Paliwa silnikowe
Paliwa silnikowe
Konwencjonalne.
Spalanie
Niekonwencjonalne (alternatywne).
Reakcja utleniania egzoenergetyczna, w której wyniku szybkość
wywiązywania ciepła w ustalonych warunkach otoczenia
Paliwa silnikowe konwencjonalne
powoduje promieniowanie elektromagnetyczne o częstotliwości
Paliwa silnikowe konwencjonalne  paliwa węglowodorowe
w zakresie promieniowania widzialnego o natężeniu uznanym za
pochodzące z przeróbki ropy naftowej: benzyny silnikowe i oleje
umowną granice świecenia.
napędowe.
Paliwa silnikowe niekonwencjonalne (alternatywne)
Paliwa silnikowe niekonwencjonalne  paliwa węglowodorowe
i inne, pochodzące z przeróbki ropy naftowej i innych zasobów
mineralnych, pochodzące z przeróbki surowców biologicznych
oraz tzw. syntetyczne i inne.
2
Paliwa silnikowe zastępcze Paliwa niekonwencjonalne
Paliwa silnikowe zastępcze  paliwa alternatywne, stanowiące
paliwa zastępcze benzyny silnikowej do silników o zapłonie
Paliwa gazowe Paliwa ciekłe Paliwa stałe
iskrowym lub oleju napędowego do silników o zapłonie
samoczynnym. Paliwa zastępcze są zamiennikami benzyny
Paliwa Paliwa Alkohole Pył węglowy
silnikowej lub oleju napędowego.
węglowodorowe niewęglowodorowe
Etery
Gaz ziemny: Wodór
Oleje roślinne
CNG
Gaz generatorowy
LNG
Estry olejów roślinnych
Biogaz
Gaz świetlny
Paliwa syntetyczne:
Amoniak
Gaz Gaz wodny
Eter dimetylowy DME
ropopochodny
Benzyna syntetyczna
LPG
LNG
3 4
Spalanie paliw węglowodorowych
60
m m
CnHm + (n + )O2 çÅ‚ CO2 + H2O
çÅ‚n
4 2
40
Spalanie paliw zawierających węgiel, wodór i tlen
20
m r m
CnHmOr + (n + - )O2 çÅ‚ CO2 + H2O
çÅ‚n
4 2 2
0
0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2
Przeciętny skład masowy benzyn silnikowych i olejów
napędowych:
n/m
15% H2
Zależność ciepła spalania węglowodorów CnHm od stosunku liczb atomów
85% C
węgla i wodoru w cząsteczce
5 6
sp
c [MJ/kg]
Wymagania stawiane paliwom ze względu na ochronę
2
środowiska:
1,5
1. Zapewnienie silnikom jak największej sprawności ogólnej
w celu ochrony zasobów naturalnych i ograniczenia
globalnych emisji spowodowanych spalaniem paliw 
1
stosowania paliw o jak największej wartości opałowej.
0,5
2. Stosowanie paliw, umożliwiających zmniejszenie emisji
substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska.
0
Minimalizacja udziału w paliwach zanieczyszczeń i dodatków,
0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2
sprzyjających emisji substancji szkodliwych dla środowiska.
n/m Odnawialność paliw, umożliwiająca cyrkulację węgla
w niewielkiej skali czasu.
Zależność ilości powstającego w wyniku spalania węglowodoru CnHm
dwutlenku węgla względem liczby cząsteczek węglowodoru oraz jego
molowego ciepła spalania od stosunku liczb atomów węgla i wodoru
w cząsteczce węglowodoru
7 8
3. Wymagania bezpieczeństwa użytkowania środków transportu
Podstawowe problemy stosowania paliw silnikowych:
i silników.
1. Ograniczenie emisji substancji szczególnie szkodliwych dla
Biodegradowalność paliw.
środowiska, m.in. przez:
4. Zapewnienie silnikom dostatecznej trwałości  ograniczenie
ograniczenie zawartości węglowodorów aromatycznych,
powstawania produktów zużycia oraz produktów
odpowiednie komponowanie paliw.
odpadowych obsługi środków transportu.
2. Ograniczenie zanieczyszczeń i dodatków, sprzyjających emisji
5. Wytwarzanie i dystrybucja paliw powinny zapewnić jak
substancji szkodliwych dla środowiska, m.in.: związków
najmniejszą degradację środowiska.
ołowiu (benzyny) i siarki (oleje napędowe i benzyny).
3. Spełnieniem przez paliwa innych funkcji niezbędnych
w eksploatacji silników przez zapewnienie odpowiednich
właściwości fizyko chemicznych, m.in. przeciwkorozyjnych,
myjących, oddziałujących na przebieg procesów spalania itp.
9 10
Stosowanie dodatków zawierających tlen:
Benzyny silnikowe
 Alkohole.
Benzyna silnikowa  mieszanina węglowodorów i innych
 Etery:
zwiÄ…zków organicznych o temperaturze wrzenia (40 ÷ 200) ºC.
" eter metylo tert butylowy  MTBE,
Tendencje:
" eter etylo tert butylowy  ETBE.
Ograniczanie zawartości ołowiu do
0,013 g/dm3 w dystrybucji.
