СТОСОВНО ЕКОЛОГІЧНОСТІ БЕНЗИНІВ АВТОМОБІЛЬНИХ З ДОДАВАННЯМ БІОКОМПОНЕНТІВ

Державне підприємство «ДЕРЖАВНА ПАЛИВНА КОМПАНІЯ «МАСМА», яке входить до сфери управління Міністерства енергетики України та здійснює згідно Статуту експертну діяльність у науково-технічній сфері  в галузі нафтопереробки, нафтохімії, палив альтернативних, на численні запити учасників ринку стосовно екологічності бензинів автомобільних з додаванням біокомпонентів повідомляє наступне:

ОРІЄНТОВНИЙ РОЗРАХУНОК ЗМЕНШЕННЯ ВИКИДІВ ПАРНИКОВИХ ГАЗІВ ПРИ ДОДАВАННІ 5% БІОЕТАНОЛУ ДО БЕНЗИНУ.

Кількість CO₂ при спалюванні бензину становить близько 2,31 кг CO₂ на 1 літр бензину.

Кількість CO₂ при спалюванні етанолу (C₂H₅OH) становить близько 1,5 кг CO₂ на 1 літр етанолу. Викиди від спалювання етанолу вважаються нейтральними, бо CO₂, який виділяється при спалюванні, був поглинутий рослинами під час росту, тому при розрахунках викидів парникових газів (ПГ) вважається 0 кг CO₂ нетто.

Для бензину моторного марки E5 приймаємо склад у наступних співвідношеннях:           5% етанолу та 95% бензину. Тобто, у 1 (один) літр такої суміші при спалюванні утворює:

0,95 л бензину нафтового (викопного) походження → 0,95 × 2,31 = 2,195 кг CO₂.

0,05 л біоетанолу → 0,05 × 1,5 = 0,075 кг CO₂ (але умовно вважаємо 0).

Розрахунок зменшення викидів:

Без етанолу (100% бензин вуглеводневий нафтового походження): → 1 л = 2,31 кг CO₂

З біоетанолом (E5): → 1 л = 2,195 кг CO₂

Різниця викидів ПГ становить: 2,31 − 2,195 = 0,115 кг CO₂, або у відсотках:

(0,115 / 2,31) × 100% ≈ 5% зниження викидів CO₂

Таким чином, при додаванні 5% біоетанолу до бензину моторного викиди парникових газів зменшуються орієнтовно на 5% на кожен літр пального. Це є важливим кроком у напрямку декарбонізації транспорту.

ДП «ДЕРЖАВТОТРАНСНДІПРОЕКТ»: ТЕОРЕТИЧНІ ТА ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ ДОСЛІДЖЕННЯ

В Україні в 1998-2006 роках були проведені широкі теоретичні та експериментальні дослідження використання добавок до бензину біоетанолу (продукту, який в той час мав назву – високооктанова кисневмісна добавка (ВКД), що майже повністю складалась з етанолу). Дослідження були проведені ДП «ДержавтотрансНДІпроект» Мінрозвитку (нині), акредитованим згідно із законодавством, яке є технічною службою України, нотифікованою ООН в рамках Женевської угоди 1958 року щодо конструкції колісних транспортних засобів, спільно з провідними галузевими інститутами ДП «УкрНДІНП «Масма», ДП «УкрНДІспиртбіопрод» та Національним транспортним університетом за участі низки інших організацій і підприємств.

Результати теоретичних досліджень показали, що використання сумішевого бензину з вмістом біоетанолу 6 % об. (за об’ємом) призведе до деякого зростання питомої витрати палива двигуном ge, енергетичні показники залишаться майже незмінними, слід очікувати зниження концентрацій продуктів неповного згоряння палива у відпрацьованих газах (ВГ) монооксиду вуглецю СО і вуглеводнів C_mH_n та незначного збільшення діоксиду вуглецю СО₂. Концентрація оксидів азоту NO_x у ВГ залежить від багатьох факторів, які впливають неоднозначно, але наявна тенденція зростання NO_x. Розрахунки на математичній моделі показали, що при добавці до бензину 6 % об. біоетанолу викиди CO становлять 88,7 %, викиди C_mH_n – 89,0 % у порівнянні з базовим бензином. Викиди NO_x залежать від навантаження двигуна – при повному навантаженні викиди NO_x складають 106,0 %, при частковому – 96,0 % у порівнянні з базовим бензином. Зростання питомої витрати палива двигуном ge в масових одиницях залежить від різних факторів і при вмісті біоетанолу 6 % об. знаходиться в межах                     0,8-2,6 %.

Експериментальні дослідження двигуна у цілому підтвердили результати теоретичних досліджень щодо того, що при переході на сумішевий бензин з вмістом біоетанолу 6 % об. питома витрата палива дещо зростає в порівнянні з базовим бензином, концентрації СО і C_mH_n у ВГ знижуються, NO_x при бідних паливоповітряних сумішах практично не змінюються, а при збагачених – дещо зростають. Потужність двигуна при частоті обертання 3000 хв-1 внаслідок збіднення паливоповітряної суміші зменшилась на 1,8 %.

За результатами стендових випробувань автомобіля за режимами європейського їздового циклу масова витрата сумішевого бензину з вмістом біоетанолу 6 % об. збільшилася на 1,5 % за об’ємом у порівнянні з базовим товарним бензином, що є близьким до визначеного теоретично.

ДП «ДержавтотрансНДІпроект» було виконано розрахункову оцінку енергоефективності автомобіля та викидів СО₂ на сумішевому бензині із добавкою біоетанолу 6 % об. та базовому товарному бензині з урахуванням повного життєвого циклу цих палив – витрати енергії і викидів СО₂ під час видобування викопних енергоносіїв, вирощування рослинної сировини, виконання технологічних процесів з переробки сировини і виробництва палив, транспортування тощо.

З урахуванням повного життєвого циклу палив енергоефективність автомобіля на сумішевому бензині із добавкою біоетанолу 6 % об. поліпшується в умовах експлуатації на 3,6 % (без змін регулювань і конструкції ДВЗ), теоретично можливе поліпшення – 5,6 %. Викиди СО₂ не зростають і мають тенденцію до зменшення.

Результати стендових, дорожніх і експлуатаційних випробувань на сумішевих бензинах підтвердили, що експлуатаційні властивості автомобілів при роботі на сумішевих бензинах з вмістом біоетанолу 6% практично не погіршуються у порівнянні з роботою на товарних бензинах.

Негативного впливу тривалого напрацювання автомобілів на сумішевих бензинах на технічний стан та стабільність регулювань паливної апаратури, стан еластомерів, властивості моторної оливи не зафіксовано. Під час випробувань будь-яких відмов у роботі автомобілів, які були б пов’язані із застосуванням сумішевих бензинів, також не було зафіксовано.

Головною екологічною перевагою використання біоетанолу у складі сумішевих бензинів є можливість відмови від застосування високотоксичних металовмісних антидетонаційних присадок та МТБЕ, а також деякого зменшення викидів СО₂ з урахуванням повного життєвого циклу палив.

Олег ЯРОШЕНКО

В.о. директора ДП «ДПК «МАСМА», Голова Технічного комітету стандартизації ТК-198 «Тверде відновлювальне паливо та біопаливо»

Богдан КОЧІРК0

Провідний експерт з нафтопереробки та нафтохімії, Голова Технічного комітету стандартизації ТК-38 «Стандартизація продуктів нафтопереробки і нафтохімії»