Odborné články

Obejde se zemědělství bez nafty?

Rostlinný olej je v souvislosti se zvyšujícími se cenami pohonných hmot pro zemědělce atraktivním palivem. Jeho rozšíření však brání mnoho překážek, od legislativních přes daňové až po technické. Řada výrobců motorů pro zemědělské stroje se je snaží přizpůsobit spalování metylesterů rostlinných olejů.

Po desetiletích výhradního postavení ropy se do produkce surovin pro výrobu motorových paliv opět zapojilo zemědělství. Hlavní důvody toho jsou, že zdroje ropy jsou omezené a paliva z ropy nevratně transportují uhlík z podzemních ložisek do atmosféry, kde ve formě oxidu uhličitého působí jako skleníkový plyn urychlující proces globálního oteplování. Biopaliva proti tomu vznikají tak, že rostliny nejdříve odeberou oxid uhličitý z atmosféry, použijí ho pro stavbu biomasy a při jejím spalování se oxid jen vrací na původní místo. Je to velmi jednoduché, ale jen do doby, než se začne s plánováním realizace, s energetickými, ekonomickými a daňovými výpočty, s vyhodnocováním spotřeby paliva a energie na zpracování a potom ještě, když se jde s biopalivem na trh. Výpočty ukážou, že se na orbu, setí, sklizeň, hnojiva a zpracování na palivo spotřebovala energie z fosilních zdrojů a vzniklo poměrně velké množství oxidu uhličitého z neobnovitelného zdroje, které je nutné v celkové bilanci odpočítat.

Výsledek pak může být takový, že vedle obnovitelného „nadělili“ výrobci do atmosféry třeba ještě stejné množství neobnovitelného oxidu.

Účinnost pak je například poloviční, nebo třeba jen 30 procent – pokud se ovšem nevyužije i „odpad“. Při energetickém zpracování pokrutin a slámy, výpalků, glycerinu atd. se pak bilance může změnit a lze nahradit celých 100 procent anebo získat i další úsporu.

Pokud jde o zajišťování paliva pro zemědělství, už prostý selský rozum radí, proč prodávat řepkové semeno zpracovateli, který z něho s jistými náklady vyrobí metylestery, prodá je dále „míchačům“, stát vybere daně a na konci tohoto řetězce zemědělec kupuje to, co vyrobil, ale za nesrovnatelně vyšší cenu. Proč tedy nevylisovat jednoduchým způsobem ze semene olej a rovnou z lisu ho nalít do nádrže traktoru. Myšlenka sice krásná, ale realizace není tak jednoduchá.

Odlišné složení

Vznětové motory dopravních prostředků a zemědělských strojů byly během svého vývoje „vychovány“ tak, že umí velmi dobře, spolehlivě a dlouhodobě fungovat na naftu, která se podle požadavků výrobců motorů systematicky zlepšovala, takže je dnes bezsirná, obsahuje jenom vhodné ropné frakce, má upravenou mazivost, dodává se v sezónní kvalitě, aby byl zajištěn zimní bezproblémový provoz, ale pokud má takový motor pracovat s jiným palivem, mohou vznikat problémy. A právě rostlinný olej je dosti odlišným palivem od motorové nafty. Sice neobsahuje síru, má dobrou mazivost, ale frakční složení je úplně jiné, problém je zajistit jeho potřebné zimní vlastnosti a jsou tady ještě další a závažné rozdíly. Při normální teplotě má více než desetkrát větší viskozitu, při velmi nízkých zimních teplotách i stokrát, má větší povrchové napětí, takže při vstřiku do válce motoru nelze dosáhnout jemného rozptýlení do kapiček mikroskopických velikostí a to má pochopitelně negativní vliv na spalování. Dalším handicapem oleje z jednoduché výroby je špatná fyzikální i chemická čistota. Zlepšit fyzikální čistotu je v podmínkách domácí výroby ještě přijatelně zvládnutelné sedimentací, odstřeďováním a filtrací, kdežto zlepšovat chemickou čistotu vyžaduje speciální rafinační zařízení, takže je to možné dělat jen průmyslově s příslušnou technologickou výbavou. Jedná se o odstranění sice malých, ale při delším používání škodlivých množství fosforu, vápníku a hořčíku, případně i dalších kovů, které vytvářejí popel a popelné úsady na tryskách a ve spalovacím prostoru a také na katalyzátorech a filtrech částic, pokud je jimi motor vybaven. Je zřejmé, že méně problémů lze v provozu očekávat s rafinovaným rostlinným olejem, zbaveným výše uvedených fyzikálních a chemických kontaminací.

