Βιοκαύσιμα: Υπέρ και κατά

Δεν είναι όλα ρόδινα…
Από τον

Λάζαρο Μαυράκη

3/11/2017

Τα βιοκαύσιμα είναι το νέο… trend στο λεξικό της καθημερινότητάς μας ως αναβατών και οδηγών, ειδικά μετά την πρόσφατη ανακοίνωση του υπουργείου ότι από την 1/1/19 θα είμαστε υποχρεωμένοι ως χώρα να αυξήσουμε το ποσοστό της μίξης των βιοκαυσίμων με την βενζίνη, προκειμένου να εναρμονιστούμε με την ευρωπαϊκή οδηγία περί της μείωσης εκπομπής καυσαερίων.

Τα βιοκαύσιμα δεν είναι μια καινούργια έννοια και αποτελούν πεδίο δοκιμών των επιστημόνων που ασχολούνται με τις εναλλακτικές πηγές ενέργειας και δη των ανανεώσιμων. Η παραγωγή τους γίνεται από φυτικά προϊόντα, όπως το καλαμπόκι και τα ζαχαρότευτλα και σε πολλές χώρες –γι' αυτό άλλωστε μπορούν να χαρακτηριστούν ως ανανεώσιμη πηγή ενέργειας- και τα πιο συνηθισμένα είναι η βιοαιθανόλη (ή αλλιώς αιθανόλη) και το βιοντίζελ. Η χρήση τους γίνεται με την πρόσμιξη με βενζίνη και μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως εναλλακτικά καύσιμα για τους κινητήρες εσωτερικής καύσης. Όπως οποιοδήποτε άλλο είδος καυσίμου, συνοδεύονται από πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα που θα πρέπει να ληφθούν σοβαρά υπόψιν, και να αξιολογηθούν με ψυχραιμία χωρίς τον πανικό που προσπαθούν κάποιοι να φέρουν, είτε ανακηρύσσοντάς τα ως την σωτηρία του κόσμου, είτε χαρακτηρίζοντάς τα ως ό,τι χειρότερο θα μπορούσε να μας συμβεί!
Ξεκινώντας λοιπόν από τα πλεονεκτήματα, έχουμε το προφανές όφελος της λύσης ενός μεγάλου μέρους της ενεργειακής κρίσης που διαφαίνεται στο μέλλον από τα ορυκτά καύσιμα και της σαφώς μικρότερης ρύπανσης που προκαλεί στο περιβάλλον η καύση τους, αν και αυτό είναι κάτι που όπως θα αναλύσουμε παρακάτω στα μειονεκτήματα, επηρεάζεται από πολλές παραμέτρους.


Το χαμηλότερο κόστος τους είναι κάτι που σαφώς προστίθεται στα συν, ενώ η ευρεία γκάμα φυτικών προϊόντων από τα οποία μπορούν να εξαχθούν το βιοκαύσιμα και η ευκολία της καλλιέργειάς τους, τα καθιστούν σαφώς πιο ελκυστικά από τους περιορισμένους πόρους του πετρελαίου. Τα επιπρόσθετα οφέλη στις οικονομίες των χωρών που τα παράγουν είναι αυτονόητα, καθώς και η σημασία της απεξάρτησής τους από τις πετρελαιοπαραγωγές χώρες.
Σε ό,τι αφορά τη χρήση τους, κι αυτό είναι κάτι που μας αφορά πιο άμεσα ως καταναλωτές, αρκετοί από τους ειδικούς ισχυρίζονται ότι λόγω της έλλειψης θείου επεκτείνουν την διάρκεια ζωής των καταλυτών, όπως και ότι οι λιπαντικές ιδιότητες που διαθέτουν κάνουν καλό στα κινούμενα μέρη του κινητήρα.
Τι λέει όμως η πρακτική εφαρμογή τους όλα αυτά τα χρόνια σε αγορές που τα χρησιμοποιούν ήδη; Πολλές μελέτες που έχουν διεξαχθεί από το 2000 κι έπειτα, δίνουν μια άλλη διάσταση σε ό,τι αφορά τα μειονεκτήματα των βιοκαυσίμων, ενώ και οι αναφορές των οδηγών και των αναβατών που έχουν χρησιμοποιήσει βιοκαύσιμα, δεν μεταφέρουν και μια τόσο ευοίωνη εικόνα.


