ČÍM NAHRADIT NAFTU?

Jistěže není nutné na tomto místě zdůvodňovat, proč se stále častěji hovoří – a naštěstí nejen hovoří – o aplikaci alternativních paliv v dopravě. Ke stále intenzivnějšímu úsilí nabídnout optimální náhradu za klasická fosilní paliva vedou odborníky...

Jistěže není nutné na tomto místě zdůvodňovat, proč se stále častěji hovoří – a naštěstí nejen hovoří – o aplikaci alternativních paliv v dopravě. Ke stále intenzivnějšímu úsilí nabídnout optimální náhradu za klasická fosilní paliva vedou odborníky nejen chmurné vidiny vyčerpání světových zásob těchto paliv, ale i legislativa. Předpisy nutí výrobce jak ke stálému snižování emisních limitů u vozidel s klasických pohonem, tak k náhradě těchto pohonů motory na alternativní palivo. Podívejme se v tomto článku trochu blíž na to, jaké možnosti se nabízejí a jaké je jejich využití u nákladních vozidel.

Důvody a možnosti
O hlavních dvou důvodech hledání alternativních jsme se již zmínili (omezené zásoby ropy a snaha snížit škodlivé emise). K tomu ovšem přibývají další důvody, které už nejsou tak často opakované. Hospodářsky vyspělé země vlastní jen velmi malou část ložisek ropy, a jsou tedy závislé na producentech ropy. Většina ropy je spotřebována na odlišných místech než na místech svého výskytu. Nalezením vhodné náhrady by se strategický i dopravní problém samozřejmě vyřešil. Navíc pěstováním surovin pro výrobu paliv by se pomohlo vyřešit národohospodářské problémy se zemědělskou výrobou. Nesmíme ovšem zapomenout ani na to, že mnoho milionů obyvatel této planety trpí hladem, a je třeba vždy hledat kompromis. Musíme předejít vyčerpání fosilních paliva, stejně jako „spalování“ zemědělských plodin pro komfort bohatší části lidské populace.

