This topic contains 8 replies, has 4 voices, and was last updated by 
-
Topic
-
Metan
Lífmetani má safna og hreinsa með mjög litlum tilkostnaði en það er ein af
aukaafurðum frá urðun og rotnun á lífrænum úrgangi4. Notkun metans á bifreiðar
gerðar fyrir bensín krefst breytinga á vélbúnaði. Næstum allar bílvélar í dag eru gerðar fyrir fljótandi eldsneyti og því þarf að breyta eldsneytiskerfi og jafnvel
ræsibúnaði vélarinnar ef notast á við metan sem orkugjafa þar sem það er í
gasformi.
Á síðustu árum hefur verið mikil aukning á framleiðslu bíla sem geta bæði notað
bensín og metan. Þetta er mikið fagnaðarefni og flýtir fyrir metanvæðingu
hérlendis. Helstu kostir metans er umhverfisvænn bruni og lítill kostnaður við
framleiðslu eldsneytisins. Ókostirnir eru að metangas hefur lágt orkumagn og að
breytingar þarf að gera á núverandi vélum til að unnt sé að nýta það. Í bílum hér á
landi er metan geymt í þrýstitönkum á gasformi við 200 bara þrýsting. Til
samanburðar má nefna að própan við stofuhita þarf einungis 6,4 bara þrýsting til
að vera fljótandi. Helsti galli við metan er hversu plássfrekt það er við geymslu í
tönkum farartækja. Orkumagn metans við 200 bar er lítið, einungis 7,2 MJ/lítri
miðað við bensín sem hefur 34,8 MJ/lítri.
Ef við tökum dæmi um venjulegan fólksbíl með 50 lítra bensíntank sem á að
breyta í metanbíl og bíllinn ætti að hafa sömu orku í formi metans geymda í
þrýstitönkum við 200 bar þá þyrftu tankarnir að vera 237 lítrar að rúmmáli. Það er
nokkuð ljóst að erfitt gæti reynst af koma þeim fyrir í bílnum.
Hægt er að komast hjá þessu vandamáli að hluta með því að kæla metanið niður
fyrir -162°C. Við þennan mikla kulda verður metanið fljótandi og eðlismassi þess
fer þá upp í 0,5 kg/l og orkuþéttleikinn verður 25,3 MJ/lítri. Í fljótandi formi er
orkuþéttleikinn orðinn viðunandi og möguleikar metans sem orkugjafa aukast
mikið. Að kæla metan niður fyrir -162°C er hins vegar orkufrekt ferli sem veldur
hækkun á framleiðslukostnaði.
Það er því ljóst að metan er að mörgu leyti ákjósanlegur orkugjafi, ódýr í
framleiðslu og gefur hreinni bruna en bensín og útstreymi koltvíoxíðs er helmingi
minna en hjá bensíni. En við nýtingu metans er við sömu vandamál að etja og
þegar vetnisgas á í hlut, þ.e. hversu orkuþéttleiki á rúmmálseiningu er lítill.
Metangas er þó í hraðri þróun sem orkugjafi hér á höfuðborgarsvæðinu. Til að
tryggja orkuöryggi með lífmetan mætti treysta á innflutt jarðgas til vara.
-
Replies
-
Hmm, ca. 35 MJ í lítra af bensíni, Nissan Leaf er með 300kg af rafhlöðum sem geyma 86 MJ. Semsagt 300kg rafhlaða geymir svipaða orku og er í rúmum tveimur lítrum af bensíni…
Ég held að við getum allavega gleymt því að rafmagnsvæða jeppaflotann nema rafhlöður taki stökkbreytingum.
Bjarni G. (að hugsa upphátt)
Dimethyleter
Efna-Dimethyleter (DME) er lífrænt efnasamband (CH3OCH3) sem er einn af
nýjustu orkuberunum sem skoðaðir hafa verið fyrir farartæki en rannsóknir á
DME hófust fyrir alvöru árið 1995.
Efna-DME er myndað úr vetni (H2) og koltvíoxíði (CO2). Vetnið er hugsað að
framleiða hérlendis með rafgreiningu vatns og koltvíoxíðið sem finna má í
umhverfinu eða þar sem útblástur hans verður til.
