OBILNÝ LÍH JAKO PALIVO Může se etanol, který lze vyrábět z obilí, osvědčit jako důvěryhodná čistá pohonná hmota představující alternativu benzínu pro pístové motory? Zkušenosti jsou pozitivní, pochybnosti však zůstávají. JEFFREY DECKER / OSHKOSH
S
tím, jak letecký průmysl široko daleko vyhledává nejrůznější náhrady ropných paliv, začíná se stále více hovořit o možnosti etanolu jako potenciálního obecného leteckého paliva, jež by bylo spolehlivé a čisté. Je však stále ještě třeba překonat značné množství překážek, než bude etanol široce přijímán jako vhodná alternativa k leteckému benzínu. „Přestože je etanol velmi dobrým palivem pro letadla s pístovými motory, není toto palivo vhodné pro proudové letouny,“ říká Dr. Max Shauck, průkopník etanolu v letectví. Nicméně ještě dodává: „Během 26 let testování jsme zjistili, že se jedná o nejlepší palivo, které je k dispozici.“ V době, kdy etanol posloužil jako palivo pro historický let Dr. Shaucka v roce 1989 přes Atlantský oceán v jednomotorovém letadle Velocity, byl již více než 10 let zastáncem tohoto paliva. Podporoval toto palivo pro práškovací letadla v Brazílii, kde jedna třetina dopravního paliva je nyní tvořena etanolem a kde v říjnu 2004 obdržel letoun Ipanema od společnosti Embraer první světovou certifikaci vydanou pro sériové letadlo využívající jako palivo 100% etanol.
„Během 26 let testování jsme zjistili, že se jedná o nejlepší palivo, které je k dispozici.“ DR. MAX SHAUCK, BAYLOR UNIVERSITY
Společnost Nieva, která je dceřinou společností společnosti Embraer, začala dodávat etanolem poháněné letouny Ipanema brazilským provozovatelům v roce 2005
Jako ředitel Institutu pro letectví při Baylor University ve městě Waco v Texasu, Dr. Shauck nejprve získal doplňující typovou certifikaci (STC) pro 100% etanol v letounu Cessna 152, poté v roce 2000 obdržel STC certifikaci umožňující práškovacímu letadlu Piper Pawnee létat na letecký benzín i
etanol. Jednalo se o vůbec první certifikaci pro dvojí palivo, kterou poskytl Federální letecký úřad USA (dále jen „FAA“). Pro použití jako palivo je etanol – neboli etylalkohol, tedy stejná látka jako ta, kterou je možno nalézt v alkoholických nápojích – nejčastěji vyráběn z obilí. Má svá omezení a své výhody pro pístové motory, ale nebude fungovat v plynových turbínách, protože jeho energetická hustota a měrná energie jsou příliš nízké. Maximální dolet letadla a jeho užitečné zatížení by byly značně omezeny a nízký bod vzplanutí etanolu, který je pouhých 12°C (53,6°F), by představoval ohrožení bezpečnosti. Konstrukční možnosti však tyto nevýhody odstraňují u pístových letadel, jak říká Dr. Shauck. „To, co předvádím na mých leteckých přehlídkách, je létání s letadlem, jež bylo upraveno tak, aby bylo možno využít vyššího oktanového čísla. Létám v kompresním poměru 10,5:1 a mám k dispozici mnohem lepší výkonové parametry.“ Bonusem při tomto přístupu je dvojnásobné prodloužení časového intervalu mezi generálními opravami motoru. „Dochází k menším vibracím, pokud používáte jako palivo etanol,“ říká Dr. Shauck. „To je jednou z funkcí většího pásma hořlavosti. Všechno palivo se spotřebovává v počáteční jiskře. U leteckého benzínu tomu tak není, protože pracujete s velmi úzkým pásmem hořlavosti. Benzín se vrací zpět do válce v kapalném skupenství, a poté se vznítí později, než by měl.