Paliwowa alternatywa

Każdy, kto – kupując samochód z silnikiem wysokoprężnym – liczył swego czasu na poważne zmniejszenie kosztów eksploatacji, dziś czuje się trochę nieswojo. Ceny paliw rosną, a paliw dieslowskich w szczególności. Ponadto koszty napraw silników wysokoprężnych nadal są i będą wyższe niż jednostek benzynowych, co jest zrozumiałe, osprzęt diesli jest coraz bardziej precyzyjny i skomplikowany, a więc jest droższy i wymaga więcej pracy. Natomiast o nieskończonej prawie trwałości silników wysokoprężnych dawno już zapomnieliśmy. Zaczęła ona spadać wraz ze wzrostem osiągów diesli, a teraz te najnowocześniejsze, (jak twierdzą dobrze poinformowani mechanicy) mogą być nawet bardziej kłopotliwe od silników benzynowych.

Za silnikami Diesla w autach osobowych przemawia zatem jedynie nadal utrzymujące się mniejsze zużycie paliwa. Ale trzeba naprawdę bardzo dużo jeździć, aby większy koszt zakupu osobowego diesla realnie się zwrócił. Oczywiście, inaczej sprawa wygląda w autach dostawczych i przede wszystkim ciężarowych (tamte silniki konstruuje się tak, by ich przebiegi do remontu lub awarii były naprawdę duże, a zużycie paliwa benzynowej ciężarówki jest ogromne), ale i w tym przypadku koszty paliwa dieslowskiego stają się coraz bardziej znaczące. Gdyby skądś można było zdobyć (legalnie) tanią tak jak kiedyś ropę, wszystko wyglądałoby inaczej... Czy są na to szanse?

Wobec całej tej sytuacji naprawdę elektryzujące muszą być pogłoski, że tanie paliwo do diesli jest dostępne, trzeba się tylko dobrze rozejrzeć. Sprawa interesuje zapewne także zarządzających flotami, w których zakupy paliwa tworzą realne, wysokie koszty. Tym frapującym tańszym produktem są ogólnie pojęte biopaliwa, występujące w wielu różnych formach. Dla jednych biopaliwem jest olej napędowy z oznaczeniem E, dostępny na stacjach benzynowych, dla innych to każdy olej jadalny, jeszcze inni wlewają paliwo za grosze, czyli zużyty olej z frytkownicy, i też się cieszą.

Niestety, choć zasadniczo wszystko się zgadza, o rzeczywiste, a szczególnie o zgodne z prawem, zyski będzie bardzo trudno. Trzeba jednak zacząć po kolei. Mianowicie od tego, skąd w ogóle powstał pomysł na paliwa alternatywne do diesli?

Ekopaliwa, czyli pomysł szatana

Główną przyczyną, dla której kilkanaście lat temu zainteresowano się poważnie biopaliwami silnikowymi, była ekologia. Odnawialnym paliwem dla silnika z zapłonem iskrowym może być metanol lub etanol, natomiast dla silników wysokoprężnych wybór jest większy. Tu paliwem może być prawie każda palna substancja. Przecież u zarania historii diesli stosowano w tym celu (bez powodzenia, bo niszczył silniki) pył węglowy, a potem właśnie olej roślinny. W technice wojskowej istnieje nawet pojęcie silnika wielopaliwowego, tak skonstruowanego, że można w nim wykorzystać prawie dowolny produkt typu tłuszcz, olej, alkohol, benzynę, rozpuszczalniki, gaz itp., byle tylko był jakkolwiek palny. A zatem olej roślinny wydawał się idealny, by zastąpić ropopochodny olej napędowy i stać się ratunkiem dla świata, w którym wysychają źródła energii. Co więcej, ekolodzy zaczęli dowodzić, że uprawa roślin na potrzeby biopaliw, a potem spalanie tych produktów, przyniesie zerowy bilans emisji tak okropnego CO2, powodującego ocieplenie klimatu.

Nie wchodząc w dywagacje na temat sensowności walki z emisją CO2, dziś możemy powiedzieć, że to wszystko to nieprawda. Bo przede wszystkim produkcja biopaliw I generacji (czyli takich, które wytwarza się z masy roślinnej) jest wobec produkcji paliw ropopochodnych nadal, nawet przy cenie baryłki ropy powyżej 100 dolarów, ekonomicznie nieuzasadniona. A przy tym zbadane zasoby ropy ciągle rosną, a nie maleją. Jeżeli więc biopaliwa są produkowane, to tylko na skutek finansowych dotacji lub przymusu politycznego. Natomiast bilans energetyczny takiej produkcji jest w sumie niekorzystny, a efektem wytwarzania dotowanych biopaliw jest globalny wzrost cen żywności. Odczuwalny jest on głównie tam, gdzie żywności najbardziej potrzeba, bo właśnie tam na wielu obszarach nie opłaca się jej już produkować.

