04.01.2013 | 07:01
Autor:
Kategorie:
Štítky:

Motorová nafta, její vývoj a změny

Vlastnosti motorové nafty nejsou konstantním parametrem. Její složení, obsah některých látek i další vlastnosti se v průběhu času mění a vyvíjí. Vývoj souvisí s vývojem samotných motorů (jejich vstřikovacích systémů), ale zejména se změnami v oblasti emisních předpisů a oblasti ochrany přírody obecně.

Nedůležitější palivo

Jak bylo uvedeno na začátku, nejdůležitějším palivem v zemědělství je motorová nafta. Není bez zajímavosti, že kvalita nafty v České republice je bez výjimky určována převzatou evropskou normou ČSN EN 590. Její parametry jsou uvedeny v tabulce.
Samotná motorová nafta je směsí kapalných uhlovodíků, které se získávají z ropy destilací a hydrogenační rafinací vroucí v rozmezí 150 až 370 °C. Nejedná se však o čistý produkt destilace, ale nafta je dále upravována pomocí aditiv. Ty zlepšují užitné vlastnosti nafty. Jedná se zejména o depresanty, detergenty, mazivostní přísady a inhibitory koroze. Také se chemicky upravuje obsah některých doprovodných prvků.
V evropských podmínkách je rovněž povinné doplnění motorové nafty o určité procento složky, které je vyrobena z obnovitelných zdrojů. Tento přídavek pak bývá nazýván biosložkou.
Každý daňový sklad musí po­dle zákona č. 180/2007 Sb. zabezpečit přimíchání biosložek do pohonných hmot, které uvolňuje do oběhu:
 od 1. září 2007 ve výši 2 % objemových z celkového množství motorové nafty,
 od 1. ledna 2009 ve výši 4,5 % objemových z množství motorové nafty.
Podle tohoto zákona tedy platí, že motorová nafta prodávaná na našem území v sobě nese stopy biopaliv. Tato změna byla zpočátku provázena obavami mnoha uživatelů mobilní techniky. Obavy se týkaly zejména rizika poškození palivové soustavy motoru. Většinou tyto obavy v průběhu času odezněly, ale přídavek biosložky v motorové naftě přináší své úskalí.
V podmínkách ČR je jako bio­složka nejčastěji používán metyl­ester řepkového oleje nazývaný MEŘO. Aby bylo biosložku možné použít jako palivo, musí splňovat evropskou normu, která udává její přesné složení: EN 14214:2003.