Για να ξεκινήσουμε από την πιο γενική εικόνα, το θέμα της οικονομίας σηκώνει πολύ συζήτηση. Όπως αποδείχθηκε από μία εμπεριστατωμένη μελέτη του 2005, μια έκταση που καλλιεργεί φυτά για να παράγει βιοκαύσιμα, απαιτεί από 28% ως 118% περισσότερη ενέργεια από αυτή που θα παραχθεί. Για να το κάνουμε πιο παραστατικό, σκεφτείτε ότι για να παραχθούν 100 λίτρα βιοκαυσίμων θα πρέπει τα γεωργικά μηχανήματα να καταναλώσουν 75 λίτρα, άλλα 20 τα φορτηγά που θα μεταφέρουν τα φυτά, ενώ τα μηχανήματα που θα κάνουν την κατεργασία θα χρειαστούν άλλα 40 λίτρα. Αν προσθέσουμε μέσα σε όλα αυτά και την κατανάλωση νερού που απαιτείται, μαζί με τα προϊόντα που χρειάζονται τα φυτά για να προστατευθούν, τότε αρχίζει να προβληματίζει το κατά πόσο αντιρρυπαντικά και ενεργειακά οφέλη έχουν τα βιοκαύσιμα στο σύνολό τους. Είναι κάτι αντίστοιχο με την ηλεκτρική ενέργεια, της οποίας η κατανάλωση μπορεί να έχει μηδενική εκπομπή ρύπων, αλλά για την παραγωγή της απαιτούνται ιδιαίτερα ρυπογόνες διαδικασίες που έχουν τελικά αρνητικό ισοζύγιο σε ό,τι αφορά την περιβαλλοντική ευαισθησία, ενώ επιδρούν και στο κόστος της παραγωγής.
Προσπερνώντας άλλα επί μέρους μειονεκτήματα, όπως τις επιπτώσεις στο έδαφος που έχει η μονοκαλλιέργεια και στην παγκόσμια παραγωγή τροφίμων η χρήση συγκεκριμένων προϊόντων σε μεγάλες εκτάσεις, περνάμε στα πιο ουσιαστικά μειονεκτήματα της χρήσης. Έχουν αναφερθεί πολλές περιπτώσεις που τα βιοκαύσιμα έχουν κάνει ζημιά στις σωληνώσεις από λάστιχο, ενώ λόγω τις ιδιότητάς τους να απομακρύνουν τα κατάλοιπα από τους κινητήρες, αυτά τα κατάλοιπα μαζεύονται στο φίλτρο της βενζίνης και το μπουκώνουν, με αποτέλεσμα να χρειάζεται καθάρισμα ή αλλαγή μετά τις πρώτες ώρες χρήσης βιοκαυσίμου. Επιπλέον, επειδή η πυκνότητα των βιοκαυσίμων είναι διαφορετική (ψηλότερη) από αυτή της βενζίνης, ενδεχομένως να χρειάζονται μετατροπές στους κινητήρες με μπεκ που διαθέτουν πιο μεγάλες οπές (αυτό αφορά κυρίως κινητήρες που χρησιμοποιούν καύσιμα με ελάχιστη πρόσμιξη βενζίνης ή αποκλειστικά βιοκαύσιμα), ενώ τα βιοκαύσιμα που περιέχουν αλκοόλες είναι πιθανό να προξενήσουν οξειδώσεις σε μεταλλικά μέρη των κινητήρων και του συστήματος τροφοδοσίας. Αυτό μάλιστα ήταν κάτι που τόνισε σε ιδιαίτερο ύφος και ο γνωστός δημοσιογράφος-παρουσιαστής και ένας από τους μεγαλύτερους συλλέκτες αυτοκινήτων και μοτοσυκλετών, Jay Leno, λέγοντας πως τα βιοκαύσιμα του έχουν καταστρέψει πολλούς κινητήρες από τη συλλογή του.


