Растительное масло может использоваться в качестве альтернативного топлива в дизельных двигателях и в горелках для печного топлива . Когда растительное масло используется непосредственно в качестве топлива, как в модифицированном, так и в немодифицированном оборудовании, его называют прямым растительным маслом ( SVO ) или чистым растительным маслом ( PPO ). Обычные дизельные двигатели могут быть модифицированы, чтобы гарантировать, что вязкость растительного масла достаточно низкая, чтобы обеспечить надлежащее распыление топлива. Это предотвращает неполное сгорание, которое может повредить двигатель, вызывая накопление углерода . Прямое растительное масло также можно смешивать с обычным дизельным топливом или перерабатывать в биодизельное топливо , HVO или биожидкости для использования в более широком диапазоне условий.
Рудольф Дизель был отцом двигателя, который носит его имя. Его первыми попытками были проектирование двигателя, работающего на угольной пыли, но позже он спроектировал свой двигатель для работы на растительном масле. Он надеялся, что эта идея сделает его двигатели более привлекательными для фермеров, имеющих легкодоступный источник топлива. В презентации 1912 года в Британском институте инженеров-механиков он привел ряд усилий в этой области и заметил: «Тот факт, что жирные масла из растительных источников могут быть использованы, может показаться незначительным сегодня, но такие масла, возможно, со временем станут такими же важными, как некоторые природные минеральные масла и продукты дегтя сейчас». [1]
Периодический дефицит нефти стимулировал исследования растительного масла в качестве заменителя дизельного топлива в 1930-х и 1940-х годах, а затем в 1970-х и начале 1980-х годов, когда чистое растительное масло пользовалось наивысшим уровнем научного интереса. В 1970-х годах также было создано первое коммерческое предприятие, которое позволило потребителям заправлять свои автомобили чистым растительным маслом , Elsbett of West Germany . В 1990-х годах во время конфликта на острове Бугенвиль жители островов, отрезанные от поставок нефти из-за блокады, заправляли свои автомобили кокосовым маслом . [2]
Большинство дизельных автомобильных двигателей подходят для использования прямого растительного масла (SVO), также обычно называемого чистым растительным маслом (PPO), с некоторыми модификациями. В основном, вязкость и поверхностное натяжение SVO/PPO должны быть снижены путем предварительного нагрева, как правило, с использованием отходящего тепла двигателя или электричества; в противном случае может возникнуть плохое распыление, неполное сгорание и нагарообразование . Одним из распространенных решений является добавление теплообменника и дополнительного топливного бака для смеси петродизеля или биодизеля и переключение между этим дополнительным баком и основным баком SVO/PPO. Двигатель запускается на дизельном топливе, переключается на растительное масло, как только он прогреется, и переключается обратно на дизельное топливо незадолго до выключения, чтобы гарантировать, что в двигателе или топливных магистралях не останется растительного масла, когда он снова запускается из холодного состояния. В более холодном климате часто необходимо подогревать топливные магистрали и бак с растительным маслом, так как оно может стать очень вязким и даже затвердеть.
Однобаковые модификации были разработаны в основном в Германии и теперь используются по всей Европе. Эти модификации предназначены для обеспечения надежной работы с рапсовым маслом, которое соответствует немецкому стандарту топлива на основе рапсового масла DIN 51605. Изменения в режиме холодного запуска двигателя способствуют сгоранию при запуске и во время фазы прогрева двигателя. Соответствующим образом модифицированные двигатели с непрямым впрыском (IDI) доказали свою работоспособность со 100% PPO при температурах до −10 °C (14 °F). Двигатели с прямым впрыском (DI) обычно необходимо предварительно подогревать с помощью блочного нагревателя или дизельного нагревателя. Исключением является двигатель VW TDI ( Turbocharged Direct Injection ), для которого ряд немецких компаний предлагают однобаковые модификации. Для долговременной долговечности было установлено, что необходимо сократить интервал замены масла и уделять повышенное внимание техническому обслуживанию двигателя.
