VRSTE ALTERNATIVNIH GORIVA - e-Studente-student.fpz.hr/.../Nastavni_materijal_alternativna_goriva.pdf · - fosilna goriva (nafta i plin) – nisu obnovljivi izvor energije tj

VRSTE ALTERNATIVNIH GORIVA

- Biodiesel RME (Repiin metil ester)- Etanol i Metanol (alkoholi)- Elektrina energija- Suneva energija- Vodik- PLIN

Fakultet prometnih znanosti, Ekologija u prometu, Alternativna goriva 2

OBNOVLJIVI I NEOBNOVLJIVI IZVORI

- fosilna goriva (nafta i plin) nisu obnovljivi izvorenergije tj.neobnovljivi ili iscrpivi izvori energije

- energija vodnih tokova i kretanja vode (mora),suneva energija i energija vjetra su obnovljivi ilineiscrpivi izvori energije

POJAVA ENERGIJE I VRSTE GORIVA

- energija se pojavljuje na razne naine i iz raznihizvora, te ovisno o tome uoavamo njenodjelovanje na okoli

- goriva mogu biti: - kruta, tekua i plinovita


CESTOVNI PROMET I ENERGIJA

- U ukupnom prometu se troi oko 25%cjelokupne energije,

- Cestovni i zrani promet troe 100% tekuihgoriva,

- U cestovnom prometu troi se 85% energije(61% u teretnom), a u eljeznikom 3%.Potronja energije po osobi na kilometarkod osobnih vozila je 9,2 puta vea u odnosuna eljeznicu, a u odnosu na tramvaj vea je 10

puta.


OSNOVNI KRITERIJ ZA OCJENJIVANJE POTENCIJALNOG

(ALTERNATIVNOG) GORIVA:

1. mogunost masovne proizvodnje2. specifinost pripreme smjese3. utjecaj na okoli4. ekonomski uvjeti tj. konkurentnost cijene5. stupanj opasnosti pri manipulaciji


Bio gorivo prve generacije:

Prva generacija biogoriva su biogoriva sastavljena od eera,kroba, biljnog ulja i ivotinjskih masti, koritenjem konvencionalnihtehnologija. Osnovne sirovine za proizvodnju biogoriva prvegeneracije esto su itarice i sjemenje poput penice koja dajekrob, zatim fermentacijom prelazi u bioetanol. Koritenjemsuncokretovih sjemenki se dobiva biodizel.


Bio gorivo druge generacije:

Zagovornici biogoriva tvrde da je uinkovitije rjeenje drugageneracija biogoriva koja se proizvodi od razliitih nejestivih usjeva.To ukljuuje otpadnu biomasu, stabljike od penice, drvo, kukuruz.Druga generacija biogoriva koristi biomasu u tekuoj tehnologiji,ukljuujui i celulozna goriva od nejestivih kultura. Time se neuzima, tj. ne dolazi do poremeaja u ljudskom i ivotinjskomhranidbenom lancu.


Bio gorivo tree generacije:

Biogoriva tree generacije su biogoriva proizvedena iz algi. Na temelju laboratorijskih ispitivanja alge mogu proizvesti i do trideset puta vie energije po hektaru zemljita od itarica kao to su soja. Sa viim cijenama fosilnih goriva, postoji dosta veliko zanimanje za uzgoj algi. Jedna od velikih prednosti ovakvog biogoriva je u tome to je biorazgradivo, tako da je relativno bezopasno za okoli ako se prolije. United States Department of Energy procjenjuje kako e u budunosti alge gorivo zamijeniti sva naftna goriva u SAD-u.


BIO DIESEL RME (REPIIN METIL ESTER)

Prednosti:- zatvoren CO2 kruni tok- manje emisija svih tetnih tvari osim NOX,- nema emisije sumpornih spojeva,- bioloki dobro razgradivo,- industrijska proizvodnja,- obnovljiv izvor energije;

Nedostaci:- manja ogrjevna mo,- vea potronja goriva za oko 10 %,- manja snaga motora,- porast emisije NOX za 12 %- razgrauje lakirane povrine- jak miris ispunih plinova (aldehidi).


