Испытание биотоплива: мир становится чище

ТЕГИ:

В.Любарский, Институт сельскохозяйственной инженерии Литовского сельскохозяйственного университета

Биодизель уже популярен во многих странах Европы — по желанию автовладельца на заправочных станциях биодизель могут заливать в бак автомобиля как в чистом виде, так и в качестве добавки к дизтопливу. Применение биодизельного топлива и его смесей не только снижает загрязнение окружающей среды окисью углерода, но и полезнее для вашего железного коня.

 

С ветерком на рапсе

Согласно директивам ЕС, к 2010 году 5,75% используемого в этих странах жидкого топлива должно быть заменено биотопливом. В настоящее время наиболее популярным моторным биотопливом в странах ЕС является рапсовый метиловый эфир (РМЭ) и его смеси с минеральным дизельным топливом. Испытания работы тракторов и автомобилей на чистом РМЭ и его смеси с минеральным топливом проведены в Германии, Австрии, Чехии, Польше и других странах. Большинство исследователей отмечают отсутствие негативного воздействия биодизельного топлива на технические и эксплуатационные показатели испытываемой техники, за исключением того, что расход топлива увеличивается в среднем на 5-10%, а развиваемая двигателем мощность снижается до 5%.

Однако существует и другое мнение. Биотопливо оказывает разрушительное воздействие на пластмассовые и резиновые детали топливной системы и лакокрасочные покрытия. Это явление было установлено и нами при исследованиях возможностей применения растительных масел в гидросистемах сельскохозяйственной техники.

В странах ЕС применение биодизельного топлива регламентировано производителями автотракторной техники, а техника стран СНГ таких сертификатов не имеет. В связи с этим в Литве возникла производственная необходимость проверки энергетической и экологической эффективности использования РМЭ и его смесей с минеральным дизельным топливом в несертифицированных тракторах мощностью 18 кВт (Т-25А) и 58 кВт (МТЗ-82).

 

Что и как измерили

Программой работ предусматривается определение удельного расхода топлива при выполнении сельскохозяйственных работ тракторными агрегатами с тракторами мощностью 18 кВт (Т-25А) и 58 кВт (МТЗ-82), а также эмиссии окиси азота NOx, окиси углерода СО и твердых частиц в атмосферу при использовании биодизельного топлива и его смесей. В качестве топлива использованы: чистый РМЭ, смесь РМЭ с минеральным дизельным топливом в пропорции 30:70 и 50:50, а также обычное минеральное дизельное топливо. При проведении исследований двигатели тракторов работали с нагрузкой 50-100%.

Удельный и часовой расход топлива определяли при предпосевном культивировании вспаханной почвы агрегатом с трактором мощностью 58 кВт (МТЗ-82) и культивировании стерни трактором мощностью 18 кВт (Т-25А). Силу тяги измеряли с помощью тензометрической системы — силового звена с пределом измерения 1,5-3,0 т и измерительного блока ЭМА-ПМ. Расход топлива определяли весовым методом, подключив систему питания двигателя к специальной съемной измерительной емкости. Для измерения эмиссий и степени дымности двигателя использован газоанализатор TECNOTEST-481 и дымомер TECNOTEST-490.

Опыты проводили по пахоте и стерне. Длина загона 100-200 м. Повторность измерений — трехкратная. Тракторные агрегаты испытывали на четырех скоростных режимах. Твердость почвы определяли пентометром RIMIL-СР.20, используя стандартный конус диаметром 12,5 мм и цилиндрический наконечник с площадью поверхности 3,0 см2. Кроме твердости, по стандартной методике определяли влажность почвы и ее гранулометрический состав.

 

Результат - "положительно!"

Минимальные значения удельного расхода топлива получены при максимальной силе тяги Рmах = 31,5-32,4 кН и рабочей скорости V = 2,3-3,4 м/с. Они соответственно равны: М — 451 ±7 г/кВт.ч; 30 — 469 ± 8 г/кВт.ч; 50 — 478 ± 10 г/кВгч. и 100 — 505 ± 9 г/ кВт.ч. Уровень достоверности ~0,95.

Таким образом, удельный расход чистого РМЭ на 8,9% выше, чем минерального дизельного топлива. При работе с топливными смесями (содержание РМЭ 50% и 30%) расход топлива был выше соответственно на 6,0% и 4,0%.

