Autobusy na paliwo z Polmosu?

TTM Piotr Złoty Scania na etanol

Zwłaszcza krakowskie MPK prezentuje tradycyjny konserwatyzm: pamiętamy krytyczny artykuł dotyczący zasilania CNG w autobusach, w którym przytoczono obiektywne argumenty wykazujące większe koszty eksploatacyjne w porównaniu w autobusami zasilanymi olejem napędowym, mimo mniejszych kosztów paliwa (T-TM 9/2004). Takie same obawy budzi zastosowanie etanolu, który dla MZK Słupsk jest importowany ze Szwecji, co rodzi dodatkowe koszty związane z transportem. Należy jednak zwrócić uwagę na tworzenie zupełnie nowej strategii pozyskiwania nośników energii, wolnej od politycznych nacisków monopolu naftowego i gospodarki światowej. Koszty, które często są porównywalne z zasilaniem taboru olejem napędowym, powinny być rozpatrywane w dłuższej perspektywie: rozwijanie napędów alternatywnych będzie z pewnością przynosić również wymierne korzyści ekonomiczne.

TTM Piotr Złoty Scania na etanol

Wracając do zasilania etanolem, ciekawostką jest fakt, że Polska nie jest w stanie wyprodukować tego paliwa. Polskie gorzelnie nie mogą zaakceptować etanolu w akceptowalnej cenie. Litr spirytusu produkowany w tych wiekowych i energochłonnych zakładach kosztuje 2,20-2,30 zł, podczas gdy MZK Słupsk sprowadza gotowe paliwo spod koła podbiegunowego za 2,24 zł, a etanol brazylijski produkowany z trzciny cukrowej można kupować w cenie około 0,60 zł/l. PKN Orlen podpisał jednak ze Scania Polska List Intencyjny, dotyczący współpracy w zakresie promocji i wprowadzania na nasz rynek biopaliwa na bazie etanolu. Współpraca ma obejmować przeprowadzenie badań eksploatacyjnych z wykorzystaniem nowego paliwa E95. PKN Orlen dokona badań laboratoryjnych, natomiast Scania Polska wprowadzi do oferty handlowej na polski rynek pojazdy przystosowane do zasilania bioetanolem. E95, które będzie oferowane przez PKN Orlen, jest ekologicznym biopaliwem służącym do zasilania specjalnie przystosowanych silników o zapłonie samoczynnym zawierającym 95,8% bioetanolu oraz 5% różnych dodatków. Liczba cetanowa tego paliwa to minimum 10, a wartość opałowa sięga 24,7 MJ/kg. Ze względu na bardzo niski poziom emisji, to paliwo jest przeznaczone przede wszystkim dla pojazdów użytkowanych w transporcie miejskim oraz w strefach szczególnie chronionych.

Scania Silnik na etanol

Chcąc ocenić przydatność tego paliwa w pojazdach komunikacji miejskiej, należy prześledzić prezentacje poszczególnych prelegentów. Profesor Chłopek z Politechniki Warszawskiej wprowadził słuchaczy w problematykę zagrożeń ekologicznych oraz metod ich ograniczania w aglomeracjach miejskich. Emisja spalin w transporcie jest w tym przypadku bardzo szkodliwa, bo występuje dokładnie w miejscach, gdzie przebywają ludzie. Ponadto pojazdy-źródła emisji przemieszczają się na poziomie, na którym odbywa się również ruch pieszy. Dodatkowo szczelna zabudowa ulic centrów miast nie pozwala na szybkie usuwanie szkodliwych składników spalin, które w tych miejscach dość długo zalegają, a ludzie są nieustannie wystawiani na ich działanie.

Najbardziej szkodliwymi składnikami spalin samochodów w centrach miast są tlenek węgla (CO), niespalone węglowodory (HC), tlenki azotu (NOx) oraz cząstki stałe (PM). Ten ostatni jest szczególnie niebezpieczny, ponieważ są to cząsteczki sadzy nasycone niespalonymi węglowodorami. Stanowią one jeden z najbardziej rakotwórczych składników spalin. Emisja toksycznych składników spalin, oprócz bezpośredniego zagrożenia dla mieszkańców miast, przyczynia się również do ocieplenia klimatu.

W celu zmniejszenia emisji silników stosowanych w transporcie miejskim stosuje się m.in. biopaliwa. Do tych tendencji jest dostosowane także prawodawstwo europejskie. Dyrektywa biopaliwowa Unii Europejskiej zakłada osiągnięcie udziału energetycznego biokomponentów w paliwach silnikowych na poziomie 5,75% w 2010 r. i 10-procentowy ich udział w 2020 r. Scania ma również udział w promowaniu rozwiązań proekologicznych. Klasyczne silniki z zapłonem samoczynnym są doskonalone tak, by spełniały normy Euro 5 i EEV. Scania promuje również paliwa alternatywne z głównym nastawieniem na wykorzystanie biokomponentów. Dlatego w ofercie Scanii są pojazdy zasilane gazem ziemnym, biogazem, estrami olejów roślinnych B100 oraz paliwem bioetanolowym E95, a także napędy hybrydowe spalinowo-elektryczne, gdzie także jest wykorzystywany silnik zasilany etanolem.

