Βιοκαύσιμα - Βιοκινητήρες

ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΑ - ΒΙΟΚΙΝΗΤΗΡΕΣ

« η ΧΡήση φυτικών ελαίων ως καύσιμα μηχανών φαίνεται ασήμαντη σήμερα. Όμως τέτοια έλαια μπορούν να γίνουν με την πάροδο του χρόνου τόσο σημαντικά όσο είναι σήμερα το πετρέλαιο και το κάρβουνο».

Ρούντολφ Ντήζελ (1912)

ΠΡΟΛΟΓΟΣ

Η ανάγκη για τη χρήση εναλλακτικών και ανανεώσιμων καυσίμων έναντι του πετρελαίου και των προϊόντων του έχει αρχίσει να παίζει έναν πολύ σημαντικό ρόλο στον ανεπτυγμένο κόσμο, τόσο για περιβαλλοντικούς όσο και για οικονομικούς και διαχειριστικούς λόγους. Η Ευρωπαϊκή Ένωση και ασφαλώς η Ελλάδα εξαρτώνται σημαντικά από μεγάλες εισαγωγές ορυκτών καυσίμων. Έτσι, σύμφωνα με το Διεθνή Οργανισμό Ενέργειας, υπάρχει ανάγκη προώθησης όλων των εναλλακτικών καυσίμων στον τομέα των μεταφορών και όχι μόνο. Η Ευρωπαϊκή ένωση προτείνει ποσοστό συμμετοχής των βιοκαυσίμων στην αγορά καυσίμων μέχρι 20% έως το 2012.

Ωστόσο, οι απόψεις στο θέμα των βιοκαυσίμων διίστανται, οι ανάγκες για τροφή συνέχεια θα αυξάνονται, μεγάλες δασικές εκτάσεις θα αντικατασταθούν για καλλιέργειες ενεργειακών φυτών με αποτέλεσμα την άνοδο των τιμών των προϊόντων.

ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΑ - ΒΙΟΚΙΝΗΤΗΡΕΣ

ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ

ΣΕΛΙΔΑ

ΠΕΡΙΛΗΨΗ...18

Α’ ΜΕΡΟΣ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

1.2 Ενεργειακή υποκατάσταση των καυσίμων από βιοκαύσιμα... 22

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2

2.2 Βιοντίζελ...32

2.2.1 Παραγωγική Διαδικασία... 32

2.3 Βιοαιθανόλη...34

2.4 Σύγχρονες Τεχνολογίες Παραγωγής Βιοκαυσίμων... 35

2.4.1 Τεχνολογίες παραγωγής βιοκαυσίμων δεύτερης γενιάς... 36

2.4.1.1 Συνθετικά βιοκαύσιμα... 37

2.4.1.2 Βιοαιθανόλη και Βιοαιθέρες-παραγωγή... 39

2.4.1.3 Βιοαέριο και Βιο-υδρογόνο-παραγωγή... 39

2.4.1.4 Βιοδιυλιστήριο... 40

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3

3.1 Καταγραφή υπάρχοντων υποδομών και δυναμικότητας

παραγωγής βιοκαυσίμων στη χώρα μας... 43

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4

4.2 Παραγωγή βιοντίζελ 1ης γενιάς... 50

4.2.1 Ηλίανθος... 50

4.2.2 Βαμβάκι... 52

4.2.3 Αγριαγκινάρα...54

4.2.4 Ελεκράμβη... 57

4.2.5 Σόγια... 59

4.3 Παραγωγή Βιοαιθανόλης 1ης γενιάς... 60

4.3.1 Σιτάρι... 60

4.3.2 Κριθάρι... 63

4.3.3 Καλάμι... 64

4.3.4 Αραβόσιτος... 66

4.3.5 Ζαχαρότευτλα... 68

4.3.6 Γλυκό Σόργο... 70

4.4 Ενεργειακές καλλιέργειες υψηλής απόδοσης για παραγωγή Βιοκαυσίμων 2ης γενιάς... 72

