ENVIROMENTÁLNE TECHNOLÓGIE – nové stroje a zariadenia. RECYKLÁCIA – triedenie a úprava odpadov. OBNOVITEĽNÉ ZDROJE ENERGIE – energetická a materiálová efektívnosť.

MOŽNOSTI POUŽITIA REPKOVÉHO OLEJA NA POHON VZNETOVÝCH MOTOROV


V štandardných dieselových motoroch prakticky nie je možné používať neupravený repkový olej. Medzi najzávažnejšie dôvody patrí teplotná nestabilita repkového oleja, zanášanie motora nánosmi, vyššie emisie tuhých látok, je agresívny k tesniacim materiálom. 


Repkový olej sa vyznačuje za studena veľkou viskozitou, ktorá v zimnom období môže byť až 40-krát vyššia ako pri nafte. Prejavuje sa to zvýšeným opotrebovaním až znefunkčnením palivovej sústavy motora. Závislosť viskozity repkového oleja je uvedená na obr. 1. 

Na znečisťovaní motora sa zúčastňuje predovšetkým zložka repkového oleja glycerín, ktorý pri horení vytvára polyméry. Tie sa usadzujú na vstrekovacích dýzach, piestoch a stenách valcov, čo môže v konečnom dôsledku viesť k zadretiu motora. Ukážka takéhoto znečistenia na jednotlivých častiach motora je na obr. 3.


Obr. 1 Viskozita nafta/repkový olej (www.elsbett.de)


Pri uvedených technických problémoch spojených s použitím repkového oleja v dieselových motoroch sú možné tri riešenia, ktoré boli analyzované v rámci riešenia projektovRELAZ I, kód projektu ITMS 26220220036) a projektu RELAZ II, kód projektu 26220220035, spolufinancovaných zo štrukturálnych fondov EÚ:

V prvom prípade sa repkový olej upravuje esterifikáciou na metylester, ktorý sa u nás označuje MERO a v zahraničí RME. Esterifikácia repkového oleja znižuje viskozitu a odstraňuje z neho glycerín, takže MERO možno bez problémov miešať s naftou. Jedinou nevýhodou MERO oproti nafte je vyššia cena. Z tohto hľadiska by bolo najlepšie používať neupravené rastlinné oleje bez esterifikácie.


Obr. 2 Karbonizácia piesta spôsobená repkovým olejom.

(Univerzita Hohenheim, Ing. K. Maurer, 2003)


Na spaľovanie čistých repkových olejov je vhodný Elsbettov motor, vyvinutý  nemeckým konštruktérom Ludwigom Elsbettom. 


Obr. 3 Historický Elsbettov dvojtaktný motor z r. 1956 v reze [3]   


V súčasnosti ho sériovo vyrába firma ELSBETT TECHNOLOGIE Thalmässing a jeho licenciu predali aj do bývalého ZSSR, Brazílie a Malajzie. Nemecko v súčasnosti už disponuje sieťou čerpacích staníc na čistý rastliný olej pre tieto motory.

Elsbettov motor je vybavený špeciálnym vstrekovaním paliva a špeciálnou spaľovacou komorou umiestnenou vo valci motora. Takáto konštrukcia umožňuje spaľovanie paliva pri vysokej teplote, pri ktorej zhorí aj glycerín bez toho, aby v motore vznikal karbón.  Spaľovacia komora má v porovnaní so stenami valca malý povrch, je vyrobená z teplovzdornej liatiny a drží aj hlavu valca. Dolná časť valca je vyrobená z hliníkovej zliatiny. Kým pri štandardnom dieselovom motore zo spaľovacieho procesu odvedie chladiaca sústava až 30 % tepla, pri Elsbettovom motore je to len 14 až 16 %. Odvádzanie tepla sa uskutočňuje olejovým chladením, ktoré je jednoduchšie a spoľahlivejšie ako chladenie vodou.


Obr. 4 Súčasný štvortaktný Elsbettov motor (www.elsbett.de)


Elsbettov motor sa vyznačuje vyššou účinnosťou oproti štandardným vznetovým motorom. Vyššia účinnosť sa prejavuje v nižšej spotrebe a vo väčšom dojazde. Úspora paliva dosahuje až 30 %.

Elsbettov motor vykazuje aj nižšie emisie škodlivín, napr. CO, NOx, HC. Navyše úniky rastlinného oleja majú len malý vplyv na životné prostredie.

Na pohon Elsbettovho motora môžeme použiť čistý repkový olej, ktorý môže byť dvojakého druhu:

Rozdiel medzi nimi je v tom, že za studena lisovaný olej vykazuje väčší rozptyl chemického zloženia, preto je rafinovaný olej ako palivo kvalitnejší.


Problém vysokej viskozity studeného repkového oleja možno riešiť aj jeho predohrevom. Tento spôsob našiel uplatnenie pri prestavbe štandardných dieselových motorov na repkový olej. Princíp je znázornený na obr. 5. Do prerábaného prostriedku sa namontuje prídavná nádrž, ktorá sa neskôr plní naftou. Pohon na naftu sa používa pri štartovaní a tesne pred vypnutím motora. Po naštartovaní sa pôvodná nádrž, teraz už naplnená repkovým olejom, zohrieva cirkulujúcou vodou z chladiaceho systému na teplotu 70 oC až 80 oC. Po zohriatí na žiadanú teplotu riadiaca jednotka automaticky aktivuje prítok repkového oleja do motora. Niekoľko minút pred dojazdom, teraz už iba manuálne, sa opäť prepne na naftový pohon kvôli vyčisteniu motora.



Obr. 5 Principiálna schéma úpravy vznetového motora



Záver

Výhodou Elsbettovho motora je, že umožňuje spaľovať čistý repkový olej, ktorý si dokážeme vyrobiť zo suroviny dopestovanej doma. Rieši problém sequestrácie uhlíka a má význam aj pre rozvoj poľnohospodárstva krajiny. 

Konštrukcia Elsbettovho motora je uspôsobená na vyššiu viskozitu repkového oleja a umožňuje jeho vysokoteplotné spaľovanie. Zatiaľ sa plne nepresadil, a to hlavne z dôvodu vyšších výrobných nákladov.

Na Lesníckej fakulte Technickej university vo Zvolene boli skúmané možnosti jeho  nasadenia v lesníckych mechanizačných prostriedkoch. Uvažuje sa o jeho nasadení predovšetkým v chránených územiach, tam, kde hrozí kontaminácia spodných a povrchových vôd ropnými produktmi.


Táto práca bola podporovaná Agentúrou na podporu výskumu a vývoja na základe Zmluvy č. APVV-15-0714.


Literatúra

[1] www.fae.sk/DOPRAVA

[2] www.esbett.de

[3] Esbett,L.: Der Elsbett-motor. In: MTZ – Motortechnische Zeitschrift, č.9, roč.17, 1956



Doc. Ing.Vladimír Štollmann, CSc., PhD., Ing. Jozef Slugeň, PhD.

TU Zvolen, Lesnícka fakulta, Katedra lesnej ťažby logistiky a meliorácií

Fotogaléria k článku