Moderní pohonné hmoty pro pohon motorových vozidel
Ing. Václav Pražák ČAPPO Česká rafinérská, a.s.
CHEMTEC PRAHA 2002
Motorová paliva Nejdůležitější motorová paliva • Automobilové benziny • Motorové nafty Alternativní motorová paliva Plynná - LPG, CNG, LNG, H2 Na bázi obnovitelných zdrojů Bionafta (MEŘO), Směsné nafty Bioethanol Palivové články 2
Historie • 2. pol. 19. Století Německo - N. Otto zdokonalování plynového motoru (1864 - továrna na motory; 1876 - poprvé realizoval princip čtyřtaktního plynového spalovacího motoru; stacionární stroj - na jeho bázi moderní spalovací motory pro auta, dráhy, lodě, letadla ) • 1883 Německo
G. Daimler - první lehký spalovací motor na benzin (bicykl, 1886 otevřený kočár)
• 1888 Německo
K. F. Benz - první prakticky použitelný automobil s benzinovým motorem 3
Historie • 1900 Paříž
světová výstava - velká cena pro R. Diesela za vznětový motor
• 1908 USA
H. Ford - hromadná výroba modelu T (první běžně dostupný osobní automobil)
• 1911 Kodaň
první loď s naftovým pohonem Seelandia
• 1924 Německo
nákladní automobily MAN
4
Automobilový benzin • Nejrozšířenější motorové palivo pro osobní automobily • Ropná frakce vroucí v rozmezí 30 - 210 °C z primárních i sekundárních procesů zpracování ropy • Komplikovaná směs alkanikých, cyklanických a aromatických uhlovodíků se 4 - 12 atomy C • Typové složení závisí na druhu ropy a použitých technologiích
5
Automobilové benziny • Primární benzin - nízké OČ Nové motory - vyšší výkon - požadavek na vyšší OČ Ekologické požadavky
• Snaha o zkvalitnění automobilového benzínu Technologie - úprava uhlovodíkového složení Aditiva • Antidetonační přísady Jód, anilin, N-methylanilin, pentakarbonyl železa, methylcyklopentadienyl mangan trikarbonylu (MMT), ferrocen, ...
Nejvýznamnější z hlediska použití: tetraalkylolovo • Detergentní, antikorozní, antioxidanty, ...
6
Vývoj obsahu olova v autobenzinech 1.6
Max. obsah olova, g/l
1.4
1.2
0.8
0.64
o ds traně ní vynaš e č ů
0.4
0.4
0.25 0.15
0.15
1988
1993
0.0 1960
1974
1983
1985
Ro k Evro pa 0,15 g Pb/l:
S RN Franc ie Itálie , Š paně ls ko Po rtug als ko
ko ne c 70. le t 1992 1993 1994
7
Vývoj sortimentu autobenzinů na trhu 100% 80% 60% 40% 20% 0% 1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 Natural 95 Pramen: Pramen: Statistika ČAPPO
Natural 98
Natural 91
Speciál A
Special
Super 8
Kvalita automobilových benzinů Vlastnost
ČSN EN 228:2001 „Kvalita 2005“ Odhad kvality „Kvalita 2000“
podle 98/70/EC
po roce 2005
OČ VM
min.
95
95
95
OČ MM
min.
85
85
85
Hustota při 15 °C, kg/m3
max.
775
-
770
Obsah síry, mg/kg
max.
150
50 / 10
<< 10
Benzen, %V/V
max.
1,0
-
< 1,0
Aromáty celkem, %V/V max.
42,0
35,0
30 / 25
Olefiny, %V/V
max.
18,0
-
14 / 10
Konec destilace, °C
max.
210
-
190
9
Motorové nafty • V současné době nejdůležitější motorové palivo s ohledem na rozsah použití • Střední ropný destilát vroucí v rozmezí 180 - 370 °C z primárních i sekundárních procesů zpracování ropy • Komplikovaná směs alkanikých, cyklanických a aromatických uhlovodíků s 12 - 22 atomy C • Typové složení závisí na druhu ropy a použitých technologiích • Zlepšování užitných vlastností motorové nafty - aditivace 10
Motorové nafty Nejdůležitější vlastnosti z hlediska použitelnosti • Nízkoteplotní vlastnosti (bod tuhnutí, bod zákalu /TVP, CP/, filtrovatelnost) • Detonační vlastnosti (cetanové číslo, cetanový index)
11
Vývoj obsahu síry v motorové naftě 0.6 0.5
0.5
0.4 0.3 0.2 0.1
0.3 0.25 0.2 Ekologická iniciativa ČAPPO
0.15 0.05
0.05
0.04
0.035 0.035
0 1974 1983 1987 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 Legislativa ČR
Legislativa EU
Skutečnost ČeR 12
Kvalita motorové nafty Vlastnost
ČSN EN 590:2001 „Kvalita 2005“
Odhad kvality
„Kvalita 2000“
podle 98/70/EC
po roce 2005
Cetanové číslo
min.
51
-
55 / 58
Cetanový index
min.
46
-
52 / 54
Hustota při 15 °C, kg/m3
max.
845
-
835 / 825
Obsah síry, mg/kg
max.