“ Maximální dolet letadla je s etanolem menší, než je tomu v případě leteckého benzínu, ale budete-li plánovat předem, je možno tento nedostatek překonat, jak dodává Dr. Shauck. Skip Byrnes, vedoucí programu paliv u FAA, říká, že snížený výkon motoru je jedním z mnoha problémů, jež souvisejí s používáním etanolu, který stále ještě potřebuje podrobné zkoušky. „Potřebuje mnohem větší tok paliva na vytvoření stejného výkonu,“ říká pan Byrnes. „Upřímně řečeno, dosud ještě nejsme tak daleko jako Dr. Shauck, pokud jde o konstatování, že by etanol mohl představovat úplnou náhražku za letecký benzín. Stále jsme ještě neprovedli dost testů na to, abychom se mohli pod toto tvrzení již nyní přesvědčivě podepsat.“ V prosinci FAA zveřejnil zjištění vyplývající z jeho prvních rozšířených testů leteckého etanolu (AGE) v pístovém leteckém motoru, jež potvrdila snížení výkonu, které bylo uváděno i jinými výzkumníky. Únavová zkouška trvající 150 hodin a prováděná na letounu Lycoming IO-360C upraveném o seřízený časový režim zapalování a zvýšený tok paliva ukázala, že daný motor vytvořil o 2,3 % vyšší špičkový výkon za použití AGE-85, než tomu bylo při referenčním palivu o stejném oktanovém čísle, ale daný špičkový výkon požadoval o 56 % větší tok palivového materiálu (Flight International, 2.-6. ledna). Palivo používané při uvedené zkoušce, tj. AGE-85, je „směsí alespoň 85 % etanolu denaturovaného pomocí 2 % benzínu, méně než 1 % bionafty a zbytkového pentanového izomerátu,“ uvádí FAA, který podporoval výzkum zaměřený na palivo, jež by mohlo být použito jako určitá alternativa k široce používanému leteckému benzínu 100LL, na South Dakota State University. „Použití paliva AGE-85 by zvýšilo hmotnost paliva o 9 % nad úroveň hmotnosti paliva 100LL pro ekvivalentní objem paliva a snížilo by provozní dolet o 35 % v porovnání s použitím paliva 100LL,“ konstatuje ve svém závěru výše uvedená zpráva. Snížený výkon může být přijatelný, vezmeme-li v úvahu přínosy plynoucí z čistších emisí a domácí produkce. Všeobecné letectví má výjimku ze zákazu olovnatého paliva v USA, avšak úsilí o vývoj vhodného bezolovnatého leteckého benzínu je stále ještě v plném proudu a etanol by mohl představovat vhodnou odpověď na tuto výzvu. Únavová zkouška prováděná na zadání FAA se nezabývala emisemi, ale jiné studie zjistily nižší úrovně oxidu uhelnatého a těkavých organických látek v případě etanolu, než je tomu při použití leteckého benzínu. Únavová zkouška trvající 150 hodin uvedla motor na maximální teplotu, aby bylo možno vyzkoušet opotřebení, výkonové parametry, slučitelnost materiálů, dolet, účinnost, zředění oleje a tvorbu usazenin. „U motoru došlo k normálnímu opotřebení s výjimkou lícního povrchu výfukového ventilu a dříků ventilu, které vykazovaly rázový efekt. Zpráva dále uvádí, že výskyt usazenin z hoření a palivového systému byl minimální a úroveň usazenin u přívodního ventilu byla mírná. „Potřebujeme mnohem více únavových zkoušek pro etanol,“ říká Skip Byrnes.
