Paliwo ze "spożywczaka"

Zgodnie z obecnie obowiązującym w Polsce prawem wlewanie jakiejkolwiek cieczy niebędącej w ustawowym wykazie biokomponentów do zbiornika samochodu pociąga za sobą konieczność odprowadzenia akcyzy. Olej rzepakowy czy nawet woda wlana do zbiornika pojazdu też obciążone są akcyzą. Wprawdzie jadalne oleje nieprzetworzone, takie jak np. rzepakowy, sojowy czy słonecznikowy kupione w sklepach spożywczych, nie są produktami akcyzowymi, ale stają się nimi po wlaniu do zbiornika pojazdu, gdyż nabierają znaczenia transportowego. W przypadku zakupu oleju spożywczego w sklepie, kupujący powinien osobiście odprowadzić akcyzę do urzędu skarbowego, gdyż zmienił przeznaczenie produktu. Przezorni raz w roku odprowadzają należną akcyzę, np. za trzy 5-litrowe zbiorniki oleju i w razie kontroli okazują zaświadczenie o uiszczeniu należnego podatku akcyzowego.

Zapłacenie akcyzy całkowicie niweluje opłacalność wykorzystania oleju do celów paliwowych, zaś niezapłacenie w przypadku kontroli drogowej może skutkować karą pieniężną, sądem grodzkim czy nawet karą pozbawienia wolności (przy dużej szkodliwości czynu), podobnie jak przy produkcji bimbru.

Wymyślono już dawno...

Już ponad 100 lat temu Rudolf Diesel skonstruował silnik, w którym jako materiał pędny zastosował surowy olej roślinny z orzeszków arachidowych. Mimo dynamicznego rozwoju motoryzacji próby wykorzystania olejów roślinnych zostały na prawie 80 lat zahamowane, ponieważ wyparł je znacznie tańszy olej napędowy otrzymywany z ropy naftowej.

Zmiany w osprzęcie silnika

Stosowanie nieprzetworzonych olejów roślinnych do zasilania silników z zapłonem samoczynnym staje się problematyczne, ze względu na tworzenie się różnych osadów w układach zasilania oraz nadmierne osadzanie nagaru w głowicach silników. Może to prowadzić to do uszkodzenia jednostek napędowych. Zjawiska te szczególnie duże znaczenie mają dla nowoczesnych konstrsilników wyposażonych np. w pompowtryskiwacze czy układ common rail, a więc w zasilanie wysokociśnieniowe.

Oczywiście można przystosować silnik Diesla do zasilania olejem roślinnym, korzystając z odpowiednich zestawów (tzw. konwerterów). Cała przeróbka sprowadza się do takiego dostosowania układu zasilania, by olej został odpowiednio ogrzany (powyżej temp. 40°C), dzięki czemu będzie znacznie mniej lepki, co umożliwi prawidłowe rozpylenie przez wtryskiwacze. Spalanie zimnego oleju jest natomiast szkodliwe dla silnika. Na polskim rynku funkcjonują już firmy rzemieślnicze dokonujące takich przeróbek, a ich koszt wynosi od 400 do 2000 zł, w zależności od stopnia zautomatyzowania procesu.

Jak podaje dr J. Osiak z SGGW, z zestawów do przeróbki bardzo dobre oceny zyskało urządzenie niemieckiej firmy ELSBETT wyposażone w odpowiednią liczbę podgrzewaczy elektrycznych pozwalających na rozruch zimnego silnika, kiedy olej jest jeszcze nadmiernie lepki. Gdy włączony w układ chłodzenia wymiennik ciepła osiągnie odpowiednią temperaturę, grzejniki elektryczne wyłączają się.

Dzięki temu zestawowi można korzystać z istniejącego już w samochodzie zbiornika paliwa. Do zestawu dołączone są też przewody paliwowe o większej średnicy, pozwalające na łatwy przepływ lepkiego oleju, komplet wtryskiwaczy z trochę większym ciśnieniem wtrysku i świece żarowe o większej mocy. Według J. Osiaka tańszy z zestawów wyposażony jest w dwa zbiorniki: jeden ze zwykłym olejem napędowym lub biodieslem zasilającym silniki podczas rozruchu i drugi z olejem roślinnym zasilającym silnik, gdy jest już nagrzany.

W komplecie jest też wymiennik ciepła podgrzewający olej roślinny, dodatkowy filtr i zawory z przełącznikami rodzaju paliwa. Zaletą tego rozwiązania jest możliwość przełączenia się na konwencjonalne paliwo.

Konwerter modyfikujący układ paliwowy do zasilania olejem roślinnym i biodieslem przeznaczony jest do samochodów osobowych, dostawczych, ciężarowych, maszyn budowlanych i agregatów z silnikiem Diesla. Nie powinien być stosowany w silnikach z układem common rail lub pompowtryskiwaczami. System zawiera filtr, separator i podgrzewacz zabudowane w jednym urządzeniu. Układ filtrujący DAVCO został zaprojektowany dla paliw stanowiących alternatywę wobec tradycyjnego oleju napędowego. Jego użycie czyni z silnika jednostkę wielopaliwową, mogącą spalać zwykły olej roślinny (na zimno tłoczony lub rafinowany), olej posmażalniczy, mieszanki oleju roślinnego i paliwa dieslowskiego czy biodiesel (FAME, estry metylowe).