TTM Piotr Złoty Wykres mocy i momentu

W 2006 r. przeprowadzono badania symulacyjne emisji spalin na ul. Nowy Świat w Warszawie. Okazało się, że po zastąpieniu wszystkich kursujących tam autobusów na zasilane etanolem poziom emisji poszczególnych składników spalin uległby znacznemu obniżeniu (CO o 20%, HC o 60%, NOx o 41% i cząstek o 91%). Paliwo etanolowe jest również bardzo korzystne pod względem właściwości techniczno-eksploatacyjnych. Charakteryzuje się bardzo dobrym rozruchem w niskiej temperaturze (w przeciwieństwie do biodiesla), dobrą odpornością na zanieczyszczenia układu zasilania. Również produkcja bioetanolu nie nastręcza żadnych trudności, a wymagania w stosunku do wykorzystywanego surowca są stosunkowo małe. Infrastruktura do przechowywania i wydawania tego paliwa także nie wymaga szczególnie dużych nakładów. Spośród stosowanych obecnie paliw alternatywnych (CNG, biodiesel i bioetanol) ten ostatni charakteryzuje się najwyższymi właściwościami ekologicznymi, tzn. zdolnością do osiągnięcia najmniejszej emisji spalin, nawet poniżej wymagań EEV.

TTM Politechnika Gdańska

Jak zwykle bardzo ciekawe opinie pochodzą z MPK Kraków, które testowało zasilaną etanolem Scanię OmniCity w lipcu tego roku. Pojazd przejechał w tym czasie 2369 km, zużywając 1700 l paliwa E95, czyli ze średnim spalaniem 71,8 l/100 km. Eksploatowane na tej samej linii autobusy zasilane olejem napędowym zużywają średnio 42 l/100 km. Zatem jako przelicznik przy porównywaniu zużycia paliwa w podobnych warunkach eksploatacji można używać mnożnika 1,71. Przy zużyciu oleju napędowego przez MPK Kraków na poziomie 14 mln l (493 autobusy), należy założyć, że po przejściu na zasilanie etanolem ilość paliwa uległaby zwiększeniu do 24 mln l. Do wyprodukowania takiej ilości trzeba by obsadzić zbożem 20,4 tys. ha (w Małopolsce uprawia się obecnie 253 tys. ha zbóż) lub 18,5 tys. ha ziemniakami (obecnie 45 tys. ha), 9500 ha burakami cukrowymi (obecnie 1400 ha) czy 12 tys. ha kukurydzą (obecnie 11 tys. ha). Jak widać, w przypadku niektórych płodów rolnych obsadzone areały są kilkukrotnie niższe, niż wymagałyby potrzeby samego MPK Kraków. W tym roku jako dodatku do paliw w Polsce zużyje się 50 mln l etanolu, a zatem paliwo dla taboru MPK Kraków stanowiłoby 48% rocznego zużycia etanolu jako biokomponentu w całym kraju. Szybkie przejście na to paliwo nie wydaje się zatem możliwe. Ponadto szacuje się, że koszt produkcji etanolu ze zboża w Europie jest ponad dwukrotnie wyższy niż etanolu produkowanego w Brazylii z trzciny cukrowej (w odniesieniu do równoważnika litra benzyny).

TTM Politechnika Gdańska

Krakowski przewoźnik podkreślał zagrożenia wynikające ze stosowania etanolu jako paliwa silnikowego. Jest to substancja wysoce łatwopalna, tworząca z powietrzem mieszaniny wybuchowe. Pary alkoholu są cięższe od powietrza, zalegają w najniższych miejscach (kanały obsługowe, studzienki itp.). W kontakcie z metalami alkalicznymi i metalami ziem alkalicznych etanol reaguje gwałtownie, wydzielając przy tym wodór. Z uwagi na tworzenie się par w czasie pracy przy otwartym układzie zasilania jest konieczne używanie środków ochrony dróg oddechowych. Etanol musi być przechowywany w zamkniętym zbiorniku bez możliwości oddziaływania temperatury.

Bardzo ważnym aspektem przy produkcji biopaliw, szczególnie podkreślanym przez polityków, jest zwiększanie cen żywności, ponieważ rolnictwo przy podwyższanym udziale biokomponentów w paliwach silnikowych chętniej dostarcza swoje produkty dla rafinerii. Powoduje to, że areały pod uprawy spożywcze zmniejszają się, a ceny żywności rosną. Ponadto wątpliwości budzi ograniczenie emisji przez zastosowanie biopaliw, ponieważ nie uwzględnia się emisji podczas produkcji i transportu biokomponentów. Dużo mniej kontrowersji budzą biopaliwa tzw. drugiej generacji, pozyskiwane z odpadów roślinnych, tzw. biomasy.

Prace przy opracowaniu silnika zasilanego etanolem rozpoczęto w Scanii w 1987 r. Głównym założeniem przy konstruowaniu tej jednostki napędowej było wykorzystanie obiegu diesla, gwarantującego uzyskanie największej sprawności. Od 1989 r. sprzedano już ponad 600 autobusów zasilanych etanolem.