Mechanizm tego zjawiska jest dość prosty: ekopaliwa są dotowane w bogatych krajach, ale ponieważ tam średnio opłaca się je produkować, lepiej komponenty sprowadzić z biednych regionów, gdzie bardzo łatwo zrezygnować z produkcji (w tej sytuacji) nieopłacalnego np. jadalnego ziarna. A jeżeli potrzeba nowych terenów upraw, najprościej jest (tam, gdzie nikt tego nie pilnuje) wypalić las pod ekouprawę. Natomiast, nawet gdy już wiadomo, że biopaliwa są złym pomysłem, z dotacji do nich wycofać się nie sposób, właśnie z przyczyn politycznych.

A bilans CO2? Samo karczowanie i palenie lasów pod uprawy półproduktów dla biopaliw wytworzyło już tyle CO2, że nie da się tego nigdy odwrócić. Natomiast uprawa czegokolwiek na potrzeby paliwowe na terenach tradycyjnie rolniczych (jak choćby w Polsce) wcale nie tworzy zamkniętego obiegu CO2. Pole to pole i zawsze coś na nim rośnie, nawet gdy jest to tylko trawa. A wtedy redukcja CO2 przebiega tak samo jak podczas uprawy kukurydzy (na metanol) czy rzepaku (na olej). Tyle tylko, że do surowców paliwowych trzeba dokładać z podatków, a jednocześnie pasze i zboże importować już po wyższych cenach. Zaiste, wspaniała ekogospodarka.

Dozwolone, ale niedozwolone

Wszystko to nie zmienia jednak faktu, że niektóre produkty rolnicze z technicznego punktu widzenia mogą być paliwami, także w silnikach samochodowych. Na zdrowy rozum należałoby więc spowodować, że gdy jakiś rolnik ma wolne moce przerobowe i pole, na którym nic innego nie opłaca się hodować, to wtedy bez zbytnich ceregieli może zasiać i zebrać plon, z którego zrobi trochę paliwa. Ale to byłoby za proste.

W Polsce obowiązuje następujące prawo: osoba używająca jako paliwa w transporcie dowolnego specyfiku (nawet wody, nie mówiąc o jakimkolwiek produkcie żywnościowym, bez znaczenia czy zakupionym na rynku, czy wyprodukowanym samodzielnie) staje się producentem paliwa. Paliwo tak wyprodukowane powinno być obciążone odpowiednią opłatą paliwową i akcyzową, a ponadto jego produkcja wymaga odpowiednich certyfikatów i zezwoleń. Od roku 2007 zwolnienie od takich opłat mają jedynie zarejestrowani rolnicy i to tylko do 100 l biopaliwa lub jego równoważnika na uprawiany hektar rocznie (bez prawa odsprzedaży). Jednak nawet ci rolnicy muszą zostać certyfikowanymi producentami, co jest obłożone takimi warunkami, że w praktyce nikt z tego nie korzysta. Natomiast gdyby chciano produkować jakiekolwiek paliwo na własne potrzeby w przedsiębiorstwie nierolniczym, to choć jest to możliwe techniczne i niekiedy pozornie opłacalne, w świetle wymaganej akcyzy i opłaty paliwowej staje się ekonomicznie nieuzasadnione.

Oczywiście, nawet gdy osoba prywatna użyje jako paliwa czegoś, co nie pochodzi z legalnej stacji benzynowej, może to skutkować nie tylko mandatem karnym, ale też odpowiednim postępowaniem karno-skarbowym.

Jako ciekawostkę podajmy, że są kraje (także w Unii!), gdzie takie działanie jest w pewnych ograniczonych ramach zupełnie legalne, ba, nawet może być traktowane jako dotowana działalność proekologiczna! W Polsce jednak ochronę przemysłu naftowo-rafineryjnego przed obywatelami uznaje się za priorytet.

Wszystko, co napisaliśmy powyżej, prowadzi do konkluzji: o tańszym biopaliwie z własnej produkcji należy zapomnieć. My nie możemy się jednak powstrzymać od komentarza czysto technicznego, bo może ktoś (jakiś rolnik) zdobędzie odpowiednie zezwolenia albo zmienią się przepisy? A zatem, jak wykorzystać płody rolne, by zasilić naszego diesla?

