Czy chcemy zarabiać na biopaliwach?

Realizacja przyjaznej polityki i stworzenie dogodnych warunków dla sektora biopaliw może umożliwić opracowanie i prawie natychmiastowe wdrożenie paliwa rolniczego powstałego jedynie z owoców pracy rolnika

Strategia gospodarcza, realizowana przez potężnych naszych sąsiadów wymusza działania w zakresie maksymalnego zabezpieczenia samowystarczalności energetycznej Polski w oparciu o własne bogactwa naturalne, a także odnawialne zasoby i źródła energii. Należy więc zintensyfikować działania w zakresie zbudowania nowej, nieznanej dotychczas w Polsce gałęzi gospodarki – sektora biopaliwowego. Jego powstanie należy traktować w kategoriach polskiej racji stanu, ponieważ – podobnie jak w USA – umożliwi to zmniejszenie zależności kraju od importu surowców, dając jednocześnie nowe miejsca pracy w Polsce. W ten sposób można własnymi siłami pokryć zapotrzebowanie na paliwa rzędu nawet kilkudziesięciu procent każdego roku, dzięki odnawialności produktów energetycznych uprawianych na polskich polach. Dodatkowo biopaliwa mogą mieć zastosowanie również m.in. w ciepłownictwie, a także stanowić źródło ciepła w procesach przemysłowych.

Na świecie produkcja biopaliw gwałtownie rośnie. We wprowadzaniu ich do gospodarki narodowej na czoło wysuwają się USA, gdzie problem niezależności paliwowej jest podkreślany ze względów strategicznych. Już w 2002 r. Senat USA zaaprobował tzw. Senat Bill Energy, zawierający szereg inicjatyw ustawodawczych dotyczących upowszechniania biopaliw wraz z ustanowioną normą dla biopaliwa tzw. Biodiesel Fuel (B100) do silników Diesla. Stanowi ona krok milowy dla przemysłu biopaliwowego, umożliwiając szerokie upowszechnianie biopaliw w postaci czystej i mieszanek. Wprowadzając tę normę, USA uporządkowały swój rynek paliw, znacznie w tym względzie wyprzedzając ustawodawstwo europejskie. Przewiduje się w USA, że w dynamicznym scenariuszu rozwoju rynku na paliwa tego typu zapotrzebowanie wzrośnie z 66 mln galonów w roku 2010 do 730 mln galonów paliwa w roku 2020!


Biopaliwa do wykorzystania od zaraz

Szanse na poprawę obecnej sytuacji w Polsce i możliwość dynamicznego rozwoju biopaliw daje obowiązująca od 1 stycznia 2007 r. Ustawa o biokomponentach i biopaliwach ciekłych z 25 sierpnia 2006 r., która reguluje m.in. zasady produkcji biopaliw przez rolników na własne potrzeby do proporcjonalnie 100 litrów na 1 ha posiadanych użytków rolnych rocznie.

Wyniki badań naukowych prowadzonych przez zespoły badawcze pod kierownictwem autorów w ciągu ostatnich 14 lat dowodzą, że:

– w Polsce, przy aktualnym stanie nowoczesności konstrukcyjnej silników (eksploatowane są silniki najnowocześniejsze i pamiętające lata 50. ubiegłego wieku) z uwzględnieniem cech klimatycznych i kultury eksploatacyjnej, zastosowanie wyłącznie biokomponentów wymaga spełnienia szczególnych warunków eksploatacyjnych;

– użycie biokomponentów, zwłaszcza estrów kwasów tłuszczowych pochodzenia roślinnego lub zwierzęcego i etanolu (spirytusu gorzelnianego pozbawionego wody) jako komponentów paliw może być zastosowane natychmiast, bez zmian regulacyjnych silników i ich układów;

– wielokryterialna optymalizacja eksploatacyjna silników dowodzi, że w polskiej strefie klimatycznej optymalnym paliwem do silników o zapłonie samoczynnym jest mieszanina zawierająca obok oleju napędowego 30-procentowy udział biokomponentów złożonych z estrów metylowych lub etylowych oleju rzepakowego i odwodnionego etanolu, którą nazwano BIOXDIESEL.


Mniej trują…

Silniki zasilane paliwem BIOXDIESEL, które znakomicie wpisuje się w tekst ustawy jako paliwo flotowe (a może być paliwem podstawowym), mają znacznie korzystniejsze właściwości ekologiczne. Z uwagi na obecność tlenu związanego zarówno w estrach, jak i etanolu sprawniej spala się biopaliwo, co zmniejsza zadymienie gazów spalinowych, a zawartość w nich tlenku węgla, nieopalonych węglowodorów i cząstek stałych jest mniejsza o około 25-80 proc., natomiast emisja tlenków azotu jest zachowana na poziomie zbliżonym przy zastosowaniu oleju napędowego (ON). Zarówno ester, jak i etanol nie posiadają w swym chemicznym składzie siarki, co zmniejsza emisję cząstek stałych, jak i korozyjność.

