– idealne paliwo miejskie

Silniki zasilane etanolem znamy przede wszystkim z egzotycznych rynków Ameryki Południowej. W tych rejonach wynika to przede wszystkim z kosztów eksploatacji, które w przypadku stosowania spirytusu produkowanego z tamtejszej trzciny cukrowej są bardzo niskie. Używane tam pojazdy są napędzane silnikami o zapłonie iskrowym. Chcąc w pełni wykorzystać potencjał tego paliwa, niezbędne jest jednak zastosowanie obiegu Diesla.



Test autobusu etanolowego prowadzony w centrum Warszawy na Nowym Świecie udowodnił przydatność tego paliwa jako ekologicznego źródła napędu pojazdów komunikacji miejskiej.

Zasilanie etanolem pojazdów na naszym kontynencie nie jest popularne, jednak w świetle zapisów Dyrektywy biopaliwowej sytuacja ta będzie musiała się zmienić. W naszych warunkach będą to przede wszystkim dodatki w postaci etanolu do klasycznych benzyn. Temat zasilania czystym paliwem etanolowym jest natomiast bardzo silnie promowany przez firmę Scania, która dysponuje takimi jednostkami napędowymi. Silniki te są cały czas rozwijane, a proces spalania optymalizowany pod kątem wzrastających wymagań ekologicznych. Scania jest od wielu lat promotorem napędów ekologicznych. Silniki o zapłonie samoczynnym są doskonalone tak, by spełniać wymagania norm Euro5 i EEV. Oprócz tego, cały czas rozwijane i doskonalone są napędy z wykorzystaniem paliw alternatywnych, również biopaliw. Z tego powodu w ofercie Scanii znajdują się pojazdy zasilane gazem ziemnym, biogazem, czystymi estrami olejów roślinnych (B100) oraz paliwem bioetanolowym E95. Prowadzone są również badania mające na celu wprowadzenie do oferty autobusów hybrydowych, spalinowo-elektrycznych, także z wykorzystywaniem silnika zasilanego etanolem. Rozwój i eksploatacja oferowanych przez Scanię autobusów napędzanych etanolem był tematem seminarium na temat zastosowania paliw odnawialnych w transporcie zbiorowym, które odbyło się niedawno w Krakowie. W seminarium uczestniczyli przedstawiciele producenta, ośrodków naukowych oraz reprezentanci firm, które eksploatują takie pojazdy. Historycznie działania Scanii w zakresie wprowadzania tego rodzaju zasilania rozpoczęły się w 1987 r. Głównym założeniem przy opracowywaniu silnika etanolowego było wykorzystanie obiegu Diesla, który gwarantuje najwyższą sprawność przemiany, co w kontekście gorszych w stosunku do klasycznych paliw właściwości energetycznych (większe zużycie paliwa) jest bardzo istotne. Dotychczas dostarczono do użytkowników ponad 600 tego typu pojazdów, a następny etap rozwoju to zastosowanie silnika etanolowego w autobusie hybrydowym. Zasilany etanolem silnik Scanii charakteryzuje się także znacznym obniżeniem emisji tlenków azotu w porównaniu do klasycznych silników o zapłonie samoczynnym (zasilanych olejem napędowym), spełniających wymagania obecnie obowiązujących i przewidywanych do wprowadzenia w przyszłości norm emisji. Obecnie oferowane silniki Euro4 i 5 mają zwiększoną emisję tlenków azotu w wyniku samozapłonu paliwa, występującego bardzo późno, w stosunku do punktu optymalnego oraz związanym z tym przewlekłym procesem spalania. Duża ilość Nox powoduje konieczność ich redukcji poza silnikiem. Stąd powszechnie stosowane są układy SCR (specjalny katalizator, do którego podawane jest dodatkowe medium-AdBlue, będące 32,5-proc. wodnym roztworem mocznika). Powoduje to znaczne skomplikowanie silnika, co ogranicza takie rozwiązania w niektórych zastosowaniach. Dlatego też konstruktorzy starają się opracowywać silniki spełniające najnowsze wymagania ekologiczne bez stosowania dodatkowych układów i materiałów eksploatacyjnych.



Przebieg charakterystyki zewnętrznej silnika etanolowego pomimo zastosowania zapłonu samoczynnego jest zbliżony do charakterystyki silnika o zapłonie iskrowym, dlatego też technika jazdy ma bardzo duży wpływ na poziom zużycia paliwa.

