 provozních hodinách a hodnoty
teplot paliva v zásobní nádrži (dole) po 605 provozních
hodinách u traktoru Deutz-Fahr TTV 1160
Fuel Content in Motor Oil
25
Deutz-Fahr Agrotron
Fendt Farmer Vario
%
15
10
5
0
0
50
100 150 200 250 300
Motor Oil Operating Hours
h
400
Figure 5: Fuel Content in the Motor Oil Depending
on Motor Oil Operating Hours for several Engine Oil
Fillings of Two Tractors
Obr. 5: Obsah paliva v motorovém oleji v závislosti
na provozních hodinách motorového oleje
pro nČkolik jeho náplní u dvou traktorĤ
126
Maximum tolerable fuel contents in the motor oil
can not be quoted as an absolute value because they
depend on oil composition and engine operation
characteristics (e. g. oil temperature). For the Fendt
tractor with a relatively small oil volume and high
motor oil temperatures, the same oil exchange
interval of about 200 operating hours is necessary
despite a lower fuel entry rate in comparison to the
Deutz-Fahr tractor. This can be deduced from motor
oil analyses that show an increase in viscosity at
some 200 operating hours after an initial decrease,
caused by rapeseed oil entry (Fig. 6 and Fig. 7). This
lower turning point marks the beginning of an
unregulated motor oil aging and should therefore not
be exceeded. In future, fuel entry in the motor oil is
to be minimised, oil temperature has to be limited by
an appropriate and effective motor oil cooling
system and developments to a purpose designed
motor oil with low polymerisation tendency has to
be promoted. Besides that, the contribution of
improving rapeseed oil fuel quality (e g. by
additives) has to be evaluated.
MaximálnČ pĜípustný obsah paliva v motorovém
oleji nemĤže být uveden jako absolutní hodnota,
protože to závisí na složení oleje a provozních
charakteristikách motoru (napĜ. teplotČ oleje). U
traktoru Fendt s pomČrnČ malým množstvím oleje a
vysokými teplotami motorového oleje je nezbytný
stejný interval výmČny oleje pĜibližnČ po 200
hodinách provozu i pĜesto, že je zde nižší vstupní
rychlost paliva ve srovnání s traktorem Deutz-Fahr.
Toto je možné vyvozovat z analýz motorového
oleje, které ukazují zvýšení viskozity po pĜibližnČ
200 hodinách provozu, zatímco zpoþátku došlo
k jejímu snížení zpĤsobeném vniknutím Ĝepkového
oleje (obr. 6 a 7). Tato nižší hranice oznaþuje
zaþátek neregulovaného stárnutí motorového oleje a
tudíž by nemČla být pĜekroþena. V budoucnu je tĜeba
minimalizovat vnikání paliva do motorového oleje,
teplota oleje musí být omezena vhodným a úþinným
systémem jeho chlazení a musí být podpoĜen vývoj
k úþelovému motorovému oleji s malou náchylností
k polymerizaci. KromČ toho musí být vyhodnoceny
možnosti zlepšení kvality paliva z Ĝepkového oleje
(napĜ. pĜidáním pĜísad).
Power Output and Fuel Consumption
The results show a slight increase of power
output and torque up to 10% during rapeseed oil
operation (Fig. 8). This can be explained by higher
injected fuel amounts in consequence of earlier
injection nozzle opening and higher fuel pressure in
the nozzle due to differences in fuel characteristics,
such as viscosity and compressibility. However, for
electronically controlled injection systems (e. g.
common-rail) a lower power output is expected,
because of equal injection amounts (same nozzle
opening time) and a 4% lower heating value of
rapeseed oil fuel. At about the same percentage as
the power output increase (10%), the mass related
specific fuel consumption is increasing when using
rapeseed oil. However, the volume based fuel
