4.2 Біодизельне паливо на основі диметилового етеру (дме)

ДМЕ став сприйматись як енергоносій порівняно недавно, після того як, в 1995 р. на всесвітньому конгресі-виставці в Детройті була представлена серія доповідей, які показали, що ДМЕ є екологічно чистим дизельним пальним. У ряді наступних публікацій ДМЕ вже фігурує як «дизельне паливо ХХІ століття».

Широкомасштабне застосування ДМЕ як палива для гнітрогенурбінних установок є більш економічним, ніж таке ж використанням зрідженого газу. Це зумовлено тим, що зберігання і транспортування ДМЕ значно дешевше, порівняно зі зрідженим або стиснутим газами. ДМЕ може також використовуватись як замінник побутового газу.

Перспективним видається використання ДМЕ як палива для дизельних двигунів. Хоча за енергоємністю ДМЕ поступається традиційному дизельному паливу (табл. 4.4), за іншими показниками (цетанове число, температура згоряння) його переваги не викликають сумнівів.

Властивості ДМЕ і наявність у його складі атому оксигену забезпечують бездимне горіння палива, холодний пуск двигуна, зниження рівня шуму.

Головна ж перевага ДМЕ як дизельного палива – екологічно чистий вихлоп. Вміст токсичних компонентів у ньому (відсутність сажі, низький вміст оксидів нітрогену) задовольняє європейські вимоги без очищення вихлопу.

Таблиця 4.4 - Фізико-хімічні та експлуатаційні характеристики ДМЕ та дизельного палива

Показник	Дизельне паливо (літнє)	Диметиловий етер
Густина за температури 20 °С, кг/м3	820-860	2,091
Температура, °С: застигання кипіння спалаху самозаймання	менше -10 180-370 більше 40 230-300	-138 -25 -41 350
Цетанове число	45-51	більше 55
Співвідношення С/Н	6,5	4
Вміст сульфуру, %	менше 0,1	0,0
Теплота згоряння нижча, МДж/кг Теплота пароутворення, МДж/м3	42-43 210	25 470
Теплота згоряння, МДж/м3	34	36
Стехіометрична кількість повітря, необхідна для повного згоряння палива, кг/кг	14,0-14,5	8,9
Емісія СО2, г/кВт	308	318

Адаптація автотранспорту до нового палива не зустрічає принципових ускладнень. Проблеми можуть виникати лише у зв'язку з необхідністю створення відповідної інфраструктури, роль якої наявна пропан-бутанова структура може виконати лише частково. За фізичними властивостями ДМЕ близький до пропан-бутанових сумішей, тому можуть бути використані вже відпрацьовані умови їх зберігання і транспортування.

Як дизельне паливо ДМЕ може безпосередньо впорскуватися в камеру згоряння двигуна або використовуватись як добавка до зрідженого газу, метанолу або стандартного дизельного палива.

4.2.1 Застосування чистого ДМЕ

У разі впорскування чистого ДМЕ, що є при звичайних умовах газом потрібна спеціальна система паливоподачі, оскільки цей етер має погані змащувальні властивості, дуже низьку в’язкість і, подібно до всіх газів легко стискається.

Властивості ДМЕ як моторного палива істотно відрізняються від дизельного (див. табл. 4.4). Наприклад, з урахуванням більш низької густини й теплотворної здатності, для збереження потужності дизеля необхідні в 1,7-1, 9 разу більші об'ємні циклові подачі. У результаті підвищеної здатності до стискання подача ДМЕ починається пізніше. Якщо за рахунок особливих властивостей ДМЕ вдається уникнути димності відпрацьованих газів, то затримка впорскування не дає змоги поліпшити економічність дизеля. Виникають й інші специфічні проблеми при живленні дизеля чистим ДМЕ, які призводять до зростання нестабільності роботи. Окрім того, використання ДМЕ без спеціальних змащувальних присадок через його малу в'язкість створює проблеми довговічності обладнання. Очевидно, що сьогодні використання чистого ДМЕ в дизельному двигуні залишається досить проблематичним.

4.2.2 Застосування ДМЕ як добавки до дизельного палива

При використанні диметилового етеру як добавки до базового палива проблема впорскування спрощується, й одночасно розв'язуються інші проблеми. Так, наприклад, ДМЕ підвищує цетанове число. Як показали випробування, при роботі двигунів на диметиловому етері практично повністю відсутнє сажоутворення.

Приготування суміші ДМЕ і дизельного палива (ДП) в необхідній концентрації може проводитись як на автомобілі за допомогою клапанів імпульсного підживлення безпосередньо перед форсункою, так і на АЗС у режимі заправлення двокомпонентним паливом.

Сьогодні існує принципова можливість використання суміші ДМЕ-ДП( вміст ДМЕ 5-7%), при тисках близьких до атмосферного, тобто з використанням штатної паливної системи автомобіля. При цьому можна розраховувати на цілий ряд переваг екологічного, технічного й економічного порядку:

– пропорційне (5-7%) зниження вмісту сульфуру й пропорційне збільшення цетанового числа палива;

– підвищення ступеня дисперсності палива при подачі з форсунки й поліпшення умов згоряння;

– прискорення пуску дизельного двигуна при низьких температурах;

– відсутність необхідності внесення конструкційних змін у паливну систему автомобілів і, таким чином, можливість адаптації сумішевого палива до будь-якого дизельного автомобіля.

З огляду на низькі концентрації ДМЕ у сумішевому паливі, його висока вартість майже не впливає на вартість паливної композиції.

Покращення протизношувальних властивостей сумішевого палива можна досягти введенням пересадок.