alternative Kraftstoffe

Unkonventionelle oder alternative Kraftstoffe.

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GNC (Erdgasbrennstoff)

Die Verwendung von CNG im gasförmigen Zustand und unter 200 bar komprimiert ist eine bereits bewährte technologische Lösung, da weltweit mehr als 500 Fahrzeuge betroffen sind. Bei dedizierten und optimierten Motoren bietet CNG erhebliche Vorteile, die eine teurere Energieversorgung überwiegen. Fahrspaß, Beschleunigungsleistung, Erholung, Höchstgeschwindigkeit sind sehr zufriedenstellend.

Die Kraftstoffeffizienz übersteigt die von Benzinmotoren um etwa 10% (mit Ausnahme von Magerbenzinmotoren, wie sie kürzlich von japanischen Herstellern angeboten wurden), liegt jedoch unter der eines Dieselmotors mit Direkteinspritzung. Emissionen von CNG-Motoren bestehen fast ausschließlich aus Methan, daher von geringer Toxizität.

Methan ist jedoch ein wichtiges Treibhausgas. Berücksichtigt man jedoch die Treibhausgasemissionen über die gesamte Nutzungskette, bringt CNG Einsparungen von etwa 20 bis 25% im Vergleich zum Benzinsektor und von 10 bis XNUMX%
15% in Bezug auf Diesel.

Das Hauptproblem von GNc betrifft die Lagerung, was in Bezug auf Gewicht und Größe sehr nachteilig ist. Neue Materialien wie Harzverbundwerkstoffe und Glas- oder Kohlenstofffasern, die derzeit untersucht werden, sollten es ermöglichen, das Gewicht des Tanks bei konstanter Kapazität durch vier zu teilen.

CNG scheint daher ein Ersatzbrennstoff zu sein, dessen Durchdringung sicher ist, ohne dessen Ausmaß derzeit beurteilen zu können. Es sollte zuerst bei städtischen Nutzungen (insbesondere bei Bussen) auftreten, bei denen die Umweltverschmutzung besorgniserregend ist.

Methanol

In den 1970-Jahren wurden zahlreiche Studien zur Entwicklung von Kraftstoffen durchgeführt, die 85 bis 100% Methanol enthalten und entsprechend ihrer Zusammensetzung mit den Abkürzungen M85, M90 oder M100 bezeichnet sind.

Derzeit hat dieses Thema viel von seinem Interesse verloren. Methanol ist in der Tat an sich giftig und bietet nur einen geringen Nutzen in Bezug auf die Luftverschmutzung. Insbesondere die Risiken der troposphärischen Ozonbildung werden bei Fahrzeugen mit M85 oder M100 kaum verändert.
Methanol wird indirekt auf dem Kraftstoffmarkt als grundlegender Akteur bei der Synthese von MTBE gehalten. Dieser Ether ist ein ausgezeichneter Bestandteil von Benzinen, der wegen seiner hohen Oktanzahl, seiner perfekten Verträglichkeit mit Kohlenwasserstoffen und
Vorteile, die es bieten kann, um die Luftverschmutzung zu reduzieren.

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Heutzutage sind MTBE-Konzentrationen von 5-10% in Benzinen sehr häufig. Es gibt jedoch Probleme im Zusammenhang mit der geringen biologischen Abbaubarkeit von MTBE.

Biokraftstoffe: Ethanol

Ethanol ist möglicherweise ein Kraftstoff von guter Qualität, der Motoren mit Fremdzündung antreiben kann. Es kann in einem herkömmlichen Benzin in geringem Anteil (bis zu 20%) rein oder gemischt verwendet werden. Im ersten Fall muss der Motor an diese spezielle Verwendung angepasst werden (Änderung des Kraftstoffsystems und höheres Verdichtungsverhältnis); in dem
Im zweiten Fall ist das Ethanol-Benzin-Gemisch im Vertriebsnetz völlig alltäglich und austauschbar mit Produkten ausschließlich aus Erdöl stammend.

Aber auch Brasilien, das eine proaktive Politik zugunsten des Ethanol-Kraftstoff-Sektors eingeleitet hatte, überprüft seine Strategie. Die Gründe für diese Trendwende in Brasilien und den langsamen wirtschaftlichen Aufschwung im Rest der Welt liegen in einigen technischen Hindernissen, die, ohne unerschwinglich zu sein, in der Öl- und Automobilindustrie Zurückhaltung hervorrufen.

Ethanol-Benzin-Gemische sind in Gegenwart von Wasser weniger stabil, flüchtiger und manchmal ätzender als Produkte ausschließlich aus Erdöl.

Aus diesem Grund ist der Ethanol-Kraftstoff-Sektor wie Methanol vorzugsweise auf die Herstellung von ETBE aus Ethanol und Isobuten ausgerichtet.

Die europäischen Vorschriften legen einen Höchstgehalt von 15% (Volumen) ETBE in Benzin fest, d. H. Etwa 7% (Gewicht)
Ethanol. Dieser Rechtsrahmen lässt daher ausreichend Raum für das Eindringen von Ethanol in erheblichem Umfang in den Kraftstoffmarkt.

Derivate von Pflanzenölen

Obwohl Dieselmotoren mit pflanzlichen Rohölen betrieben werden können, erscheint dieser Ansatz für Fahrzeuge, die sehr effizient geworden sind, nicht realistisch. Andererseits bietet die Umwandlung von Pflanzenölen in Methylester auf technischer Ebene erhebliche Vorteile.