BIODIESELprednosti:

- emisija tetnih plinova manja 50%- koliina ai manja 50%- gotovo da nema sumpora- biorazgradivo gorivo- nema tetnih utjecaja na zdravlje tijekom

proizvodnje- nije opasna tvar- biljke uljarice, jestivo ulje, ivotinjska mast- dodaje se 20% klasinom diesel gorivu (smanjuje

emisiju tetnih tvari za 35%).


PREDNOSTI U TRANSPORTU BIODIESELA

Koliina ugljinog dioksida, glavnog staklenikog plina,priblino je ista onoj koliini koju je biljka apsorbiralatijekom rasta. Zbog toga se biodizelsko gorivo esto nazivai CO2 neutralno gorivo. Transport biodizela gotovo jepotpuno neopasan za okoli, jer se dospjevi u tlo razgradinakon 28 dana. Ako nafta tijekom manipulacije ilitransporta dospije u vodu, jedna litra zagadi gotovo milijunlitara vode, dok kod biodizela takvo zagaenje ne postoji,jer se on u vodi potpuno razgradi ve nakon nekoliko dana.



Najznaajnija prednost biodizela jesmanjena emisija staklenikih plinova,a uz ukupnu bilancu CO2 priproizvodnji biodizela moe seusporediti ukupna emisija (tzv. LifeCycle) staklenikih plinova i tetnihtvari za klasino dizel gorivo i biodizel.Ukupna bilanca staklenikih plinovapokazuje da se izgaranjem iproizvodnjom 1 kg dizel goriva emitira4,01 kg CO2ekv., dok se proizvodnjom ikoritenjem biodizela i sporednihproizvoda emitira:

- 0,916 kg CO2ekv. / kg biodizela- 0,314 kg CO2ekv. / kg ostatka repice- 0,420 kg CO2ekv. / kg glicerola Slika 1. Kruenje CO2

ETANOL I METANOL (ALKOHOLI)

Metanol i etanol su najnii alkoholi i na sobnoj temperaturi dolazekao bezbojne kapljevine. Etanol se moe dobivati fermentacijom kulturabogatih eerima i krobom, a to je gorivo za koje se smatra dakratkorono ima najvei potencijal. Metanol se ekstrahira katalizacijomsintetikog plina koji se filtrira destilacijom. I etanol i metanol mogu semijeati s benzinom u razliitim omjerima i imaju otprilike isti sadraj

energije.

Prednosti ova dva alkohola su to je jedna dubinska analizapokazala da je metanol proizveden od umskog otpada glavni kandidatza zamjenu benzina. On je takoer zanimljiv i dugorono budui damoe funkcionirati bez ikakvih preinaka. Nedostaci su to je metanolrelativno tetan za ljudsko zdravlje i njime se mora baratati u potpunohermetiki zatvorenim sustavima. U uzgoju i proizvodnji moraju sekoristiti obnovljivi izvori energije kako bi se sprijeio negativan utjecajetanola na klimu.


Dok-Ing XD Concept


SUNEVA ENERGIJA

- Pod pojmom suneva energija u uem smislu sepodrazumijeva njeno neposredno iskoritavanje uizvornom obliku, a ne kao energije vjetra ili fosilnihgoriva.

- Suneva se energija pri tome moe iskoritavatiaktivno podrazumijeva njenu pretvorbu utoplinsku ili elektrinu energiju i pasivno izravnoiskoritavanje suneve topline odgovarajuomizvedbom graevina ili predmeta koji akumulirajutu energiju.

- Pri tome se toplinska energija od suneve dobivapomou solarnih kolektora (kuhala), a elektrinapomou foto naponskih (solarnih) elija.