DME er glært gas sem nota má á dísilvélar með breytingum á eldsneytiskerfi
þeirra. Efnið er í gasformi við stofuhita en verður fljótandi við -23°C eða við þrýsting yfir 5,1 bar. Í fljótandi formi er orkumagnið 28,9 MJ/kg sem er 37%
meira en fyrir metanól en 46% minna en bensíns. Eðlismassi DME í fljótandi
formi er 0,668 kg/l og orkumagn á rúmmálseiningu er 19,2 MJ/lítra. Betri bruni
DME vegur þó örlítið upp á móti þessu því að í gasformi er orkuþéttleiki DME
59,4 MJ/m3 sem er 65% meira en fyrir metangas1. Þessi eiginleiki gerir DME á
margan hátt að hentugra eldsneyti en til dæmis metan og vetni.
Auðveldlega er hægt að nota DME á dísilvélar með breytingum á
eldsneytiskerfinu. Stutt og einföld kolefniskeðja DME leiðir til minni útblásturs
CO við bruna og nýtni vélarinnar eykst, sérstaklega við lægri snúning hennar.
Einnig er útblástur án sótagna og reyks. Ólíkt metanóli veldur DME ekki tæringu
málma og er alveg skaðlaust mannslíkamanum, t.d. er það notað í úðabrúsa og í
sum astmalyf sem flutningsefni.
DME má bæði eima beint úr efnasmíðuðu BtL-„hráolíu“ líkt og metanól, eða
vinna það úr metanóli beint. Með gösun á lífmassa er hægt að framleiða DME
með einu þrepi eða tveimur ef metanól er notað sem milliskref2.
Helsta vandamálið við DME sem eldsneyti á dísilvélar er að DME hefur mjög
lélega smureiginleika. Þar sem allir hlutar eldsneytiskerfis dísilvéla fá smurningu
beint frá eldsneytinu veldur þetta vandamálum. Tvær mögulegar lausnir hafa
verið reyndar til að taka á þessu vandamáli. Annars vegar hefur verið reynt að
hanna olíuverk og spíssa með nýtt eldsneyti í huga og hins vegar að bæta
smureiginleika DME með íblöndun smurefna. Þar kæmi lífdísill hugsanlega til
greina vegna góðra smureiginleika. DME má einnig nota sem íblöndun í jarðdísil
enda er það sambærilegt etanóli að orkumagni (MJ/kg).
Ef skipta ætti úr dísil yfir í DME þarf 93 lítra af fljótandi DME með sama
orkumagn og 50 lítrar af dísil. DME gæti hentað vel á t.d. flutningabíla og skip en
þar er aukin eldsneytisgeymsla ekki stórt vandamál.
Kínverjar og Japanir hafa stundað miklar rannsóknir á DME síðan 1996 enda hafa
Kínverjar yfir að ráða miklu af kolum sem hægt er að nota til framleiðslu á DME3.
En eigi DME á að flokkast sem endurnýjanlegur orkugjafi verður að framleiða
hann úr lífmassa eins og til dæmis BtL-ferlið.
Vetni
Trúlega er vetni mest rannsakað af þeim orkuberum sem við þekkjum og er það
ekki að ástæðulausu. Við bruna vetnis er útblásturinn næstum eingöngu vatnsgufa
og örlítið magn af NOx myndast. Vetni er mjög algengt í hinum ýmsu efnasamböndum og stórar vetnisbirgðar eru
geymdar í formi vatns og sjávar á jörðinni. Vetni og kolefni eru aðalorkugjafar
allra þeirra tegunda eldsneytis sem talin eru upp hér. Við rafgreiningu á vatni
myndast vetni og súrefni. Við bruna á vetni bindast vetni og súrefni aftur og úr
verður vatn eða hreinn bruni. Vetni brennur mun hraðar en önnur eldsneyti og er
bruninn því sem næst sprenging1.
Ef vetni væri notað á bensínvél yrði að gera breytingar á kveikjutíma vélarinnar
því að brunahraði vetnis er margfaldur brunahraði bensíns. Í stað þess að nota
vetni á sprengihreyfil má nota það á efnarafal. Efnarafalar sameina vetni og
súrefni með því að snúa rafgreiningu vatns til baka og endurheimta þannig hluta
þeirrar raforku sem sett var í rafgreininguna. Þetta er spennandi tækni því að
þannig má nýta raforku á bíla með vetni sem orkubera. Efnarafall, sem er knúinn
af vetni, gefur ekki frá sér útblástur heldur næstum eingöngu hreina vatnsgufu.