Pierwszy sposób to użycie biopaliwa takiego samego jak dostępne w stacjach benzynowych, czyli estrów oleju jadalnego, które są absolutnie równorzędne do mineralnego oleju napędowego. Ponieważ dostępne są małe, przyzagrodowe instalacje przeznaczone do produkcji takiego paliwa, teoretycznie (pomijając uwarunkowania prawne) można je wytwarzać samodzielnie. Jeżeli się na to nie zdecydujemy i tak będziemy używać estrów, gdyż obecnie stanowią one ok. 5% lub większą domieszkę do handlowego paliwa dieslowskiego. W sprzedaży (na wybranych stacjach Orlenu) znajduje się też paliwo BIO 100, czyli stuprocentowe biopaliwo do diesli, nieco tańsze od zwykłego oleju napędowego. Jego sprzedaż, choć nieopłacalna, pomaga rafinerii wypełnić obowiązek tzw. narodowego planu wskaźnikowego, czyli nakazanej przez Unię i ujętej w ustawie sprzedaży pewnej ilości biopaliw.

Biodiesel to ester metylowy oleju jadalnego, czyli mówiąc w skrócie – olej jadalny pozbawiony zawartej w nim gliceryny. Estry oleju rzepakowego określane są skrótem RME, estry kwasów tłuszczowych (ogólnie) to FAME. Proces chemiczny, który prowadzi do uzyskania tych związków jest nieskomplikowany i nadaje paliwu własności zbliżone do mineralnego oleju napędowego.

Estry oleju jadalnego można używać zamiennie praktycznie we wszystkich rodzajach silników dieslowskich, a szczególnie w tych nowoczesnych, bo wytwórcy dbają, by ich jednostki napędowe były do tego przystosowane. Wymaga to jedynie zastosowania w układzie paliwowym uszczelnień i elementów gumowo-plastikowych, które nie reagują z tym paliwem. W razie wątpliwości co do najnowszych silników, skonstruowanych w ciągu kilku ostatnich lat, należy skonsultować się z serwisem producenta. Można jednak sądzić, że skoro obecnie w praktyce nie sprzedaje się paliwa dieslowskiego bez dodatku estrów, wszystkie silniki aut sprzedawanych na naszym rynku są dostosowane do takiego paliwa. Jedyną istotną wadą estrów oleju jadalnego jest możliwość rozkładu w razie długiego (np. wielomiesięcznego) magazynowania.

A zatem jeżeli interesują nas pewne niewielkie zyski (rzędu 5%), stosujmy do diesla bez obaw paliwo Bio 100 ze stacji benzynowych, oczywiście jeżeli jest dostępne. Paliwo BIO 100 dostarczane przez Orlen jest, według zapewnień producenta, w pełni zgodne z wszelkimi normami oleju napędowego i ma wyższą (korzystniejszą) liczbę cetanową, o wartości ponad 51. Jeżeli sprzedawane jest zimą, ma też odpowiednie własności oleju zimowego.

Można też na jadalnym...

Tak, rzeczywiście, nieprzetworzony olej jadalny jest również dobrym paliwem do silnika wysokoprężnego, choć znacznie różni się własnościami fizycznymi i częściowo chemicznymi od mineralnego oleju napędowego.

Jak widzimy z ramki informacyjnej, własności oleju jadalnego są do tego stopnia odmienne od paliwa mineralnego, że ten pierwszy (użyty jako paliwo) należy odpowiednio przystosować. Można to uczynić na dwa sposoby.

Pierwszym jest zmieszanie oleju jadalnego z paliwem mineralnym, benzyną lub olejem napędowym. Badania wykazały, że skuteczne może być przede wszystkim dodawanie oleju napędowego w ilości ponad 30%, co znacznie zmniejsza lepkość mieszaniny, korzystnie zwiększa liczbę cetanową i poprawia skład frakcyjny produktu. I rzeczywiście, wielu użytkowników donosi, że uzyskują dobre wyniki, mieszając olej jadalny w proporcji ok. 50 do 50% z olejem napędowym. Ale dotyczy to przede wszystkim silników starszej generacji. Najlepiej działać będą dawne silniki z komorą wstępną i z bardzo wysokimi (rzędu 22:1) stopniami sprężania. Obecność turbosprężarki nie ma tu istotnego znaczenia, natomiast istotne jest umiarkowane ciśnienie wtrysku oraz duże ciśnienie sprężania. Wynika to z podstawowych własności oleju jadalnego, wskazanych obok. Wysokie ciśnienie i temperatura zapłonu pozwalają na lepsze wykorzystanie energii zawartej w tym paliwie, zmniejsza się też opóźnienie zapłonu. Wyższe temperatury spalania sprzyjają również samooczyszczeniu wtryskiwaczy. Ciśnienia maksymalne (spalania) w cylindrze i tak są niższe w przypadku oleju mineralnego, więc praca silnika jest cichsza i łagodniejsza.