Suneva energija koristi se za dobivanje elektrineenergije koja se koristi za pogon elektromotora


Slika?? Prikaz dobivanja elektrine energije za pogon elektromotora

- Proizvedena elektrina energija pohranjuje se uakumulatore

- Veliina i teina akumulatora prevelika u odnosu nakapacitet

- Povrina solarnih elija prevelika u odnosu na povrinuautomobila (cijeli automobil prekriven solarnim elijama)

- Preskupa za masovnu proizvodnju


Unato najjeftinijem (besplatnom) izvoruenergije i nikakvim tetnim emisijama nemaizgleda za masovnu uporabu s dananjimtehnologijama

Fakultet prometnih znanosti, Ekologija u prometu, Alternativna goriva 19Slika ?? Primjer solarnog automobila

VODIK

Prednosti: - moe se pretvoriti u korisne oblike energije s visokom efikasnou,- obnovljivo gorivo se proizvodi iz vode,- najlaka tvar poznata ovjeku,-nema emisije tetnih plinova,

Nedostaci:- skupa proizvodnja,- niska energetska gustoa- tehniki problemi (spremnici pod tlakom).

Vodik zbog velike brzine irenja plamena i zbog granica zapaljivosti ima visok

stupanj iskoritenja i nisku emisiju NOX. Nije pogodan za diesel motore zbog niskog cetanskog broja, a spada meu najia goriva.


Vodik je kao alternativno gorivo zakonom priznat 1992.godine, iako se ve davne 1870. godine govorilo o znaajuvodika kao gorivo. U dananje vrijeme vodik se smatra jednimod najozbiljnijih kandidata za gorivo budunosti. Velikaprednost vodika, kao goriva, je ta to je vodik obnovljivogorivo. Samo dobivanje vodika ima veliko ekoloko-ekonomsko.Vodik se proizvodi raznim postupcima iz vode kao to su : - solarna energija - energija vjetra - kemijskim reakcijama termolize i hidrolize ugljikovodika - morski valovi - plima - oseka


PREDNOSTI I NEDOSTACI VODIKA KAO GORIVOTehnologija vodika podrazumijeva za razliku od drugih koncepcija, sljedeeprednosti:

- vodik je jedan od najstarijih industrijskih plinova i rukovanje njime jesigurno,

- bez gubitka isprobano je spremanje manjih ili veih koliina, zbognekih svojstva slinih zemnom plinu tijekom koritenja mogu jenesmetani prijelaz isprva preko mjeavine na kasniju potpunusupstituciju,uz koritenje postojee infrastrukture,

- vodik je mnogostruki nosa energije, koji se moe koristiti zaproizvodnju struje, topline i kao pogonsko gorivo,

- vodik je neutralan, dakle ugodan za ovjekov okoli, u idealnomsluaju nastaju samo voda i duini oksidi.

- Isputanje tetnih plinova smanjeno je na zanemariv minimum.Automobili su gotovo beumni, a motorima vie ne treba ulje. Posnazi, ubrzanju i krajnjoj brzini bitno ne razlikuje od standardnihosobnih automobila a s punim spremnikom voze podjednako daleko.


PRINCIP RADA GORIVIH LANAKA

Gorivi lanak je elektrokemijski motor kojiizravno pretvara energiju goriva u elektrinuenergiju za pogon vunih motora, tako da vozila nagorive lanke pripadaju elektrinim vozilima. Kodbaterije je gorivo pohranjeno u samoj bateriji, akod goriva vie ne potie kemijsku reakciju zaproizvodnju elektrine energije, baterija se moraobnoviti. Gorivo je kod gorivog lanka smjeteno uzasebnom spremniku i opskrbljuje gorivi lanakprema potrebi kad vozilo isprazni spremnik,potrebno je ga ponovo napuniti.



Vrste gorivih lanaka

Vrsta elektrolita

Radna temperatura ( C)

