ŠKODA AUTO a.s. Vysoká škola

ŠKODA AUTO a.s. Vysoká škola

Studijní program: B6208 Ekonomika a management Studijní obor: 6208R087 Podniková ekonomika a management obchodu

VYUŢITÍ ALTERNATIVNÍCH PALIV SE ZAMĚŘENÍM NA ETANOL

Jana EISOVÁ

Vedoucí práce: doc. Ing. Eva Jarošová, CSc. 0

ANOTAČNÍ ZÁZNAM

AUTOR

Jana Eisová

STUDIJNÍ OBOR

6208R087 Podniková ekonomika a management obchodu

NÁZEV PRÁCE

Vyuţití alternativních paliv se zaměřením na etanol

VEDOUCÍ PRÁCE

doc. Ing. Eva Jarošová, CSc.

KATEDRA

IPT

POČET STRAN

41

POČET OBRÁZKŮ

10

POČET TABULEK

5

POČET PŘÍLOH

0

STRUČNÝ POPIS

Cílem předkládané bakalářské práce je zhodnocení výhod a nevýhod

ROK ODEVZDÁNÍ

standardních

2010

a alternativních

druhů

paliv

pouţívaných v automobilovém průmyslu. Jsou zde uvedeny vlastnosti základních paliv, plynových alternativních paliv, biopaliv a především etanolu. Stručně se zmiňují i další alternativní zdroje, vodík a elektřina. Bakalářská práce se také věnuje vlivu emisí CO2 na globální oteplování a obsahuje porovnání hodnot emisí u vybraných typů automobilů střední třídy.

KLÍČOVÁ SLOVA

alternativní paliva, etanol, CO2

1

ANNOTATION

AUTHOR

Jana Eisová

FIELD

6208R087 Business Economics and Trade Management Use of alternative types of fuel with a focus on ethanol

THESIS TITLE

SUPERVISOR

doc. Ing. Eva Jarošová, CSc.

INSTITUTE

IPT

YEAR

NUMBER OF PAGES

41

NUMBER OF PICTURES

10

NUMBER OF TABLES

5

NUMBER OF APPENDICES

0

SUMMARY

2010

The aim of the presented bachelor work is evaluation of advantages and disadvantages of standard and alternative types of fuel used in automotive industry. There are introduced characteristics of basic fuel, gas alternative fuel, biofuel and mainly ethanol. Other alternative sources, hydrogen and electricity are mentioned briefly. This bachelor work also pays attention to the impact of CO2 to global warming and it compares the levels of emissions by chosen types of middle class automobiles.

KEY WORDS

alternative fuel, ethanol, CO2

2

Prohlášení:

Prohlašuji, ţe jsem bakalářskou práci vypracovala samostatně s pouţitím uvedené literatury pod odborným vedením vedoucího práce. Prohlašuji, ţe citace pouţitých pramenu je úplná a v práci jsem neporušila autorská práva (ve smyslu zákona č. 121/2000 Sb. o právu autorském a o právech souvisejících s právem autorským).

V Mnichově Hradišti, dne 14. 5. 2010

………………………….. 3

Poděkování: Děkuji doc. Ing. Evě Jarošové, CSc., za vedení bakalářské práce. Dále děkuji panu Zdeňku Hýskovi a Vladimíru Matějovskému za ochotu, poskytnutí informací a odbornou konzultaci. 4

OBSAH 1 ÚVOD ………………………………………………………………………………

7

Seznam pouţitých zkratek …………………………………………………………

8

2 PROBLEMATIKA GLOBÁLNÍHO OTEPLOVÁNÍ A EMISÍ CO2 …………....

9

2.1 Skleníkový efekt a globální oteplování ……………………………………..

9

2.2 Produkce CO2 u automobilů ………………………………………………...

11

2.3 Emisní standardy ……………………………………………………………..

13

2.4 Porovnání hodnot emisí CO2 u vybraných typů automobilů střední třídy…………………………………………………………..………………….

15

2.4.1 Porovnání emisí CO2 u vozu Škoda Yeti a vybrané konkurence v segmentu SUV ……………………………………………………...

15

2.4.2 Porovnání emisí CO2 u vybraných modelů Škoda ………………...

18

3 DRUHY PALIV POUŢÍVANÝCH V AUTOMOBILOVÉM PRŮMYSLU ….....

20

3.1 Základní paliva …………………………………………………………….....

20

3.1.1 Benzín …………………………………………………………………..

20

3.1.2 Motorová nafta …………………………………………………………

21

3.2 Plynová alternativní paliva ………………………………………………….

22

3.2.1 CNG a LNG …………………………………………………………….

22

3.2.2 LPG ……………………………………………………………………..

23

3.3 Biopaliva ………………………………………………………………………

26

3.3.1 Bionafta …………………………………………………………………

27

3.3.2 Bioplyn …………………………………………………………………..

27

3.4 Jiné alternativní zdroje ……………………………………………………….

28

3.4.1 Vodík …………………………………………………………………….

28

3.4.2 Elektřina ………………………………………………………………...

29

5

3.5 Zhodnocení výhod a nevýhod jednotlivých druhů paliv pouţívaných v automobilovém průmyslu ………………………………………………………...

30

4 ETANOL ……………………………………………………………………………

31

4.1 Výroba etanolu ………………………………………………………………..

31

4.2 Palivo E85 ……………………………………………………………………..

32

4.3 Dostupnost paliva E85 ……………………………………………………….

33

4.4 Další vyuţití etanolu ………………………………………………………….

34

4.4.1 Výhody …………………………………………………………………..

35

4.4.2 Nevýhody ………………………………………………………………..

35

4.5 Vliv na ţivotní prostředí ……………………………………………………....

36

4.6 Zpracování údajů o odběru E85 ……………………………………………

36

5 ZÁVĚR ……………………………………………………………………………..

39

Seznam pouţité literatury ………………………………………………………….

40

6

1 ÚVOD Je všeobecně známo, ţe se klima na Zemi v posledních letech mění. Globální oteplování je jedním z nejčastěji zmiňovaných témat v souvislosti se změnou klimatu. Na tomto jevu se podle vědeckých studií podílí skleníkový efekt a v něm obsaţené emise CO2. Vysoká produkce CO2 do ovzduší je způsobena nejen těţkým průmyslem jako takovým, ale i samotnou dopravou a v nejkrajnějším případě také kácením deštných pralesů. Trendem poslední doby je snaha sniţovat produkci emisí CO 2. K tomu má přispět ve značné míře vyuţívání alternativních paliv. Alternativní paliva mají nejen niţší emise, ale je brána v úvahu i teorie, ţe by tato paliva mohla nahradit paliva klasická. Ta jsou povaţována za vyčerpatelný (neobnovitelný) zdroj. V předkládané bakalářské práci se tedy pokusím nastínit problematiku výše zmiňovaného globálního oteplování, produkce emisí CO2 a zaměřím se na charakteristiku různých druhů paliv, zvláště pak na paliva alternativní. Mým cílem bude zhodnotit výhody a nevýhody standardních a alternativních druhů paliv, přičemţ samostatnou kapitolu bude tvořit, v současnosti nově zavedené palivo v ČR, etanol (E85). Při výběru tématu bakalářské práce jsem byla z části ovlivněna praxí ve firmě Škoda Auto, a.s., kde jsem se zabývala vytvářením různých analýz, týkajících se emisí CO2 u vozů Škoda. Právě tato problematika mě přivedla na myšlenku, propojit témata týkající se globálního oteplování, emisí a alternativních paliv.

7

SEZNAM POUŢITÝCH ZKRATEK

CNG

Compressed natural gas, stlačený zemní plyn

DPF

Diesel Particulate Filter, filtr pevných částic

E85

palivo etanol (směs 85 % etanolu a 15 % benzínu Natural 95)

EG

Emission Group

EHK

Evropská hospodářská komise

ETBE

ethyl-terc. butyl ether

FFV

Flexi fuel vehicle

IAD

individuální automobilová doprava

LNG

Liquified natural gas, zkapalněný zemní plyn

LPG

Liquid petroleum gas, propan-butan

MEŘO

methylester řepkového oleje

NG

natural gas, zemní plyn

PM

particulate matters, pevné částice

SMN

směsná nafta

SUV

Sport Utility Vehicle (Sportovní uţitkové vozidlo)

8

2 PROBLEMATIKA GLOBÁLNÍHO OTEPLOVÁNÍ A EMISÍ CO2 Cílem této kapitoly bude upozornit na vliv skleníkového efektu na změnu klimatu, následně pak poukázat na produkci CO2 dopravou v ČR a v praktické části budou porovnány hodnoty emisí CO2. 2.1 SKLENÍKOVÝ EFEKT A GLOBÁLNÍ OTEPLOVÁNÍ Atmosféru tvoří směs plynů, jejichţ relativní podíly se aţ do výšky asi 100 kilometrů téměř nemění. Výjimkou je vodní pára, ozon a některé plyny antropogenního původu, jejich relativní zastoupení ve vzduchu můţe být naopak prostorově velmi proměnlivé. Většina vodní páry se nachází v troposféře (spodní vrstva atmosféry do výšky cca 10 – 11 km, v polárních oblastech do cca 8 km, v rovníkových oblastech aţ do 14 km). Většina ozonu se vyskytuje v ozonové vrstvě ve výšce kolem 25 km (ale za příznivých podmínek se můţe tvořit i tzv. přízemní ozon v blízkosti zemského povrchu). Plyny antropogenního původu se nacházejí zejména v blízkosti zdrojů. Většinu vzduchu tvoří čtyři nejvíce zastoupené plyny: dusík, kyslík, argon a oxid uhličitý (viz tab. 1). [9]

Tab. 1 Hlavní čtyři plyny v atmosféře.