4.4.1 Ευκάλυπτος... 73

4.4.2 Ψευδακακία...74

4.4.3 Μίσχανθος...75

4.4.4 Γλυκοπατάτα και Μανιόκα... 77

4.5 Άλλες Καλλιέργειες που παράγονται σε όλο τον κόσμο... 78

4.5.1 Αραχίδα... 78

4.5.2 Ατρακτυλίδα...79

ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΑ - ΒΙΟΚΙΝΗΤΗΡΕΣ

ΣΕΛΙΔΑ

4.5.3 Καρύδα... 80

4.5.4 Κενάφ... 80

4.5.5 Κυτταρινούχο Σόργο... 81

4.5.6 Λινάρι...82

4.5.7 Πελλέτες... 83

4.5.8 Ρετσινολαδιά... 87

4.5.9 Σουσαμιά... 88

4.5.10 Τερμίτες... 89

4.5.11 Φιλιρίδα...89

4.5.12 Φοίνικας... 90

4.5.13 Φύκια... 91

4.5.14 Jatropha... 92

4.5.15 Switchgrass... 94

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5

5.2 Είδη ενεργειακών καλλιεργειών που μπορούν να χρησιμοποιηθούν στην Ελλαδα... 92

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6

6.2 Μ ^ OIL HELLAS... 102

6.3 ΕΛΒΙ...104

6.4 AGROINVEST A.E.B.E... 105

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 7

ΤΑ ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΑ ΣΕ ΞΕΝΕΣ ΧΩΡΕΣ

ΣΕΛΙΔΑ

... 107

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8

8.1.1 Κέρδη και οφέλη για τους ενεργιοκαλλιεργητές... 110

8.1.2 Περιβαλλοντικά και οικονομικά οφέλη... 111

8.2 Μειονεκτήματα της χρήσης των βιοκαυσίμων...115

8.3 Επιπτώσεις στην Ελλάδα... 119

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 9

9.2.Φυσικο φαινόμενο θερμοκηπίου-Μηχανισμό... 121

9.2.1 Αέρια Θερμοκηπίου... 122

9.2.2 Επίδραση ανθρωπογενούς δραστηριότητας... 123

9.2.3 Πως δημιουργείται το πρόβλημα με εικόνες... 124

9.3 Οι αλλαγές στο γήινο περιβάλλον βάση μοντέλων...126

8.3 Επιπτώσεις στην Ελλάδα...119

ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΑ - ΒΙΟΚΙΝΗΤΗΡΕΣ

Β’ ΜΕΡΟΣ

ΣΕΛΙΔΑ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ...129

Ε.1 Γενικά... 129

Ε.2 Διαφορές μεταξύ καθαρού πετρελαίου και βιοντίζελ... 130

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

1.2 Σύστημα τροφοδοσίας καυσίμου... 135

1.2.1 Σύστημα τροφοδοσίας καυσίμου Common - Rail... 135

1.2.2 Υδραυλικό και μηχανικό σύστημα τροφοδοσίας καυσίμου.... 141

1.2.3 Γενικες διαφορές ανάμεσα στους κινητήρες Diesel - Biodiesel...142

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2

2.1.1 Απόδοση κινητήρα... 145

2.1.2 Συντήρηση...145

2.2 DEUTZ-FAHR... 148

2.2.1 Απόδοση κινητήρα... 150

2.2.2 Συντήρηση...152

2.3 SISUDIESEL CITIUS... 153

2.4 ZETOR...156

2.4.1 Απόδοση κινητήρα... 157

2.4.2 Συντήρηση...158

2.5 JOHN DEERE... 159

2.6 PERKINS... 161

2.7 CUMMINS... 164

ΣΕΛΙΔΑ ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Σ.1 Συμπεράσματα για τα Βιοκαύσιμα... 166

Σ.2 Συμπεράσματα για τους Βιοκινητήρες... 169

Σ.3 Προτάσεις για το μέλλον των Βιοκαυσίμων... 172

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ...174

ΠΙΝΑΚΑΣ ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΩΝ ΕΙΚΟΝΩΝ

Α’ ΜΕΡΟΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

Εικόνα 1.2: Μεταβολή της συνολικής απαιτούμενης ποσότητας σε βιοκαύσιμα ως προς την ελάχιστη (πλήρης κάλυψη των αναγκών με βιοντίζελ) συναρτήσει της αύξησης της συμμέτοχής της αιθανόλης στο ισοζύγιο βιοκαυσίμων... 27

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2

ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΑ - ΒΙΟΚΙΝΗΤΗΡΕΣ

ΣΕΛΙΔΑ Εικόνα 2.2: Διαγραμματική απεικόνιση της παραγωγή βιοντήζελ ... 32 Εικόνα 2.3: Διαδικασία μετεστεροποίησης για την παραγωγή βιοντήζελ... 33 Εικόνα 2.4: Διεργασία παραγωγής συνθετικών βιοκαυσιμων...38 Εικόνα 2.5: Βιοδιυλιστήριο ΕΛ.ΒΙ στο Κιλκίς... 41 Εικόνα 2.6: Βιοδιυλιστήριο: Μετατροπή βιομάζας σε καύσιμα,