consumption with rapeseed oil is just about equal to
diesel fuel operation, due to the higher density of
rapeseed oil (Fig. 9).
Výstupní výkon a spotĜeba paliva
Výsledky ukazují mírné zvýšení výstupního
výkonu a kroutícího momentu do 10% bČhem
provozu na Ĝepkový olej (obr. 8). To je možné
vysvČtlit vČtším množstvím vstĜíknutého paliva, k
þemuž dochází dĜívČjším otevĜením vstĜikovací
trysky a vyšším tlakem paliva v trysce v dĤsledku
rozdílĤ v charakteristických vlastnostech paliva jako
jsou viskozita a stlaþitelnost. Avšak u elektronicky
Ĝízených vstĜikovacích soustav (jako je napĜ.
akumulátorové vstĜikování) se oþekává nižší
výstupní výkon kvĤli stejným vstĜikovaným
množstvím (stejná doba otevĜení trysky) a o 4%
nižší výhĜevnosti paliva z Ĝepkového oleje. PĜibližnČ
o stejné procento, jako se zvýší výstupní výkon (o
10%), se zvýší pĜi použití Ĝepkového oleje i
specifická spotĜeba paliva. Avšak objem spotĜeby
paliva z Ĝepkového oleje je pĜibližnČ stejný jako pĜi
provozu na naftu, protože Ĝepkový olej má vyšší
hustotu (obr. 9).
Emissions
Results of emission measurements according to
directive 2000/25/EG are shown in Figure 10 for the
Deutz-Fahr tractor and in Fig. 11 for the Fendt
tractor. With the tested tractors the relevant emission
standards (exhaust gas stage II and I) are proven to
be fulfilled with rapeseed oil fuel for CO, HC and
particle mass, but not for NOX. Besides the DeutzFahr Agrotron TTV 1160, when fuelled with diesel
fuel, both tractors even meet the limiting values for
HC of stage IV. Also particle mass emissions of the
Fendt tractor (stage I) with rapeseed oil fuel were in
the same range of the future limiting values of stage
III B and IV, which even though will be determined
by an alternative test cycle.
Emise
Výsledky mČĜení emisí podle smČrnice þ.
2000/25/ES jsou uvedeny na obr. 10 u traktoru
Deutz-Fahr a na obr. 11 u traktoru Fendt. U
zkoušených traktorĤ byly splnČny hlavní emisní
limity u paliva z Ĝepkového oleje (stupnČ
výfukových plynĤ I a II) u CO, HC a hmotných
þástic, ale nikoliv u NOx. Pokud je traktor DeutzFahr Agrotron TTV 1160 pohánČn naftou, pak oba
traktory splĖují i limitní hodnoty pro HC, stupeĖ IV.
RovnČž emise hmotných þástic u traktoru Fendt
(stupeĖ I) pohánČném palivem z Ĝepkového oleje
byly ve stejném rozmezí budoucích limitních hodnot
stupĖĤ III B a IV, které budou stanoveny
alternativním zkušebním cyklem.
127
80 Oil Change 1*
2
3
5
4
Kinematic Viscosity
mm²/s
70
65
Viscosity at 40°C
Viscosity at 100°C
60
14
12
10
2000 2200 2400 2600 2800 3000
h
Operating Hours (Fendt Vario 412)
3400
* Oil Change 1: Change from Motor Oil Mobil Delvac MX 15W40 to BayWa Plantomot 5W40
Figure 6: Kinematic Viscosity of Motor Oil Samples
of the Fendt Farmer Vario 412 during several Motor
Oil Fillings
80 Change
1*
2
3
45
678
Obr. 6: Kinematická viskozita vzorkĤ motorového
oleje z traktoru Fendt Farmer Vario 412
z nČkolika olejových náplní
10
9
Kinematic Viscosity
mm²/s
70
65
60
14
12
10
200
Viscosity at 40 °C
Viscosity at 100 °C
400 600 800 1000 1200 h
1600
Operating Hours (Deutz-Fahr TTV 1160)
* Oil Change 1: Change from Mobil Delvac MX 15W40 to BayWa Plantomot 5W40
210
kW
700
Nm
Torque
150
120
Obr. 7: Kinematická viskozita vzorkĤ motorového
oleje z traktoru Deutz-Fahr TTV 1160
z nČkolika olejových náplní
500
400
Power Output
90
300
60
200
Rapeseed Oil 879 h
Rapeseed Oil 863 h
Diesel 874 h
30
Torque
Power Output (Power Take-Off)
210
Power Output (Power Take-Off)
Figure 7: Kinematic Viscosity of Motor Oil Samples
of the Deutz-Fahr TTV 1160 during veral