Zdroj: vlastní zpracování dle [9]

Skleníkové plyny obsaţené v atmosféře mají významný vliv na tzv. energetickou bilanci atmosféry. Znatelně ovlivňují chování celého klimatického systému. Díky svým fyzikálním vlastnostem zadrţují energii slunečního záření na Zemi a vytváří tzv. skleníkový efekt.

9

Nejdůleţitějším skleníkovým plynem v atmosféře je vodní pára, která má na přirozeném skleníkovém efektu podíl 36 – 70 % (bez započtení vlivu oblačnosti). Následuje oxid uhličitý, metan, ozon a oxid dusný. Přibliţně 30 % slunečního záření pronikajícího do zemské atmosféry se vrací zpět do kosmu, a to vlivem odrazu od oblačnosti, rozptylu na molekulách vzduchu nebo odrazu od zemského povrchu. Zbývajících cca 70 % je pohlceno povrchem (v malé míře i atmosférou), a to má za následek zvýšení teploty povrchu a částečně i vzduchu. Podle fyzikálních zákonů (Planckův zákon) ale kaţdé těleso, jehoţ teplota je vyšší neţ absolutní nula (-273,15°C), energii také vyzařuje. To platí i pro zemský povrch, který vyzařuje v infračervené oblasti. Pokud by v atmosféře nebyly přítomny skleníkové plyny, toto záření by odcházelo do kosmu. Skleníkové plyny v atmosféře právě toto záření pohlcují a tím dochází k ohřívání vzduchu. Ohřátý vzduch sám o sobě také vyzařuje infračervené záření. Vyzařuje všesměrově, to znamená, ţe polovina záření odchází směrem nahoru (do kosmu nebo můţe být pohlceno skleníkovými plyny ve vyšších hladinách atmosféry), polovina směrem dolů (a je pohlceno buď v niţších vrstvách atmosféry, nebo povrchem). [9] Výkyvy koncentrací skleníkových plynů doprovázely klimatické změny i v minulosti bez jakéhokoli vlivu člověka. Bylo dokázáno, ţe během ledových dob v pleistocénu došlo k propadům koncentrací oxidu uhličitého a naopak interglaciály byly charakteristické jejich zvýšením. I kdyţ dnes víme, ţe příčiny ledových dob byly komplexnější ve svých příčinách, ukazuje to na velkou citlivost globálního klimatu na koncentrace skleníkových plynů v atmosféře. Není proto důvod pochybovat, ţe současné, člověkem způsobené zvyšování obsahu skleníkových plynů v atmosféře klimatický systém ovlivňuje. A tak i kdyţ skleníkový efekt atmosféry umoţňuje ţivot na Zemi v jeho současné podobě, následky zesilování skleníkového efektu se stávají váţnou hrozbou v globálním měřítku. Vliv člověka na klimatický systém je moţné spatřovat ve dvou rovinách – ve změně charakteru zemského (či přesněji aktivního) povrchu a změnách ve sloţení atmosféry. Zatímco první mechanismus působení člověka má spíše lokální dopad (např. specifické klima měst v důsledku odlišné radiační a tepelné bilance umělých povrchů ve městech), následky emise škodlivin do ovzduší jsou váţnou 10

hrozbou pro lidskou civilizaci. Oba mechanismy jsou rovněţ vzájemně provázány – kácení lesů, které ustupují městům, komunikacím a zemědělské půdě, vede ke sníţení propadů oxidu uhličitého a přispívá ke zvyšování koncentrací tohoto plynu v atmosféře. Člověk se stává jedním z klimatotvorných faktorů v lokálním i globálním měřítku, je ovšem nesmírně obtíţné vzhledem k sloţitosti procesů probíhajících v klimatickém systému míru podílu člověka na variabilitě klimatu (klimatických změnách) kvantifikovat. Důsledky zesíleného skleníkového efektu není moţné chápat jako pouhou změnu teplotní sloţky klimatu („globální oteplování―), ale jako komplexní klimatickou

změnu

v

důsledku

změněného

stavu

(radiační

rovnováhy)

klimatického systému. Zesilování skleníkového efektu přináší více energie do klimatického systému. Tato energie ohřívá přízemní atmosféru a stává se hnací silou řady dějů, při kterých se spotřebovává a distribuuje teplo (výpar, turbulence a konvekce). Lze proto předpokládat, ţe kromě celkového zvyšování teplot vzduchu se klima v budoucnu stane více extrémní (horko, sucho, povodně, velké výkyvy teplot), v některých lokalitách muţe dojít ke změně reţimu a intenzity cirkulace (a s tím spojeného ročního chodu teplot vzduchu a sráţek). Častěji se budou vyskytovat rizikové povětrnostní jevy, jako jsou tropické cyklóny, intenzivní sráţky, bouře či krupobití. [15] 2.2 PRODUKCE CO2 U AUTOMOBILŮ Emise oxidu uhličitého jsou přímo závislé na spotřebě uhlíkatých paliv, tj. nejen benzínu a nafty, ale také zkapalněného ropného plynu (LPG), stlačeného zemního plynu (CNG) a směsné nafty tvořené klasickou naftou a methylesterem řepkového oleje (MEŘO). Emise oxidu uhličitého vzniklé spálením 1 kg benzínu nebo nafty se pohybují přibliţně na úrovni 3,10 – 3,15 kg. Emise LPG a CNG jsou niţší – okolo 3,0 – 3,1 kg. Významnější jsou technologická opatření zejména u nových silničních vozidel, zaměřená na sníţení spotřeby benzínu a nafty. Vozidlo, které má spotřebu okolo 5l/100 km, má oproti vozidlu s dvojnásobnou spotřebou o polovinu niţší emise CO2. Niţší spotřeba je však vyváţená vyššími kilometrickými

proběhy

vozidel,

především

11

těch

novějších,

slouţících

k podnikatelským a sluţebním účelům. Důsledek je ten, ţe spotřeba benzínu a nafty roste kaţdý rok. [3] Existují relace mezi druhy paliva a sloţením emisí. Přibliţně platí, ţe sloţení emisí do jisté míry „kopíruje― sloţení paliva v tom smyslu, ţe vyskytuje-li se v nějakém palivu určitá sloţka, například některý uhlovodík nebo i kyslíkatá látka, ve výrazné převaze, lze očekávat, ţe i v emisích se bude vyskytovat v převaţujícím mnoţství. [8] V tab. 2 jsou naměřené hodnoty produkce CO2 dopravními prostředky v ČR. Pro rok 2010 a 2015 je prognóza následující: produkce emisí CO2 se bude nadále zvyšovat, zejména pak v kategorii IAD (viz obr. 1).

Tab. 2 Produkce CO2 jednotlivými druhy dopravy (t)

zdroj: vlastní zpracování dle

1

____________________________________________________________ 1

Centrum dopravního výzkumu [online]. [cit. 5. 5. 2010]. ADAMEC, V., DUFEK, J. Produkce emisí

CO2, CH4 a N2O dopravou v ČR – stav a vývoj. Dostupné z: ˂http://www.cdv.cz/text/szp/ovzdusi/produkce_emisi.pdf˃ 12

Zdroj: zpracování dle tab. 2 Obr. 1 Vývoj produkce CO2 individuální automobilovou dopravou v ČR

2.3 EMISNÍ STANDARDY Kaţdé nově vyráběné vozidlo, které se dostane na trh, musí splňovat příslušné homologační předpisy. Proto jsou ještě před zahájením prodeje uskutečňována náročná schvalovací měření – tzv. homologační zkoušky. Ve většině zemí jsou součástí těchto předpisů i ustanovení týkající se mnoţství škodlivin ve výfukových plynech. [14] Evropské emisní standardy jsou souborem nařízení a poţadavků, které stanovují limity pro sloţení výfukových plynů všech automobilů vyráběných v členských zemích EU. Cílem je postupné sniţování obsah oxidů dusíku (NOx), uhlovodíků (HC), oxidu uhelnatého (CO) a pevných částic (PM) v emisích. Oxid uhličitý (CO2) jako takový není součástí tohoto balíčku směrnic, nicméně příslušný legislativní návrh na tato omezení byl docela nedávno schválen. [10] Evropský standard pro automobilové motory je vytvářen Evropskou hospodářskou komisí v rámci Dohody o přijetí jednotných podmínek pro homologaci a vzájemné uznávání homologace výbavy dílů motorových vozidel. Tyto předpisy EHK jsou platné ve většině evropských států. V rámci Evropské unie je navíc kompetentním orgánem v oblasti předpisové báze, vztahující se

