Abstrakti
Tämän väitöstutkimuksen tavoitteena oli vertailla työkonemoottoreiden vaihtoehtoisia polt- toaineita. Tutkimus keskittyi kahteen uusiutuvaan polttoainevaihtoehtoon: vetykäsiteltyyn kasviöljyyn (HVO) sekä etanoliin. Nämä kaksi polttoainetta edustavat erilaisia lähestymis- tapoja haasteeseen korvata fossiiliset polttoaineet uusiutuvilla, mutta samalla ne myös edus- tavat ja todentavat polttoainevaihtoehtojen laajaa kirjoa. HVO:ta voidaan käyttää nykyisissä moottoreissa ilman teknisiä muutoksia, mutta etanolin käyttö vaati merkittäviä muutoksia moottoritekniikkaan. Tässä tutkimuksessa etanolia käytettiin hyödyntämällä kaksoispoltto-ainepalamista (engl. dual-fuel), jossa etanoli ruiskutettiin moottorin imusarjaan esisekoittu-neen ja homogeenisen seoksen muodostamiseksi. Etanoli sytytettiin ruiskuttamalla diesel-polttoainetta moottorin sylinteriin lähellä yläkuolokohtaa.
Tutkimuksen HVO osuudessa päähuomio oli typen oksidi (NOx) ja hiukkaspäästöissä (PM), mitkä molemmat pienenivät tutkimuksissa - HVO:n parafiinisen rakenteen ja korkean setaani-luvun ansiosta. Erityisen huomionarvoista tuloksissa oli, että HVO:lla NOx- ja PM-päästöt laskivat yhtäaikaisesti, mikä poikkeaa tyypillisestä fossiilisella dieselillä havaittavasta kään-teisestä korrelaatiosta. Tutkimuksissa havaittiin myös, että moottoriparametrien (ruikutus-ajoitus, pakokaasujen takaisin kierrätys ja imuvent-tiilin ajoitus) uudelleen kalibroinnilla, PM- ja NOx-päästöt laskivat entisestään HVO:ta käytettäessä. Hiukkaspäästöjen voimakkaasta vähentymisestä huolimatta, hiukkasten rakenteessa ei havaittu eroa- vaisuuksia HVO:n ja fossiilisen dieselin välillä.
Etanolikaksoispolttoaine tutkimuksessa käytettiin sekä puhdasta etanolia että E85 seosta, jossa on 85% etanolia ja 15% bensiinin kaltaisia hiilivetyjä. Pääpainopiste oli konseptin sovel-tuvuustutkimuksessa - erityisesti pakokaasupäästöjen ja etanoli energiaosuuden kannalta. Tutkimuksissa maksimi- etanoliosuus vaihteli välillä 30-90%, riippuen moottorin kuormapis-teestä. Osuutta rajoittavat suuri sylinteripaineen kulmakerroin sekä dieselsuuttimen mini-miruiskutusannos. Tutkimuksissa etanolikaksoispolttoainepalamiselle ominaista oli hiilimo-noksidi- ja hiilivetypäästöjen voimakas nousu.
Tutkimuksessa verrattiin kahta uusiutuvaa vaihtoehtoista polttoainetta, joiden ominaisuudet ja tekninen kypsyysaste erosivat merkittävästi. HVO on jo kaupallinen tuote, sitä voidaan käyt-tää olemassa olevissa moottoreissa ja sillä saavutetaan selkeitä hyötyjän pakokaasupäästöissä. Etanolikaksois-polttoainepalaminen, selkeästä potentiaalista huolimatta, vaatii vielä pitkäl-listä tutkimusta ja kehitystä, ennen sen mahdollista kaupallistammista. HVO:n etuna on myös, että se soveltuu olemassa olevaan dieselpolttoaineen jakelujärjestelmään toisin kuin etanoli, jolle ei ole olemassa jakelujärjestelmää suurimmassa osassa maita.
Julkaisun otsikon käännös | Tutkimuksia vaihtoehtoisista polttoaineista työkonemoottoreihin |
---|---|
Alkuperäiskieli | Englanti |
Pätevyys | Tohtorintutkinto |
Myöntävä instituutio |
|
Valvoja/neuvonantaja |
|
Kustantaja | |
Painoksen ISBN | 978-952-60-6560-1 |
Sähköinen ISBN | 978-952-60-6561-8 |
Tila | Julkaistu - 2015 |
OKM-julkaisutyyppi | G5 Artikkeliväitöskirja |
Tutkimusalat
- vaihtoehtoiset polttoaineet
- työkonemoottori
- vetykäsitelty kasviöljy
- etanoli