Badania zadymienia spalin, które są wskaźnikiem poprawności spalania w cylindrach silnika Diesla (mierzone również na stacjach diagnostycznych podczas przeglądów okresowych) wykazały, że przy zasilaniu badanych silników paliwem BIOXDIESEL zadymienie spalin jest znacznie mniejsze niż przy zasilaniu tych samych silników olejem napędowym. Uzyskana średnia wartość zadymienia spalin jest dla wszystkich silników zasilanych paliwem BIOXDIESEL o ponad 50 proc. niższa, niż uzyskana przy zasilaniu olejem napędowym.


…wydajne jak zwykłe paliwo…

Badaniom poddano silniki napędowe pojazdów wojskowych, samochodów ciężarowych, autobusów komunikacji miejskiej, samochodów dostawczych, a także samochodów osobowych – wyposażonych w aparaturę wtryskową najnowszej generacji typu Common Rail, a także starsze typy rotacyjnych i rzędowych pomp wtryskowych. Zastosowanie mieszanek zawierających estry, etanol i olej napędowy o zawartości do 30 proc. biokomponentów, praktycznie nie wymaga regulacji silnika.

Zawartość tlenu w mieszankach biopaliwowych rekompensuje ich niższą wartość opałową, zwłaszcza w stanach nieustalonych pracy silnika, np. podczas przyspieszania, umożliwiając dokładniejsze spalanie węglowodorów. Potwierdziły to długotrwałe badania eksploatacyjne prowadzone m.in. w Miejskim Przedsiębiorstwie Komunikacyjnym Wrocław. Przy większych zawartościach etanolu wymagane jest przeregulowanie wydatku paliwa, aby zachować tę samą moc silnika.

Dotychczasowe badania trwałości aparatury wtryskowej zasilanej biopaliwami pozwalają stwierdzić, że w aspekcie efektywności (zwłaszcza w stanach nieustalonych pracy silnika) czyste estry mogą stanowić paliwo silnikowe, a mieszanina estrów wyższych kwasów tłuszczowych i etanolu stanowiąca 30-procentowy udział biokomponentów w oleju napędowym umożliwia uzyskanie parametrów energetycznie analogicznych jak dla oleju napędowego, przy znacznym zmniejszeniu składników toksycznych w gazach spalinowych; jak również korzystnie wpływa na trwałość aparatury wtryskowej i silnika, umożliwiając uzyskanie znacznie korzystniejszych właściwości niskotemperaturowych niż dla estrów oleju rzepakowego i oleju napędowego.


…bardziej „przyjazne” dla podzespołów

Przeprowadzone badania eksploatacyjne z udziałem wielu samochodów osobowych i dostawczych (niektóre z nich osiągnęły przebieg kilkuset tysięcy kilometrów), pojazdów wojskowych, a także autobusów komunikacji miejskiej we Wrocławiu, których silniki były zasilane tymi paliwami trójskładnikowymi, potwierdziły w pełni wcześniejsze rezultaty badań laboratoryjnych. Nie stwierdzono zwiększonych problemów eksploatacyjnych z tymi paliwami, ponieważ cechują się identycznymi parametrami fizyko-chemicznymi jak olej napędowy z wyjątkiem temperatury zapłonu (+26 st. C), co ma znaczenie jedynie logistyczne. Niższa temperatura zapłonu tego paliwa nie stanowi problemu, ponieważ ze względów bezpieczeństwa przy napełnianiu paliwem, przechowywaniu, eksploatacji i obsłudze silników zasilanych takim paliwem można stosować zbliżone warunki bezpieczeństwa jak przy benzynie i eksploatacji silników o zapłonie iskrowym (temperatura zapłonu benzyny -20…-40 st. C).

Zwykle zmiana eksploatacji zasilania winna sprowadzić się do płukania zbiornika lub skrócenia okresu wymiany filtra paliwa przy rozpoczęciu eksploatacji, ponieważ napełnienie układów paliwowych mieszanką estrowo-etanolową z olejem napędowym może wypłukiwać stare osady pochodzące z oleju napędowego w długo użytkowanych pojazdach ze starymi zbiornikami. W dalszej eksploatacji potwierdza się mniejsze zużycie elementów aparatury paliwowej, mniejsze występowanie nagaru i mniejsze zużycie elementów silnika. Wchłanianie wody do paliwa w tych mieszankach nie stanowi problemu. Nie stwierdza się problemów z rozruchem, a wręcz odwrotnie – rozruch jest znacznie łatwiejszy. Normalna obsługa techniczna pozwala zabezpieczyć prawidłowy przebieg eksploatacji.