χημικά και ενέργεια μέσω βιοχημικής και θερμοχημικής μετατροπής.. .42

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3

ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΩΝ ΣΤΗΝ ΕΛΛΑΔΑ

Εικόνα 3.1: Χωρική κατανομή των εταιρειών που έλαβαν αποφορολογημένες ποσότητες βιοντίζελ το 2006-7...47

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4

ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΕΣ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΕΣ

Εικόνα 4.1:καλλιεργια ηλίανθων και σπόρων ... 51 Εικόνα 4.2: Καλλιεργούμενες εκτάσεις και παραγόμενες

ποσότητες ηλίανθου σε εθνικό επίπεδο ...52 Εικόνα: 4.3: Καλλιεργούμενες εκτάσεις και

παραγόμενες ποσότητες βαμβακιού σε εθνικό επίπεδο... 53 Εικόνα 4.4: Ανάπτυξη φυτού δύο μηνών ... 53 Εικόνα 4.5: Κατανομή καλλιέργειας βαμβακιού στην Ελλάδα ... 54 Εικόνα 4.6:Κατανομή καλλιέργειας βαμβακιού στην Κεντρική

Μακεδονία ... 54

ΣΕΛΙΔΑ

Εικόνα 4.7: βιολογικός κύκλος αγριαγκινάρας... 55

Εικόνες 4.8 και 4.9 :καλλιέργειες αγριαγκινάρας... 55

Εικόνα 4.10: Η ρίζα του φυτού μπορεί να ξεπεράσει τα 2 m, γι’ αυτό το λόγω το φυτό είναι ανθεκτικό στην ξηρασία... 56

Εικόνα 4.11:καλλιέργεια ελαιοκράμβης και οι σπόροι της...57

Εικονα4.12:καλλιέργεια,ελαιοκραμβης...58

Εικόνα 4.13: Ελαιοκράμβη πριν την επεξεργασία...58

Εικόνα 4.14: Στάδια καλλιέργεια Ελεοκράμβης... 59

Εικόνα 4.15: Λοβοί και σπόροι σόγιας... 59

Εικόνα 4.16: καλλιέργεια σιταριού...61

Εικόνα 4.17: Καλλιεργούμενες εκτάσεις και παραγόμενες ποσότητες μαλακού σιταριού σε εθνικό επίπεδο... 61

Εικόνα 4.18: Καλλιεργούμενες εκτάσεις και παραγόμενες ποσότητες σκληρού σιταριού σε εθνικό επίπεδο... 62

Εικόνα 4.19: Κατανομή καλλιέργειας μαλακού σιταριού στην Ελλάδα...62

Εικόνα 4.20: Κατανομή καλλιέργειας μαλακού σιταριού στην Κεντρ. Μακεδονία...62

Εικόνα 4.21: Κατανομή καλλιέργειας σκληρού σιταριού στην Ελλάδα...62

Εικόνα 4.22: Κατανομή καλλιέργειας σκληρού σιταριού στην Κεντρική Μακεδονία...63

Εικόνα 4.23: Καλλιεργούμενες εκτάσεις και παραγόμενες ποσότητες κριθαριού σε εθνικό επίπεδο...64

ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΑ - ΒΙΟΚΙΝΗΤΗΡΕΣ

ΣΕΛΙΔΑ

Εικόνα 4.24: Κατανομή καλλιέργειας κριθαριού στην Ελλάδα...64

Εικόνα 4.25: Κατανομή καλλιέργειας κριθαριού στην Κεντρική Μακεδονία...64

Εικόνα 4.26: καλλιέργεια καλαμιού...65

Εικόνα 4.27: Καλλιεργούμενες εκτάσεις και παραγόμενες ποσότητες αραβόσιτου σε εθνικό επίπεδο... 66