Řada překážek

Jezdit na rostlinný olej není atraktivní jen pro zemědělce, ale pro všechny provozovatele vznětových motorů. Zájem je nejen v ČR a EU, ale i v Americe, Indonésii, Japonsku a Indii. Stupňuje se s tím, jak narůstají ceny ropy a následně ceny paliv. V minulém roce byl pořádán první mezinárodní kongres o rostlinných olejích jako palivu pro vznětové motory v Erfurtu. Z přednášek vyplynulo, že překážek pro zavádění tohoto paliva je celá řada. Začíná to legislativou a zdaněním, neúspěšnými pokusy o schválení u většiny výrobců motorů, v provozu pak řešením negativního vlivu na motorový olej, na tvorbu úsad v palivové soustavě a ve spalovacím prostoru a na pístech i s problémem zimních vlastností. Zájem o levné palivo je ale tak velký, že tyto problémy neodradí mnoho jednotlivců a řadu skupin, kteří neustále experimentují a vymýšlejí schůdná řešení s tím, že se snaží postupně odstraňovat jednotlivé potíže. Tyto aktivity nenechávají v klidu ani výrobce motorů, zejména motorů pro zemědělské stroje, kteří se z konkurenčních důvodů musí snažit motory přizpůsobit na spalování rostlinného oleje a podřídit se tak zájmům zákazníků.

Snižování viskozity

Problém viskozity se řeší tak, že se palivo před vstřikem ohřeje na teplotu 80 až 90 °C, takže viskozita, která je při normální teplotě kolem 80 mm2/s, se sníží na přibližně 10 až 12 mm2/s, což je pro funkci vstřikování podstatně přijatelnější. Dále se přišlo na to, že odlišná viskozita a povrchové napětí významně vadí jen při studeném startu a při následném chodu studeného motoru, kdežto prohřátý motor už s řepkovým olejem poměrně uspokojivě pracuje. Na základě tohoto zjištění byly vyvinuty soupravy, které se montují do palivové soustavy a podle potřeby obstarávají ohřev paliva. Jejich pokrokovější verze instaluje na vozidlo ještě pomocnou palivovou nádrž, do které se plní nafta, a na naftu se provádí studený start a ohřev motoru. Po ohřátí se mění palivo a motor pracuje na předehřívaný rostlinný olej, odebíraný z původní palivové nádrže. Přechod probíhá automaticky a obstarává to řídicí jednotka instalované soupravy. Jediné, na co se nesmí zapomenout, je před ukončením denního provozu stroje stisknutím tlačítka přepnout ventily palivových cest, aby se do soustavy naplnila nafta, potřebná pro snadný ranní start. Soupravy se běžně dodávají za přibližně 30 tisíc korun, včetně montáže.

Druhá cesta vedoucí ke snížení viskozity a k přiblížení vlastností rostlinného oleje vlastnostem nafty je používání směsí obou paliv, aniž by bylo nutné upravovat motor na předehřev a dvoupalivový systém.

Například směs řepkového oleje a nafty v poměru 1 : 1 byla zkoušena po dobu několika měsíců v motoru osobního vozidla. Na konci zimního období, když byly ranní teploty ještě kolem 0 °C, nastartoval motor až na několikátý pokus a po startu byl chod motoru nepravidelný a byl pozorován výrazný bílý kouř charakteristického zápachu, ale když venkovní teploty vystoupily nad 15 °C, probíhal studený start už normálně. Motor nekouřil a chod byl pravidelný. Zajímavé bylo, že po několikaměsíčním provozu a spálení asi 800 litrů zkoušeného paliva nedošlo ke znehodnocení motorového oleje, změna jeho viskozity byla malá a obsah rostlinného oleje nevýznamný.

