Svéd kreativitás – fűből, fából üzemanyagot!

A cím természetesen nem szó szerint értendő, bár közel áll a valósághoz. A DME, azaz a dimetilészter alkalmazásával akár 95 százalékkal csökkenthető (lenne) a szén-dioxid-kibocsátás a normál dízelüzemhez képest. Alapanyagként szinte bármilyen eredetű biomasszát, növényi eredetű hulladékot lehetne hasznosítani, de akár trágyából is előállítható.

Ki nem használt lehetőség, bármilyen rakományhoz – fotó: Volvo Group

Dimetilészter (DME)

A biomassza gázból alacsony nyomáson cseppfolyósított gáznemű üzemanyag. Alkalmazásával a szén-dioxid-kibocsátás több mint 90 százalékkal csökkenthető, kiválóan alkalmazható dízelmotorokban, kiváló a kompressziótűrő képessége, kedvezően alakul az üzemanyag-fogyasztás, hidegben is könnyedén indul. A jelenlegi korszerű dízelmotorokban előnyösen alkalmazható lenne, megtartva a kompressziós gyújtást és a kipufogógáz-utánkezelő rendszert is, ellenben másfajta üzemanyag-ellátó rendszerre van szükség.

Az üzemanyag-ellátó rendszerben csak 12-20 bar nyomás van, de a befecskendezési nyomás is csak 200-400 bar között változik. Nagy előnye még a kompakt beépíthetőség, a megszokott üzemanyagtartályok helyére.

Az alapanyag faipari hulladék is lehet – fotó: Volvo Group

Hátrányos tulajdonságai: agresszív anyag, a legtöbb műanyagfélét és a normál gumialkatrészeket megtámadja, ezért a motortervezőknek más tulajdonságú anyagokban kell gondolkozniuk. Továbbá alacsony viszkozitású és kenőképességű.

A gépkocsi hatósugara csak 55-65 százaléka ugyanazon térfogatnyi normál gázolajjal hajtott változatának (hasonlóan más gázüzemhez), azonos paraméterek és útvonal esetében is. Ezért főleg áruterítő és rövidebb távú fuvarokhoz ajánlják, bár minimum 800 kilométerre elegendő 400 liternyi DME. Az energiafelhasználás hatásfoka azonban a legjobbak közé tartozik az alternatív üzemanyagok körében.

Az egy hektáron évente megtermelhető növényzetből előállítható üzemanyag-mennyiséggel akár 10 ezer kilométer is megtehető. A 2007-es számítások szerint a DME alkalmazásával 350-420 tetrawattórányi energiát lehetne kiváltani, ami szintén a legjobb értékek között van.

A gépkocsiban való alkalmazhatóság a különleges vezetékeken és tömítéseken kívül az LPG-hez hasonló, nyomásálló tartályt igényel, mert a dimetilészter tárolási nyomása nagyban összefügg a környezeti hőmérséklettel, például +15 ºC-on 4 bar, és természetesen van egy biztonsági tágulási szelep is.

Az előállítási költségek nagyban függenek a felhasznált alapanyagok jellegétől, technológiájától, ezért a normál gázolajtól olcsóbb vagy drágább is lehet. Töltőállomás-hálózat és ellátás terén a dimetilészter tulajdonképpen ugyanazon műszaki feltételekkel szállítható és forgalmazható, mint az LPG.

A nagyüzemi termelés már komoly beruházást igényel  – fotó: Volvo Group

Köztes állapot és a késztermék, üzemanyag – fotó: Volvo Group

Negyed század távlatában és kilátások

A Volvo Trucks az 1990-es évek közepén kezdett foglalkozni a gondolattal mint az egyik lehetséges alternatíva a gázolaj kiváltására. A kutatásokat, fejlesztéseket tettek követték, és 2007-ben, a világon elsőként mutatták be a genti gyáregységben (Belgium) többek között a DME-hajtású kamiont a szaksajtó számára. Akkor jómagam is nemcsak jelen lehettem, de ki is próbálhattam, hogyan is megy a technika. (Erre a cikk végén visszatérünk.)