Μάλιστα, στην Αμερική, επέβαλαν τα καύσιμα Ε10 και Ε15 (δηλαδή με πρόσμιξη αιθανόλη 10% και 15% αντίστοιχα) και μετά από μελέτες και έρευνες η EPA (η Υπηρεσία Προστασία του περιβάλλοντος στην Αμερική) δημοσίευσε μια λίστα με τα οχήματα που ΔΕΝ πρέπει να εφοδιάζονται με τέτοια καύσιμα. Μέσα σ' αυτή συμπεριλαμβάνονταν ΟΛΕΣ οι μοτοσυκλέτες, μαζί με τα βαρέως τύπου οχήματα, τα σχολικά λεωφορεία, και οποιοδήποτε επιβατικό αυτοκίνητο κατασκευής πριν το 2000.
Ο κύριος λόγος είναι ότι επειδή η αιθανόλη περιέχει κατά ένα τρίτο λιγότερη ενέργεια ανά γαλόνι (3,7 λίτρα) απ' ό,τι η βενζίνη, όταν προστίθεται στην βενζίνη φτωχαίνει σημαντικά το μείγμα με αποτέλεσμα να προκληθούν ζημιές στον κινητήρα. Πολλές αυτοκινητοβιομηχανίες, αλλά και κατασκευαστές μοτοσυκλετών όπως η Honda που παράγει μοτοσυκλέτες στην Βραζιλία όπου χρησιμοποιείται καύσιμο με 85% περιεκτικότητα αιθανόλης, έχουν κατασκευάσει κινητήρες που τους ονομάζουν "Flex Fuel" ή "Mix Fuel" οι οποίοι ρυθμίζουν αυτόματα τον ψεκασμό προκειμένου να συμβαδίσουν με τις ιδιότητες του συγκεκριμένου καυσίμου. Αυτομάτως γίνεται κατανοητό, ότι στην λίστα με τα οχήματα που δεν πρέπει να καταναλώσουν βιοκαύσιμα είναι και όλες οι μοτοσυκλέτες που διαθέτουν καρμπυρατέρ ή μηχανικούς ψεκασμούς…

 

Ένας ακόμη λόγος είναι πως μεταλλικά εξαρτήματα του συστήματος τροφοδοσίας μπορεί να οξειδωθούν –όπως γράψαμε και παραπάνω- όταν έρθουν σε επαφή με την αλκοόλη. Υπάρχουν κάποια πρόσθετα που λύνουν αυτό το πρόβλημα, αλλά δεν μπορούν να βοηθήσουν τα εξαρτήματα του κυκλώματος που είναι φτιαγμένα από πλαστικό ή ελαστικό, όπως οι τσιμούχες στεγανοποίησης. Επίσης όταν το καύσιμο μείνει για καιρό μέσα στο ρεζερβουάρ, η αλκοόλη τραβάει όλο το νερό και διαχωρίζεται λόγω διαφοράς ειδικού βάρους από την βενζίνη, μένοντας στο κάτω μέρος. Αν αυτό το μείγμα περάσει μέσα στο κύκλωμα της τροφοδοσίας, καταλαβαίνουμε όλοι την ζημιά που μπορεί να προκληθεί…
Στην Αυστραλία επίσης, όπου το Ε10 είναι πολύ περισσότερο διαδεδομένο, το Ομοσπονδιακό Επιμελητήριο Αυτοκινητοβιομηχανίας, μπορούν να χρησιμοποιήσουν το συγκεκριμένο καύσιμο ATV και μοτοσυκλέτες που κατασκευάστηκαν μετά το0 1986 από την BMW, την Harley-Davidson, την Polaris και την Victory. Καμία ιαπωνικής κατασκευής μοτοσυκλέτα ή Piaggio δεν μπορεί να το χρησιμοποιήσει, χωρίς να αναφέρεται κάποια άλλη μάρκα, αλλά γίνεται εύκολα κατανοητό ότι το Ε10 δεν είναι κατάλληλο για όλα τα υπόλοιπα.


Για όλους τους παραπάνω λόγους, η αμερικάνικη μοτοσυκλετιστική ομοσπονδία δίνει μεγάλες μάχες ώστε να μην διαδοθεί το καύσιμο Ε15, έχοντας ως όπλο και την γνωμάτευση της EPA ότι η χρήση του μακροπρόθεσμα μπορεί να καταστρέψει και τους καταλύτες των μοτοσυκλετών και κατ' επέκταση να πάει περίπατο οποιαδήποτε προδιαγραφή ελέγχου των εκπομπών ρύπων.
Σίγουρα η εξέλιξη της τεχνολογίας και οι νέες ανακαλύψεις θα βελτιώσουν, ή και θα εξαλείψουν πολλές από αυτές τις αρνητικές επιπτώσεις, και μένει να δούμε αν τελικά το μέλλον βρίσκεται… στο ποπ κορν!