0,005 g/dm3 u producenta.
Ograniczenie zawartości siarki  ze względu na trwałość
i skuteczność reaktorów katalitycznych.
Ograniczanie zawartości węglowodorów aromatycznych
do 30%, w tym benzenu do 1%.
Zwiększanie zawartości izoalkanów  benzyny
reformowane.
11 12
m
n/c [mol/MJ]
 Stosowanie dodatków zawierających tlen:
Oleje napędowe
 Alkohole.
Olej napędowy  mieszanina węglowodorów (od C11H24 do
 Etery:
C18H28) i innych związków organicznych o temperaturze
wrzenia (150 ÷ 350) ºC. " eter metylo tert butylowy  MTBE,
" eter etylo tert butylowy  ETBE.
Tendencje:
 Estry wyższych kwasów karboksylowych
Ograniczenie zawartości siarki poniżej 50 ppm (w oleju
(tłuszczowych).
City Diesel 10 ppm = 0,001%).
Zmniejszenie gęstości i lepkości.
Zwiększanie liczby cetanowej.
Zmniejszenie zawartości węglowodorów aromatycznych.
Obniżenie temperatury końca destylacji.
13 14
Gazowe paliwa węglowodorowe Paliwa niekonwencjonalne (alternatywne)
Skroplony gaz ziemny LNG (liquefied natural gas)  Wodór.
przechowywany w temperaturze  162 ºC i pod ciÅ›nieniem
Alkohole (metanol, etanol i wyższe alkohole) oraz ich
atmosferycznym.
pochodne.
Sprężony gaz ziemny CNG (compressed natural gas) 
Oleje roślinne i ich pochodne, przede wszystkim estry
przechowywany w temperaturze otoczenia i pod ciśnieniem
metylowe i etylowe.
(16 ÷
÷ 25) MPa.
÷
÷
Inne paliwa tzw. syntetyczne, takie jak: amoniak, eter
Skroplony gaz ropopochodny - mieszanina skroplonych
dimetylowy (DME), furany.
gazów, przede wszystkim: propanu i butanu LPG (liquefied
petroleum gas)  przechowywany w temperaturze otoczenia
i pod ciÅ›nieniem (0,3 ÷
÷ 0,5) MPa.
÷
÷
15 16
Wodór do silników ZI
Wodór
Emisje drogowe w badaniach pojazdu z silnikiem zasilanym
Zasoby wodoru we wszechświecie  90% masy
wodorem niższe niż przy zasilaniu benzyną:
wszechświata!
Emisja tlenku węgla o 97%.
Najpoważniejsze problemy:
Emisja węglowodorów o 99%.
Otrzymywanie wodoru na skalę przemysłową  ogniwa
Emisja tlenków azotu o 32%.
fotoelektryczne o dostatecznie dużej sprawności.
Przechowywanie wodoru w pojez
dzie.
Zastosowanie wodoru w ogniwach paliwowych.
Przechowywanie wodoru w pojez
dzie:
W stanie gazowym sprężony wodór pod ciśnieniem 55 MPa
i w temperaturze otoczenia.
W stanie skroplonym pod ciśnieniem zbliżonym do
atmosferycznego w temperaturze  253 °
°C.
°
°
W postaci związków chemicznych z metalami (wodorków).
W postaci zaabsorbowanej na polimerach.
17 18
Postulat odnawialności paliw, tzn. skrócenia o wiele Ekologiczne skutki zastosowania estrów olejów roślinnych
rzędów wielkości czasu cyrkulacji nośników energii (jako paliw samoistnych oraz dodatków do paliw
(z poziomu milionów lat do kilku lat). konwencjonalnych):
Nieznaczne zmniejszenie emisji tlenku węgla
Podstawowe paliwa odnawialne:
i węglowodorów.
Paliwa roślinne:
Zwiększenie emisji tlenków azotu.
Alkohole (metanol, etanol, propanole, butanole i inne).
Zmniejszenie emisji cząstek stałych.
Wyższe kwasy karboksylowe (oleje roślinne) i ich pochodne
(przede wszystkim estry); estry olejów: rzepakowego Zwiększenie emisji aldehydów.
(RME, RP
ME), palmowego (PME, PP
ME), kokosowego,
Zmniejszenie emisji związków siarki.
słonecznikowego (SME).
Ograniczenie emisji dwutlenku węgla kopalnego
Biogaz  pochodzący z procesów beztlenowego rozkładu
w zamkniętym cyklu powstawania i eksploatacji paliw.
związków organicznych zawartych w biomasie.
Dobra biodegradowalność paliwa.
19 20
Ekologiczne skutki zastosowania bioetanolu (jako paliw
samoistnych oraz dodatków do paliw konwencjonalnych):
Znaczne zmniejszenie emisji tlenku węgla
i węglowodorów.
Zmniejszenie emisji tlenków azotu.
Znaczne zmniejszenie emisji cząstek stałych.
Zwiększenie emisji aldehydów.
Zmniejszenie emisji związków siarki.
Ograniczenie emisji dwutlenku węgla kopalnego
w zamkniętym cyklu powstawania i eksploatacji paliw.
Dobra biodegradowalność paliwa.
21