Εικόνα 4.28: Βιολογικός κύκλος φυτού τριών μηνών... 67

Εικόνα 4.29: Κατανομή καλλιέργειας αραβόσιτου στην Ελλάδα...67

Εικόνα 4.30: Κατανομή καλλιέργειας αραβόσιτου στην Κεντρική Μακεδονία... 68

Εικόνα 4.31: Βιολογικός κύκλος πέντε μηνών, συγκομιδή παραγωγής... 68

Εικόνα 4.32: Καλλιεργούμενες εκτάσεις και παραγόμενες ποσότητες ζαχαρότευτλων σε εθνικό επίπεδο... 69

Εικόνα 4.33: Κατανομή καλλιέργειας ζαχαρότευτλων στην Ελλάδα... 70

Εικόνα 4.34: Κατανομή καλλιέργειας ζαχαρότευτλων στην Κεντρική Μακεδονία... 70

Εικόνα 4.35 :Στάδια ανάπτυξης του σόργου... 71

Εικόνα 4.36: Καλλιεργούμενες εκτάσεις σε εθνικό επίπεδο...72

Εικόνα 4.37: Παραγόμενες ποσότητες σε εθνικό επίπεδο... 73

Εικόνα 4.38: δέντρα ευκαλύπτου...73

Εικόνα 4.39:φυτό ψευδακακία... 75

Εικόνα 4.40: καλλιέργεια μίσχανθου... 76

Εικόνα 4.41: γλυκοπατάτα...77

Εικόνα 4.42: Καλλιέργεια αραχίδας, καρποί και σπόροι...78

ΣΕΛΙΔΑ

Εικόνα 4.43: Φυτά, άνθη και σπόροι ατρακτυλίδας...79

Εικόνα 4.44: Δένδρα καρύδας και συγκομιδή καρπών... 80

Εικόνα 4.45: Φυτά και άνθη λιναριού... 82

Εικόνα 4.46: Πλήρες διάγραμμα των pellets (πρώτη ύλη - παραγωγή pellets - διανομή - καυστήρας με αποθήκη)...83

Εικόνα 4.47: Μονάδες παραγωγής πελλέτας (βιομηχανίες)... 84

Εικόνα 4.48: Διαδικασία παραγωγής pellets (γραμμή παραγωγής)... 84

Εικόνα 4.49:πελλέτες... 85

Εικόνα 4.50: Τηλεθέρμανση με pellets στη Σουηδία...86

Εικόνα 4.51: Σχήμα ολοκληρωμένης παραγωγής (Ηλεκτροπαραγωγή-Τηλεθέρμανση-Παραγωγή pellets με μοναδική πρώτη ύλη τη βιομάζα)... 86