13

k emisnímu hodnocení automobilů, Motor Vehicle Emission Group, která je součástí administrativy EU. Předpis EURO 1 začal ve státech Evropské unie platit v roce 1992. Tento předpis začal platit v roce 1995, jako druhá revize EHK 83 (EHK 83.02), i v ostatních státech. Od 1. 1. 1996 platily ve státech Evropské unie předpisy 94/12/EG a 96/69/EG, označované jako EURO 2. Tyto normy zavedly opět přísnější limity a ve státech řídících se podle předpisů EHK vstoupily v platnost jako třetí a čtvrtá revize EHK 83 (EHK 83.03 a EHK 83.04) v roce 1996, resp. v roce 1999. Od 1. 1. 2000 platí ve státech EU předpis 98/69/EG – A (EURO 3) a od 1. 4. 2001 jako předpis EHK 83.05 platí i v ČR. Tento předpis jiţ počítá s odděleným vyhodnocováním emisí oxidů dusíku (NOx) a nespálených uhlovodíků (HC), které byly dříve vyhodnocovány společně. Změny se téţ částečně týkají uspořádání jízdního cyklu. Předpis 98/69/EG – B (EURO 4) platí od roku 2005. Motory, které splňují tento předpis, jsou vybaveny dvěma katalyzátory, mají dvě sondy lambda a disponují samočinnou palubní diagnostikou všech řídicích funkcí. První katalyzátor je umístěn hned za vývodem výfukového potrubí z motoru, aby došlo k jeho rychlému ohřátí na pracovní teplotu. Slouţí pouze ke sniţování emisí při studeném startu motoru, kdy je účinnost klasického třícestného katalyzátoru niţší z důvodů jeho nedostatečné teploty. Funkce druhého katalyzátoru zůstává stejná jako u vozů s jedním katalyzátorem. První lambda sonda je umístěna před vstupem do katalyzátoru a má řídicí funkci. Druhá sonda je součástí systému EOBD a je situována aţ za oběma katalyzátory, kde kontroluje jejich funkčnost. [14] EURO 5 je v platnosti od 1. 9. 2009. Postihuje více dieselové motory a snaţí se je, co se obsahu zplodin týče, srovnat s motory benzínovými. To je docela běţná praxe, neboť „palivový dualismus― například v USA vůbec neexistuje. Nutno však dodat, ţe zatímco v Americe tvoří naftové automobily pouze 5% podíl na trhu, v EU je to téměř polovina. Dalším úskalím je, ţe na naftu jezdí většina vozidel veřejné dopravy, nákladních automobilů nebo vozidel záchranné sluţby. EURO 5 sniţuje emisní limit pro PM na pětinu oproti současnému stavu, coţ se dá splnit jen při instalaci řečených PM mikrofiltrů, které jsou poměrně drahé. Rovněţ bude třeba pouţít nových technologií pro dosaţení limitů na NOx. Naopak mnoho jiţ 14

dnes vyráběných benzínových motorů novou směrnici EURO 5 splňuje. V jejich případě půjde pouze o 25% sníţení limitů na HC a NOx, emise CO zůstávají nezměněny. Nově přibyla povinnost montovat filtry na olovnaté částice do benzínových motorů s přímým vstřikováním paliva. Aby Evropská komise předešla problémům s normami u veřejně prospěšných vozidel, prodluţuje v těchto případech přechodnou dobu na nové standardy ještě o tři roky. Dále bylo rozhodnuto, ţe přechod od normy EURO 4 k „pětce― finančně podpoří. Např. Německo, Francie či Holandsko dotují všechny nově vyrobené vozy, které splňují PM limit, daňovou úlevou řádově okolo 500 eur. [10] 2.4 POROVNÁNÍ HODNOT EMISÍ CO2 U VYBRANÝCH TYPŮ AUTOMOBILŮ STŘEDNÍ TŘÍDY V této podkapitole bude sledováno, na jakou pozici se svými hodnotami řadí vůz Škoda Yeti v porovnání s vybranými konkurenčními vozy. Dále bude poukázáno na vývoj emisí dle modelového roku u vozů Škoda Fabia a Škoda Octavia. 2.4.1 Porovnání emisí CO2 u vozu Škoda Yeti a vybrané konkurence v segmentu SUV Na obr. 2 jsou znázorněny hodnoty emisí CO2 u vozu Škoda Yeti. Jedná se jak o benzinové motory, tak o motory dieselové. Podle níţe uvedených hodnot lze posoudit, ţe nejvyšších emisí dosahují vozidla s pohonem 4x4. Naopak niţších a středních hodnot dosahují jak benzinové, tak dieselové motory s pohonem předních kol.

15

Zdroj: vlastní zpracování dle interních materiálů ŠkodaAuto a.s., duben 2009 Obr. 2 Škoda Yeti

Obr. 3 zobrazuje hodnoty CO2 konkurenčních vozů v segmentu SUV, konkrétně Hyundai Tucson a Kia Sportage. Protoţe jde o stejné koncernové motory, jsou hodnoty CO2 zaznamenány ve stejném grafu. V porovnání s předchozím grafem je patrné, ţe emise jsou u těchto dvou vozů vyšší.

Zdroj: vlastní zpracování dle údajů oddělení PMV, ŠkodaAuto a.s., duben 2009 Obr. 3 Hyundai Tucson, Kia Sportage

16

Dalším konkurenčním vozem v segmentu SUV je Nissan Qashqai (obr. 4). Emise CO2 jsou opět vyšší neţ u vozu Škoda Yeti (viz obr. 2). V porovnání s obr. 3 lze říci, ţe ve shodných motorizacích jsou emise u vozu Nissan Qashqai nepatrně vyšší.

Zdroj: vlastní zpracování dle interních materiálů ŠkodaAuto a.s., duben 2009 Obr. 4 Nissan Qashqai

Posledním porovnávaným automobilem je koncernový vůz VW Tiguan (viz obr. 5). Hodnoty emisí CO2 u pohonů 4x4 zde dosahují, v některých případech i přesahují, hodnotu 200 g/km.

Zdroj: vlastní zpracování dle interních materálů ŠkodaAuto a.s., duben 2009 Obr. 5 VW Tiguan 17

Abychom mohli lépe porovnat koncernové vozy Škoda Yeti a VW Tiguan, budou jejich hodnoty zaznamenány do stejného grafu (viz obr. 6). Důvodem je moţnost porovnat mnoţství emisí, které vyprodukují tyto vozy ve stejných dieselových motorizacích. Je patrné, ţe vůz Škoda Yeti má výrazně niţší hodnoty emisí. Je tedy ekologičtější.

Zdroj: vlastní zpracování dle interních materiálů ŠkodaAuto a.s., duben 2009 Obr. 6 Porovnání vozů Škoda Yeti a VW Tiguan - diesel

Pokud shrneme výše uvedené informace, můţeme konstatovat, ţe vůz Škoda Yeti je v porovnání s konkurenčními vozy v segmentu SUV, vzhledem k nejniţším hodnotám emisí CO2, jednoznačně nejekologičtější. 2.4.2 Porovnání emisí CO2 u vybraných modelů Škoda Tab. 3 srovnává emise CO2 u vozu Škoda Fabia. Uvedené hodnoty jsou brány podle modelového roku a typu motoru. Začíná se u verze 1,2 44kW s manuální převodovkou a končí u verze 1,9 77kW opět s manuální převodovkou. Cílem dnešní doby je dosáhnout sníţení emisí. Nepatrné sníţení lze pozorovat pouze u verze 1,4 63kW a 1,9 77kW s filtrem pevných částic.

18

Tab. 3 Hodnoty emisí CO2 u vozu Škoda Fabia

Zdroj: vlastní zpracování dle interních materiálů ŠkodaAuto a.s., listopad 2008

V tab. 4 jsou taktéţ zobrazeny hodnoty emisí CO2, ovšem u vozu Škoda Octavia Limousine. Ze široké škály motorizací lze vybrat tři, u kterých je viditelné sníţení emisí. K těmto verzím patří 1,8 118kW, 1,9 77kW a 2,0 125kW.