Rozdílný přístup výrobců motorů

Dalším problémem je přístup výrobců motorů. Celkově je situace taková, že všichni výrobci vznětových motorů dosud akceptovali jen palivo obsahující maximálně pět procent metylesterů rostlinného oleje v naftě. Současně je na ně vyvíjen tlak, aby schválili až deset nebo alespoň sedm procent, aby veškerá motorová nafta prodávaná v EU mohla mít toto složení. Řada výrobců už připouští pro některé typy a za určitých opatření až 30 procent metylesterů v naftě. V USA počítají s větším rozšířením paliva s obsahem 20 procent metylesterů. Výrobci zemědělské techniky, zřejmě pod větším tlakem než automobilový průmysl, připouštějí i 100 procent metylesterů, ale někteří se striktně drží požadavku na používání motorové nafty, což dneska už znamená palivo do pěti procent metylesterů. Úplně jiná situace je ve schvalování rostlinného oleje. Byla již provedena řada provozních zkoušek s traktory různých značek, ale jediná značka, která skončila s pozitivním výsledkem, byl Deutz. V publikaci z letošního května, kde se doporučují paliva pro asi 1000 typů motorů různých značek, jako jediná uvádí tato firma u čtyř typů traktorů možnost použití řepkového oleje. Mají v názvu typu uvedeno NaturalPower. To však neznamená, že by nebyly prováděny další řízené a amatérské zkoušky s aplikací řepkového oleje. Dokonce již existují firmy, které dodají pro zemědělce lisovnu, filtrační stanici a skladovací kontejner s čerpadlem a s výdejní pistolí, což si většinou kupují zemědělci v jedné obci a společně to využívají.

Je to nejen v Bavorsku a v Rakousku, ale i u Mikulova a představitelem je Lubomír Hlavenka, nazývaný misionář agroenergetiky. Údajně spolupracuje s rakouskými zemědělci a pořádá v Rakousku prezentace a ukázky lisování a využití rostlinného oleje. Uvádí se, že pro celoroční potřebu pětačtyřicetihektarové farmy stačí každoročně osít slunečnici na pěti hektarech a vydá to nejen na provoz traktorů, ale i osobního auta a v zimě se vytápí farma slunečnicovými pokrutinami.

Závěry pokusů

Z mnoha zkoušek a pokusů o překonávání problémů při spalování rostlinných olejů v motorech vyplynuly přibližně tyto závěry:

  • některé motory snášejí rostlinný olej lépe, některé hůře, modelový komůrkový diesel neodjel na řepkový olej ani celých 20 hodin a došlo k zapečení pístních kroužků
  • moderní motor s vysokotlakým vstřikováním pravděpodobně vytváří lepší podmínky pro spalování řepkového oleje než některé starší typy
  • pravděpodobně žádný motor nebude dobře snášet rostlinný olej v provozní etapě od studeného startu do úplného prohřátí
  • motor lépe snáší řepkový olej, pokud je vybaven předehřevem vstřikovaného paliva nebo jeho dvoupalivovou alternativou
  • pro motor jsou přijatelnější směsi řepkového oleje s naftou, poměr 1 : 1 už se zdá výrazně příznivější než samotný rostlinný olej