Εικόνα 4.52: Φυτά, ταξιανθίες και σπόροι ρετσινολαδιάς...87

Εικόνα 4.53: Σπόροι και άνθη σουσαμιάς... 88

Εικόνα 4.54: Δένδρα και καρποί του φοίνικα... 90

Εικόνα 4.55: φύκια...91

Εικόνα 4.56: Jatropha, ένα αμφιλεγόμενο φυτό για παραγωγή βιοντήζελ...93

Εικόνα 4.57: φυτό jatropha... 94

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 6

Εικόνα 6.2: φωτογραφίες από το εργοστάσιο το 1974 και το 2000... 103

ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΑ - ΒΙΟΚΙΝΗΤΗΡΕΣ

ΣΕΛΙΔΑ

Εικόνα 6.3: φωτογραφίες του εργοστασίου...103

Εικόνα 6.4: φωτογραφίες εργοστασίου ΕΛΒΙ...105

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 9

Εικόνα 9.2:Φάση Α’... 125

Εικόνα 9.3:Φάση Β’... 125

Εικόνα 9.4:Φάση Γ’... 126

Β’ ΜΕΡΟΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

Εικόνα 1.2: διακλαδώσεις υψηλής πίεσης (Common Rail)... 137

Εικόνα 1.3: τυπικό διάγραμμα συστήματος... 138

Εικόνα 1.4: Αισθητήρα πίεσης καυσίμου... 140

Εικόνα 1.5 κίνηση κατάθλιψης καυσίμου... 140

Εικόνα 1.6: Τομή μπεκ ψεκασμού...141

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2

Εικόνα 2.2: Γεωργικός ελκυστήρας NEW HOLLAND... 143

Εικόνα 2.3: Common R a il... 144

Εικόνα 2.4: Common Rail... 145

Εικόνα 2.5: Αντλία καυσίμου...145

Εικόνα 2.6: Φίλτρο καυσίμου και λαδιού...147

Εικόνα 2.7: Φίλτρο καυσίμου... 147

Εικόνα 2.8: Φίλτρο καυσίμου case... 147

Εικόνα 2.9: Φίλτρο λαδιού case... 147

ΣΕΛΙΔΑ

Εικόνα 2.10: Κοινά Φίλτρο αέρος... 147

Εικόνα 2.11: Γεωργικός ελκυστήρας Deutz - Fahr...148

Εικόνα 2.12: Γεωργικός ελκυστήρας FENDT... 149

Εικόνα 2.13: Γεωργικός ελκυστήρας LAMBORGHINI... 149

Εικόνα 2.14: Γεωργικός ελκυστήρας HURLIMANN... 150

Εικόνα 2.15: Γεωργικός ελκυστήρας SAME... 150

Εικόνα 2.16: Κινητήρας Deutz - Fahr... 151

Εικόνα 2.17: Common Rail Deutz - Fahr...151

Εικόνα 2.18: Αντλία καυσίμου... 151

Εικόνα 2.19: Φίλτρο λαδιού... 153

Εικόνα 2.20: Φίλτρο καυσίμου... 153

Εικόνα 2.21: Γεωργικός ελκυστήρας Valtra... 154

Εικόνα 2.22: Γεωργικός ελκυστήρας Massey Ferguson...154

Εικόνα 2.23: Κινητήρες Sisudiesel Citius... 155

Εικόνα 2.24: Common Rail... 155

Εικόνα 2.25: Αντλία καυσίμου...155

Εικόνα 2.26: Φίλτρο λαδιού... 155

Εικόνα 2.27: Φίλτρο καυσίμου... 155

Εικόνα 2.28: Γεωργικός ελκυστήρας Zetor... 156

Εικόνα 2.29: Κινητήρας zetor... 157

Εικόνα 2.30: Αντλία καυσίμου...157

Εικόνα 2.31: φίλτρο καυσίμου... 158

Εικόνα 2.32: φίλτρο λαδιού... 158

Εικόνα 2.33: γεωργικός ελκυστήρας John Deere... 159

Εικόνα 2.34: Κινητήρας John Deere...160

Εικόνα 2.35: Common Rail... 160

Εικόνα 2.36: Αντλία καυσίμου...160

Εικόνα 2.37: Φίλτρο καυσίμου...160

Εικόνα 2.38: Φίλτρο λαδιού...160

Εικόνα 2.39: Γεωργικός ελκυστήρας McCORMICK... 161

Εικόνα 2.40: Γεωργικός ελκυστήρας LANDINI...162

Εικόνα 2.41: Γεωργικός ελκυστήρας MASSEY FERGUSON... 163

ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΑ - ΒΙΟΚΙΝΗΤΗΡΕΣ

ΣΕΛΙΔΑ

Εικόνα 2.42: Κινητήρες Perkins...163

Εικόνα 2.43: Αντλία καυσίμου... 163

Εικόνα 2.44: Σύστημα Common Rail... 163

Εικόνα 2.45: Φίλτρο καυσίμου... 163

Εικόνα 2.46: Φίλτρο λαδιού...163

Εικόνα 2.47: Γεωργικός ελκυστήρας McCORMICK... 164

Εικόνα 2.48: Γεωργικός ελκυστήρας JCB... 164

Εικόνα 2.49: Κινητήρες Cummins...165

Εικόνα 2.50: Common Rail Cummins... 165

Εικόνα 2.51: Αντλία καυσίμου... 165

Εικόνα 2.52: Φίλτρο καυσίμου... 165

Εικόνα 2.53: Φίλτρο λαδιού... 165

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Εικόνα Σ1: ραβδόγραμμα κόστους παραγωγής μετά το 2010... 169

ΠΕΡΙΕΧΟΜΕΝΑ ΠΙΝΑΚΩΝ

Α’ ΜΕΡΟΣ ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

Πίνακας 1.2: Κατανάλωση καυσίμου το 2010 και απαιτούμενες ποσότητες βιοκαυσίμων... 24

Πίνακας 1.3: Σύγκριση βασικών φυσικών ιδιοτήτων... 26

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2

Πίνακας 2.1: Βιοκαύσιμα δεύτερης γενιάς... 37

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3

ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΩΝ ΣΤΗΝ ΕΛΛΑΔΑ Πίνακας 3.1: Εταιρίες παραγωγής βιοντίζελ που έλαβαν