Biosložky v motorové naftě
 
MEŘO je z chemického hlediska nízkomolekulární ester vyšších mastných kyselin s nízkomolekulárním alkoholem. Mezinárodně jsou pak tyto látky označovány FAME (Fatty Acid Methyl Ester).
MEŘO je čirá kapalina zabarvená do žluta, s vodou nemísitelná.
MEŘO je hořlavá kapalina III. třídy nebezpečnosti, neobsahuje síru, polyaromatické látky, halogeny ani látky obsahující těžké kovy. Při úniku do půdy se MEŘO samo biologicky odbourá.
Velmi často bývají tyto látky nazývány bionaftou, i když toto označení je problematické.
Bionafta nezpůsobuje při úniku do vody mikrobiologické zatížení až do koncentrace 10 mg/l a je pro ryby neškodná. Testy na univerzitě v Idaho prokázaly, že ve vodním roztoku je po 28 dnech degradováno 95 % bionafty oproti necelým 40 % motorové nafty. Drtivá většina produkce bionafty je z ČR původem ze semen řepky, ve světové produkci pak najdeme olej vyráběný např. ze sóji, olejné palmy a další. Lze rovněž využít použité fritovací oleje, odpadní tuk živočišného původu a další.
Výhodou je, že výroba bionafty je bezodpadová technologie. Vedlejším produktem je i glycerin, který se samozřejmě dá upotřebit v chemickém průmyslu.
Samotná transesterifikace olejů pak probíhá nízkomolekulárním alkoholem za homogenní katalýzy. Jako alkohol je nejvíce používán metanol, eventuálně etanol. Použití ostatních alkoholů (propanol, butanol ...) je také možné, ale problematické.
Transesterifikace se provádí za homogenní bazické katalýzy (KOH, NaOH), ale jako katalyzátor je možno použít i kyselinu (nejvíce H2SO4). Výhodou tohoto způsobu výroby je nenáročnost na výrobní zařízení a snadné provedení. Nevýhodou je nemožnost získání katalyzátoru zpět z reakce (ztráta katalyzátoru).
Výhodami bionafty je nižší obsah emisí a vyšší mazací schopnost. Bionafta při spalovacím procesu lépe shoří, a tím výrazně snižuje kouřivost naftového motoru, emise polétavého prachu, síry, oxidu uhličitého, aromatických látek a uhlovodíků vůbec. Bionafta je mastnější nežli motorová nafta, přídavek biosložky do motorové nafty snižuje opotřebení motoru právě díky vyšší mazací schopnosti.
Nevýhod bionafty je celá řada.
Daleko nad rámec tohoto článku je otázka poměru získané energie a energie vložené. Podobná situace panuje i okolo posouzení případného pozitivního vlivu na životní prostředí. Jednou z nevýhod je ekonomická náročnost výrobního procesu (nejdražší je rostlinný olej).
Další nevýhodou je, že při kontaktu s vodou vznikají z bionafty mastné kyseliny, které mohou způsobit korozi palivového systému (dlouhodobé odstávky strojů).
Díky rozpouštěcím schopnostem, které jsou silnější než u klasické nafty, rozrušuje usazeniny v palivovém systému, čímž se ucpává filtr paliva a v extrémním případě i vstřikovací ventily. Při vyšším poměru smíchání s motorovou naftou může bionafta poškodit přírodní kaučuk a materiály z polyuretanové pěny (to při koncentraci okolo 5 % nehrozí).
Významnou nevýhodou je zkrácená doba skladování. Platí, že čím větší je podíl bionafty, tím kratší dobu nafta vydrží „čerstvá“. Časem se složky oddělí a může docházet ke zhoršení spalování, případně k problémům s palivovým systémem motoru.
Doporučená doba skladování čisté bionafty je maximálně jeden měsíc!
Právě z těchto důvodů je využívání čisté bionafty z praktického hlediska nevýhodné a zkušenosti z praxe to potvrzují. Pro zemědělství je charakteristické dlouhodobá odstávka některých druhů mobilní techniky ( např. sklízecí mlátičky) a tato odstávka by mohla způsobit vážné poškození palivové soustavy.
Na počátku 90. let vzniklo za podpory vlády v ČR několik provozů, kde se začala vyrábět bionafta I. generace, kterou tvořil ze 100 % metylester řepkového oleje.
Snahou výrobců bylo, aby čisté MEŘO po menších úpravách pomocí aditiv mohlo být používáno ve vznětových motorech.
Toto palivo vykazovalo vysokou kouřivost, špatnou filtrovatelnost při nízkých teplotách (bod tuhnutí při –8 °C), velmi nízkou kalorickou hodnotu a s ní spojený snížený výkon motoru. Navíc tento druh bionafty vykazoval vysoké poškozování pryžových částí motoru, což znemožňovalo jeho použití ve většině běžných dieselových motorů a zvýšená spotřeba oleje až na dvojnásobek jasně mluvila o neekonomickém využití.
V období prvních pokusů nasazení bionafty do běžného prodeje zůstala ještě do dnes v mnohých uživatelích zakořeněna velká nedůvěra vůči jakémukoliv obsahu biosložky. Bionafta se srážela při styku s vodou a její bezhlavé smíchávání s klasickou motorovou naftou snadno znehodnotilo celé palivo.

