ЗНИЖЕННЯ ВУГЛЕЦЕВОГО СЛІДУ ДИЗЕЛІВ ШЛЯХОМ ЗАСТОСУВАННЯ ПАЛИВА РОСЛИННОГО ПОХОДЖЕННЯ
DOI:
https://doi.org/10.20998/0419-8719.2025.1.10Ключові слова:
альтернативні палива, дизель, парникові гази, HVO, теплотворна здатність, FAME, тривалість впорскування, вуглецевий слід, коефіцієнт корисної діїАнотація
У статті розглянуто вплив застосування альтернативних палив рослинного походження на енергоефективність, екологічні показники та процеси згоряння в автотракторному дизелі. Актуальність теми зумовлена потребою зниження вуглецевого сліду дизельних двигунів у контексті посилення вимог до викидів парникових газів, підвищення енергетичної незалежності та забезпечення паливної автономності критичних секторів економіки. Основну увагу приділено оцінці експлуатаційних характеристик дизеля при роботі на паливних сумішах, що містять метилові ефіри жирних кислот (FAME) та гідроочищену рослинну олію (HVO), у порівнянні з традиційним дизельним паливом нафтового походження. Проведено огляд фізико-хімічних властивостей зазначених палив, зокрема: густини, питомої нижчої теплоти згоряння, цетанового числа, в’язкості, температури спалахування, вмісту кисню, співвідношення маси вуглецю до водню. Розглянуто конструктивно-технологічні обмеження на їх застосування у сучасних дизелях. Виконано оцінку ефективності внутрішнього кисню у FAME у процесі згоряння на основі аналізу хімічної структури, термічної стабільності ефірних груп та кінетичних умов у камері згоряння. Математичне моделювання робочого процесу дизеля 4ЧН10,7/12,4 здійснено у програмному комплексі Blitz-PRO з використанням реальних властивостей сумішей та розрахункових параметрів паливної апаратури. Проаналізовано зміни індикаторного та ефективного коефіцієнта корисної дії (ККД), питомої витрати палива, максимального тиску циклу, швидкості зростання тиску в циліндрі, періоду затримки спалахування та питомих викидів СО2. Встановлено, що при збільшенні частки HVO у суміші спостерігається суттєве зменшення жорсткості робочого процесу (до 30%) завдяки високому цетановому числу. Водночас незначне зниження ККД пов'язано переважно зі зменшенням об’ємної теплоти згоряння та зміщенням закону тепловиділення у пізні фази циклу. Проаналізовано викиди СО2 при роботі на різних сумішах: можливе скорочення до 6% при використанні чистого HVO. Повний життєвий цикл від вирощування сировини до виробництва пального потенційно дає змогу досягти скорочення викидів на 15–55% порівняно з дизельним паливом нафтового походження, відповідно до даних уряду Великої Британії. Отримані результати підтверджують доцільність використання палив з відновлювальних джерел у дизельних двигунах як інструменту зниження вуглецевого сліду без суттєвих втрат енергоефективності.
Посилання
von Schuckmann K., Palmer M., Trenberth K. et al. An imperative to monitor Earth's energy imbalance // Nature Climate Change. – 2016. – Vol. 6, № 2. – P. 138–144. – DOI: 10.1038/nclimate2876.
Schmithüsen H., Notholt J., König-Langlo G. et al. How increasing CO2 leads to an increased negative greenhouse effect in Antarctica // Geophysical Research Letters. – 2015. – Vol. 42, № 23. – DOI: 10.1002/2015GL066749.
Kulp T. R., Hoeft S. E., Asao M. et al. Arsenic (III) fuels anoxygenic photosynthesis in hot spring biofilms from Mono Lake, California // Science. – 2008. – Vol. 321, № 5891. – P. 967–970. – DOI: 10.1126/science.1160799.
Fryer M. J., Andrews J. R., Oxborough K. et al. Relationship between CO₂ assimilation, photosynthetic electron transport, and active O₂ metabolism in leaves of maize in the field during periods of low temperature // Plant Physiology. – 1998. – Vol. 116, № 2. – P. 571–580. – DOI: 10.1104/pp.116.2.571.
United Kingdom. Department for Transport. Carbon and Sustainability Reporting within the Renewable Transport Fuel Obligation [Електронний ресурс]. – Archived June 25, 2008. – Режим доступу: Wayback Machine: https://web.archive.org/web/20080625124917/http://www.dft.gov.uk/rfa/_db/_documents/Carbon_and_Sustainability_Guidance_2008.pdf.
Драгнєв С. В., Желєзна Т. А. Аналіз сировинної та технологічної бази для виробництва дизельного біопалива в Україні // Теплофізика та теплоенергетика. – 2024. – Т. 46, № 3. – С. 103–112.
Hunicz J., Krzaczek P., Gęca M. et al. Comparative study of combustions and emission of diesel engine fuelled with FAME and HVO // Combustion Engines. – 2021. – Vol. 184, № 1. – P. 72–78. – DOI: 10.19206/CE-135066.
CEN. EN 590:2023 Automotive fuels – Diesel – Requirements and test methods. – Brussels: European Committee for Standardization, 2023. – 28 p.
CEN. EN 15940:2023 Automotive fuels – Paraffinic diesel fuel from synthesis or hydrotreatment – Requirements and test methods. – Brussels: European Committee for Standardization, 2023. – 26 p.
Zhou X., Li L., Xue J. et al. Theoretical Study on the Kinetics of Secondary Oxygen Addition Reactions for N‑Butyl Radicals // The Journal of Physical Chemistry A. – 2025. – Vol. 129, No. 5 (Combustion and Plasma Chemistry). – P. 1441–1451. – DOI: 10.1021/acs.jpca.4c07506
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Двигуни внутрішнього згоряння
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