Obavy ohledně koroze Největším problémem je nejasný vliv etanolu na palivové systémy. Koroze je jedním z důvodů, proč se zvedla taková vlna odporu vůči návrhu Kongresu, který byl předložen v loňském roce a vyžadoval, aby ropná paliva v USA měla do roku 2010 v sobě zakomponovánu 10% příměs obnovitelného paliva. Tzv. zákon o postupném navyšování podílu obnovitelného paliva představoval navrhovanou změnu k zákonu o čistém ovzduší, který se v roce 2006 setkal se silným odporem ze strany celého všeobecného letectví v USA. Oponenti doufali, že se podaří letectví z jeho aplikace vyjmout, ale poté senátor James Inhofe, republikán a pilot z Oklahomy, v červenci oznámil, že příslušný návrh ve svém výboru zablokuje. „Vypadá to jako by zde bylo hodně letadel,“ prohlásil senátor Inhofe, majitel letounů Grumman Tiger a Van RV-7 na loňské přehlídce AirVenture v Oshkoshu, „ale mohu vás vzít na jedno parkoviště v Pentagonu, kde je dvakrát tolik automobilů. To tedy znamená, že letadel není tolik, aby z problémů s kvalitou ovzduší bylo možno obviňovat právě letadla.“ Posun senátora Inhofeho přišel poté, co prezident Asociace experimentálních letadel (EAA), Tom Poberezny, zdůraznil ve svém dopisu Kongresu, že FAA zakazuje držitelům certifikátů STC použití etanolových směsí. „I přes několik pokusů ze strany EAA a dalších organizací nebyl benzín s etanolovou příměsí ve všech jakostních třídách schopen splnit letové bezpečnostní palivové certifikační standardy FAA,“ jak napsal ve svém dopisu. „Studie EAA, Cessny a FAA ukázaly, že paliva s příměsí etanolu jsou škodlivá pro rekreační letadla a letadla používaná ve všeobecném letectví a komponenty jejich palivových systémů (gumové hadice, palivová čerpadla, gumová těsnění a palivové nádrže). Plynová kapsa v přívodním potrubí paliva je při letu rovněž jednou z kritických bezpečnostních překážek způsobovaných používáním paliva s příměsí etanolu v leteckých motorech.“ Republikánský kongresman Gil Gutknecht ze státu Minnesota, autor výše uvedeného zákon o postupném navyšování podílu obnovitelného paliva, sice ztratil své křeslo ve volbách, jež se konaly v listopadu 2006, ale nikoliv předtím, než Kongres vyslyšel příslušné obavy, jak uvádí jeho mluvčí Jon Yarian. „Tento typ změny a tento druh legislativy bude vyvolávat vášně,“ říká tento mluvčí a dodává: „Dojde k určitým narušením, ale je zřejmé, že vnímáme, že experti a vědci působící v daném sektoru mohou toto riziko snížit a mohou zajistit, aby tento systém fungoval pro každého, tedy včetně leteckého průmyslu.“ Ian Walsh, viceprezident a generální ředitel podniku zabývajícího se pístovými motory Lycoming, který je součástí společnosti Textron, řekl, že je třeba, aby se společnosti v oblasti všeobecného letectví přizpůsobily trendu alternativních paliv. Říká: „Ani ne tak z krátkodobého hlediska, jako spíše v dlouhodobém horizontu,“ a dodává: „Pokud jde o domácí situaci, je podle mého názoru ještě příliš brzy. Pokud jde o zahraničí, domnívám se, že se z této skutečnosti začíná stávat velké téma.“
Akrobatické modulární letouny Van RV-3A od Vanguard Squadron poháněné etanolem vyráběným z obilí pocházejícího z Jižní Dakoty
Micheal Wagner otestoval 5% příměsi etanolu v motorech Rotax jakožto vedoucí Rakouského výrobního centra pro letadla a plánuje provádět zkoušky se směsmi o vyšším obsahu etanolu. „V Evropském společenství existuje tříletý mandát na zvýšení alkoholu v palivech a my se jím samozřejmě musíme držet,“ říká, přičemž dodává, že s etanolem se snadno pracuje a je pro motor dobrou volbou. „Spalování je stabilní. Hezky hoří. Je čistý. Výkonové parametry jsou dobré. Jestliže správně vyladíte směs paliva a vzduchu, rozhodně tím nijak motoru neublížíte. Pro motor to je mnohem lepší volba než letecký benzín. Snižování emisí Pan Wagner říká, že s přítomností kyslíku v míchaných palivech je možno se vypořádat poměrně snadno. „Museli jsme upravit poměr vzduchu/paliva při nastavení karburátoru a rovněž je nutno provést kontrolu nastavení injektoru. Detonátor by neměl představovat žádný problém.“ Podle M. Wagnera je jediným problémem v souvislosti s tímto palivem jeho korozní účinek na určité plastové a pryžové komponenty mezi palivovou nádrží a motorem. „Vše, co se dostává do styku s palivem – injektory, palivové čerpadlo, O-kroužky, těsnicí materiály, těsnění – musí být odolné.