Oferowany przez Scanię silnik jest znakomity z punktu widzenia zastosowania w komunikacji miejskiej, z uwagi na znaczne ograniczenie emisji, nawet poniżej wymagań normy EEV. Potwierdzają to badania i symulacje wykonywane przez ośrodki naukowe. Emisja spalin w transporcie miejskim jest szczególnie uciążliwa, ponieważ występuje w miejscu przebywania ludzi. Ponadto odbywa się ona na poziomie jezdni czy chodników, czyli na wysokości, na której odbywa się również ruch pieszy. Dlatego też jej ograniczenie ma bardzo duże znaczenie. Największe zagrożenie dla ludzi stanowią niespalone węglowodory, cząstki stałe, tlenek węgla oraz tlenki azotu. Składniki te (oprócz cząstek stałych) w wyniku reakcji fotochemicznych z tlenem powodują powstawanie ozonu, który występując w większej ilości w dolnych warstwach atmosfery stanowi zagrożenie dla ludzi oraz jest odpowiedzialny za globalne ocieplenie klimatu. Za efekt cieplarniany odpowiedzialny jest również dwutlenek węgla. Dlatego też, działania legislacyjne w ramach Unii Europejskiej dążą do ograniczenia tego zjawiska, m.in. przez wymuszanie stosowania biopaliw. Specjalnie opracowana w tym celu dyrektywa narzuca na producentów i importerów paliw uzyskanie odpowiedniej zawartości procentowej biokomponentów we wprowadzanych do obrotu paliwach. Zakłada się osiągnięcie 5,75-proc. ich udziału energetycznego w paliwach silnikowych w 2010 r. oraz docelowo 10-proc. w 2020 r.



Silnik DC9 E02 270 z zapasem spełnia wymagania normy Euro5 i EEV. Bazuje na jednostce DC9, która wykorzystuje 5-cylindrowy, rzędowy układ konstrukcyjny przy pojemności skokowej 8,9 dm3. Każda głowica jest wyposażona w 4 zawory. Silnik w stosunku do swojego protoplasty ma znacznie zwiększony stopień sprężania, który wynosi 28 z uwagi na niską liczbę cetanową paliwa E85 (LC=10). Obniżenie zawartości składników toksycznych uzyskano przez zastosowanie recyrkulacji spalin z zaworem EGR oraz prostego reaktora katalitycznego. Jednostka napędowa w tej konfiguracji osiąga moc 199 kW przy 1900 obr./min oraz maksymalny moment obrotowy 1200 Nm w zakresie 1100-1400 obr./min.

Znakomite właściwości etanolu jako paliwa miejskiego potwierdzają badania emisji spalin na Nowym Świecie w centrum Warszawy, które wykonano w 2006 r. Wyniki pokazały, że po zastąpieniu wszystkich tradycyjnych autobusów etanolowymi, które się tam poruszają, emisja poszczególnych składników spalin uległaby znacznemu zmniejszeniu. W przypadku tlenku węgla zmniejszenie emisji wynosi 20 proc., emisję węglowodorów można zmniejszyć o 60 proc. Tak samo sytuacja wygląda w przypadku tlenków azotu –41 proc., natomiast praktycznie całkowicie eliminuje się emisję cząstek stałych, która jest ograniczana o 91 proc. A jest to jeden z najbardziej toksycznych składników spalin (sadza nasycona niespalonymi węglowodorami jest uważana za jeden z najważniejszych czynników rakotwórczych).



Praca kierowcy niczym nie różni się od prowadzenia klasycznego autobusu napędzanego olejem napędowym.

Oprócz znakomitych własności ekologicznych etanol jako paliwo wykazuje korzystne właściwości eksploatacyjne. Silnik zasilany paliwem etanolowym charakteryzuje się bardzo dobrym rozruchem w niskich temperaturach otoczenia oraz odpornością na zanieczyszczenia układu zasilania. Również technologia produkcji etanolu jest opanowana, a wymagania w stosunku do wykorzystywanego surowca są małe. To samo dotyczy inwestycji związanych z dostosowaniem infrastruktury do przechowywania etanolu. Nie są one bardzo duże w przeciwieństwie do inwestycji mających na celu zbudowanie infrastruktury do zasilania autobusów za pomocą CNG (budowa stacji sprężania gazu ziemnego to ogromna inwestycja). Ponadto, etanol charakteryzuje się zdolnością do osiągania najmniejszych poziomów emisji spalin (poniżej wymagań EEV).



Napęd z wykorzystaniem etanolu nie zmienia funkcjonalności wnętrza autobusu.