Svédországban akkoriban 10 darab kamion futott különböző üzemeltetőknél DME üzemanyaggal, a tesztprojekt 2012 végéig futott. Az Európai Unió 2030-ra a kőolajalapú gázolaj felhasználásának mintegy 50 százalékos kiváltásával számolt, de Kanadában is komoly kutatások folytak e téren. Sőt, Svédország után 2013-ban már az észak-amerikai piacon is bemutatta, majd 2017-ben a csoporthoz tartozó Mack márka következett. Nagyon kedvező volt a fogadtatás, azóta viszont csend van körülötte, vagy talán még a továbbfejlesztésen dolgoznak? Nem tudni.

A már említett kedvező helyigény miatt esetleg nagyobb traktorokon, önjáró mezőgazdasági gépeken, rakodógépeken vagy akár erdészeti kitermelő és szállító gépeken szintén szóba jöhetne. A mérnöki gondolkodás csak egy dolog, kell gyártói hajlandóság, a fejlesztési és gyártási költségekkel együtt, és persze a pozitív vevői fogadtatás, nem beszélve az infrastruktúra megteremtéséről. A Volvo Groupon belül pedig ott van a Volvo PENTA részleg, amely ipari motorjai számos nagy mezőgazdasági gépgyártónak globális beszállítója.

Feltétlenül meg kell említeni, hogy a dimetilészterből (DME) közvetve még elektromos áram is előállítható – még nagyobb járművön belül is – egy köztes berendezéssel, amely hidrogéngázzá bontja le is az üzemanyagcella számára. Bár itt kérdés lehet az önsúly és helyigény, jelen technikával.

Miért ez a cikk?

Egy 2020. év végi, globális motorgyártói statisztika szerint – agrár- és földmunkagép, haszonjármű (tehergépkocsik és buszok) és ipari motorok – a dízelek részaránya 91,6 százalék, a benzin/etanol üzem 2%, a sűrített földgáz 1,7%, a cseppfolyós gázüzemé 3,5%, míg a tisztán elektromos (nem hibrid) meghajtás részaránya 1,2 százalék. Az üzemanyagcellásoké még nem mérhető. Elképesztő függőség! A sok növényi hulladék pedig, ki tudja, hol végzi…

Az ellátás, kiszállítás egyszerű, akár az „autógázé” (LPG) – Az Oberon Inc. egyik kútja – fotó: Oberon

Csendes teljesítmény – egy 2011-es próbaút felidézése

„A DME üzemű, D13B típusú motor csendes, sima futással kelt éltre. Az indításnál nincs semmi trükk, mintha normál dízellel lenne dolgunk. A demojármű motorjának kalibrálása igen figyelemreméltó. A 440 lóerős maximális teljesítményt már 1450-es fordulaton leadja, és 1800-ig tart. A 2200 newtonméteres nyomatékmaximum 1000-1400 közötti tartományban áll rendelkezésre. Ezen paraméterek +/- 50 fordulattal azonosak a normál dízel üzemű motoréval, és a tervezők bölcsen a változó geometriájú turbót választották, ami főleg hegyvidéken válik előnyére, és elfelejthetünk minden visszafogottabb paramétert.

Véleményünk szerint nagy ellenfele lehet az etanol üzemű, Ottó-rendszerű motoroknak vagy a normál dízeleknek. Hegymenethez érve kíváncsiságból átkapcsoltunk „Power” üzemmódba, és padlóig nyomtuk a pedált. A motor ekkor sem volt zajos, érezhetően erőre dolgozott, ugyanazt nyújtotta, mint a dízelváltozata. Az emelkedő tetejéhez közel kihasználtuk a lendületet, és visszakapcsoltunk „Eco” üzemmódba, a sebesség megtartását a motorfékre bíztuk. Ebben sem tapasztaltunk különbséget. A vidéki országúti és külvárosi forgalomban a takarékos vezetésre koncentrálva kellemes vezetési élményekkel gazdagodtunk. Egyértelműen sikerült az elektronikát – a motorvezérlést és az I-shift-kapcsolás programját – összefésülni.”

Az első dimetilészter üzemű Volvo teherautó-motor, még prototípusként 2007-ben – fotó: Volvo Group

A 2011-es próbaút – fotó: Volvo Group

források: www.volvogroup.com; www.oberoninc.com