Motor Oil Fillings
100
0
0
1000 1200 1400 1600 1800 1/min 2200
Engine Speed
700
Nm
150
500
120
Power Output
300
90
200
60
30
400
Rapeseed Oil 3224 h
Diesel 3230 h
Torque
Torque
kW
100
0
0
1000 1200 1400 1600 1800 1/min 2200
Engine Speed
Figure 8: Power Output at Power Take-Off and Torque
of the Deutz-Fahr TTV 1160 (up) and the Fendt Famer
Vario 412 (under) with Diesel and Rapeseed Oil Fuel
Obr. 8: Výstupní výkon na vývodovém hĜídeli a
kroutící moment traktoru Deutz-Fahr TTV 1160
(nahoĜe) a traktoru Fendt Farmer Vario 412 (dole)
pĜi použití nafty a paliva z Ĝepkového oleje
128
1400
Fuel Consumption
ml/kWh
Rotation Speed 2100 min
-1
Rot. Speed 1400 min
1000
-1
Idle
Rapeseed Oil
Diesel
800
600
before adaptation
400
200
0
Load in %: 100
75
50
10
100
75
50
--
1
2
3
4
5
6
7
8
Test Modes (8-Mode-Cycle 2000/25/EG)
1400
Fuel Consumption
ml/kWh
Rotation Speed 1950 min
-1
Rot. Speed 1350 min
1000
-1
Idle
Rapeseed Oil
Diesel
800
600
400
200
0
Load in %: 100
75
50
10
100
75
50
--
1
2
3
4
5
6
7
8
Test Modes (8-Mode-Cycle 2000/25/EG)
Figure 9: Volumetric Specific Fuel Consumption
of the Deutz-Fahr TTV 1160 (up) and the Fendt Famer
Vario 412 (under) with Diesel and Rapeseed Oil Fuel
--
1,1
g/kWh
Diesel Fuel
0,9
Rapeseed Oil Fuel
0,8
Limiting Value (Stage II) 0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
CO NOx
-HC Particle
Exhaust Gas Components
HC-, Particle-Emissions
CO-, NOx-Emissions
11
g/kWh
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
Figure 10: Limited Exhaust Gas Emissions
with Rapeseed Oil and Diesel Fuel of a Deutz-Fahr
Agrotron TTV 1160 in Comparison to Limiting Values
of Exhaust Gas Stage II
(Limiting Value: 1,3)
Obr. 10: Limitované emise výfukových plynĤ
u traktoru Deutz-Fahr Agrotron TTV 1160 pohánČném
palivem z Ĝepkového oleje a naftou ve srovnání
s limitními hodnotami výfukových plynĤ stupnČ II
1,1
--
CO NOx
-HC Particle
Exhaust Gas Components
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0,0
HC-, Particle-Emissions
g/kWh
Diesel Fuel
0,9
Rapeseed Oil Fuel
Limiting Value (Stage I) 0,8
CO-, NOx-Emissions
11
g/kWh
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
Obr. 9: Objemová specifická spotĜeba paliva u
u traktoru Deutz-Fahr TTV 1160 (nahoĜe) a Fendt Farmer
Vario 412 (dole) pĜi provozu na naftu a Ĝepkový olej
Figure 11: Limited Exhaust Gas Emissions
with Rapeseed Oil and Diesel Fuel of a Fendt Farmer
Vario 412 in Comparison to Limiting Values
of Exhaust Gas Stage I
Obr. 11: Limitované emise výfukových plynĤ
u traktoru Fendt Farmer Vario 412 pohánČném
palivem z Ĝepkového oleje a naftou ve srovnání
s limit. hodnotami výfukových plynĤ stupnČ I
129
Apart from NOx, rapeseed oil fuel operation has
advantages for limited emission components
compared to diesel fuel, in particular for HC. A
detailed look at the emissions of both tractors
reveals, that idle and low load operation with
rapeseed oil fuel leads to higher particulate mass and
CO emissions in comparison to diesel fuel, whereas
during middle and heavy load operation particulate
matter and CO emissions are equal or less. The
emission characteristics of both tractors do not show
any trend over the investigated operation time.
Comparing emissions between rapeseed oil and
diesel fuel operation, it has to be considered, that
engines can only be optimised properly for either,
rapeseed oil or diesel fuel. Because of the fact that
there is no sophisticated optimisation of the presently
available retrofitted conventional diesel engines, a
high potential of emission reduction can be deduced.