Tab. 4 Hodnoty emisí CO2 u vozu Škoda Octavia Limousine

Zdroj: vlastní zpracování dle interních materiálů ŠkodaAuto a.s., listopad 2008 19

3 DRUHY PALIV POUŢÍVANÝCH V AUTOMOBILOVÉM PRŮMYSLU V této části bakalářské práce se zaměříme na vlastnosti základních paliv, vybraných druhů alternativních paliv a budou zhodnoceny výhody a nevýhody jejich pouţití v automobilovém průmyslu. 3.1 ZÁKLADNÍ PALIVA Abychom mohli porovnat alternativní paliva se standardními, zmíníme se v úvodu této problematiky o automobilovém benzínu a motorové naftě. Obě paliva jsou nejrozšířenějšími palivy jak v ČR, tak ve světě. K dostání jsou na kaţdé čerpací stanici, avšak jejich cena se v současné době pohybuje kolem hranice 30,Kč za litr pohonných hmot. 3.1.1 Automobilový benzín Základní poţadavky, které by měl benzín splňovat, jsou dobrá odpařivost za nízkých teplot pro zajištění startovatelnosti, nesmí obsahovat těţší frakční podíly (nad 210°C), aby nedocházelo ke smývání olejového filmu na stěně válce a ředění oleje v motorové skříni. Musí obsahovat malé mnoţství síry, která jinak způsobí korozi palivového systému, dále způsobuje pokles oktanového čísla benzínu a zvyšuje obsah škodlivin ve výfukových plynech motoru. Benzín nesmí obsahovat pryskyřice, které způsobují zanášení trysek a usazují se v sacím potrubí a sacím ventilu. Měl by být dlouhodobě stabilní vzhledem k zabezpečení nízké ztráty při skladování. Nejrozšířenějším bezolovnatým benzínem, s oktanovým číslem 95, je Natural 95.

Pouţívá se u všech vozidel s katalyzátorem i bez katalyzátoru

s novějšími motory přizpůsobenými pro spalování bezolovnatého benzínu. V současné době vyuţívá tohoto typu benzínu většina vyráběných osobních vozidel od vozidel nejniţší třídy aţ po luxusní vozidla s vysokým výkonem motoru. Nelze jej pouţívat pro staré typy motorů vyţadující olovnaté přísady. [14]

20

3.1.2 Motorová nafta Motorová nafta je jedním z nejdůleţitějších produktů ropných rafinérií. Z hlediska výroby ji můţeme zařadit mezi střední ropné destiláty. Získává se destilací ropy a dalšími navazujícími technologickými procesy jako jsou hydrogenační rafinace, hydrokrakování, katalytické krakování atp. Obecně můţeme motorovou naftu charakterizovat jako sloţitou směs převáţně ropných uhlovodíků s 12 aţ 22 atomy uhlíku vroucí v rozmezí cca 180 aţ 370 °C. Aby tato směs byla pouţitelná jako motorové palivo, musí splňovat celou řadu kvalitativních ukazatelů, které jsou u všech výrobců předmětem pečlivé výstupní kontroly. Jednou z nejdůleţitějších vlastností motorové nafty je její chování za nízkých teplot. Uţ od počátku jejího pouţívání byly na trhu k dispozici dva druhy motorové nafty – letní a zimní, které se lišily svým bodem tuhnutí. Ukázalo se však, ţe bod tuhnutí charakterizuje chování motorové nafty za nízkých teplot zcela nedostatečně a proto se zaváděly další parametry, které by měly lepší vypovídací schopnost. Pro zlepšování uţitných vlastností se motorových naft široce pouţívají různá aditiva (přísady). Některá se pouţívají přímo v rafinérii jako např. přísady upravující nízkoteplotní vlastnosti, mazivostní a vodivostní přísady, jiná se často pouţívají ve formě multifunkčních „balíčků―, kterými se zejména jednotlivé velké distribuční firmy chtějí odlišit jedna od druhé a udrţet si svou pozici na trhu. V těchto „balíčcích― jsou obvykle detergenty, inhibitory koroze, deemulgační přísady, protipěnivostní aditiva a další. Z hlediska ochrany ţivotního prostředí se dostala do popředí otázka obsahu síry v motorové naftě. Od roku 1995 byla v ČR zavedena hodnota obsahu síry v motorové naftě max. 0,05 %, coţ bylo s více neţ ročním předstihem oproti EU. Obsah síry se sniţuje i nadále a v současné době se vyrábí motorová nafta s obsahem síry max. 50 resp. 10 mg/kg. 2

_________________________________________________________________ 2

Česká rafinérská [online]. [cit. 9. 5. 2010]. Dostupné z:

˂http://www.ceskarafinerska.cz/cz/motorova-nafta.aspx˃ 21

3.2 PLYNOVÁ ALTERNATIVNÍ PALIVA Mezi plynová paliva řadíme CNG, LNG a LPG. Zemní plyn, jako takový, se získává přímou těţbou. Propan-butan, vhodný pro benzinové motory, se vyrábí z ropy. Plynová uhlovodíková paliva jsou z hlediska přípravy směsi výhodnější neţ paliva kapalná. Umoţňují lepší promísení a snadnější dodrţení směšovacího poměru paliva se vzduchem a tím i menší obsah škodlivin ve výfukových plynech. Nesmývají palivový film ze stěn válce a neředí olej v klikové skříni motoru. Nezpůsobují vznik karbonových usazenin ve spalovacím prostoru. Mají i lepší antidetonační vlastnosti neţ kapalná paliva. Jejich nevýhodou, bránící většímu rozšíření, je nesnadné skladování, distribuce a malá energetická hustota vyţadující velký zastavěný objem pro umístění zásobníků paliva při jejich pouţití na vozidle. Poţadavky na čistotu výfukových plynů však podporují snahu o vyuţití plynových paliv v provozu motorových vozidel. [14] 3.2.1 CNG a LNG Počátky vyuţití zemního plynu (NG) jako paliva pro vozidlové motory na území ČR spadají do doby druhé světové války, kdy byl stlačený zemní plyn (CNG) pouţíván k pohonu motorových vozidel na jiţní Moravě, kde se nacházely čtyři plnicí stanice. Po dlouhé přestávce začal být v osmdesátých letech minulého století pouţíván pohon vozidel CNG z kompresorové stanice v Horní Suché u Ostravy. Zkapalněný zemní plyn (LNG) byl v ČR pokusně pouţit u dvou funkčních vzorků zemědělských vozidel koncem osmdesátých let v rámci rezortního úkolu ministerstva zemědělství. Zkapalněný zemní plyn LNG je studená, namodralá, průzračná kapalina bez zápachu, nekorozivní, netoxická, s malou viskozitou. LNG je vysoce čisté palivo s minimem škodlivých emisí, má vysokou hustotu energie (srovnatelná s ropnými látkami), nepříliš těţká palivová nádrţ, doba plnění srovnatelná s klasickými palivy, bezpečnější provoz (vyšší zápalná teplota LNG oproti benzinu), oproti CNG zmenšení objemu palivových nádrţí a tím zvýšení úloţného prostoru ve vozidle. [14]

22

Ekologické výhody vyplývají především z chemického sloţení zemního plynu. Ten je sloţen z nejjednoduššího uhlovodíku – metanu. Vozidla na zemní plyn produkují výrazně méně škodlivin (nejen dnes sledovaných oxidů dusíku, oxidu uhelnatého, uhličitého, pevných částic, ale i karcinogenních látek) neţ vozidla s klasickým palivem. Rovněţ vliv na skleníkový efekt je u plynových motorů menší v porovnání s benzínem či naftou. Ekonomická výhodnost zajišťuje niţší náklady na pohonné hmoty. Provozní výhody znamenají lepší směšování zemního plynu se vzduchem, jeţ umoţňuje rovnoměrnost palivové směsi

a

moţnost

pracovat

s vysokým

součinitelem

přebytku

vzduchu.

U dvoupalcových systémů dochází ke zvýšení celkového dojezdu. Vnitřní části motoru nejsou zaneseny karbonovými úsadami, z toho plyne vyšší ţivotnost motoru a oleje. Jednoduchost spočívá v distribuci plynu k uţivateli. Zemní plyn je přepravován jiţ vybudovanými plynovody, jeho pouţíváním se sniţuje počet nákladních cisteren s kapalnými palivy. Zemní plyn má větší perspektivu oproti produktům z ropy (benzínu, naftě, propan-butanu) vzhledem k jeho větším zásobám

neţ

jsou

zásoby

ropy.

