Vybrané okruhy - Katedra vozidel a motorů - Technická univerzita v ...

TECHNICKÁ UNIVERZITA V LIBERCI
b) ekonomické-náklady na provoz a údržbu
c) bezpečnosti
2.51 ALTERNATIVNÍ PALIVA
Základní paliva benzín a nafta jsou získávány z fosilních paliv-rafinací a krakováním z ropy,
jejíž zásoby jsou neobnovitelné a postupně se vyčerpávají. Hledají se proto alternativní paliva.
1) PROPAN-BUTAN
Oba dva jsou uhlovodíky a získávají se při zpracování ropy. Tím je jejich použití
v budoucnu ohroženo. Označují se zkratkou LPG (liquefied petroleum gas). Používá se spíše
jako topné palivo, ale možno i jako automobilové. Je však třeba kvalitní směs (jinak mohou
praskat pryžové části). Propan C 3 H 8 má oktanové číslo přes 100 a butan C 4 H 10 přes 90.
Propan-butanové palivo má tedy celkově vysokou antidetonační schopnost a také vysokou
výhřevnost Hu=46MJ/kg (benzín 42,5 MJ/kg, nafta 43 MJ/kg). Propan-butanová paliva se
udržují, jak již název napovídá v tekutém stavu s nízkým přetlakem. Množství paliva v nádrži,
podobně jako u benzínu či nafty, signalizuje plovák (z bezpečnostních důvodů se plní pouze
do 80% objemu). Při použití LPG v uzavřených prostorách je třeba dbát na dobré odvětrání
zejména v nízkých oblastech výšky (u podlahy), protože i nezkapalněný LPG má vyšší
hustotu než okolní vzduch a „plazí“ se při zemi.Motor pracuje s cca λ=1,4.
2) ZEMNÍ PLYN
Má také vysokou antidetonační schopnost (OČ=120) a výhřevnost 49 MJ/kg. Tzn., že
můžeme např. použít vyšší kompresní tlaky. Značíme ho NG (natural gas). Motor pracuje
s cca λ=1,6-2. NG i LPG mají jednodušší molekuly a proto mají obecně nižší emise, zejména
co se týká nespálených uhlovodíků. NG je považováno za kvalitnější palivo než LPG. Zemní
plyn obsahuje až 98% methanu CH 4 a proto lze při výpočtech uvažovat pouze methan. Zemní
plyn je uchováván jako stlačený (20 MPa) nebo zkapalněný (-160°C).
POZN.: Kolikrát obsahuje LPG, nebo NG méně C oproti naftě nebo benzínu, lze zjistit
z jejich vzorců uhlovodíkových paliv a zastoupení (kg) C.
3) VODÍK H 2
Produktem spalování vodíku je voda. Spaluje se ale směs vodíku se vzduchem, produktem
je také NOx (byl by potřeba čistý kyslík). Také produkuje CO2. Emise jsou však nižší. Další
výhodou a důvodem nižších emisí je široké rozmezí zápalnosti (λ=3-3,5). Má také velmi
vysokou výhřevnost (kolem 100 MJ/kg). Nevýhodou je, že při kontaktu vodíku s některými
kovy vzniká u kovů tzv. vodíková křehkost. Další nevýhodou je, že vodík při kontaktu se
vzduchem třaská, je proto třeba speciální plnění, které je drahé a je také drahá a komplikovaná
výroba vodíku. Výroba je z vody elektrolýzou v tzv. elektrolyzérech. Vodík má také velmi
nízkou hustotu a proto je účinnost i přes vysokou výhřevnost nižší. Zdroje vodíku jsou ale
nevyčerpatelné, je to obnovitelný zdroj (vodík-voda-vodík). Obr. 215 Palivové články vodíku
Je také nejvíce zastoupeným prvkem ve vesmíru.
Uchovává se zkapalněný (-250°C) nebo stlačený
(30MPa). Nevýhodou je, že vodík má atomové číslo 2
(2x1) a proto pokud není zkapalněný, za krátký čas
projde stěnou nádrže (třeba ocelovou). Vodík lze, kromě
vefukování a spalování, použít také ve formě palivových
vodíkových článků (nejsou pak emise NOx). Ty pracují
na principu obrácené funkce akumulátoru. Vodík na
anodě reaguje s kyslíkem na katodě za vzniku vody. Uvolňují se 2e - (obr. 215).
4) SKLÁDKOVÉ A KALOVÉ PLYNY
Skládkové plyny vznikají z kvašení biomasy a vzniká zejména methan. Ty volně stoupají
a vytváří skleníkový efekt. Proto je povinností skládkových pracovišť je vhodným způsobem
spalovat. Uvažuje se o nich v budoucnu také jako o alternativních palivech.
217