TRANSECO: Henkilöautokaluston 2. sukupolven biopolttoainevaihtoehdot ja 2020 toimintamallit Korkeaseosteiset biokomponentit henkilöautojen polttoaineisiin muut kuin etanoli TransEco tutkijaseminaari 18.11.2010 Päivi Aakko Saksa ja Aaro Kopperoinen, VTT
2 Organisaatio BENSIINI osahanke VTT: Päivi Aakko Saksa, Johanna Kihlman, Matti Reinikainen Neste Oil: Leena Rantanen Kolehmainen, Marja Tiitta Budjetti 330 k DIESEL osahanke VTT: Matti Kytö, Aaro Kopperoinen Neste Oil: Seppo Mikkonen Budjetti 70 k
3 Tavoitteet Bensiinihanke Löytää vaihtoehtoja 2. sukupolven uusiutuviksi komponenteiksi bensiinissä etanolin ohella. Selvittää keinoja bioenergiaosuuden vuodelle 2020 asetetun 10 % tavoitteen täyttämiseksi. Suomessa on annettu lakiesitys tavoitteen nostamisesta 20 %:iin. Selvittää keinoja tulevien mahdollisten korkeampien bioenergiaosuustavoitteiden täyttämiseksi. Selvitetään mahdollisia vaihtoehtoja kahdesta näkökulmasta: A. Tuotantoprosessit, niiden kypsyys ja kustannus/hyöty suhde, kirjallisuuskatsaus Tutkittavien prosessien valinnassa huomioidaan raaka aineiden saatavuus ja hyväksyttävyys kestävän kehityksen näkökulmasta Keskitytään prosesseihin, joista ei ole tehty vastaavaa selvitystä. Referoidaan lyhyesti prosesseja, joista on tehty vastikään selvitys. Kommentoidaan toteutettavuutta ja kilpailukykyä Suomessa B. Komponenttien käytettävyys jakeluketjussa ja ajoneuvoissa Kokeellisesti tutkitaan vaihtoehtoisten bensiinin biokomponenttien käytettävyyttä, pakokaasupäästöjä ja polttoaineenkulutusta ajoneuvoissa. Taustaselvityksessä kommentoidaan myös mm. tuoteominaisuuksia ja turvallisuuskysymyksiä.
4 Biokomponenttien mahdolliset tuotantoprosessit BENSIINI osuus MTG (feedstock to methanol to gasoline) Uhde & ExxonMobil prosessi: Demonstraatiolaitos Shanx, Kiina; Hiili Rakennusaikeita: Wyomining, West Virginia; Hiili Toimivuus hiili ja maakaasupohjaisena todennettu teollisessa mittakaavassa Tigas (feedstock to gasoline) Tigas, Haldor Topsøe: Pilot laitos Houstonissa 1983 1986; Maakaasu Demolaitos Des Plaines rakenteilla, USA; yhteistyössä UPM Kymmene ja Conoco Phillips; Biomassa Bioforming Virent: Biomassa > alkoholit > bensiini. Demolaitos käynnistyi 3/2010 ja tuottaa 240 bpd. Yhteistyössä Shell. Kaasutus+FT: Sasol Advanced Synthol (SAS) (kaasutus+ft > XTL gasoline). Käytössä Etelä Afrikassa. Korkean lämpötilan FT. Rautakatalyytti; Hiili tai maakaasu BTG, Exelus (USA): biomassa > bensiiniin sopiva alkoholiseos. Biomassa hajotetaan nestefaasissa, ei kaasutusta, ei biologisia menetelmiä. SyntecBiofuel: Biomassa > etanolin, metanolin, n propanolin ja n butanolin seos. Demolaitos rakenteilla, biomassa. Kaupallisen tuotannon odotetaan alkavan 2011. Selvityksestä suljettiin pois fermentaatioreitit (etanoli, butanoli), sillä niistä on tehty äskettäin kattavia selvityksiä (referoidaan loppuraportissa).
5 Kokeellinen osuus polttoaineet BENSIINI osuus Referenssinä: Hapeton bensiini, E10 bensiini, E30 bensiini, E85 Biobensiinit, matalampi bioenergiataso (7 14%): NExBTL prosessin tuote Isobutanoli N butanoli ETBE Bioenergiaa 22 % NExBTL ja ETBE NExBTL ja etanoli NExBTL ja isobutanoli Isobutanoli, korkea pitoisuus Isobutanoli ja ETBE ETBE ja etanoli
6 Kokeellinen osuus matriisi BENSIINI osuus Autot: edustavat kolmea eri tekniikkaa FFV: Saab 9 5 FFV; 2,0t Biopower, vm 2006 MPFI: Toyota Auris, 1.6, vm. 2010 Suorasuihkutus: VW Golf TSI, 1.4, vm. 2010 Lämpötila 7 C Mitattavat suureet: CO, HC, NO x, PM CO 2 ja polttoaineenkulutus C1 C8 yksittäiset hiilivedyt Aldehydit, mm. formaldehydi ja asetaldehydi Muita yhdisteitä, mm. N 2 O, NO 2 Hiukkasten PAH yhdisteitä ja mutageenista aktiivisuutta
7
8 Tavoite ja menetelmät Tavoite Selvittää polttoaineen vaikutus henkilöauton hiukkassuodattimen regenerointiväliin. Menetelmät Ajoneuvona dieselkäyttöinen henkilöauto, päästöluokka Euro 4 Alustadynamometrikokeilla vertailtiin eri polttoaineilla hiukkassuodattimen tukkeutumista ja regenerointiväliä.
9 Polttoaineet 3 x 5 x 5 x 5 x 4 x EN590 30 % HVO 100 % HVO 10 % FAME EN590
10 Tulokset Regenerointivälit keskimäärin 329 km EN590 327 km 30 % HVO 404 km 100 % HVO 404 km 10 % FAME pienin vastapaine pisin yksittäinen regenerointiväli
11 Regenerointiväli
12 Hiukkassuodattimen aiheuttama painehäviö
13 Hiukkassuodattimen aiheuttama painehäviö
14 Hiukkasten lukumäärä pakoputken päästä mitattuna (ELPI)
15 Kiitos mielenkiinnosta!