Многие автомобили с двигателями с непрямым впрыском , работающими от рядных инжекторных насосов или механических инжекторных насосов Bosch, способны работать на чистом SVO/PPO при любых температурах, кроме зимних. Наиболее популярными из них являются двигатели OM616 и OM617, установленные в автомобилях Mercedes-Benz W123 и W124, выпущенных с 1980 по 1985 год. Автомобили Mercedes-Benz с непрямым впрыском и рядными инжекторными насосами, а также автомобили с двигателем PSA XUD, как правило, работают разумно, особенно потому, что последний обычно оснащен топливным фильтром с подогревом охлаждающей жидкости . Надежность двигателя будет зависеть от состояния двигателя. Внимание к обслуживанию двигателя, особенно топливных инжекторов, системы охлаждения и свечей накаливания, поможет обеспечить долговечность. В идеале двигатель следует переоборудовать. [3]
Относительно высокая кинематическая вязкость растительных масел должна быть снижена, чтобы сделать их совместимыми с обычными двигателями с воспламенением от сжатия и топливными системами. Смешивание сорастворителей является недорогой и простой в адаптации технологией, которая снижает вязкость путем разбавления растительного масла низкомолекулярным растворителем . [4] Такое смешивание, или «разрезание», было сделано с дизельным топливом, керосином и бензином, среди прочих; однако мнения относительно эффективности этого метода различаются. Отмеченные проблемы включают более высокие показатели износа и отказы топливных насосов и поршневых колец при использовании смесей. [3]
Когда жидкое топливо, произведенное из биомассы, используется для энергетических целей, отличных от транспортных, его называют биожидкостью или биотопливом. [5]
Часто с минимальными изменениями большинство бытовых печей и котлов, предназначенных для сжигания печного топлива № 2, можно заставить работать либо на биодизеле, либо на отфильтрованном, предварительно нагретом отработанном растительном масле (WVO). Новые стандартные масляные горелки сертифицированы для работы на 20% биодизеле (B-20). Более высокие смеси возможны с осторожностью, поскольку биодизель имеет тенденцию высвобождать существующие смолистые отложения в топливном баке, которые могут засорять один или несколько фильтров. Обычные масляные горелки имеют тенденцию засоряться и обугливаться, если смешивать с обычным нефтяным топливом больше, чем меньшую фракцию растительного масла. Если потребитель очищает растительное масло дома, WVO может привести к значительной экономии. Многие рестораны получат минимальную сумму за свое отработанное кулинарное масло, а переработка в биотопливо довольно проста и недорога. Превращение масла в биодизельное топливо требует некоторых токсичных и опасных химических превращений. Сжигание отфильтрованного WVO напрямую несколько более проблематично, поскольку оно более вязкое и имеет более высокую температуру воспламенения; Тем не менее, его сжигание может быть достигнуто с помощью соответствующего предварительного нагрева или горелок, предназначенных для работы на нем. Таким образом, WVO может быть экономичным вариантом нагрева для тех, кто обладает необходимыми механическими и экспериментальными способностями.
Ряд компаний предлагают генераторы с двигателями с воспламенением от сжатия, оптимизированные для работы на растительных маслах, в которых отработанное тепло двигателя используется для отопления.
Основная форма SVO/PPO, используемая в Великобритании, — это рапсовое масло (также известное как масло канолы , в основном в США и Канаде), температура замерзания которого составляет −10 °C (14 °F). [ требуется ссылка ] Однако в настоящее время изучается возможность использования подсолнечного масла, которое застывает при температуре около −12 °C (10 °F), [6] как средства улучшения запуска в холодную погоду. Однако масла с более низкими точками застывания, как правило, менее насыщены (что приводит к более высокому йодному числу ) и легче полимеризуются в присутствии атмосферного кислорода.
Полимеризация также была последовательно связана с катастрофическими отказами компонентов, такими как заклинивание и поломка вала инжекторного насоса, отказ наконечника инжектора, приводящий к повреждению различных компонентов и/или камеры сгорания. Большинство металлургических проблем, таких как коррозия и электролиз, связаны с загрязнением на основе воды или плохим выбором сантехники (например, медь или цинк), что может привести к гелеобразованию – даже с топливом на основе нефти.
Некоторые тихоокеанские островные государства используют кокосовое масло в качестве топлива, чтобы сократить свои расходы и зависимость от импортного топлива, одновременно помогая стабилизировать рынок кокосового масла. Кокосовое масло можно использовать только там, где температура не опускается ниже 17 градусов по Цельсию (63 градуса по Фаренгейту), если только не используются двухбаковые комплекты SVO/PPO или другие принадлежности для подогрева баков и т. д. Те же методы, которые были разработаны для использования, например, рапсового и других масел в холодном климате, можно реализовать, чтобы сделать кокосовое масло пригодным для использования при температуре ниже 17 градусов по Цельсию (63 градуса по Фаренгейту)
Переработанное растительное масло, также называемое отработанным растительным маслом (UVO), отработанным растительным маслом (WVO), отработанным кулинарным маслом (UCO) [7] или желтым жиром (на товарной бирже), извлекается из предприятий и отраслей, которые используют масло для приготовления пищи.
По состоянию на 2000 год [обновлять]Соединенные Штаты производили более 11 миллиардов литров (2,9 миллиарда галлонов США) переработанного растительного масла в год, в основном из промышленных фритюрниц на заводах по переработке картофеля , фабриках по производству закусок и ресторанах быстрого питания . Если бы все эти 11 миллиардов литров можно было переработать и использовать для замены энергетического эквивалента нефти (идеальный случай), можно было бы компенсировать почти 1% потребления нефти в США. [8] Использование переработанного растительного масла в качестве замены стандартного топлива, полученного из нефти, такого как бензин, снизило бы цену бензина за счет сохранения поставок нефти.
Растительное масло первого отжима, также называемое чистым растительным маслом или прямым растительным маслом, извлекается из растений исключительно для использования в качестве топлива. В отличие от отработанного растительного масла, не является побочным продуктом других отраслей промышленности, и, таким образом, его перспективы использования в качестве топлива не ограничиваются возможностями других отраслей промышленности. [ необходима цитата ] Производство растительных масел для использования в качестве топлива теоретически ограничено только сельскохозяйственными возможностями данной экономики. Однако это снижает предложение других видов использования чистого растительного масла.
Налогообложение SVO/PPO в качестве дорожного топлива различается в разных странах. Возможно, что налоговые ведомства во многих странах даже не знают о его использовании или считают его слишком незначительным, чтобы законодательно его законодательствовать. В Германии раньше было 0% налогообложения, что сделало ее лидером в большинстве разработок в области использования топлива.