Mezi

nevýhody

patří

nedostatečná

infrastruktura – kaţdé alternativní palivo, které se snaţí konkurovat tradičním pohonným hmotám, trpí neexistencí dostatečné infrastruktury potřebné k rozšíření jeho uţití. Zejména se jedná o problém malého počtu plnicích stanic. [14] Příklady osobních automobilů na CNG, které jsou k dostání v ČR, zastupují např. tyto automobilové značky: Opel (modely Opel Zafira 1,6 CNG a Opel Combo Tour 1,6 CNG), Fiat (modely Fiat Multipla 1,6 Natural Power, Fiat Diablo 1,6 Natural Power a Fiat Panda Natural Power), VW (modely VW Touran a VW Caddy) a Citroën (modely Citroën C3 1,4i CNG a Citroën Berlingo 1,4i CNG). 3 3.2.2 LPG Soustavné zhoršování ţivotního prostředí vlivem dopravy ţádalo dlouhodobé řešení, především ve velkých městech a aglomeracích. Spolu se zpřísňováním emisních limitů dochází k obratu ve vnímání motorových paliv z hlediska ekologie. ________________________________________________________________ 3

RWE [online]. [cit. 6. 5. 2010]. Dostupné z:

˂http://www.cng.cz/cs/zemni_plyn/vozidla_na_zemni_plyn/A.html ˃

23

Po zavedení katalyzátorů výfukových plynů a dalším tlaku na ekologizaci ţivotního prostředí začíná rozvoj nového alternativního paliva – LPG propanbutan. K hlavním výhodám LPG patří čistší výfukové plyny (ekologické spalování), delší ţivotnost mazacího oleje (lépe a déle uchovává svoje vlastnosti, protoţe není rozpouštěný benzínem), delší ţivotnost motoru, menší mechanické opotřebení motoru, protoţe se netvoří karbonové usazeniny, tišší chod motoru, ekonomická výhodnost provozu – sníţení nákladů na palivo o cca 50 %, delší dojezd vozidla a moţnost volby paliva Benzin – LPG. Jako nevýhody zde můţeme uvést menší výkon o 5 %, vstupní investice na pořízení zařízení (při častém pouţívání vozidla rychlejší návratnost) a zmenšení zavazadlového prostoru (řešením je umístění LPG nádrţe místo náhradního kola). [14] Vývoj ceny LPG na vybraných čerpacích stanicích Tato praktická část je zaměřena na zachycení vývoje cen LPG na náhodně vybraných čerpacích stanicích s LPG ve Středočeském a Libereckém kraji, v různých časových obdobích. Hodnoty vyjadřují cenu za litr LPG. Grafy na obr. 7 – 9 nebudou porovnávány vzájemně, nýbrţ budou komentovány jednotlivě, abychom předešli nesrovnalostem ohledně odlišných období, která jsou zde zachycena. Obr. 7 zaznamenává vývoj ceny LPG na čerpací stanici PapOil. Lze říci, ţe cena se v období od února do dubna 2010 pohybovala v rozmezí 13,- a 14,- Kč. Téměř od poloviny března 2010 cena stagnuje na hodnotě 13,99,- Kč.

24

Zdroj: vlastní zpracování dle [6] Obr. 7

Vývoj ceny LPG, PapOil Benátky nad Jizerou

Na obr. 8 je zobrazen vývoj ceny LPG na čerpací stanici Benzina. Časové období je zde v délce téměř dvou let. Je patrné, ţe za poslední dva roky se cena výrazně sníţila. Z původní hodnoty, zaznamenané 17. 5. 2008, která činila 16,20,- Kč se současná hodnota, i přes viditelný nárůst ceny v druhé polovině roku 2008, sníţila na cenu 13,90,- Kč.

Zdroj: vlastní zpracování dle [5] Obr. 8 Vývoj ceny LPG, Benzina Příbram 25

Jediný zástupce Libereckého kraje je zobrazen na obr. 9, jedná se o čerpací stanici v LukOil. Časové období pokrývá téměř celý rok 2009 a čtyři měsíce roku 2010. Vývoj ceny v tomto časovém období zaznamenal několik výkyvů. V současné době se cena LPG pohybuje okolo 14,- Kč, konkrétně 22. 4. 2010 byla cena za litr LPG 14,70,- Kč.

Zdroj: vlastní zpracování dle [4] Obr. 9 Vývoj ceny LPG, LukOil Jablonec nad Nisou

Pokud bychom se alespoň částečně pokusili obr. 7 – 9 porovnat, můţeme konstatovat, ţe v současné době se ceny ve Středočeském kraji pohybují těsně před hranicí 14,- Kč za litr LPG. Liberecký kraj vykazuje hodnotu vyšší, konkrétně 14,70,- Kč za litr LPG. 3.3 BIOPALIVA Jedním z alternativních zdrojů energie, který umoţňuje výrobu kapalného paliva pro vznětové motory, jsou olejniny. Z nich je zvláště pak nejlukrativnější plodinou, v podmínkách zemědělství ve středním evropském pásmu, řepka olejná. V jiţním pásmu Evropy je to slunečnice. Alkohol nebo rostlinné oleje, které lze získat z biomasy, jsou tzv. biopaliva. Mezi všemi stále obnovitelnými zdroji energie má biomasa jedinečné postavení, protoţe 26

na rozdíl od jiných zdrojů představuje akumulovanou sluneční energii. Její obrovský energetický potenciál několikrát převyšuje současnou spotřebu základní energie. 3.3.1 Bionafta Z řepkového semene se lisuje olej, který se působením katalyzátoru a vysoké teploty mění na metylester řepkového oleje, jenţ je pouţitelný jako bionafta. [14] Bionafta má o něco niţší výkon (cca o 5 %), neţ klasická motorová nafta. Spolu s o trochu niţším výkonem se můţe dostavit o něco vyšší spotřeba. Bionafta není toxická a je biologicky odbouratelná — během 21 dnů z 90 %. Při spálení v motoru lépe shoří, čímţ se sniţují celkové emise spalovacího procesu, tedy i sazí. Motor má tišší a měkčí chod. V ČR je k dostání bionafta tzv. 2. generace, tj. směsná nafta tvořená podílem MEŘO a motorové nafty. Ta se označuje jako SMN 30 a SMN 5. SMN 30 je směsná nafta (bionafta) s obsahem MEŘO vyšším neţ 31 procent. SMN 5 obsahuje oproti tomu 3 - 5 % MEŘO. [1] 3.3.2 Bioplyn Při rozkladu organických látek (hnůj, zelené rostliny, kal z čističek) v uzavřených nádrţích bez přístupu kyslíku vzniká bioplyn. [14] Zahraniční zkušenosti ukazují na rostoucí vyuţití bioplynu v dopravě jako alternativního a obnovitelného paliva. Klasickým příkladem zavedeného vyuţívání bioplynu v dopravě jsou skandinávské země. Je to dáno cenovou situací na jejich energetickém trhu, tradicí a v některých případech dokonce i daňovou politikou. Rychlejšímu rozvoji aplikací bioplynu v dopravě v ČR bude bránit nejen chybějící síť čerpacích stanic, ale také problematické a cenově náročné obstarávání vhodných automobilů (nákladních, osobních, ale i zemědělských strojů).

Dále

pak

nevyjasněná

daňová

politika

(např.

spotřební

daň).

Poměrně dobré vyhlídky na rozšíření aplikací bioplynu v dopravě jsou ve velkých městech s rozvinutou městskou hromadnou dopravou.

27

Zde lze, za poměrně nízkých investic do čerpací stanice, vyuţívat uţ dnes bioplyn pro pohon autobusů MHD, vozidel technických sluţeb, apod. [2] 3.4 JINÉ ALTERNATIVNÍ ZDROJE V této podkapitole zmíníme ještě další moţné alternativní zdroje. Zaměříme se na vodík a elektřinu. V mnoha případech, hlavně pak v odborných časopisech a na internetu, se můţeme setkat také s označením hybridní pohon. 3.4.1 Vodík Velké ropné společnosti produkující klasická kapalná motorová paliva i výrobci motorových vozidel jsou přesvědčení, ţe vodík je palivem budoucnosti. Pro masové vyuţití vodíku v dopravě je ovšem třeba mít k dispozici jeho dostatečný a relativně levný zdroj a vybudovat potřebnou infrastrukturu pro jeho distribuci. Je třeba říci, ţe vodík není primárním zdrojem energie pro pohon motorových vozidel, ale jejím nosičem. Pro pohon motorových vozidel jej lze vyuţít dvěma základními způsoby: -

jako palivo ve spalovacích záţehových motorech a to buď samotný, nebo v kombinaci s dalším palivem (metan, benzín),