With fuel specific optimisation of the engine, the
engine operating map and exhaust gas after treatment
systems, the fulfilment of upcoming emission
demands appears to be feasible with rapeseed oil fuel.
Further tests will be conducted, focussing also on
series produced stage III tractors, provided by the
machinery industry, and other not limited emission
components.
S výjimkou NOx je provoz na palivo z Ĝepkového
oleje výhodnČjší oproti použití nafty, kvĤli nižšímu
obsahu ostatních složek výfukových plynĤ, zvláštČ
pak HC. Podrobné zkoumání emisí u obou traktorĤ
ukazuje, že chod na prázdno a provoz s nízkým
zatížením vede u paliva z Ĝepkového oleje k vČtšímu
množství hmotných þástic a emisí CO ve srovnání
s provozem na naftu, zatímco pĜi provozu se
stĜedním a vysokém zatížení jsou emise hmotných
þástic a CO stejné nebo nižší. Emisní charakteristiky
obou traktorĤ nevykazovaly v prĤbČhu zkoumané
provozní doby žádný vývoj. PĜi srovnání emisí
vzniklých provozem na Ĝepkový olej a provozem na
naftu musíme vzít v úvahu, že motory mohou být
správnČ optimalizovány pouze buć na Ĝepkový olej,
nebo na naftu. Vezmeme-li v úvahu, že v souþasné
dobČ neexistuje žádná propracovaná optimalizace
dodateþnČ vybavených konvenþních naftových
motorĤ dá se pĜedpokládat, že je zde ještČ vysoký
potenciál pro snížení emisí. PĜi optimalizaci paliva
pro urþitý motor, diagramu provozu motoru a
následné úpravy výfukových plynĤ je možné použití
paliva z Ĝepkového oleje. Budou provádČny další
zkoušky zamČĜené rovnČž na Ĝadu traktorĤ se
stupnČm výfukových plynĤ III vyrábČných
producenty zemČdČlských strojĤ.
Conclusions
Both rapeseed oil fuelled tractors showed a high
reliability during operation. The basis for that were a
careful technical supervision and maintenance,
skilled operators, a convenient operational profile as
well as a high rapeseed oil fuel quality according to
pre-standard DIN V 51605. For reducing
maintenance work future development should aim
especially on the reduction of fuel entry into the
motor oil. Regarding emission behaviour, rapeseed
oil operation has advantages in terms of the
reduction of limited exhaust gas components, apart
from NOx. However, new engine and exhaust gas
after treatment technology require further adaptation
measures for rapeseed oil use.
Because of the non-restrictive suitability for
practice use of the investigated rapeseed oil fuelled
tractors, confidence of the operators was very high
and tractors are further operated with rapeseed oil
fuel. Higher maintenance work is accepted for the
sake of implementing an independent fuel supply in
agriculture.
ZávČry
Oba traktory pohánČné palivem z Ĝepkového
oleje
prokázaly
bČhem
provozu
vysokou
spolehlivost. Základem pro to byla peþlivá technická
kontrola a údržba, kvalifikovaná obsluha, vhodný
provozní profil a vysoká kvalita Ĝepkového oleje
podle normy DIN V 51605. Pro omezení údržby by
mČl být budoucí vývoj zamČĜen zvláštČ na snížení
množství paliva, které pronikne do motorového
oleje. Vzhledem ke složení emisí je provoz na palivo
z Ĝepkového oleje výhodný, protože snižuje
množství limitovaných složek výfukových plynĤ
s výjimkou NOx. Avšak nový motor a technologie
pro následnou úpravu výfukových plynĤ vyžadují
další adaptace nutné pro použití Ĝepkového oleje.
Protože výzkumem nebyla zjištČna žádná
omezení v praktickém použití traktorĤ pohánČných
palivem
z Ĝepkového
oleje
byla
dĤvČra
provozovatelĤ velmi vysoká a traktory i nadále
používají Ĝepkový olej jako palivo. Poþítá se