Результаты исследования тракторного агрегата мощностью 18 кВт при культивировании стерни следующие: влажность почвы — 17,0%, твердость — 810 кПа. Исследования проведены при движении агрегата на четырех передачах со скоростью 1,2-2,7 м/с. Наименьшие значения удельного расхода топлива всех видов получены при силе тяги Рmах = 11,1 — 12,2 кН и рабочей скорости агрегата V=1,8-2,1 м/с. Они соответственно равны: М — 210 ± 3 г/кВт.ч; 30-213 ± 2 г/кВгч; 50 — 229 ± 4 г/кВт.ч и 100 — 248 ± 3 г/кВт.ч.

При использовании РМЭ удельный расход топлива увеличился на 12% по сравнению с минеральным дизельным топливом. При использовании смесей получены следующие результаты: 50-5,8% и 30-3,9%. При работе тракторных агрегатов мощностью 58 кВт и 18 кВт с минимальной нагрузкой (30% и менее) различие в удельном расходе топлива не было столь существенным и составило всего 1-3%, т.е. находилось в пределах погрешности измерений.

Содержание NOx в выхлопных газах увеличивается пропорционально увеличению доли РМЭ в топливной смеси. При работе трактора на чистом РМЭ содержание NOx в выхлопных газах увеличивается на 6-9% по сравнению с его работой на минеральном дизельном топливе. Однако во всех случаях содержание NOx не превышало предельно допустимой нормы — 600 мг/м3.

При замене минерального дизельного топлива на РМЭ содержание СО в выхлопных газах в случае одинаковых нагрузок тракторного агрегата снижается на 5,8-8,5%.

Использование биодизельного топлива положительно влияет на дымность выхлопа при всех режимных параметрах работы двигателя. Установлено, что при работе на РМЭ степень дымности двигателя снижается на 40-70% по сравнению с его работой на минеральном дизельном топливе. В свою очередь, дымность выхлопа зависит от нагрузки тракторного агрегата: ее сравнительная величина минимальна при нагрузке 73-80% от номинальной.

Обобщая полученные результаты, можно сделать вывод, что применение биотоплива в целом положительно воздействует на окружающую среду.

Следовательно:

  1. В одинаковых условиях эксплуатации тракторы мощностью 18 и 58 кВт при работе на РМЭ и его смесях с минеральным дизельным топливом на максимальной мощности развивают одинаковую силу тяги.
  2. В зависимости от нагрузки удельный расход топлива при работе на РМЭ больше на 8,9-12,0%, при работе на смеси (50% РМЭ и 50% минерального дизельного топлива) — на 5,8-6,0% и при работе на смеси с содержанием РМЭ 30% — на 3,94,1% больше, чем при работе на обычном дизельном топливе. Тракторы меньшей мощности (18 кВт), работая на РМЭ, расходуют относительно больше топлива, чем тракторы мощностью 58 кВт.
  3. При минимальной нагрузке (на разворотах, холостом ходу) разница в расходе РМЭ и минерального дизельного топлива незначительна.
  4. Применение биодизельного топлива и его смесей снижает загрязнение окружающей среды окисей углерода, повышается чистота выхлопа, хотя и на 6-9% увеличивается содержание в нем окисей азота по сравнению с работой тракторного агрегата на минеральном дизельном топливе.

Справка. Испытание биотоплива: мир становится чище

                                                                                                                                                                                                                     

Агротехника Украины - журнал про технологии техники для сельского хозяйства

Сільське господарство як базис агропромислового комплексу кожної держави, розвивається з наданням максимуму уваги з боку уряду і приватних осіб. На сторінках нашого спеціалізованого журналу, представлена перевірена редакторами та корисна інформація для фермерів і інженерів, агрономів і керівників агропромислових комплексів, описується агротехніка й особливості застосування сільгосптехніки.

Для передплатників і відвідувачів: корисні дані на сторінках онлайн-журналу

Орієнтуючись на використання передових та інноваційних технологій і підвищення зручності пошуку інформації в інтернет-просторі, наш журнал створений для досвідчених і початківців фахівців

  • на сторінках онлайн-журналу публікується перевірена інформація про сільськогосподарських машинах і агротехніку, оновлення на ринку і новини від виробників;
  • інтернет-ресурс відкриває доступ до корисних і ретельно обробленим, відібраним даних, які необхідні для підвищення ефективності ведення сільського господарства;
  • тематичне розмаїття публікованих матеріалів і адаптований інтерфейс ресурсу допомагає швидко і в доступному форматі отримати доступ до необхідної інформації.

Опубліковані матеріали доповнюються фотографіями та містять перевірені, достовірні дані й зберігаються в архіві.

Користувачі та відвідувачі, рекламодавці й працюють в агропромисловому комплексі можуть оформити безкоштовну передплату і співпрацювати з нашим журналом. Ми працюємо для людей, зацікавлених в розвитку АПК, які прагнуть до підвищення ефективності й прибутковості власного бізнесу!