-

jako

surovinu

pro

elektrochemickou

oxidaci

v palivových

článcích

generujících elektrickou energii pouţitou pro pohon motorového vozidla. Vodík je nejčistším palivem, při jeho spalování vzniká jako vedlejší produkt pouze voda. Z tohoto důvodu je výhodné jej pouţít přímo jako pohonnou hmotu pro motorová vozidla. Za perspektivní se však povaţuje především jeho vyuţití v palivových článcích s ohledem na skutečnost, ţe při generování energie vykazují palivové články podstatně vyšší energetickou účinnost neţ motory s vnitřním spalováním. [13] V současné době stále probíhají výzkumné projekty na zlepšení systému pohonu vozidel. Iniciátorem je společnost General Motors, dále pak BMW a některé japonské automobilky. BMW vyvinula tankovací robot, který je jako jediný na světě na veřejné tankovací stanici na letišti v Mnichově. Vodík je rychle a 28

bezpečně natankován pomocí automatického zařízení. Plně automatické zařízení mohou pouţívat i neodborníci. [14] Vyuţití vodíku v palivových článcích je povaţováno za velmi perspektivní. Pohonnou jednotkou je ve vozidle elektromotor a elektřina pro něj je, na rozdíl od elektromobilů poháněných akumulátory, vyráběna přímo ve vozidle v palivových článcích. Elektřina vzniká exotermní elektrochemickou reakcí samotného vodíku (stlačeného nebo zkapalněného), nebo vodíku chemicky vyvinutého rovněţ v automobilu (např. ze zemního plynu, metanolu, benzínu apod.) s kyslíkem (ze vzduchu). Kromě elektřiny vzniká také voda nebo vodní pára. Nejedná se tedy o spalování paliva, nýbrţ o chemickou reakci - opak elektrolýzy. Proti klasickým akumulátorům elektromotorů mají palivové články řadu výhod, především vyšší jízdní dojezd a ekologickou čistotu. Vyřazené palivové články nezatěţují ţivotní prostředí těţkými kovy jako klasické olověné akumulátory. [12] 3.4.2 Elektřina Elektromobily jsou poháněny elektrickým motorem, který je napájen energií z baterií. Jejich dojezdová vzdálenost se v současné době pohybuje kolem 100 km. Právě výdrţ baterií a nutnost jejich častého a dlouhotrvajícího dobíjení je jednou z hlavních překáţek zavádění elektromobilů do praxe. Mezi další patří dostupná infrastruktura dobíjecích stanic, cena elektřiny a baterií. Navýšení dojezdové vzdálenosti a vyvinutí výkonnějších baterií budou hlavními předpoklady úspěšného rozšíření elektromobilů mezi běţné uţivatele. Podle řady odborníků můţe budoucí uţivatele elektromobilů přilákat pouze rozšířená, snadno dostupná a jednoduše pouţitelná síť dobíjecích stanic a nízká cena „paliva―. Podle ČEZ by při současných investicích do výzkumu mohly lithium-iontové baterie jiţ v roce 2020 nabídnout zákazníkům dostatečnou dojezdovou vzdálenost. Nevýhodou současných elektromobilů je dlouhá doba dobíjení baterií. U běţného automobilu se spalovacím motorem trvá tankování pohonné hmoty (benzínu nebo nafty) několik málo minut. U elektromobilů se doba dobíjení počítá na hodiny. Při dnešní úrovni technologií trvá dobití mezi 4–6 hodinami. Výhodou však je, ţe baterii elektromobilu je moţné pohodlně nabíjet doma z běţné zásuvky. Tzv. rychlé napájení, které zabere 10–15 minut, je moţné pouze ve speciálních dobíjecích stanicích. [11] 29

3.5 ZHODNOCENÍ VÝHOD A NEVÝHOD JEDNOTLIVÝCH DRUHŮ PALIV POUŢÍVANÝCH V AUTOMOBILOVÉM PRŮMYSLU S přihlédnutím k vlastnostem výše uvedených paliv, bude provedeno zhodnocení výhod a nevýhod vyuţití jednotlivých druhů paliv, zvláště pak alternativních. Pokud jde o paliva jako zdroje pohonu automobilů, klasická (standardní) paliva jsou povaţována za vyčerpatelný zdroj. Oproti tomu paliva alternativní jsou obnovitelným zdrojem. Na první pohled jsou alternativní paliva, jak plynová, tak i biopaliva příznivější ve vztahu k ţivotnímu prostředí. To je v současné době velice významné. Celosvětová snaha sníţit produkci emisí CO2 je díky alternativním palivům reálná. Co se plynových paliv týká, produkují nejen niţší emise, ale zajišťují i tišší chod motoru, jeho menší opotřebení a niţší náklady na pohonné hmoty (v případě LPG aţ o 50 %). Nevýhodou těchto paliv je značné zmenšení zavazadlového prostoru (díky umístění zásobníků), menší výkon a velká vstupní investice na přestavbu vozidla. Biopaliva, stejně jako plynová paliva, produkují malé mnoţství emisí. Bionafta zajistí tišší chod motoru a bioplyn najde své vyuţití v autobusech městské hromadné dopravy. Nevýhodou těchto paliv ve srovnání s ostatními uvedenými palivy je niţší výkon a vyšší spotřeba u bionafty; u bioplynu je to chybějící síť čerpacích stanic a nedostatek vhodných automobilů pro tento druh paliva. Hybridní automobily jsou v současné době ještě ve vývinu. Jak vodík, tak elektřina jsou častými zdroji výzkumných projektů některých automobilových závodů. V některých případech jsou označována jako paliva budoucnosti, vzhledem k jejich ekologičnosti. Nevýhodou je např. u elektromobilů malá výdrţ baterií a tudíţ nutnost častého nabíjení. Výhodou je v tomto případě ale moţnost nabíjení vozu přímo z běţné zásuvky. Po zváţení těchto výhod a nevýhod lze konstatovat, ţe vyuţití alternativních paliv v současné době a v budoucnosti by bylo dobré podporovat. Ať uţ proto, ţe svou nízkou produkcí emisí CO 2 nebudou zatěţovat ţivotní prostředí a přispívat tak tvorbě skleníkového efektu, tak i proto, ţe se sniţují zásoby ropy, tudíţ klesá zásoba klasických motorových paliv. 30

4 ETANOL Etanol je látka, která se v přírodě vyskytuje jen sporadicky a její pouţívání (v malém mnoţství), na rozdíl od metanolu, není pro člověka toxické. Etanol se dnes běţně vyuţívá jako náhrada benzínu ve spalovacích motorech, přičemţ je to jedno z nejstarších alternativních paliv. Komerční zkušenosti s pouţíváním etanolu v dopravě mají hlavně v Brazílii a v USA, kde se toto palivo pouţívá uţ delší dobu a ve velkém mnoţství. Jedním z důvodů zavedení těchto programů byla i snaha o zlepšení ţivotního prostředí. Více neţ dvacetileté zkušenosti s etanolem v Brazílii a USA svědčí o tom, ţe jeho pouţívání přineslo více výhod nejen v dopravě, ale i v průmyslové a sociální sféře. Etanol se však vyuţívá i na jiné účely – velmi důleţité je jeho uplatnění v potravinářském průmyslu a právě tato jeho univerzálnost je jednou z jeho hlavních výhod. [14] 4.1 VÝROBA ETANOLU Na výrobu etanolu lze pouţít více vhodných surovin, např. obilí, brambory, kukuřici, cukrovou třtinu, cukrovou řepu, ovoce a jiné plodiny. Proces výroby alkoholu se nazývá fermentace probíhající na cukerných roztocích. Cukry mohou být vyrobeny i ze zeleniny, resp. celulózy (dřeva). Po 30 hodinách fermentace obsahuje vzniklá kaše přibliţně 6 aţ 10 % alkoholu, který se můţe po předchozí destilaci pouţít jako kapalné palivo ve spalovacích motorech. Vzhledem k tomu, ţe pouţitá surovina se nemění celá na biopalivo, vznikají při tomto procesu vedlejší produkty, které mohou nahradit bílkovinná krmiva. Jistou nevýhodou výroby etanolu ze zemědělských produktů je skutečnost, ţe v případě snahy o nahrazení většího mnoţství klasických paliv by taková výroba v celosvětovém měřítku představovala konkurenci potravinářskému průmyslu. Navíc by pěstováním monokultur, které takovou strategii provázejí, mohly vzniknout problémy s biodiverzitou. Při dnešním charakteru zemědělské výroby je navíc nevyhnutelné pouţívání velkého mnoţství hnojiv na dopěstování výchozí suroviny, coţ s sebou přináší další nevýhody v podobě znečištění ţivotního prostředí. [14]