s vyššími nároky na údržbu v dĤsledku zavádČní
nezávislého zásobování palivem v zemČdČlství.
130
Acknowledgement
The authors would like to thank greatly the Bavarian State Ministry for Agriculture and Forestry for financing
this research project. Special thanks go to Wolfgang Löw from the LVFZ Kringell of the Bavarian State
Research Centre for Agriculture for the excellent co-operation. The entire report is available at
www.tfz.bayern.de.
PodČkování
AutoĜi by rádi podČkovali Ministerstvu zemČdČlství a lesnictví Bavorska za financování tohoto výzkumného
projektu. Zvláštní dík za vynikající spolupráci pak patĜí Wolfgangu Löwovi z Bavorského státního výzkumného
centra pro zemČdČlství. Celá zpráva je k dispozici na www.tfz.bayern.de
Literatura
European Union (2000): Directive 2000/25/EG of the European Parliament and the Council of 22 May 2000 on
action to be taken against the emission of gaseous and particulate pollutants by engines intended to power
agricultural or forestry tractors and amending Council Directive 74/150/EEC
Evropská unie (2000): smČrnice 2000/25/ES Evropského parlamentu a Rady z 22. kvČtna 2000 o opatĜeních proti
emisím plynných a pevných zneþisĢujících látek z motorĤ urþených k pohonu zemČdČlských nebo lesnických
traktorĤ a upravující smČrnici Rady þ. 74/150/EHS.
Thuneke, K.; Gassner, T.; Emberger, P.; Remmele, E. (2009): Untersuchungen zum Einsatz rapsölbetriebener
Traktoren beim Lehr-, Versuchs- und Fachzentrum für Ökologischen Landbau und Tierhaltung Kringell.
Berichte aus dem TFZ 17. Straubing: Technologie- und Förderzentrum im Kompetenzzentrum für
Nachwachsende Rohstoffe
Kontakt:
Klaus Thuneke, Thomas Gassner, Peter Emberger - Technologie- und Förderzentrum, Schulgasse 18, D-94315
Straubing, Germany
131
132
Název:
Title:
Actual state and new chalanges for mixed and biogenic fuels
Vydavatel:
Výzkumný ústav zemČdČlské techniky, v.v.i. (VÚZT, v.v.i.) pod
koordinací a gescí Sdružení pro výrobu bionafty (SVB)
Ministerstvo zemČdČlství ýeské republiky (MZe ýR)
ýeská zemČdČlská univerzita v Praze, Technická fakulta, Katedra
technických zaĜízení staveb (ýZU - TF KTZS)
Organizer:
Research Institute of Agricultural Engineering Prague, p.r.i. (VÚZT, v.v.i.) under
the coordination and gestion of the Association for Biodiesel Production Prague
(SVB)
Ministry of Agriculture of the Czech Republic (MZe ýR)
Czech University of Life Sciences in Prague, Faculty of Engineering,
Department of Technological Equipment of Buildings (ýZU - TF KTZS)
Druh publikace:
Sborník pĜednášek a odborných prací
Type of publication:
Proceedings of the international seminar
Odborný garant:
Petr Jeviþ, VÚZT, v.v.i. & SVB Praha
Professional guarantee:
Petr Jeviþ, VÚZT, v.v.i. & SVB Prague
Editor:
ZdeĖka Šedivá
Editor:
ZdeĖka Šedivá
Vydání:
první
Edition:
first
Náklad:
100 výtiskĤ
Number of copies:
100
Poþet stran:
133
Number of pages:
133
Tisk:
Reprografické služby VÚZT, v.v.i. Praha – Ing. JiĜí Bradna
Press:
Reprographic services of VÚZT, v.v.i. Prague – JiĜí Bradna, MA
ISBN
978-80-86884-51-6
Za vČcnou a jazykovou správnost pĜíspČvkĤ odpovídají autoĜi.
The authors take full responsibility for factual and language correctness of the papers.
133

ministerstvo zemdlstvăť eskă‰ republiky

Transkript

Podobné dokumenty

vydání č. 5 - Asociace prádelen a čistíren

Obsah

cernivet lbc me10

Vlastnosti paliv s obsahem biosložek

Využití hydrokrakování rostlinných olejů pro výrobu

Alternativní paliva – možnosti výroby syntetických

skladovatelnost motorové nafty s přídavkem biosložky