Z kolei duże wątpliwości budzi użycie oleju jadalnego jako paliwa w najnowszych silnikach o bardzo wysokich ciśnieniach wtrysku i niskich stopniach sprężania, wyposażonych w zaawansowane systemy common rail i układy katalityczne. Trudno się spodziewać, że systemy te będą pracować prawidłowo, bardziej prawdopodobne jest ich szybkie uszkodzenie.

Drugi sposób dostosowania oleju jadalnego jako paliwa do diesli, to wstępne podgrzewanie go co najmniej do temperatury 80 st. C, co obniża jego lepkość. Podgrzewany zasadniczo powinien być cały układ paliwowy, bo problemy z pompowaniem lepkiego oleju, nawet w dodatnich temperaturach, mogą powstać także w zbiorniku i przewodach. Istnieją producenci zestawów dla zasilania diesli olejem jadalnym, składających się z podgrzewaczy, odpowiednich przewodów i zaworów sterujących.

Innym rozwiązaniem jest zastosowanie podwójnej instalacji: dla uruchamiania silnika na oleju mineralnym, a potem przełączanie na podgrzany olej jadalny.

W praktyce istnieją liczne doniesienia o tym, że niektórzy użytkownicy diesli – najczęściej starszej generacji – lekceważąc zagadnienia podatkowe, korzystają z powodzeniem z pierwszej lub drugiej metody dostosowania oleju jadalnego jako paliwa dla ich silników. Oczywiście, zupełnie inną kwestią jest aspekt finansowy takiego procederu. Olej jadalny w detalu rzadko jest tańszy od zwykłego oleju napędowego na stacji, nawet gdy ceny tego ostatniego szybko rosną. Mimo to niektórzy leją olej z Biedronki i cieszą się, że ich samochód jeździ. Czy pojeździ długo, okaże się w przyszłości, ale jeżeli jest to naprawdę stary diesel, może się udać. Mało tego, są tacy, którzy decydują się na użycie oleju posmażalniczego, pozyskiwanego za grosze. W tym przypadku ważniejsza chyba od rachunku ekonomicznego jest satysfakcja, że się udało. Teoretycznie rzecz biorąc, bardziej lepkie paliwo może nawet okresowo usprawnić rozklekotaną pompę wtryskową... Im kto jednak ma nowszy samochód, tym powinien być bardziej ostrożny, chyba że przede wszystkim lubi hazard. Najniższym wymiarem kary będzie unieruchomienie auta, gdy się lekko ochłodzi. Wymiana aparatury wtryskowej może już zaboleć poważniej.

Różnice między olejem jadalnym i olejem napędowym

1. Olej jadalny ma znacznie większą lepkość, co utrudnia jego użycie (pompowanie, wtrysk) już w umiarkowanych, a szczególnie w niskich temperaturach,
2. Olej jadalny ma znacznie wyższą temperaturę tzw. zablokowania zimnego filtra, może ona wynosić nawet kilkanaście stopni Celsjusza powyżej zera,
3. Olej jadalny ma znacznie (ponad 200°C) wyższą temperaturę zapłonu, co może utrudniać rozruch silnika w niskich, a nawet średnich temperaturach,
4. Olej jadalny ma nieco niższą liczbę cetanową (parametr określający zdolność do samozapłonu paliwa zmieszanego z powietrzem, wtryśniętego do komory spalania), co oznacza większe opóźnienie zapłonu,
5. Przebieg spalania oleju jadalnego po wtrysku jest łagodniejszy, osiąga się wyraźnie niższe maksymalne ciśnienie w cylindrze, co jest korzystne,
6. Olej jadalny ma kilka–kilkanaście procent mniejszą wartość opałową (w stosunku do objętości),
7. Wszystkie własności oleju jadalnego są bardzo zmienne w zależności od partii produktu i od temperatury samego oleju (podawanego do układu wtryskowego) oraz od temperatury i ciśnienia już po wtryśnięciu paliwa do cylindra.