Daně překážkou

Poslední překážkou mohou být daně. V tomto roce upravil zákon zdanění některých biopaliv tak, že na jedné straně zvýhodnil směsnou motorovou naftu s obsahem 30 % metylesterů, jejíž spotřební daň 9,95 Kč/l byla snížena na 6,865 Kč/litr, ale na bionaftu (100 procent metylesterů rostlinného oleje) byla uvalena plná spotřební daň jako na motorovou naftu, stejně tak na rostlinný olej při použití pro pohon motorů. V prvním případě tato změna znovu nastartovala prodej směsné motorové nafty u čerpacích stanic, ale v druhém současně ukončila teprve začínající prodej bionafty a řepkového oleje. Protože daň z přidané hodnoty se vybírá i z položky ceny paliva, kterou tvoří spotřební daň, zvyšuje zdanění rostlinného oleje spotřební daní jeho cenu o 11,84 Kč/l. Tato kalkulace vysvětluje, proč je takový zájem o rostlinný olej, který si může zemědělec vyrobit a použít pro svoji potřebu, aniž by ho musel prodávat dalším podnikatelským subjektům, zdanit a zpětně z něho nakupovat palivo, v jehož ceně bude zahrnuto nejen téměř 12 Kč souvisejících se spotřební daní, ale i daň z přidané hodnoty z materiálu a z jeho zpracování a marží. Aby zemědělci překonali tento poslední problém, vyžaduje to mimo jiné, aby dosáhli schválení rostlinného oleje pro pohon motorů od jejich výrobců, a teprve na základě toho mohou přesvědčovat státní úředníky, že se jedná o legální palivo nepoškozující životní prostředí, ale naopak významně redukující emise neobnovitelného oxidu uhličitého, kterému by měla příslušet nulová spotřební daň. Nechci být pesimista, ale myslím, že první odpověď bude: Na místo zelené nafty vám povolíme používat zelený řepkový olej. Je pak otázkou kalkulace, jestli to bude výhodné. Možná že ano, protože statut zelené nafty je omezený jen na přiznané množství, kdežto rostlinný olej s nulovou daní by mohl být používán v jakémkoliv potřebném množství.

Do budoucna lze předpokládat, že zájem o pálení vlastního rostlinného oleje v zemědělských strojích bude narůstat a že se podaří prolomit veškeré bariéry, včetně těch státních, protože vlády budou mít povinnost nahradit až deset procent benzínu a nafty biopalivy. Téměř s jistotou lze také předpokládat, že firmu Deutz budou z konkurenčních důvodů následovat další výrobci traktorů a vznětových motorů vůbec. Stačí se podívat jen na Slovensko, kde rostlinný olej nepodléhá spotřební dani a začíná se proto používat i v nákladní dopravě, dokonce je snaha, aby ho používaly i tahače s nejnovějšími typy motorů s vysokotlakým vstřikováním common rail a vybavené katalyzátorem a filtrem částic. Údajně prý byly dohodnuty platnosti záruk na nové motory firmě, která nakoupila desítky tahačů jedné značky. Současný vývoj tedy vypadá tak, že alespoň v zemědělství by v budoucnosti neměl být rostlinný olej jen v pozici kontroverzního paliva, jako je tomu doposud.

Článek: Tisknout s obrázky | Tisknout bez obrázků | Poslat e-mailem

Související články:

Výpalky jako krmná surovina
Motorová paliva z organického odpadu
Přeměna organického odpadu na motorová paliva
Bionafta škodí řepce
Trvale udržitelná výroba bioetanolu
Praktické skúsenosti s projektovaním, inžinieringom, výstavbou a prevádzkou lisovní olejnín a závodov na výrobu bionafty
Motorové biopalivá – ich súčasný stav a perspektívy

Zobrazit ostatní články v kategorii Kapalná biopaliva, Pěstování biomasy

Datum uveřejnění: 19.1.2009
Poslední změna: 20.1.2009
Počet shlédnutí: 4435

Citace tohoto článku:
MATĚJOVSKÝ, Vladimír: Obejde se zemědělství bez nafty?. Biom.cz [online]. 2009-01-19 [cit. 2018-10-17]. Dostupné z WWW: <https://biom.cz/cz/odborne-clanky/obejde-se-zemedelstvi-bez-nafty>. ISSN: 1801-2655.

Komentáře:
24 Apr 2009 14:02 technik
- aditiva
ilustrační foto ilustrační foto ilustrační foto ilustrační foto ilustrační foto