31

Ačkoli energetická bilance při výrobě etanolu (podíl získané a vloţené energie) je přibliţně poloviční v porovnání s MEŘO, výhodou etanolu zůstává, ţe z jednoho hektaru je moţné získat více litrů paliva (4 755 litrů) neţ v případě MEŘO (asi 1 400 litrů). Bilance výroby etanolu přepočtená na kg vstupní suroviny vychází ještě lépe v případě pouţití obilí. Na výrobu jednoho litru etanolu je potřeba asi 2,8 kg obilí. V případě cukrové řepy je to přibliţně 10 kg. Etanol je moţné vyrobit ze sacharidů, to znamená z jednoduchých cukrů jako je glukóza a fruktóza, kombinovaných cukrů – oligosacharidů jako je sacharóza a polysacharidů jako je škrob a celulóza. Všechny tyto látky se vyskytují v kulturních plodinách, které jiţ po staletí pěstují zemědělci na orné půdě. Podstatou zemědělské výroby je vyuţití fotosyntézy, procesu, který přeměňuje vzdušný oxid uhličitý a sluneční energii na biomasu, která obsahuje sacharidy, vlákninu a vodu. V současné době je v Evropě pro potravinářské účely zemědělská produkce nadbytečná a vlády evropských zemí řeší problém jak zajistit prosperitu a stabilitu venkova, jak udrţet kulturní vzhled krajiny a zachování půdního fondu. [14] V České republice se etanol vyrábí ve společnosti Cukrovary a lihovary TTD a.s., Dobrovice. Společnost Cukrovary a lihovary TTD a.s. je největší producent cukru a lihu v České republice s historií sahající aţ do roku 1831. Od roku 1992 je společnost součástí koncernu Tereos, jednoho z největších světových výrobců cukru, lihu a škrobu. V současné době firma TTD vyrábí ve svých pěti závodech z cukrové řepy cukr, pitný i technický líh, obnovitelný zdroj energie - bioetanol, pelety, lihovarnické výpalky a nově také motorové palivo E85. 4.2 PALIVO E85 Motorové palivo E85 je směs 85 % bezvodého lihu - bioetanolu a 15 % benzínu Natural 95. Je ekologické, při jeho spalování vzniká aţ o 70 % méně škodlivých emisí CO2. Má vyšší oktanové číslo neţ běţný benzín, proto zvyšuje výkon motoru o 10 - 15 %. Palivo je určené pro vozy typu FFV (flexi fuel vehicle), nebo pro jakýkoliv vůz upravený k jeho spalování. Jedná se o obnovitelný zdroj energie - výroba z domácích surovin sniţuje závislost na 32

dováţené ropě a šetří ţivotní prostředí. Přelom v prodeji paliva E85 nastal v říjnu 2009, kdy od 1. 10. 2009 vešla v platnost novela zákona o spotřebních daních, konkrétně vratka spotřební daně, která stanovuje, ţe palivo je od spotřební daně ve výši 12,84 Kč/1l osvobozeno a to do výše obsahu biosloţky /min. 70% max. 85 %/. Nárok na vrácení daně vzniká plátci daně a to dnem uvedení zboţí do volného daňového oběhu. To znamená, ţe zákazníkům je palivo prodáváno jiţ bez spotřební daně z obsahu biosloţky. Rekapitulace spotřební daně je vyčíslena na dodacím listu i na faktuře. V Evropě je palivo E85 nejvíce pouţíváno ve Švédsku, kde je v provozu více neţ 16 tisíc vozidel FFV a počet plnicích stanic s palivem E85 je vyšší neţ 250. 4 K osobním automobilům, které jsou k dostání v ČR a jako palivo vyuţívají E85, patří např. vůz Škoda Octavia 1,6 Multifuel. Dalšími zástupci na českém trhu jsou vozy značky Ford (konkrétně model Focus 1,8 FFV, C-MAX 1,8 FFV, SMAX 2,0 FFV a Mondeo 2,0 FFV), Saab (model Saab 9-3 2,0 Aero BioPower a Saab 9-5 2,3 BioPower), Peugeot (model 308 flex fuel) a Volvo (model C30 2,0F DRIVe, S40 1,8F, V50 2,0F, V70 2,0F/2,5FT a S80 2,0F/2,5FT). [7] 4.3 DOSTUPNOST PALIVA E85 Čerpací stanice sítě KM-Prona v Mladé Boleslavi se v červnu stala jedním z prvních míst v ČR, kde se začalo volně prodávat alternativní palivo E85. Palivo E85 se objevilo také u čerpacích stanic na Moravě. Brzy by měly následovat další pumpy nabízející toto alternativní palivo. Otevření první čerpací stanice s E85 je základním předpokladem pro rozšíření tohoto ekologického paliva mezi širší veřejnost. 5

______________________________________________________________ 4

KALINOVÁ, M. E85 [online]. 19. 4. 2010, 15:37. [19. 4. 2010].

5

Petrol media [online]. [cit. 9. 5. 2010]. Dostupné z:

˂http://www.petrol.cz/stanice/clanek.asp?id=12486˃ 33

„Kvalitu paliva E85, vydávaného u čerpacích stanic, je nutné často kontrolovat, protože poskytuje možnost pančování vodou. 10 až 15 % vody je možné přidat, aniž by se vytvořily dvě vrstvy a při výdeji do nádrže vozidla nelze podle vzhledu nic poznat. Nepoctivý prodejce tak může prodávat přidanou vodu z vodovodu za více než 20,- Kč za litr a to je velmi lákavé. Může se to ale ihned negativně projevit na chodu motoru. Etanolové směsi obsahující vodu jsou silně korozivní na oceli a může tak dojít k silnému rezivění v palivové soustavě.“

6

4.4 DALŠÍ VYUŢITÍ ETANOLU Etanol svými vlastnostmi umoţňuje všestranné pouţití v oblasti paliv a chemického průmyslu a tím i vyuţití energie, která kaţdé vegetační období vznikne v zemědělských produktech. Jde tedy o vyuţití obnovitelné energie, která neochuzuje bohatství nerostných zdrojů a přitom šetří prostředí, ve kterém ţijeme. Je to tedy jeden ze způsobů nepotravinářského vyuţití zemědělské půdy, který zemědělcům umoţňuje beze změny způsobu hospodaření zachovat vše, co produktivní činnost na venkově vytváří. Zkušenosti ze zahraničí ukazují, ţe etanol se dá pouţít nejen na výrobu ETBE, ale i jako přímý přídavek do motorových paliv pro benzinové i naftové motory. Důleţité je to, ţe se motorové palivo dá vyrobit pomocí etanolu tak, ţe se sníţí nepříznivé vlivy, které na čistotu ovzduší má pouţívání klasických pohonných látek. Etanol vyrobený fermentací z biomasy je moţné pouţít buď jako palivo pro speciálně konstruované motory, nebo jako přísadu do benzínu v zastoupení 3 aţ 15 %. Chemicky změněný etanol na etyltercbutyleter (ETBE) se ve světě stal důleţitou přísadou do bezolovnatých benzínů. Zvyšuje oktanové číslo a zlepšuje kvalitu hoření paliva v motoru. [14] Při náhradě motorové nafty alkoholy je největší překáţkou jejich pouţití ve vznětových motorech velmi nízké cetanové číslo, způsobující malou vznětlivost paliva. Zvýšení cetanového čísla je moţné aditivy na bázi organických nitrátů. Pro ________________________________________________________________ 6

MATĚJOVSKÝ, V. E85 [online]. 27. 4. 2010, 09:24. [9. 5. 2010]. 34

dosaţení cetanového čísla 50 je však nutno přidávat aditiva v mnoţství, které se pohybuje v řádu procent. V případě naftových motorů je kvůli nízkému cetanovému číslu nutné vozidla vybavit pomocným zapalovacím systémem. Tyto motory mohou spalovat také směs etanolu a nafty (pouţívá se v Brazílii, v poměru 10 % etanolu a 90 % nafty). Uţ při obsahu několika procent nafty ve směsi není potřebné pouţití zapalovací svíčky. [14] 4.4.1 Výhody etanolu Etanol má v porovnání s jinými palivy několik výhod. První je, ţe z hlediska snahy o nahrazení klasických paliv existují ve světě dostatečné výrobní kapacity s ověřenou technologií výroby (lihovary jsou i ve velmi málo rozvinutých zemích). Z hlediska činnosti motoru je důleţité, ţe etanol má vyšší oktanové číslo neţ benzin – přibliţně 106. Vyšší oktanové číslo umoţňuje vyšší kompresi a následně lepší účinnost motoru. Pro vznětové motory je rozhodující cetanové číslo paliva. Čím niţší cetanové číslo, tím delší čas je potřebný pro kompresní zapálení směsi. Etanol má niţší cetanové číslo neţ nafta. Výhody pouţívání etanolu v motorových vozidlech: v motoru je dokonaleji spalován, zaručuje vyšší výkon a otáčky motoru, vykazuje niţší emise ve spalinách. 4.4.2 Nevýhody etanolu Nevýhodou etanolu je, ţe způsobuje rychlejší korozi kovových materiálů, má detergentní účinek (odstraňuje oleje) a napadá plastické hmoty. Jeho výpary mají negativní účinek na lidský organizmus a ovlivňují řidičovu schopnost řídit motorové vozidlo. Tyto výpary mohou být problémem hlavně při čerpání pohonných hmot. Etanol se vlivem vyšší zápalné teploty, která je u benzinu 200 °C a u etanolu 425 °C, vyznačuje horší startovatelností motoru při nízkých teplotách. Jiné nevýhody pouţití etanolu spočívají v tom, ţe v důsledku niţší výhřevnosti v jednom kilogramu paliva, mají vozidla vyšší spotřebu. Navíc při spalování dochází k vyšší tvorbě aldehydů ve výfukových plynech, jejichţ koncentraci lze pomocí oxidačních katalyzátorů sníţit aţ o 80 %. [14]