Gustoa struje

Potreba za

pretvaraem

goriva

Kompatibilno

st s CO2

Stadij razvoja

Mogunosti

Visoka korisnos

t

Niska cijena

PEMFCProton

Exchange membrane

70-80 Visoka Da Da Rani prototipi Dobra Dobra

AFC Aqueous Alkaline80-100 Visoka Da Ne

Primjena u

svemiruDobra Dobra

PAFC Phosphoric Acid200-220 Srednja Da Da

Rana komercij

alna primjena

Dobra Korektna

MCFC Molten Carbonate600-650 Srednja Da Da

Pokusi na terenu Dobra

Korektna

SOFC Solid-Oxide800-1000 Visoka Da Da

Pokusi na laborator

ijuDobra Korektna

DMFCProton

Exchange Membrane

70-80 Srednja Ne DA Istraivanja Mala Ne

Tablica 1. Pregled gorivih elija


PRIBLIAN IZNOS , KG VODIKA / KG GORIVA

Gorivo Vodena para Parcijalna oksidacija

Metanol (CH3OH) 0.189 0.126

Etanol (C2H5OH) 0.263 0.219

LNG (CH4) 0.503 0.377

LPG (C3H8/C4H10) 0.456 0.316

Benzin (C8H15.4) 0.430 0.284

Diesel (C14H25.5) 0.424 0.279

Tablica 2. Koliina vodika dobivena pretvorbom goriva

Tehnologija vodika ima i dva vea problema (nedostatka) i to:

veliki nedostatak je skladitenjepri proizvodnji vodika troi se 90% energije (pri elektrolizi vode).Iskoristivost varira od 50 do 90 %

Meutim, upotreba vodika kao pogonska energija mora zadovoljiti i:

nove infrastrukture sa specijalnim robotskim crpkama,kako tekui vodik valja odravati na temperaturi od 253C (kritini tlak 12.98 bara), za punjenje automobilskog spremnika treba i posebna tehnika,- treba se priviknuti na vonju bez pravog mjenjaa jer ruica slui samo za prilagodbu uvjetima na cesti.


PRIRODNI PLIN + UNP (LPG) i SPP (CNG)

Prednosti:- ekonomske prednosti (jeftiniji i do 65%),- raspoloivost (slijedeih 200 godina),- laki od zraka,- via temperatura zapaljivosti,- znaajno manje emisije CO, SO2, NMVOC,- nekodljiv za ljudsko zdravlje.

Nedostaci:- emisija NOX kao kod benzinskih motora,- SPP poveava teinu spremnika 5 - 7 puta.


ZEMNI PLIN (VRLO VELIKE ZALIHE)

Prednosti:- manje emisije tetnih tvari- manja emisija CO za 80 %- manja emisija NOX za 70 %- manja emisija HC za 45 %- nema emisije sumpornih spojeva,- nema ae,- nema mirisa,

Nedostaci:- vea potronja goriva,- manja snaga motora,- mala jedinina energija pri okolinjem stanju, dvije

mogunosti:- komprimiranje zemnog plina na oko 200 bara

(CNG)- ukapljivanje zemnog plina hlaenjem na -162 0C

(LNG)


- Potrebne su brze promjene zbog rastueg zagaenja i isteka rezervi fosilnih goriva

- Masovnu proizvodnju i uporabu nee doivjeti gorivo koje je najbolje i najmanje zagauje, nego ono koje je ekonomski najisplativije

- Europska Unija je najosvjetenija po pitanju alternativnih goriva, a budui da Republika Hrvatska ide prema EU, alternativna goriva su stvar sadanjosti.


ALTERNATIVNA GORIVASlide Number 2Grafiki prikaz izvora energije za pogon cestovnih vozilaSlide Number 4Slide Number 5Slide Number 6BIO GORIVA PRVE, DRUGE I TREE GENERACIJEBIO GORIVA PRVE, DRUGE I TREE GENERACIJEBIO GORIVA PRVE, DRUGE I TREE GENERACIJESlide Number 10Slide Number 11Slide Number 12Slide Number 13Slide Number 14Elektrina energijaSlide Number 16Slide Number 17Slide Number 18Slide Number 19Slide Number 20Slide Number 21Video: Prikaz rada motora sa vodikomSlide Number 23Slide Number 24Slide Number 25Slide Number 26Slide Number 27Slide Number 28Slide Number 29ZAKLJUAK

Documents

VRSTE ALTERNATIVNIH GORIVA - e-Studente-student.fpz.hr/.../Nastavni_materijal_alternativna_goriva.pdf · - fosilna goriva (nafta i plin) – nisu obnovljivi izvor energije tj