Tyrimai, atlikti variklių bandymų stende, įprastiems dyzeliniams varikliams be jokio papidomo pritaikymo gali būti naudojamas rapsų aliejaus ir butilo alkoholio mišinys.

Kadaise pats Rudolfas Dyzelis ketino savo varikliui naudoti žemės riešutų aliejų. Tačiau naftos distiliacijos plėtra lėmė, kad šis sumanymas buvo pamirštas ilgiems metams. Šiuo metu dėl ekologiniu reikalavimų (taip pat vis dažniau ir ekonominiais sumetimais) didėja susidomėjimas atsinaujinančiais kuro šaltiniais, kuriems priskiriami įvairūs augalinės kilmės produktai, ypač aliejai. Deja, gryni jie netinka dyzeliniams varikliams. Bet juos sumaišius su butilo alkoholiu, gaunamas beveik idealus kuras.

Rapsų aliejaus savybės

Mūsų geografinėje platumoje populiariausias ir pigiausias yra iš rapsų išgaunamas aliejus. Dyzelinis variklis, naudojantis gryną, be priemaišų, rapsų aliejų, dirba tyliau, tačiau sąnaudos kiek didesnės nei dyzelinio kuro. Šį faktą lemia tai, kad augalio aliejaus energinė vertė sudaro apie 96 % dyzelinio kuro energinės vertės. Tačiau didesnes problemas kelia jo ribotas stabilumas, būdingas visiems augaliniams aliejams, o svarbiausia – didelė tankio priklausomybė nuo temperatūros.

Pastaroji savybė lemia tai, kad grynas augalinis aliejus gali būti deginamas dyzeliniuose varikliuose prieš tai pakaitintas iki 70 laipsnių temperatūros, o tai reikalauja kuro tiekimo sistemos pertvarkymo. Po tokio pertvarkymo, varikliui paleisti naudojamas paprastas dyzelinis kuras. Variklis naudoja dyzelinį kurą tol, kol šiluma, gaunama iš aušinimo sistemos, įkaitina augalinį aliejų iki reikiamos temperatūros. Todėl šiam tikslui reikalinga papildoma kuro tiekimo įranga, susidedanti iš specialaus kuro bako augaliniam aliejui, šilumokaičio, elektrinių vožtuvų, keičiančių naudojamo kuro rūšį bei kuro tiekimo vamzdelių.

Prieš išjungiant variklį, naudojantį augalinį aliejų, būtina vėl perjungti režimą, kuriam naudojamas dyzelinis kuras, tam, kad visų pirma, būtų palengvintas pakartotinis paleidimas, antra – augalinis aliejus būtų pašalintas iš kuro siurblio ir purkštukų, nes paliktas aliejus gali sukelti kuro įpurškimo sistemos pažeidimų.

Dėl šių priežasčių vietoje minėtų konstrukcinių pakeitimų, naudojamas paprastesnis sprendimas, t.y. daromas augalinio aliejaus ir dyzelinio kuro mišinys (tačiau ne daugiau nei 20 % aliejaus). Tokio kuro naudojimas neturi neigiamos įtakos variklio darbui.

Aliejaus ir butanolio kuro gamyba

Butanolis – tai alkoholis, tradiciškai gaminamas iš iškasenų, o pastaruoju metu jis gali būti gaunamas iš biomasės fermentacijos būdu, naudojant Chlostridium acetobutylicum bei modifikuotas E.coli bakterijas. Gryna ši medžiaga netinka varikliams, tačiau gali būti naudojama kuro mišinių gamybai. Pagal naujas koncepcijas netradiciniu atsinaujinančiu kuru dyzeliniams varikliams gali tapti grynojo augalinio aliejaus ir butanolio mišinys. Esant sudedamųjų dalių santykiui 2:3, gaunamas dyzelinio kuro tankio skystis, kuris pagal kitus savo fizinius ir cheminius parametrus yra labai artimas dyzeliniam kurui. Šio kuro gamyba nereikalauja specializuotų įrenginių, pakanka sumaišyti abi sudedamąsias dalis. Kuo švaresnis naudojamas augalinis aliejus ir butanolis, tuo aukštesnė gaunamo kuro kokybė.

Pramoninė aliejaus ir butanolio mišinio kuro gamyba vyksta esant 20 – 50 laipsnių temperatūrai ir atmosferiniam slėgiui.

Gamyba susideda iš šių etapų:
• Augalinio aliejaus paruošimas (filtravimas);
• Vandens išgarinimas iš augalinio aliejaus;
• Augalinio aliejaus tankio nustatymas;
• Butanolio paruošimas (filtravimas);
• Vandens išgarinimas iš butanolio;
• Butanolio tankio nustatymas;
• Augalinio aliejaus ir butanolio sumaišymas atitinkamomis proporcijomis.

Variklio bandymai stende

Bandymams buvo naudojamas serijinis dyzelinis variklis Perkins AD 3.152, turintis originalius gamyklos nustatymus. Lyginamoji analizė, kai variklis maitinamas standartiniu dyzeliniu kuru ir anksčiau aprašytu aliejaus ir butanolio mišiniu, parodė tam tikrus parametrų skirtumus (kartais eksperimentinio kuro naudai).

Taigi, rapsų aliejaus ir butilo alkoholio mišinio deginimas gerokai sumažino variklio triukšmo lygį, taip pat dūmingumą bei azoto junginių, angliavandenilių ir sieros kiekius išmetamosiose dujose. Tačiau padidėjo anglies oksidų kiekis. Aliejaus ir butilo alkoholio mišinys pasižymi geresnėmis tepimo savybėmis nei dyzelinis kuras, tai teigiamai veikia įpurškimo sistemos darbą. Papildomas augalinio kuro privalumas – jo biodegradacija.

Variklio charakteristikų pasirinktų elementų palyginimas parodė, kad dėl skirtingos lyginamų kuro rūšių energinės vertės:

• Dyzelinio variklio, naudojančio augalinį kurą, naudingoji galia yra vos dešimtosiomis kilovato dalimis mažesnė, todėl galime teigti, kad šis skirtumas nebus jaučiamas eksploatacijos metu;
• Panašiai kinta sukimo momentas, matuojamas ant alkūninio veleno, tačiau, didėjant apsukoms skirtumas didėja;
• Vienetinės rapsų aliejaus ir butilo alkoholio mišinio sąnaudos yra kiek didesnės nei dyzelinio kuro.

Šiuo metu pagrindinis ekologiško augalinio kuro trūkumas – tai gerokai didesnės jo gamybos išlaidos, lyginant su kuru, gaunamu naftos distiliacijos būdu.