Rafineria na polu

Przykładem nowych rozwiązań produkujących estry etylowe, umożliwiających tworzenie mieszaniny paliwa BIOXDIESEL, mogą być opracowane przez autorów pojazdy samobieżne, ruchome agrorafinerie, umożliwiające produkcję tych biopaliw bezpośrednio u rolnika.

System może być budowany jako przyczepa ciągnikowa, zasilana energią elektryczną z agregatu prądotwórczego lub podobnie jak na rysunku, bezpośrednio z silnika pojazdu.

Stacjonarne agrorafinerie można od jakiegoś czasu kupić na polskim rynku. Jednak wszystkie mają jedną wadę. Rzepak trzeba zebrać i przywieźć na podwórko, do stodoły, garażu czy hali, na terenie gospodarstwa. W przypadku agrorafinerii ruchomej wystarczy dojechać na pole, do zbiornika wlać spirytus (może być gorzelniany), a do odpowiedniego zasobnika wsypać bezpośrednio z kombajnu ziarno rzepaku. Potem wystarczy jedynie włączyć zasilanie. Co więcej, rolnik nie ma możliwości wpływania na skład i proporcje wytwarzanych biopaliw, ponieważ całym procesem steruje komputer, który nie zezwala na niewłaściwą jakość produktu finalnego, niezgodnego z obowiązującą normą PN EN 14214.


Paliwo, opał, pasza i nawóz

Nasuwa się kolejne pytanie: czy taki sposób przetworzenia wyprodukowanych przez rolników plonów jest bardziej opłacalny?

Od pewnego czasu jesteśmy w stanie określić zyskowność produkcji poszczególnych zbóż i roślin oleistych otrzymaną ze sprzedaży. W przypadku przetworzenia jednohektarowego zbioru rzepaku za pomocą tego rodzaju instalacji, z udziałem 200 litrów etanolu otrzymuje się 1140 litrów estrów etylowych, które można wlać bezpośrednio do zbiornika samochodu wyposażonego w silnik Diesla; a także 200 kg gliceryny, którą właściciel może wykorzystać do celów grzewczych, spalając w odpowiednich piecach, przystosowanych do tego celu; dodatkowo niemal 2 tony makuchów rzepakowych, które są doskonałym dodatkiem do pasz, oraz 40-50 kilogramów fosforanu potasowego, który jest nawozem sztucznym wykorzystywanym w produkcji roślin.

Zyski ekologiczne, wynikające z tego, że spalając biopaliwo, produkuje się zdecydowanie mniej toksycznych związków niż z paliw kopalnych, również można oszacować. Są one istotne. Co więcej, roślina w trakcie wegetacji asymiluje więcej dwutlenku węgla z atmosfery, niż powstaje podczas spalania wytworzonego z niej paliwa.

Należy podkreślić, że zgodnie z zapisami Ustawy o biokomponentach i biopaliwach ciekłych z 25 sierpnia 2006 r. pod pojęciem rolnika rozumie się również grupę rolników, którzy zawierają umowę cywilnoprawną przeznaczoną na sumaryczne zwiększenie areału produkcji biokomponentów i biopaliw na własne potrzeby.


Na biopaliwie zarobią wszyscy

Polska ziemia została wyposażona w niezbędne składniki charakterystyczne dla ziem urodzajnych, co przekłada się na 0,4 ha żyznej ziemi na jednego mieszkańca; dla porównania wskaźnik ten dla Europy Zachodniej wynosi tylko 0,2. Fakt ten umożliwia nam nie tylko samowystarczalność żywnościową Polaków, ale i ogromne nadwyżki, które mogą być wykorzystane m.in. na cele paliwowe.

Realizacja przyjaznej polityki w Rzeczypospolitej i stworzenie dogodnych warunków dla rozwijającego się sektora biopaliw może umożliwić opracowanie i prawie natychmiastowe wdrożenie paliwa rolniczego powstałego jedynie z owoców pracy rolnika, czyli estrów etylowych oleju rzepakowego i etanolu.

Dodatkowo wprowadzając na polskiej ziemi rezultaty polskiej nauki, polskie projekty i technologie, m.in. produkcję estrów etylowych, paliw flotowych i biopaliw rolniczych, polskimi umysłami i rękami – możemy wytworzyć polskie specjalności, które będą promieniować nie tylko na kraje europejskie.