Porovnání emisí skleníkových plynů benzinu a etanolu na základě Well-to-Wheels analýzy

Well-to-Wheels, resp. Well-to-Pump hodnotící kritéria představují emisní analýzy dopadů různých paliv na životní prostředí. Jedná se o posuzování životního cyklu určitého produktu a vyhodnocení jeho dopadů na životní prostředí včetně veškerých operací nutných k jeho výrobě. Tato analýza je také někdy uváděna pod pojmem ekobalance, v poslední době se však vžívá ustálený výraz Well-to-Wheels (od studny - rozuměj prvovýrobce jednotlivých surovin, ke kolům automobilu), jež někdy bývá podrobněji rozepsán do dvou částí Well-to-Pump a Pump-to-Wheels (od studny k čerpací stanici a ke kolům). V následujícím textu se soustředíme především na kapalná biopaliva pro pohon např. automobilových motorů.

Well-to-Wheels a Well-to-Pump analýzy

Well-to-Wheels a Well-to-Pump analýzy se nejčastěji stanovují pro jednotlivá vozidla a zároveň palivové systémy a výsledek se vypočítává z celkové spotřeby energie, spotřeby fosilních paliv (ropa, zemní plyn a uhlí), emisí skleníkových plynů a emisí ostatních znečišťujících látek. Emise skleníkových plynů zahrnují:

• oxid uhličitý (CO2),
• metan (CH4),
• oxid dusný (N2O).

Ostatní znečišťující látky zahrnují:

• těkavé organické látky (VOC),
• oxidu uhelnatý (CO),
• oxidy dusíku (NOx),
• částice s velikostí menší než 10 mikrometrů (PM 10),
• částice s velikostí menší než 2,5 mikrometrů (PM 2,5),
• oxidy síry (SOx).

Analýza kalkuluje kompletní systém od prvovýroby paliva až po jeho spálení v motoru automobilů. V současné době jsou již stanoveny emisní analýzy pro většinu typů vozidel i palivových systémů a jsou pokryty všechny hlavní technologie vozidel na trhu i některé zkušební modely. Jedná se o:

• konvenční zážehové motory,
• motory s přímým vstřikováním,
• vznětové motory,
• hybridní elektrická vozidla,
• vozidla na palivové články.

Typy pohonných hmot, kde se soustředíme na kapalná biopaliva, zahrnují následující druhy a výrobní procesy bioplaiv:

• etanol z kukuřice,
• etanol ze zbytků zemědělských plodin,
• etanol z prosa,
• etanol z rychle rostoucích dřevin (topoly a vrby),
• etanol z lesních zbytků,
• etanol z cukrové třtiny,
• bionafta transesterifikací ze sóji,
• bionafta hydrogenací ze sóji,
• benzín ze sóji pomocí hydrogenace,
• butanol z kukuřice,
• bionafta ze zplynování zbytků zemědělských plodin, bioodpadů, rychle rostoucích dřevin a lesních zbytků) pomocí Fischer-Tropschovi metody,
• vodík ze zplynování zbytků zemědělských plodin, bioodpadů, rychle rostoucích dřevin a lesních zbytků).

Obr. 2 znázorňuje koncept analýz Well-to-Wheels a Well-to-Pump. Pokrývají tyto aspekty:

• těžba surovin (těžba ropy a biosurovin a sklizeň plodin),
• přeprava surovin (transport ropy z vrtů do rafinérií a doprava biomasy z polí do zpracovatelského závodu),
• výroba paliv (úprava surové ropy na motorový benzin a naftu nebo konverze biomasy na etanol),
• doprava paliva (doprava motorového benzinu nebo etanolu z rafinerie k benzinové pumpě),
• spalování paliv v automobilech (rozdíly ve spalovacích vlastnostech motorového benzinu a etanolu).

Obr. 3 člení jednotlivé položky, které se do analýzy Well-to-Wheels započítávají.

Obr. 4 ukazuje emise skleníkových plynů související s výrobou benzinu a etanolu podle různých kritérií.

Ve srovnání s benzinem má etanol vyráběný z kukuřice mírně nižší emise skleníkových plynů a etanol vyráběný z celulózy (obilí, lesní zbytky, rychle rostoucí dřeviny) má výrazně nižší emise skleníkových plynů. Při výrobě etanolu z kukuřice je také počítáno s různými technologiemi výroby a využití různých druhů paliv (zemní plyn, dřevní štěpka) pro technologickou konverzi. Výroba etanolu z kukuřice v rafineriích využívajících pro výrobu tepla a elektřiny fosilních paliv (např. uhlí) může mít ve výsledku podobné emise skleníkových plynů jako při použití benzinu. Záporné hodnoty emisí skleníkových plynů v případě výroby etanolu z rychle rostoucích dřevin jsou zapříčiněny důsledkem zachycování uhlíku v půdě a např. získanými emisními povolenkami při vývozu obnovitelné elektřiny.

Modely analýz byly vytvořeny v systému GREET Ministerstvem energetiky U.S. v národní laboratoři Argonne.

Tweet

Regulace teploty plynových motorů

Bioplynová stanice s kogeneračními jednotkami TEDOM

Olej pro plynové motory – klíčová volba pro kogenerační jednotky

Kam směřuje české odpadové hospodářství z pohledu prevence jejich vzniku?

Jak získat udržitelnou biomasu