35

4.5 VLIV NA ŢIVOTNÍ PROSTŘEDÍ Všeobecně platí, ţe emise vznikající spalováním etanolu jsou niţší neţ v případě spalování benzínu, přičemţ emise CO, tuhých částic a organických látek jsou přibliţně o polovinu niţší a emise N2O asi o jednu čtvrtinu niţší neţ emise ze záţehových motorů spalujících benzín. Problémem jsou ale jiţ výše uvedené emise aldehydů. Pozitivní přínos pro ţivotní prostředí má i pouţívání směsi, např. 10 % etanolu a 90 % benzínu. Takové palivo sniţuje tvorbu CO o více neţ 25 % v porovnání s jakýmkoli jiným benzínem. Etanol je málo reaktivní s vysokým oxidačním účinkem, čímţ se podílí i na sniţování tvorby ozonu. Etanol je také bezpečnou náhradou za toxické přísady na zvyšování oktanového čísla benzínu, jako jsou benzen, toluen a xylen. Navíc tím, ţe je vyráběn z biomasy, sniţuje tvorbu oxidu uhličitého – nejdůleţitějšího skleníkového plynu. [14] 4.6 ZPRACOVÁNÍ ÚDAJŮ O ODBĚRU E85 Jako příklad vyuţívání paliva E85 jsou uvedeny údaje o mnoţství paliva, které se denně odebere na čerpací stanici KM-Prona v Mladé Boleslavi. Tyto údaje jsou zaznamenány od 1. do 27. 4. 2010 a lze je na základě informace od vedoucího čerpací stanice povaţovat za reprezentativní. Obr. 10 ukazuje kolísání odběru etanolu. Nejvyšší odběr představoval 379 litrů a nejniţší pouhých 10 litrů paliva E85. Nízké hodnoty nejsou nijak ovlivněny cenou paliva, jelikoţ se v daném období neměnila a činila stále 24,50,- Kč za litr.

36

Zdroj: vlastní zpracování dle tab. 5 Obr. 10 Odběr paliva E85 na čerpací stanici KM-Prona Mladá Boleslav

V následující tabulce (viz tab. 5) jsou zobrazeny jak hodnoty týkající se odběru, které slouţily jako podklad ke grafickému znázornění, tak odhad počtu vozů odebírajících palivo E85. Tato čísla byla vypočítána s ohledem na průměrný objem nádrţe (50 l) a podmínkou, ţe jeden vůz natankuje za určitý den pouze jednou a uţivatel vozidla je obyvatelem Mladoboleslavska. Vezmeme-li v úvahu výše uvedené podmínky, zjistíme, ţe počet automobilů čerpajících etanol je velmi malý. Hodnota 3,19 vyjadřuje průměrný počet automobilů na den. Nejen podle této hodnoty, ale i podle ostatních vypočtených hodnot ve sloupci Počet vozů (plná nádrţ)

lze

konstatovat,

ţe

automobilů

poháněných

etanolem

jezdí

na

Mladoboleslavsku velmi málo. Palivo E85 je na této čerpací stanici k dispozici od června roku 2009, tudíţ je to palivo téměř nové a stále se vyvíjející.

37

Tab. 5 Odběr paliva E85 na čerpací stanici KM-Prona Mladá Boleslav, období 1. – 27. 4. 2010.

Zdroj: vlastní zpracování dle

7

_________________________________________________________________ 7

HÝSEK, Z. Odběr E85 [online]. 29. 4. 2010,10:35. [30. 4. 2010]. 38

5 ZÁVĚR Tato práce by svým obsahem měla přispět k uvědomění si, ţe s narůstajícím mnoţstvím produkce CO2 do ovzduší se klima na naší planetě bude stále měnit. Těmto změnám klimatu můţeme alespoň z části zabránit snahou sníţit produkci CO2 u dopravních prostředků (v automobilovém průmyslu). Jako příklad můţeme uvést firmu Škoda Auto, a.s., která zaznamenává v posledních dvou aţ třech letech, pokles hodnot emisí (viz 2.4.2). I ve srovnání s konkurenčními vozy je patrné, ţe vozy Škoda jsou šetrnější k ţivotnímu prostředí (viz 2.4.1). Produkci škodlivých emisí CO2 lze také sníţit vyuţitím alternativních paliv. Jak jiţ vyplývá z této práce, alternativní paliva poskytují oproti standardním palivům mnoho výhod. Jedná se o výhody ekonomické, ke kterým patří bez pochyby nízké náklady na pohonné hmoty, v některých případech aţ o 50 %; výhody technické, které znamenají tišší chod motoru, delší ţivotnost motoru a v neposlední řadě výhody ekologické – alternativní paliva produkují niţší emise, v případě hybridních pohonů pak emise minimální. Etanol je v současné době do jisté míry neznámým palivem. V České republice je toto palivo k dostání od června roku 2009 a na základě údajů o odběru tohoto paliva u čerpací stanice KM-Prona Mladá Boleslav je patrné, ţe v okolí Mladé Boleslavi, jezdí na etanol jen několik málo vozidel (viz 4.6). Lze se domnívat, ţe i jinde v republice bude situace podobná. Hlavním pozitivem na vyuţití etanolu je jeho ekologičnost, jelikoţ produkuje niţší emise neţ klasická paliva. Další výhody jsou technického charakteru a jedná se o lepší účinnost motoru, vyšší výkon a otáčky. Jak bylo jiţ výše uvedeno, alternativní paliva poskytují určité výhody, nejen ekologické. Podporováním rozvoje jejich vyuţití alespoň částečně zabráníme oteplování Země a zamezíme úplnému vyčerpání světových zásob ropy.

39

SEZNAM POUŢITÉ LITERATURY

[1]

Biodiesel [online]. [cit. 9. 5. 2010]. Dostupné z:

[2]

Bioprofit [online]. [cit. 9. 5. 2010]. Dostupné z: < http://www.bioplyn.cz/at_bioplyn.htm>

[3]

Centrum dopravního výzkumu [online]. [cit. 5. 5. 2010]. JEDLIČKA, J., DUFEK, J., ADAMEC, V. Emisní bilance skleníkových plynů. Dostupné z: ˂http://www.cdv.cz/file/clanek-emisni-bilance-sklenikovych-plynu/˃

[4]

Český benzín [online]. [cit. 24. 4. 2010]. Dostupné z: ˂http://www.ceskybenzin.cz/index.php?akce=zobr_hist_cs&id=134577˃

[5]

Český benzín [online]. [cit. 24. 4. 2010]. Dostupné z: ˂http://www.ceskybenzin.cz/index.php?akce=zobr_hist_cs&id=134621˃

[6]

Český benzín [online]. [cit. 24. 4. 2010]. Dostupné z: ˂http://www.ceskybenzin.cz/index.php?akce=zobr_hist_cs&id=134631˃

[7]

Hybrid.cz - alternativní pohony, elektromobily, LPG, CNG, palivové články, ekologie [online]. [cit. 10. 5. 2010]. HORČÍK, J. E85. Dostupné z: ˂http://www.hybrid.cz/tagy/e85˃

[8]

MATĚJOVSKÝ, V. Automobilová paliva. 1.vyd. Praha: Grada Publishing, a.s., 2005. ISBN 80-247-0350-5

[9]

METELKA, L. a TOLASZ, R. Klimatické změny: fakta bez mýtů. Centrum pro otázky ţivotního prostředí, Univerzita Karlova v Praze, 2009. ISBN 97880-87076-13-2

[10]

Nazeleno [online]. 9. 10. 2008. [cit. 5. 5. 2010]. CERMAN, J. EURO 5: Zdraží emisní limity automobily? Dostupné z: ˂http://www.nazeleno.cz/nazelenoplus/emise-co2/euro-5-zdrazi-emisnilimity-automobily.aspx˃

40

[11]

Nazeleno [online]. [cit. 10. 5. 2010]. Dostupné z: ˂http://www.nazeleno.cz/technologie-1/hybridy-a-elektromobily1/elektromobily-v-cesku-kdy-bude-elektricka-skoda-fabia.aspx˃

[12]

RWE [online]. [cit. 9. 5. 2010]. Dostupné z:

[13]

ŠEBOR, G., POSPÍŠIL, M. a ŢÁKOVEC, J. Technicko-ekonomická analýza vhodných alternativních paliv v dopravě. 1 část. Praha, 2006. [online]. [cit. 5. 5. 2010]. Dostupné z: ˂http://www.mdcr.cz/NR/rdonlyres/F2EF24EF-5E59-42C7-B6C7A5508CE8F820/0/Technickoekonomicka_analyza_vhodnych_alternativnich _paliv_v_dopravecast_1.pdf˃

[14]

VLK, F. Paliva a maziva motorových vozidel. 1.vyd. Brno – Vlk František, 2006. ISBN 80-239-6461-5

[15]

Změny klimatu [online]. [cit. 5. 5. 2010]. MERTL, M. Do ledového sevření celé Evropy zbývá už jen pár let. Dostupné z: ˂ http://www.zmenyklimatu.estranky.cz/clanky/nova-doba-ledova/doledoveho-sevreni-cele-severni-polokoule-zbyvaji-uz-jen-3-roky˃

41