350
50 / 10
<< 10
Polyaromáty, %m/m
max.
11
-
5/ 1
Aromáty celkem, %m/m
max.
-
-
15 / 10
360
-
340
95 %V/V předest při, °C max. CFPP, °C B / D / F
max.
0 / -10 / -20
0 / -10 / -20
0 / -10 / -20
¦ CFPP – CP¦ , °C
max.
-
-
10
13
Vývoj spotřeby motorových paliv Spotřeba (1996 = 100 %)
130 120 110 100 90 1996
1997
1998 Autobenziny
Pramen: Pramen: Statistika ČAPPO
1999
2000
2001
2002
Motorová nafta 14
Stáří autoparku v ČR (k 31.12.2001 registrováno 3 523,3 tis. OA, průměrný věk 13,61) > 15 let 35.5%
< 2 roky 7.3%
2 - 5 let 13.2%
10 - 15 let 22.7% Pramen: Pramen: SAP
5 - 10 let 21.3% 15
12 nejrozšířenějších značek OA v ČR (%) 30
4.18
3.95
4.49
3.83 3.80 1.67 1.53
1.36 1.23
4.84 Průměrné stáří, let
12.11 20 5.13
51.89 10
Pramen: Pramen: SAP
Pe VW ug e Tr o t ab a C nt itr oe n Se a M t az O da st at ní
Šk od a Fo rd Fi at O R pel en au lt VA Z
0
16
12 nejrozšířenějších typů OA v ČR (stav k 31.12.2001) VW Golf 1.5% Trabant 1.7% Ford Escort 1.7%
VAZ 2101 1.5%
Ostatní (< 50 000) 49.5%
Škoda 100 2.2% Škoda Octavia 2.2%
Škoda 105 Škoda 120 Škoda Forman 7.6% 10.4% 2.5% Škoda Felicia Škoda Felicia 7.8% Škoda Favorit Combi 8.4% 3.0%
Pramen: Pramen: SAP
17
Registrované vozy Škoda v ČR (stav k 31.12.2001) Řada 100 44.3%
Staré typy 2.5%
Dodávky 1.4%
Favorit+ Forman 21.1% Pramen: Pramen: SAP
Felicia+Fabia+ Octavia 30.7%
18
Osobní automobily v ČR podle druhu paliva (stav k 31.12.2001) Aubi 87.57%
> 2000 2.56%
Jiná paliva 0.19%
1400 - 2000 19.67% < 2000 10.09%
Diesel 12.24% < 1400 65.34% > 2000 2.15%
Pramen: Pramen: SAP
19
Podíl dieselových motorů na celkovém prodeji OA v EU (2001) • Itálie • Španělsko • Francie
37 % 50 % 56 % (prodej dieselů se za poslední rok zvýšil o 21 %)
• Německo • Belgie a Lucembursko • Rakousko
Pramen:Hart’s Pramen:Hart’s European Fuels News 2002-04-17
35 % 62 % 65,7 %
20
Prodej OA s dieselovým motorem v EU 8000 7000
Prodej, tis. ks
6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 Francie
Německo
Itálie
Pramen:Hart’s Pramen:Hart’s European Fuels News 2002-04-17
Španělsko
Velká Británie
Ostatní 21
Emise CO2 • Cíl výrobců automobilů v EU 2008 140 g CO2/km tj. spotřeba - cca 5,4 l motorové nafty nebo cca 6,0 l autobenzinu • Další snížení na 120 g CO2/km (2012?) • Spojení daňové politiky se spotřebou paliva/emisemi CO2 zvyšování podílu naftových motorů
22
Legislativa • Zákon č. 56/2001 Sb., o podmínkách provozu vozidel na pozemních komunikacích – zákaz prodeje / dovozu olovnatých autobenzinů – používat pouze pohonné hmoty předepsané výrobcem motorů – kvalitu a její monitorování upravuje zvláštní předpis (vyhláška č. 227/2001)
• Vyhláška MPO 227/2001, kterou se stanoví požadavky na pohonné hmoty pro provoz vozidel na pozemních komunikacích a způsob sledování a monitorování jejich jakosti – – – – –
autobenziny - ČSN EN 228 motorové nafty - ČSN EN 590 bionafta (MEŘO) - ČSN 65 6507 (souhlas výrobce motoru) směsné nafty - ČSN 65 6508 (souhlas výrobce motoru) sledování a monitorování kvality paliv - četnost a rozsah kontroly
23
Závěr • Motorová nafta - nejdůležitější motorové palivo v Evropě v současné době a nejbližší budoucnosti • Zdokonalování konstrukce motorů - nižší spotřeba paliva - přísnější požadavky na kvalitu paliva • Ochrana životního prostředí - zavádění nových a účinnějších katalyzátorů - snižování plynných emisí a emisí pevných částic - požadavky na úpravu kvality paliva (síra, uhlovodíkové složení) • Zdokonalování stávajících a zavádění nových technologií do rafinérií 24
Závěr • Spotřeba motorových paliv poroste • Optimální kvalita = kompromis mezi - požadavky na ochranu ŽP - požadavky konstruktérů motorů a - možnostmi rafinérií (technologie, výrobní náklady, zatížení ŽP)
25