Směsná nafta
 
Bionafta ve 100% koncentraci se dnes nepoužívá, ale některé společnosti zabývajícími se distribucí paliv nabízejí tzv. směsnou naftu.
Toto palivo není v žádném případě nějakou novinkou. Dříve se palivo nazývalo bionafta II. generace. Směsná nafta je tvořena většinou „klasické“ nafty ropného původu a nejméně 30 % tvoří bionafta. Směsná nafta je také daleko méně agresivní vůči těsnicím hmotám než bionafta I. generace. Výhřevnost této směsi je již srovnatelná s klasickou naftou.
Směsná nafta je rovněž plně mísitelná s běžnou motorovou naftou. Použití směsné motorové nafty je vhodné konzultovat s výrobcem motoru, ale velká část výrobců již toto palivo zařadila mezi doporučená paliva. Přesto při dlouhodobé odstávce motoru je vhodné použít pro poslední natankování naftu s menším obsahem bioložky. Její po­užití je pro zemědělci vhodné i z toho důvodu, že tímto způsobem vytváří prostor pro spotřebu vlastní produkce. Na to se často v praxi zapomíná.

Ostatní paliva pro vznětové motory
 
Zvláštním druhem paliva je emulzní motorová nafta. Ta obsahuje 85 % motorové nafty, 13 % vody a 2 % dalších přísad, převážně emulgačních činidel zajišťujících velmi malou velikost kapek rozptýlené vody. Emulzní nafta se od běžné nafty liší na první pohled barvou, je bílá jako mléko.
Tuto emulgovanou motorovou naftu mohou bez úprav spalovat i motory provozované na běžnou motorovou naftu. Vstřikování emulze motorové nafty s vodou příznivě ovlivňuje průběh spalovacího procesu. Dochází ke snížení kouřivosti motoru. V důsledku snížení teploty plamene a možnosti menšího přebytku vzduchu potřebného pro spalování dochází k poklesu obsahu oxidu dusíku ve výfukových plynech.
Značným problémem je zabezpečení stability vzniklé emulze při dlouhodobém skladování (několik měsíců). Nejvhodnějšími emulgátory se ukázaly směsi alkoholů s různými počty skupin -OH, které zajišťují dlouhodobou stálost emulze při malých změnách viskozity, filtrovatelnosti a bodu tuhnutí skladovaného paliva.
Náklady na výrobu emulzní motorové nafty značně zvyšují její cenu. Při nezměněném seřízení palivové soustavy motoru dochází k poklesu výkonu motoru o 10 až 15 %. Tento druh nafty byl testován zejména v dopravních podnicích jak „ekologické“ palivo. Její použití znamenalo zejména úlevu od spotřební daně.
Zajímavostí je využití za studena lisovaného oleje, zejména řepkového, jako paliva. Tato možnost má však obrovský handicap v nutnosti konstrukčních úprav palivových soustav motorů. Z těchto důvodů se i přes intenzivní výzkum zatím nikterak nerozšířila. Zde je však třeba vidět myšlenku úspor v dopravě a dalším zpracování oproti využití na MEŘO.
Bude zajímavé sledovat, zda technické prostředky dosáhnou určitého stupně vývoje a ceny a spalování za studena lisovaného oleje se stane zajímavou alternativou, nebo se ukáže, že jde o slepou vývojovou cestu.

 

Klíčové informace

– Kvalita nafty v našich podmínkách by měla odpovídat kvalitě v okolních zemích. Pokud tomu tak není, nejedná se o chybu této normy, ale selhání systému distribuce a její kontroly.
– Obecně rovněž platí, že vývojově novější vstřikovací systémy jsou daleko citlivější na kvalitativní změny parametrů motorové nafty.
– U těchto systémů platí, že i drobná odchylka od požadovaných parametrů paliva může způsobit nenávratné poškození technologických součástí vstřikování. Platí proto, že nafta vyráběná v daném období je určena vždy pro soudobé a starší motory, ovšem starší nafta pro novější motory nikoliv.

Ing. Petr Novák
Ing. Jiří Mašek, Ph.D.

Česká zemědělská univerzita v Praze
Technická fakulta
Katedra zemědělských strojů

Napsat komentář

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.

deník / newsletter

Odesláním souhlasíte se zpracováním osobních údajů za účelem zasílání obchodních sdělení.
Copyright © 2022 Profi Press s.r.o.
crossmenuchevron-down