Kas ir biodegviela?
Biodegviela ir no biomasas iegūta šķidra vai gāzveida viela, ko var izmantot kā transporta enerģiju. Biodegviela tiek ražota no atjaunojamiem resursiem, tādiem kā biomasa, augu eļļas, kā arī ražošanā izmantoti sadzīves un rūpniecības atkritumi. Biodegviela tiek uzskatīta kā neitrāla attiecībā uz oglekļa dioksīda emisijām, kas rodas, degvielu sadedzinot. To līdzsvaro augi, jo augot tie absorbē oglekļa dioksīdu. Biodegvielu biežāk izmanto kā piedevu uz naftas bāzes radītai degvielai, lai samazinātu kaitīgo gāzu emisijas.
Atjaunojamo energoresursu mērķi
Līdzīgi kā citās Eiropas Savienības valstīs, arī Latvijai 2020. gadā transporta nozarē jāsasniedz atjaunojamās enerģijas 10% mērķis. Tas ir augsts rādītājs, ņemot vērā, ka 2011. gadā Latvija sasniedza 3,24% atjaunojamās enerģijas daļu transporta nozarē, 2012. gadā — 3,10% un 2013. gadā — 3,08%.
Kā viens no skaidrojošajiem faktoriem ir tehnoloģiskie izaicinājumi, kā arī iedzīvotāju ieradumi, kas nosaka to, ka valstī galvenais pārvietošanās veids ir automašīnas. Šie faktori tiešā veidā ietekmē enerģijas patēriņa struktūru transporta nozarē.
Bioetanols
Bioetanols – ir spirts, ko iegūst no biomasas vai bioloģiski noārdāmas atkritumu frakcijas, lai izmantotu degvielas ražošanā.
Bioetanolu tradicionāli ražo fermentācijas procesā, kurā par izejvielu izmanto cukuru un cieti saturošus materiālus, tādus kā cukurniedres, kukurūza, kvieši un kartupeļi. Amerikas Savienotās Valstis un Brazīlija ir valstis, kurās dominē etanola ražošana. Eiropā lielākie ražotāji ir Francija, Vācija un Spānija, kas ražo bioetanolu galvenokārt no cukurbietēm un kviešiem. Biogēnu var ražot arī no lignocelulozes tā, lai izmantota izejviela tiktu hidrolizēta pirms fermentācijas procesa. Izejvielu bāzes paplašināšana uz izejvielām, kas izgatavotas no celulozes, ļauj izmantot šķirotus sadzīves atkritumus tā, lai izejmateriālus saturošus izlietotā iepakojuma materiālus pēc savākšanas varētu atsevišķi savākt un kārtot mehāniski. Celulozes etanola ražošanas attīstība ir radījusi apstākļus, lai ražotu etanolu arī no salmiem.
Latvijā bioetanolu pārsvarā iegūst no graudiem. Atšķirībā no parastā etanola (graudu spirta), bioetanols netiek pilnībā attīrīts no dažādām papildvielām – esteriem, metilspirta, aldehīdiem u.c., bet tiek dehidrēts, lai ūdens saturs bioetanolā nebūtu lielāks par 0.2 -0.4%.
Bioetanola fizikāli – ķīmiskās īpašības.
Bioetanola ķīmiskā formula ir C2H5OH. Atšķirībā no fosilā benzīna, kura sastāvā ir dažādi ogļūdeņražu maisījumi, bioetanola molekulā ietilpst skābekļa atoms, kas sekmē pilnīgāku šīs degvielas sadegšanu.
Lietojot bioetanolu kā motordegvielu, jāņem vērā arī tās siltumspēja (26.8 MJ kg-1), kas ir par ~ 1/3 zemāka nekā benzīna siltumspēja (44.0 MJ kg-1). Līdz ar to, lai automobiļa motors attīstītu tik pat lielu jaudu kā benzīna izmantošanas gadījumā, bioetanolu cilindros nepieciešams ievadīt par ~1/3 vairāk.
Pozitīva īpašība ir bioetanola augstais oktānskaitlis (106 -111), kas, veicot atbilstošus motora regulējumus, nodrošina iespēju iegūt lielāku motora jaudu un griezes momentu – paaugstināt motora efektīvo lietderības koeficientu.
Papildus iepriekš minētajam, ekspluatējot automobili ar bioetanolu vai bioetanola – benzīna maisījuma degvielām, jāņem vērā arī citas šīs degvielas izmantošanas īpatnības. Piemēram, bioetanols labi absorbē mitrumu. Tas nozīmē, ja degvielas tvertne nebūs labi noslēgta, bioetanols var piesaistīt mitrumu no apkārtējās telpas. Tāpat jāņem vērā bioetanola sliktākas aizdegšanās spējas, sevišķi, pie zemām apkārtējās vides temperatūrām. Šī iemesla dēļ Latvijas klimatiskajos apstākļos bioetanols kā motordegviela netiek izmantots tīrā veidā, bet gan maisījumā ar fosilo benzīnu, piemēram, E85 (85% – bioetanols, 15% – benzīns).
Bioetanola izmantošanas veidi un pieredze.
No 2009. gada 1. oktobra līdz 2019. gada 31. decembrim Latvijas normatīvie akti noteica obligāto 5% pēc apjoma bioetanola piejaukumu visam Latvijas DUS tirgotajam A95 markas benzīnam, no 2020. gada 1.janvāra tas ir jāpievieno ne mazāk kā 9,5 tilpumprocentu apjomā no kopējā maisījuma tilpuma. Līdz ar to, praktiski katrs autovadītājs Latvijā, kurš izmanto benzīnmotora automobili, jau sekmē biodegvielu izmantošanu.
Speciāli projektētos vai pielāgotos automobiļos iespējams izmantot bioetanola benzīna maisījumus ar augstu bioetanola saturu (E85).