“ Tato debata uvádí do rozpaků Steva Thompsona, který jako pilot pro Vanguard Squadron používá 100% etanol v motoru Lycoming IO-320 svého akrobatického letounu. „Již od roku 1993 pracujeme se 100% etanolem,“ říká S. Thompson a dodává: „Pouhých 10 % etanolu – to prakticky spálí jakýkoliv letecký motor. Je to vše o vstřikovacím systému, co kolem toho činí takový rozruch. Jedinou nutností je, že musíte zkonvertovat váš vstřikovač paliva a zajistit větší průtok. Pak už jen záleží na tom, abyste si obstarali vlastní palivo.“ Letouny firmy Squadron jsou podporovány Obilnou radou Jižní Dakoty, která dodává místně produkovaný etanol. Výše uvedená rada, Dr. Shauck a další prosazovatelé rychle poukazují na snížené emise v případě etanolu, což by mělo napomoci při splňování termínů pro omezování skleníkových plynů na celém světě. Dr. Shauck připouští, že dochází k mírnému navýšení emisí oxidů dusíku. „Ale současně je zde pokles oxidu uhelnatého, pokles těkavých organických látek a velmi důležitým aspektem je, že použití etanolu eliminuje CO2. Na výstupu máte stejné množství CO2, ale tento CO2 je eliminován právě pěstováním biomasy pro vytvoření paliva, která jej při svém růstu eliminuje.“ Existují ještě další odrazující faktory, jež se vztahují k etanolu, jak zdůrazňuje John Heimlich, viceprezident a hlavní ekonom Asociace letecké dopravy, která působí jako obchodní orgán pro americké letecké dopravce. „Zamrzá v potrubích. Jednou věcí je mít palivo; další věcí je dostat jej do letadla.“
Motor Lycoming IO-540 u letounu Ipanema společnosti Embraer byl upraven tak, aby spaloval etanol vyrobený z cukrové třtiny
ENERGETICKÉ ZDROJE JEFFREY DECKER / OSHKOSH
Společnost Virgin Fuels investuje do výzkumu budoucích paliv Etanol je první oblastí investic pro společnost Virgin Fuels, která je novou společností založenou skupinou Virgin sira Richarda Bransona za účelem zkoumání alternativních energetických zdrojů. Společnost Virgin Fuels zahájila činnost loni v září a má v plánu investovat až 400 milionů USD v horizontu tří let v oblasti iniciativ zaměřených na obnovitelné zdroje energií. Založení společnosti Virgin Fuels je součástí Bransonova závazku, který učinil na ročním zasedání Clintonovy globální iniciativy v New Yorku loni v září a který spočívá v tom, že bude investovat všechny zisky z podniků skupiny působících v letecké a železniční dopravě do obnovitelných energií v horizontu příštích 10 let, přičemž se očekává, že tato cifra dosáhne 3 miliard USD. Kromě používání obnovitelných energií u svých dopravních podniků plánuje skupina Virgin investice do výzkumu a vývoje biopaliv. Hlavním motorem pro tyto technologické investice je právě společnost Virgin Fuels, která učinila svůj první krok investicí do společnosti Cilion, která je americkou společností, jež plánuje stavět „levnější a ekologičtější“ závody na zpracování obilí na etanol. Společnost Goshen založená loni v červnu a představující kalifornskou větev Cilionu má v plánu vyrábět z místně pěstované pšenice bezolovnatou náhradu benzínu za použití rostlinných materiálů, které podstatným způsobem snižují potřebu fosilních paliv pro výrobu etanolu. Cilion, který dosud získal 200 milionů USD, má v plánu sedm závodů vyrábějících 1,67 miliard litrů etanolu ročně, přičemž tohoto objemu by mělo být dosaženo do toku 2009. Mezi investory financující tyto projekty Cilionu patří Western Miling, jeden z největších zpracovatelů obilí v USA. Společnost Virgin Fuels vedla nejnovější investiční kolo a její generální ředitel Shai Weiss je nyní v představenstvu Cillionu. Shai Weiss, bývalý vedoucí pracovník komunikační společnosti, nyní vede investiční strategii skupiny Virgin. Etanol, který má Cilion v plánu vyrábět, nebude zpočátku směrován na letecký trh, přestože jiné technologie, které skupina Virgin zkoumá, tam směrovány budou. „Používáme zhruba 700 milionů galonů ročně mezi všemi čtyřmi dopravními společnostmi,“ říká R. Branson. „Doufám, že v průběhu nadcházejících pěti až šesti let budeme schopni určitou část tohoto paliva nebo případně i všechno toto palivo nahradit.“
Název originálu: Corn to run Zdroj: Flight International, 2007, 16.-22.1.2007, s. 29-31 Překlad: Petr Zavadil Jazyková korektura: ODIS