Ετικέτες

"Υβριδικός" κινητήρας Avadi - Εμβολοφόρος και περιστροφικός μαζί [VIDEO]

Mοτέρ που συνδυάζει στοιχεία από τετράχρονο, δίχρονο και Wankel - Κορυφαία αποδοτικό και ιδιαίτερα ελαφρύ
Εμβολοφόρος και περιστροφικός κινητήρας σε ένα Avadi
Από τον

Θοδωρή Ξύδη

5/7/2024

Ένας ακόμη "περίεργος" 4χρονος κινητήρας εσωτερικής καύσης κερδίζει δημοσιότητα καθώς καταφέρνει και συνδυάζει αταίριαστα μέχρι πρότινος στοιχεία, για κορυφαία θερμική απόδοση, με εμπλοκή στο project ενός Έλληνα μηχανολόγου, του Δρ. Δημήτριου Δάρδαλη!

Πολλοί είναι αυτοί που έχουν προσπαθήσει να επανεφεύρουν τον κινητήρα εσωτερικής καύσης παρουσιάζοντας μοτέρ με καινοτομίες που θα μπορούσαν, στα δικά τους τουλάχιστον μάτια, να αλλάξουν τα δεδομένα.

Η πλειοψηφία αυτών των καινοτόμων σε σχεδίαση μοτέρ τελικά όμως δεν άλλαξε τίποτα επί της ουσίας, τα περισσότερα ξεχάστηκαν ενώ στο σύνολό τους δεν υιοθετήθηκαν από κανένα “παραδοσιακό” κατασκευαστή.

Η αμερικάνικη Avadi είναι η τελευταία μέχρι στιγμής εταιρεία που θέλει να αλλάξει το παραπάνω και να κερδίσει τη δική της θέση στην ιστορία του θερμικού κινητήρα έχοντας παράλληλα το βλέμμα της στο μέλλον.

Εμβολοφόρος και περιστροφικός κινητήρας σε ένα Avadi

Ο κινητήρας της αμερικάνικης εταιρείας ονομάζεται MA-250 και έφτασε τώρα στο στάδιο της εμπορικής διαθεσιμότητας καθώς η Avadi κατάφερε να λύσει τα προβλήματα στεγανοποίησης στην κεφαλή του κυλίνδρου που αντιμετώπιζε μέχρι και πριν από λίγους μόλις μήνες.

Ο 4χρονος μονοκύλινδρος MA-250 είναι ένας εμβολοφόρος κινητήρας όπου η κεφαλή-βαλβίδα, το ένα πιστόνι που παλινδρομεί με τις δύο μπιέλες του, ο κύλινδρος και ο στρόφαλος όλα περιστρέφονται μαζί μέσα σε ένα κέλυφος!

Οι μπιέλες του πιστονιού εδράζουν σε έναν στρόφαλο, ο οποίος στα άκρα του φέρει κωνικά γρανάζια με ρουλεμάν και αυτά με τη σειρά τους γυρνούν επάνω σε ένα οδοντωτό δακτυλίδι. Στη μέση του ο στρόφαλος συνδέεται με άξονα που μεταφέρει το παραγόμενο έργο, ενώ μέσα από αυτόν τον άξονα περνάει το λιπαντικό προς το μοτέρ και λιπαίνει από το κέντρο προς τα έξω. Το λιπαντικό περνά μάλιστα ανάμεσα από δύο κάθετα τοποθετημένες διάτρητες πλάκες που φροντίζουν για τη σωστή διασπορά του.

Στην κορυφή του μοτέρ βρίσκεται ο δίσκος-βαλβίδα ο οποίος έχει ενσωματωθεί στον κύλινδρο και περιστρέφεται μαζί με αυτόν και το πιστόνι. Φέρει δύο τρύπες, με τη μικρότερη στο κέντρο του να προορίζεται για το μπουζί. Η μεγαλύτερη τρύπα παίζει τον ρόλο της βαλβίδας. Καθώς περιστρέφεται ο κύλινδρος, η βαλβίδα περνά από την εισαγωγή και την εξαγωγή, και ανάλογα με τη φάση επιτρέπει στο μίγμα να εισέλθει στον κύλινδρο ή στα καυσαέρια να εξέλθουν από αυτόν. 

Για τη στεγανοποίηση της εισαγωγής και της εξαγωγής, όπως και για τη διατήρηση της συμπίεσης φροντίζουν κεραμικοί δακτύλιοι που έχουν τοποθετηθεί σε εσοχές πάνω από τον δίσκο-βαλβίδα, ανάμεσα σε αυτόν και τη σταθερή κεφαλή και πιέζονται πάνω του με ελατήρια.