Valstīs ar siltāku klimatu un attīstītu atbilstošu infrastruktūru (Brazīlija) tiek lietots tīrs nedehidrēts bioetanols ar speciālām piedevām. Tomēr mūsu klimatiskajos apstākļos šādas degvielas pielietošana nav piemērota.
Tēraudi (ETBE, TAEE), kas iegūti no bioetanola, var būt izgatavoti no bioetanola un ogļūdeņražiem, lai iegūtu daļēji bioetilspirtu. Etila terc-butilēteris (ETBE) un terc-amilmetiteris (TAEE) ir augsti oktāna oksigenāti, ko izmanto kā benzīna piedevu. Tie paredzēti, lai uzlabotu benzīna sadedzināšanu un samazinātu saražotās emisijas. Galvenie ieguvumi, kas iegūti, izmantojot ETBE un TAEE, ietver zemu sēra saturu un zemu aromātisko oglekļa saturu, no oglekļa dioksīda un oglekļa oksīda emisiju samazināšanos un lielu oktānskaitli. Sakarā ar lielo skaitu, svina savienojumus, ko izmanto, lai palielinātu oktāna skaitli, var aizstāt ar, piemēram, ETBE. ETBE un TAEE var tikt sajaukti līdz 22% tilpuma procentiem benzīnā saskaņā ar EN 228 benzīna kvalitātes standarta prasībām.
Latvijas normatīvajā regulējumā ir noteikts, ka E85 degvielai, kas tiek izmantota kā transporta enerģija, kvalitātes prasībām jāatbilst standartam LVS CEN/TS 15293:2014 “Automobiļu degvielas. Automobiļu degviela – etanols E85.”
Biodīzeļdegviela
Biodīzeļdegviela – degviela, ko iegūst pāresterificējot augu eļļas ar spirtiem katalizatora klātbūtnē. Pamatā biodīzeļdegvielas ražošana balstās uz rapša sēklu eļļu. Eiropas dienvidu reģionos (piemēram, Itālijā) biodīzeļdegvielas ražošanā izmanto galvenokārt saulespuķu eļļu, ASV – sojas pupiņu eļļu utt. Iegūšanas procesā rodas augstāko taukskābju metilesteri (FAME – fatty acid methylesters) vai augstāko taukskābju etilesteri (FAEE – fatty acid ethylesters), kas nosaukti par biodīzeļdegvielu, un tos izlieto kā alternatīvu fosilajai motordegvielai dīzeļdzinējos.
Biodīzeļdegvielu jeb FAME, kas iegūta no rapšu eļļas, saīsināti apzīmē RME (no rapšu eļļas iegūts metilesteris) vai REE (no rapšu eļļas iegūts etilesteris). Pasaulē, arī Latvijā, pašlaik ražo RME kā lētāko un vieglāk realizējamo tehnoloģisko procesu. Biodīzeļdegvielas (RME) daudzumu maisījumā ar fosilo degvielu nosaka ES standarti EN 590 un nacionālie normatīvie akti. Latvijā šobrīd laika periodā 01.04.-31.10 ir noteikts obligāts biodegvielas piejaukums dīzeļdegvielai ne mazāk kā 6,5 tilpumprocentu apjomā no kopējā maisījuma tilpuma.
Šobrīd Latvijā RME ražo SIA “Bio-Venta”.
Latvijas normatīvajā regulējumā ir noteikts, ka degvielai, kurā FAME saturs pēc masas veido ne mazāk kā 96,5 % un kas tiek izmantota kā transporta enerģija, kvalitātes prasībām jāatbilst standartam LVS EN 14214+A1:2014 “Šķidrie naftas produkti. Taukskābju metilesteri (FAME) dīzeļdzinējiem un apkurei. Prasības un testa metodes”.
Parafinizētā dīzeļdegviela jeb HVO (Hydrogenated Vegetable Oil)
Parafinizētā dīzeļdegviela jeb HVO ir hidronizēta augu eļļa, kura iegūta sintētiski vai ar hidroattīrīšanas paņēmienu.
HVO ir degviela, kas parasti tiek sajaukta ar dīzeļdegvielu. Ķīmiski HVO dīzeļdegvielai ir ogļūdeņraža bezprodukts, kas ir līdzīgs tradicionālajai ogļūdeņraža dīzeļdegvielai, kas ir tikai bioloģiskas izcelsmes. Saskaņā ar ES direktīvām HVO nav biodīzeļdegviela, bet sintētiska degviela, parafīna dīzeļdegviela, kas ražota no eļļas augiem vai dzīvnieku taukiem, izmantojot hidroakumulācijas procesu. HVO ražošanā izmantots plašs izejvielu klāsts, piemēram, augu eļļas, dzīvnieku tauku atkritumi vai augu eļļas ražošanas atlieku plūsmas. HVO ir piemērota visiem dīzeļdzinējiem, kas būtībā nav mainīti. Degvielas kvalitātes direktīva un standarts dīzeļdegvielai neierobežo HVO saturu dīzeļdegvielā, kamēr vien citi ciparu kvalitātes standarti ir izpildīti.
Latvijā šobrīd laika periodā 01.04.-31.10 ir noteikts obligāts biodegvielas piejaukums dīzeļdegvielai ne mazāk kā 6,5 tilpumprocentu apjomā no kopējā maisījuma tilpuma.
Parafinizētai dīzeļdegvielai, kas tiek izmantota kā transporta enerģija, kvalitātes prasībām jāatbilst standartam LVS EN 15940:2016 “Automobiļu degviela. Sintētiski vai ar hidroattīrīšanas paņēmienu iegūta parafinizētā dīzeļdegviela. Prasības un testēšanas metodes”.