Emisja zanieczyszczeń

Jedną z głównych zalet biopaliw i przyczyn ich coraz powszechniejszego stosowania, jest ograniczona emisyjność szkodliwych gazów i cząstek stałych w porównaniu z paliwami tradycyjnymi. Porównanie emisji toksycznych składników spalin dla silnika z zapłonem samoczynnym, zasilanego olejem napędowym, a następnie nie przetworzonym olejem rzepakowym oraz estrami metylowymi oleju rzepakowego (FAME), przedstawiono obok, na dwu wykresach.

Prognozy

Stosowanie czystego oleju roślinnego bez komponowania z olejem napędowym wymaga zmian w konstrukcji silnika, w przeciwnym razie może dojść do zwiększenia jego awaryjności. Obecnie istnieją dwie odmienne prognozy co do stosowania w silnikach spalinowych oleju rzepakowego i innych biopaliw transportowych. Wskazuje się na konieczność budowy nowych konstrukcyjnie silników lub dostosowania właściwości paliw do istniejących jednostek napędowych, ze stopniową tendencją ich modernizacji.

Konstrukcja silników będzie zmierzać w kierunku uniwersalności paliwowej (możliwość zasilania silnika wieloma rodzajami paliw). Już obecnie pojazdy wojskowe mogą być zasilane olejem napędowym, benzyną, biodieslem czy spirytusem.

Wykorzystanie nieprzetworzonego oleju rzepakowego jako paliwa do silników z zapłonem samoczynnym nie znalazło powszechnego zastosowania ze względu na ograniczenia techniczne. Stuprocentowym paliwem rzepakowym mogą być zasilane silniki o odmiennej konstrukcji, np. silnik Elsbetta, który wyróżnia się specjalnym rozwiązaniem konstrukcji tłoka, komory spalania, układu zasilania paliwem i chłodzenia. Niektóre z tych rozwiązań występują we współczesnych silnikach, ale tylko jednoczesne ich zastosowanie umożliwia uzyskanie odpowiednich warunków do zasilania czystym olejem rzepakowym.

Prof. Bocheński z SGGW podjął na przełomie 2005/2006 r. prace nad konstrukcją silnika przystosowanego do wykorzystania surowego oleju rzepakowego o odpowiednim składzie chemicznym, równolegle podjęto prace nad wyselekcjonowaniem specjalnej odmiany rzepaku).

Drugą opcję reprezentuje pogląd: "paliwo do silnika, a nie silnik do paliwa". Reprezentują go m.in. dyr. G. Wiśniewski (członek High Level Group działającej przy KE, Instytut Energetyki Odnawialnej) i dyr. R. Gmyrek (PKN Orlen). Skład chemiczny i cechy paliwa powinny być takie, aby bez narażania klienta na zbyteczne wydatki mógł korzystać z zakupionego pojazdu o określonej konstrukcji.

Surowy olej rzepakowy stanowić może więc tylko wypełnienie pewnej niszy rynkowej w zakresie biopaliw transportowych tym bardziej, że wkrótce da o sobie znać brak oleju roślinnego, do produkcji bardziej zaawansowanych biopaliw - estrów. W efekcie będzie to paliwo odpowiednie tylko dla np. rolników, którzy mają własne tłocznie oleju.

Objawy stosowania oleju roślinnego w tradycyjnym silniku wysokoprężnym:

- intensywne odkładanie osadów w komorze spalania, co prowadzi do stopniowej utraty mocy i ewentualnej awarii silnika

- możliwość wystąpienia spadku ciśnienia sprężania w wyniku zablokowania pierścieni tłokowych

- przegrzanie elementów, na których osadził się osad, co wpływa na szybkość zużycia się tych elementów

- konieczna częstsza wymiana oleju silnikowego

Autorzy tekstu:

Adam Kupczyk jest pracownikiem naukowym SGGW, konsultantem Instytut Energetyki Odnawialnej i członkiem Krajowej Izby Biopaliw.

Tomasz Kupczyk jest pracownikiem naukowym PW.

dr Zbigniew Pągowski sekretarz naukowy Instytutu Lotnictwa w Warszawie

Silników wysokoprężnych ani z tzw. niskim ani z wysokim ciśnieniem wtrysku nie należy zasilać olejem jadalnym z uwagi na tzw. zjawisko polikondensacji oleju w systemie wtryskowym, nasilające się w niskich temperaturach. Po zatrzymaniu rozgrzanego silnika pracującego na oleju jadalnym, nastąpią zmiany chemiczne - tworzyć się będą woski i werniksy, efektem będzie "sklejanie" par precyzyjnych. Często występują też kłopoty z uruchomieniem silnika. Niepożądanym zjawiskom można zapobiec, zasilając silnik przed zatrzymaniem olejem napędowym, podawanym z dodatkowego zbiornika. Ale jest to półśrodek, ponieważ działanie tzw. przelewu (obiegu zwrotnego) spowoduje mieszanie obu paliw. Zimą zalecałbym jeździć jednak na oleju napędowym. Silniki zasilane olejem jadalnym pracujące większość czasu na biegu jałowym i przy małych obciążeniach, np. w czasie jazdy w miejskich korkach, będą miały zwiększone zużycie I pierścienia, mocne wybrania w tulei na poziomie I i II pierścienia tłokowego oraz tłok pokryty nagarem jak spód od patelni - widziałem to we Francji po próbie 1000 godzin na silnikach firmy John Deere. W sumie stosowania oleju jadalnego nie polecam, bo żywotność silnika i jego sprawność spadają. Przy zasilaniu sytemu common rail może następować pękanie rozdzielacza wysokociśnieniowego i zapiekanie rozpylaczy.