Alternativní paliva
Alternativní paliva se dají rozdělit podle mnoha hledisek (podle původu, skupenství, chemického složení, vlivu na konstrukci vozidla,…). My si jako hledisko vezměme původ těchto paliv:
• Paliva mající původ v ropě. Nejznámější a nejpoužívanější alternativa je známá pod zkratkou LPG, jedná se o zkapalněné ropné rafinérské plyny (propan-butan).
• Paliva minerálního původu. Jako zástupce uveďme stlačený zemní plyn (CNG), zkapalněný zemní plyn (LNG), syntetickou ropu, metanol nebo dimetyléter. Výhodou je, že zásob zemního plynu je na Zemi podstatně více než ropy. Pohybujeme se stále v oblasti vyčerpatelných zdrojů, avšak odhad je, že zásoby zemního plynu vydrží (při současné úrovni spotřeby!) na cca 150 let. Pro použití v nákladních vozidlech je z této skupiny vhodný zejména zkapalněný zemní plyn a syntetická nafta. LNG je skladován v kryogenních nádobách při teplotách -160 až -170°C při tlaku 0,1 až 1 MPa. Syntetická nafta je vyráběna z jednoduchých organických plynů pomocí katalytické reakce. Jde o kvalitní bezsirné palivo, které je možné přimíchat i do běžné nafty a dodávat prostřednictvím stávající distribuční sítě.
• Paliva biologického původu. Typickými příklady jsou bioetanol (vyráběn fermentací rostlinných škrobů obsažených například v obilí nebo bramborách. Jeho využití v motorových vozidlech je komplikováno afinitou k vodě a vznikem aldehydů v emisích), bionafta (vyráběna esterifikací rostlinných olejů nebo živočišných tuků. U nás je používaný metylester řepkového oleje. Problém pro využití ve vozidlech je agresivita vůči gumě, snažší oxidovatelnost s následnou tvorbou usazenin a kyselých produktů), bioplyn (vzniká rozkladem organické hmoty ve velkovýkrmnách, čistírnách odpadních vod a skládkách. Využitelný zejména pro stacionární motory), dřevoplyn (byl používán za druhé světové války. Jeho využití je ekologicky problematické, protože voda přes kterou se palvo filtruje obsahuje velké množství dehtu).
• Ostatní paliva a možnosti. V této skupině jsou nejperspektivnějšími „palivy“ pro využití v motorových vozidlech vodík a elektrický proud. Problémem obou způsobů je jejich výroba. Pravda, elektromobily i vozidla na vodík jsou prakticky bez škodlivých emisí. Pokud ovšem do celé bilance zahrneme i otázku výroby, pak například vozidlo na vodíkový pohon, u kterého byly energetické nároky na výrobu vodíku pokryty elektrickou energií získanou z tepelných elektráren, má stejné emise CO2 jako vozidlo poháněné spalovacím motorem. U elektrické energie zatím nebylo nalezeno vhodné řešení pro „skladování“. Akumulátory jsou těžké, akumulovaná energie malá, tedy i vozidlo-elektromobil má malý jízdní dosah, navíc dobíjení je dlouhé. Proto se stále častěji pod pojmem elektromobil rozumí druhá skupina vozidel využívajících pro pohon rovněž elektrický proud, který ovšem vytváříme elektrochemickou reakcí přímo pod kapotou automobilu. Hovoříme o palivových článcích, které patří mezi nejperspektivnější energetické systémy nejen pro pohon motorových vozidel. Palivem do palivových článků může být vodík, zemní plyn, propan, metanol nebo etanol. Prioritu má vodík protože je obnovitelným zdrojem, a účinnost vodíkového palivového článku je v porovnání s ostatními palivovými články nejvyšší (pokud do celkové bilance účinnosti nezahrnujeme výrobu vodíku).

Nákladní automobily a alternativní paliva
Bez ohledu na velikost dopravní firmy a na tonáž vozidel, které používá, je jasné, že zákazníkům musí zajistit pružnost a jistotu dodávky. Distribuční síť paliva je tedy jednou z klíčových podmínek pro nasazení netradičních pohonů u nákladních automobilů.

Z pohledu krátkodobého horizontu se výrobci nákladních vozidel vydali cestou snižování emisí při spalování klasické nafty. Již nyní jsou ve výrobě motory plnící emisní normy Euro5, čehož se dosáhlo katalytickou reakcí za pomoci předvstřiku močoviny, která se i u nás začíná nabízet pod názvem AdBlue.
Dalším z krátkodobých řešení je mísení nafty v malém poměru s bionaftou nebo syntetickou naftou. Podle údajů výrobce Scania, mohou jejich vozy bezproblémově jezdit s pětiprocentní příměsí metylesteru řepkového oleje.

Pokud ve střednědobém horizontu dojde k rozšíření distribuční sítě zemního plynu, dá se předpokládat využití tohoto paliva. Pro úsporu ropy a snížení emisí zatím dochází k nasazení zemního plynu pouze u vozidel, u kterých nejsou nevýhody CNG (objemné nádrže a nevyvinutá distribuční síť) překážkou. Touto oblastí jsou zejména autobusy. Dokladem toho je i bilance CNG čerpacích stanic, kterých je v ČR necelé dvě desítky, z toho cca polovina veřejných a druhá polovina neveřejných vlastněných autobusovými podniky. Autobusy mohou rozměrné nádrže vozit v zavazadlovém prostoru, nebo na střeše. Výrobci autobusů (například Scania) se buď vydávají cestou velkoobjemových zážehových motorů, nebo úpravami vznětových motorů pro použití plynných paliv. Takovýmito úpravami se v České republice zabývá například firma Tedom.

Celý článek si přečtěte v Truck & Business č. 3 / 2006