Raforkan sem efnarafallinn framleiðir er notuð til að knýja rafmótor eins og um
væri að ræða rafmagnsbíl. Þessi tækni er ráðandi í vetnisrafbílum í dag.
Vetni hefur marga góða kosti sem eldsneyti á farartæki en einnig ókosti. Lágt
orkumagn á rúmmálseiningu er helsti ókostur vetnisgas. Þrátt fyrir að vetni hafi
120 MJ/kg orkumagn, sem er hátt, er eðlismassi vetnisgas svo lágur að orkan á
rúmmálseiningu er mjög lítil.
Í vetnisbílum er vetnið geymt í koltrefjaþrýstitönkum sem geyma það við 350 bar
þrýsting. Við þennan mikla þrýsting er orkuþéttleikinn einungis 3,5 MJ/lítri. Hægt
er að hækka orkuþéttleikann með meiri þrýstingi en mestur verður hann þegar
vetni verður fljótandi 9,3 MJ/lítra.
Til þess að gera vetni fljótandi þarf að kæla það niður fyrir -253°C. Þessi kæling
útheimtir mikla orku eða 12,5 – 15 kWh/kg. Þrátt fyrir vel einangraðan tank er
erfitt að halda vetninu svona köldu og í geymi farartækis því að vetni getur valdið
málmbroti og því lekið úr geyminum.
Nánari upplýsingar og heimildaskrá:
http://www.sigling.is/lisalib/getfile.aspx?itemid=5350
kv. gundur
@Ýktur wrote:
Hmm, ca. 35 MJ í lítra af bensíni, Nissan Leaf er með 300kg af rafhlöðum sem geyma 86 MJ. Semsagt 300kg rafhlaða geymir svipaða orku og er í rúmum tveimur lítrum af bensíni…
Ég held að við getum allavega gleymt því að rafmagnsvæða jeppaflotann nema rafhlöður taki stökkbreytingum.
Bjarni G. (að hugsa upphátt)
Þarna þarf að taka tillit til þess að rafmótorar eru að nýta meira en 90% af ofkunni, en bensínmótorar bara um 40% (minnir mig) Að auki eru rafmótorar hlutfallslega miklu léttari en bensínmótorar sem einnig vegur upp á móti.
@jong wrote:
Þarna þarf að taka tillit til þess að rafmótorar eru að nýta meira en 90% af ofkunni, en bensínmótorar bara um 40% (minnir mig) Að auki eru rafmótorar hlutfallslega miklu léttari en bensínmótorar sem einnig vegur upp á móti.
Þannig að 300kg af rafhlöðum jafngilda 5 lítra tank…
Eina vitið er að smíða „hybrid“ trukk, þ.e.a.s. rafmótor á hvert hjól og „litla“ lífdíselrafstöð í húddið. Fínt að hafa líka rafhlöðu sem myndi duga í kannski eina góða brekku
Bjarni G.
Sælir
Gaman að segja frá því að þessi texti er allur tekinn orðréttur upp úr lokaverkefninu mínu í Vél og orkutæknifræði. Jón Bernódusson, fer þarna ansi frjálslega með reglur um höfundarétt og eignar sér skrif annarra.
En varðanda orkugjafana þá henta rafhlöður í dag ekki fyrir neitt nema innanbæjarsnatt. Ég held að menn geri sér almennt ekki grein fyrir þeirri gífurlegu orku sem við erum að nota í 300 lítra jeppatúr. Það versta við núverandi vélar er samt að 60-75% af þessum lítrum sem renna í gegn fara bara í að hita upp umhverfið.
kv
Kristján Finnur Sæmundsson
Sæll Kristján.
Ekki ætla ég að verja Jón Bernódusson, en hann vitnar 9 sinnum í skýrsluna þína.
1 Kristján Finnur Sæmundsson; 2009: „Framleiðsla á lífdísil á Íslandi“. Lokaritgerð í vél – og
orkutæknifræði við Tækni- og verkfræðideild Háskólans í Reykjavík, 2009.Þú hefur gert mikilvægt og áhugavert lokaverkefni. Takk fyrir það.
kv. Guðmundur Guðmundsson
You must be logged in to reply to this topic.