Methylester von Pflanzenölen haben physikalisch-chemische Eigenschaften, die denen von Gasöl nahe kommen, in denen es perfekt mischbar ist. Bei den betroffenen Ölsaaten handelt es sich hauptsächlich um Raps und Sonnenblumen. Die agronomischen Daten lauten wie folgt: es ist
Es ist möglich, 30 bis 35 Zentner Raps pro Jahr oder 1,2 bis 1,4 Tonnen Methylester pro Hektar und Jahr zu erhalten.

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Auf regulatorischer Ebene erlaubt ein Dekret in Frankreich die nicht gekennzeichnete Verteilung von Rapsmethylester bis zu 5% in Dieselgemisch.

Letztendlich sind die Energiebilanzen der Biokraftstoffproduktionssektoren günstig. Das Verhältnis zwischen der im Biokraftstoff enthaltenen Energie und der zur Erzeugung erforderlichen Energie ist immer höher als 1. Aus wirtschaftlicher Sicht jedoch mit den aktuellen Kosten für den Zugang zu Rohöl und ohne steuerliche Anreize Biokraftstoffe sind nicht wettbewerbsfähig.

Schließlich sind die Schlussfolgerungen von Studien zum Beitrag von Biokraftstoffen zur Auswirkung auf die Luftverschmutzung sehr differenziert. Je nach Art des Schadstoffs sind die Kraftstoffe
pflanzlichen Ursprungs kann manchmal leicht vorteilhaft sein, manchmal leicht ungünstig. Mit Ausnahme des Schutzes vor dem Treibhauseffekt, für den der Einsatz von Biokraftstoffen zweifellos eine deutliche Verbesserung bringt.

Synthetische Kraftstoffe

Synthetische Kraftstoffe sind traditionelle Benzine und Gasöle, die jedoch aus anderen Rohstoffen als Erdöl, hauptsächlich Kohle und Erdgas, gewonnen werden.

Die entsprechenden Prozesse nutzen umständliche und teure Technologien. Sie bestehen darin, in einem Zwischenschritt Synthesegas (CO und H2) zu erzeugen, aus dem zwei Wege möglich sind: die direkte Gewinnung von Kohlenwasserstoffen nach der Fischer-Tropsch-Technik oder die Passage durch Methanol dann verwandelte sich in Benzin.

Die Ausbeute dieser Sektoren ist ein großes Handicap: zwischen 35 und 55% für den Fischer-Tropsch-Prozess der Essenzen in Abhängigkeit von den Eigenschaften des Rohmaterials und den Qualitätsanforderungen der fertigen Produkte; zwischen 60 und 65% für den synthetischen Benzinsektor über Methanol, das 1986 von der neuseeländischen Firma Mobil entwickelt wurde. Diese niedrigen Erträge gehen einher mit hohen CO2-Emissionen.

Folglich ist die bedeutende Produktion synthetischer Kraftstoffe von einem hohen Ölpreis (mindestens 30 $ / bbl) und einer starken Nachfrage nach sehr umweltfreundlichen Produkten abhängig.

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Wasserstoff

Mittelfristig ist es Sache von Wasserstoff, einen angekündigten Mangel ordnungsgemäß zu bewältigen. Hochaufwendige Raffinieranlagen (Hydrodesulfurierungen, Hydrotreatments und Hydroconversions)
wird sich vermehren, um die Qualität von Erdölprodukten zu verbessern und sich an die zunehmend orientierte Nachfrage nach leichten Produkten anzupassen.

Abgesehen von einer Reformierung, die schnell an ihre Grenzen stößt, kann die Erzeugung von Wasserstoff durch Methandampfreformierung, durch Oxyvapogasierung von Rückständen oder durch Elektrolyse ins Auge gefasst werden. Die ersten beiden Wege führen zu Eigenverbrauch und erheblichen CO2-Emissionen. Der Weg zur Elektrolyse würde eine Wiederbelebung der Investitionen in die Kernenergie und die Akzeptanz durch die breite Öffentlichkeit erfordern
Technologie und ihre Risiken.

Wenn wir diese Fragen der Verfügbarkeit von Rohstoffen willkürlich vermeiden, stößt die Verwendung von Wasserstoff als Kraftstoff immer noch auf große Schwierigkeiten: Die Lagerung an Bord des Fahrzeugs ist ein echter technologischer Engpass.

Wenn wir im Übrigen davon ausgehen, dass die Lagerung an Bord von Fahrzeugen technisch gelöst ist und die grundlegenden Sicherheitsbedingungen erfüllt sind, sind zwei Möglichkeiten möglich: Der Wasserstoff kann zunächst rein oder in Mischung mit verwendet werden CNG, in Motoren, die speziell für diese Art von Kraftstoff entwickelt wurden. Der Motorwirkungsgrad wird dann durch die Gesetze der Thermodynamik begrenzt und NOx-Emissionen sind unvermeidlich. Zweitens kann Wasserstoff in Brennstoffzellen verbraucht werden.
Dann treten jedoch Probleme der technologischen Entwicklung auf. Die Elektroden bestehen aus Edelmetallen (Platin und Palladium) und die Leistungsdichte ist gering. Trotz jüngster Zusagen
Große Industrielle, die auf diese Weise Brennstoffzellenfahrzeuge entwickeln, scheinen angesichts der Konkurrenz konventionellerer Wandler keine große Zukunft zu versprechen.

Auf dem Wasserstoffmarkt sind Spannungen absehbar, und der Kraftstoffweg bleibt sehr vielversprechend. Es ist sicher, dass die Verwendung von Wasserstoff zur Verbesserung der Eigenschaften traditioneller Kraftstoffe für lange Zeit der technisch und wirtschaftlich effizienteste Weg bleiben wird.

Infolgedessen dürften die Brennstoffzelle und der Wasserstoffmotor mittelfristig nicht auftauchen.

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