Εμβολοφόρος και περιστροφικός κινητήρας σε ένα Avadi

Με αυτή τη διάμετρο πιστονιού -μπορεί να αλλάξει ανάλογα με την επιθυμητή απόδοση και εφαρμογή όπως και η διαδρομή- ο κινητήρας έχει χωρητικότητα 250 κ.εκ. και αποδίδει 16 ίππους και 3,1 κιλά ροπής. Η ισχύς του σίγουρα δεν εντυπωσιάζει με την πρώτη ματιά, ωστόσο η μέγιστη τιμή κάνει την εμφάνισή της στις μόλις... 3.500 σ.α.λ. όπως και εκείνη της ροπής! Παράλληλα, η θερμική απόδοση φτάνει σύμφωνα με την Avadi στο εντυπωσιακό 42,12% (!), πάνω από το 35%-36% των καλύτερων μοτέρ βενζίνης και πιο κοντά σε εκείνο των diesel που βρίσκεται στο 45%-46%.

Η σαφώς υψηλότερη θερμική απόδοση προκύπτει από τις μικρότερες απώλειες λόγω των μειωμένων τριβών και των λιγότερων κινούμενων μηχανικών μερών, όπως οι εκκεντροφόροι και οι βαλβίδες, τη στιγμή που δεν χρειάζεται να μετατραπεί η παλινδρομική κίνηση του εμβόλου σε περιστροφική. Έτσι προκύπτει και σημαντική οικονομία σε καύσιμο.

Κέρδος προέρχεται και από το βάρος του μοτέρ που βρίσκεται στα 10,7 κιλά, χωρίς, ωστόσο σε αυτό το νούμερο να υπολογίζεται το βάρος ενός κιβωτίου ταχυτήτων. Το τελευταίο δεν απασχολεί τους ανθρώπους της αμερικάνικης εταιρείας που δεν "βλέπουν" το μοτέρ τους να χρησιμοποιείται σε κάποιο σμβατικό τουλάχιστον δίκυκλο.

Εμβολοφόρος και περιστροφικός κινητήρας σε ένα Avadi

Η Avadi έχει εξελίξει τον 4χρονο κινητήρα της για να χρησιμοποιηθεί σε μη επανδρωμένα και ελαφριά αεροσκάφη, μηχανοκίνητα αλεξίπτωτα πλαγιάς (παραμοτέρ) και μεγάλα drone, ενώ αργότερα θα εξελιχθεί για να λειτουργεί με πετρέλαιο ή ακόμη και με υδρογόνο. 

Το μοτέρ θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί σε υβριδικά συστήματα κίνησης στους τέσσερεις τροχούς (ή στους δύο) όπου ο ηλεκτρικός κινητήρας αναλαμβάνει αποκλειστικά την κίνηση, αλλά και ως range extender-γεννήτρια σε ηλεκτρικά με μεγάλη μπαταρία που λειτουργούν κυρίως με ρεύμα. Οι Αμερικανοί τον βλέπουν επίσης να εκτελεί απλά χρέη γεννήτριας αλλά να τοποθετείται και σε υβριδικά συστήματα βαρέων οχημάτων.

Αρχικός σχεδιαστής του συγκεκριμένου κινητήρα είναι ο Michael Arsenaeu ο οποίος ξεκίνησε να εργάζεται στο project πριν από δύο δεκαετίες, ωστόσο η ουσιαστική εξέλιξή του μοτέρ έγινε τα τελευταία 7-8 χρόνια. 

Ο Arsenaeu απομακρύνθηκε πριν από μερικούς μήνες από τον ρόλο του διευθύνοντα τεχνικού συμβούλου και τη θέση του πήρε ο Δρ. Δημήτριος Δάρδαλης! Απόφοιτος του πανεπιστημίου του Texas-Austin ο Έλληνας μηχανικός μηχανολόγος, με έρευνα επίσης πάνω στους κινητήρες με περιστρεφόμενο κύλινδρο (ο Dr. Δαρδάλης αναφέρεται σε αυτόν ως περιστρεφόμενο χιτώνιο, έχοντας κάνει πολλή δουλειά πάνω στη λύση RLE, ήτοι Rotating Liner Engine, με περιστρεφόμενο χιτώνιο), επανασχεδίασε το μοτέρ για να λύσει τα προβλήματα με την κεφαλή, μαζί με την συνεισφορά του Αμερικανού Mark Cherry που έδωσε τελικά την λύση.

Ετικέτες