Abordări recente privind biocombustibilii și dezvoltarea tehnologiilor nepoluante

1. Abordări recente privind biocombustibilii și dezvoltarea tehnologiilor nepoluante Prof.dr.ing. Ioan Mircea Oprean – există soluții reale pentru transportatorii rutieri în reducerea emisiilor și a consumului de combustibil?

2. Randamentul energetic global: Tank to Wheels Well to Wheels 35 – 40 km/l 5 – 8 km/l

3. A. ηt – 40 - 50 % Vt – downsizing, Ch, CO2; nmin – downspeeding, nr rot/km , CO2 B. Managementul energiei disponibile pe automobil: MAI funcționează la randament ridicat; Sistem recuperativ. C. Ținta este reducerea emisiei de CO2 Combustibil alternativ; Sistem de propulsie alternativ.

4. Restricţii: - Emisii nocive scăzute; - Resurse minerale limitate; - Rezerve epuizabile de combustibili fosili. Emisia de CO2 provenită de la transporturi a crescut cu 24% în 2008 față de 1990 și reprezintă 19,5 % din totalul GHG emise în UE.

5. Ținta UE : - Reducerea emisiei de CO2 cu 80-95 % până în 2050 față de 1990; - Decarbonizarea transportului și substituirea țițeiului până în 2050.

6. Opțiuni pentru combustibil alternativ: • Electricitate/hidrogen și biocombustibili, principala opțiune; • Combustibil sintetic – ca punte de trecere de la combustibil fosil la combustibil din biomasă (BTL, CTL, GTL, HVO). Poate fi stocat în infrastructura existentă și utilizat în motoarele actuale și sînt competitivi ca preț. • Metan (gaz natural sau biogaz) – combustibil complementar. • LPG– combustibil suplimentar.

7. Biocombustibili – Prima generație: Biodiesel (FAME –Fatty Acid Metyl Esters), bioetanol și biogaz; – A 2-a generație: combustibil obținut din resturi vegetale celulozice: BTL (biomass to liquid), CTL (coal to liquid), GTL (gaz to liquid), HVO (hydrotreated vegetable oils), alcooli și biometan.

8. Transport rutier: Distanțe scurte – sistem de propulsie electric; Distanțe medii – hidrogen și metan; Distanțe lungi – biocombustibili/ combustibil sintetic, LNG, LPG.

9. Propulsie electrică: • Hybrid Electric Vehicle (HEV) – MAI + ME (posib. recuperare energ.); • Plug-in HEV (P HEV) – idem cu încărcare și de la rețea; • Range Extender Vehicle (REV) – MAI+ME +plug-in; • Battery Electric Vehicle (BEV); • Hydrogen/Fuel Cell Vehicle (HFCV) – ME + tank H2; • On board reformer – produce H2 din bioetanol sau biodiesel; • Troleibuz. • Propulsia electrică este de 3 ori mai eficientă decît cu MAI la autoturisme și de 2 ori la vehicule comerciale grele. • Densitatea de energie este de 50 de ori mai mică la baterii față de combustibilul convențional. • Pentru aceeași autonomie un automobil electric ar fi de 15 ori mai greu ! • Automobilele electrice vor reprezenta pînă la 10% din piață în 2025 ! • Justificarea o reprezintă reducerea cu 30% a CO2 în raport cu MAI, dar este importantă modalitatea producerii energiei electrice.

10. Hidrogen • Pe termen lung H2 va fi folosit direct în MAI sau în amestec cu gaz natural (pînă la 30%). Automobilul cu hidrogen este mai scump de 4 -5 ori; • HFCV -2020 – 2025; Pînă în 2035 HFCV vor fi comparabile ca preț cu cele cu MAI pentru vehicule grele și considerabil mai ieftine în 2050. • Costul de producție a H2 pentru transport este de 16,6 euro/kg (1 kg H2 este suficient pentru parcurgerea a 100 km) – cu tendința de scădere la 5,5 euro/kg în 15 ani.

11. Biocombustibil • Directiva Europeană a statuat utilizarea biocombustibililor în amestec cu combustibilul fosil, așa numitele E 10 și B 7, care nu necesită modificări la motoare și nici o nouă infrastructură. Pentru procentaje mai mari de biocombustibili este nevoie de modificări la motor și la sistemele de tratare a gazelor, nu și pentru HVO și BTL. • Potențial: reducerea cu 35% a CO2 comparativ cu combustibilul fosil. • Țintă: creșterea la 10 % a energiei regenerabile și reducerea cu 6 % a GHG din transporturi pînă în 2020.

12. Comparînd emisia de CO2, Well to Wheels, pentru diferite sisteme de propulsie înainte de 2020, evidențiază că eficiența HFCV este comparabilă cu a MAI – benzină și MAI – diesel, cu toate că acestea au cea mai mare urmă de carbon, respectiv în 2010/189 g CO2/km sau 165 g CO2/km, comparativ cu PHEV 58 gCO2/km, HFCV 119 g CO2/km, cu toate că emisia tank to wheels este zero. În 2020 urma de carbon a MAI vor fi 121 g CO2/km, respectiv 116 g CO2/km, benzină și diesel, datorată decarbonizării combustibilului comparativ cu 83 g CO2/km la HFCV, 49 g CO2/km la PHEV și 29 g CO2/km la BEV.

13. Strategia 2050 Surse de energie pentru transporturi

14. Transportul rutier • Transportul urban – asigurat de vehicule cu sisteme de propulsie diverse: • Electrice –BEV sau troleibuze; • Hidrogen. • Amestec de combustibil fosil cu biocombustibili; • Combustibil sintetic pur sau parafinic; • Metan sau LPG. • Distanțe medii – ar putea fi acoperit de combustibil sintetic, hidrogen, amestec de combustibil fosil cu biocombustibili și metan. Este nevoie de infrastructură nouă pentru hidrogen și pentru metan, dar tehnologia utilizării metanului este bine stăpînită, pe cînd cea a H2 necesită noi dezvoltări. • Distanțe lungi – asigurat de biocombustibili sau combustibil sintetic, iar pentru transportul de marfă și de gazul metan lichefiat (LNG, LBG, LPG). • În toate cazurile MAI va avea un rol semnificativ și se impun îmbunătățiri ale acestora!

17. CERINȚE: • Pregatirea resursei umane capabile să asigure exploatarea și mentenanța autovehiculelor; • Asigurarea unui training continuu a specialiștilor implicați în utilizarea autovehiculelor moderne de transport; • Instituirea unei relații de colaborare/formare de specialiști cu universitățile tehnice din țară.