δικαιώματα πώλησης το 2007... 44 Πίνακας 3.2: μηνιαίες ποσότητες αυτούσιου βιοντιζελ... 46

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4

ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΕΣ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΕΣ

Πίνακας 4.1: περιεκτικότητα σε λάδι... 95

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 5

ΚΑΤΗΓΟΡΙΕΣ ΚΑΙ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΩΝ ΚΑΛΛΙΕΡΓΕΙΩΝ Πίνακας 5.1: Στρεμματικές αποδόσεις φυτών στην Ελλάδα

για παραγωγή υγρών βιοκαυσίμων, σε πρώτη ύλη και καύσιμο... 100

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 8

ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΚΑΙ ΜΕΙΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ ΧΡΗΣΗΣ ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΩΝ Πίνακας 8.1: Εκπομπές CO2, αρνητικές και

θετικές επιπτώσεις επιλεγμένων βιοκαυσίμων...113

ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΑ - ΒΙΟΚΙΝΗΤΗΡΕΣ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 9

ΦΑΙΝΟΜΕΝΟ ΘΕΡΜΟΚΗΠΙΟΥ

Πίνακας 9.1:επίπεδα αύξησης αερίων... 124

Β’ ΜΕΡΟΣ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Πίνακας Ε.1:χαρακτηριστικά βιοντίζελ κίνησης... 133

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2

ΕΤΑΙΡΙΕΣ ΚΙΝΗΤΗΡΩΝ

Πίνακας 2.1 : Διάστημα συντήρησης- Ώρες...146 Πίνακας 2.2: Διάστημα συντήρησης- Ώρες... 153 Πίνακας 2.3: Διαφορές πετρελαίου-βιοντιζελ... 157

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ Πίνακας Σ1 :εκπομπές % για Β100 και Β20

σε σύγκριση με του συμβατικού... 170

ΠΕΡΙΛΗΨΗ

Η εργασία αυτή πραγματεύεται τη χρήση βιοκαυσίμων ανά τον κόσμο και ειδικότερα δίνει βάρος στις ενεργειακές καλλιέργειες και στην παραγωγή και χρήση βιοκαυσίμων στην Ελλάδα.

Χωρίζεται σε δυο μέρη: το πρώτο μέρος αναπτύσσεται σε εννιά κεφαλαία. Κάνουμε λόγο για τη θεσμική αναγνώριση των βιοκαυσίμων από την Ευρωπαϊκή ένωση και τη νομική θεσμοθέτηση τους. Στο επόμενο κεφαλαίο περιγράφονται η παραγωγή βιομάζας και βιοντίζελ, οι σύγχρονες τεχνολογίες παραγωγής βιοκαυσίμων, τα είδη των βιοκαυσίμων (συνθετικά βιοκαύσιμα, βιομεθάνιο, βιοαιθανόλη κ.α.) και γίνεται λόγος για τα βιοδιυλιστήρια που τα επεξεργάζονται στην Ελλάδα.

Συνεχίζοντας αναλύουμε την παραγωγή βιοκαυσίμων στην Ελλάδα και πιο συγκεκριμένα γίνεται καταγραφή των υποδομών και της δυναμικότητας παραγωγής βιοκαυσίμων στη χώρα μας, ενώ μετά περιγράφουμε τις ενεργειακές καλλιέργειες (βαμβάκι, αραβόσιτο, τεύτλα, ελαιοκράμβη, αγριαγκινάρα κ.α.). Διακρίνουμε τις κατηγορίες και τα χαρακτηριστικά των ενεργειακών καλλιεργειών και αναφερόμαστε στις βιομηχανίες βιοκαυσίμων στην Ελλάδα (ΕΛΙΝ, ΕΛ.ΒΙ.,MILL OIL κ.α.).

Το θέμα του επομένου κεφαλαίου είναι τα βιοκαύσιμα σε ξένες χώρες (χρησιμότητα, μελλοντική εξέλιξη, αναγκαιότητα κ.α.), ενώ παρακάτω απαριθμούνται τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα της χρήσης βιοκαυσίμων. Στο τέλος του πρώτου μέρους γίνεται λόγος για την επίδραση της χρήσης βιοκαυσίμων στο περιβάλλον και στη χρησιμότητά τους για την καταπολέμηση του «Φαινόμενου του Θερμοκηπίου».

Στο δεύτερο μέρος της εργασίας αναπτύσσεται το θέμα των βιοκινητήρων.

Αρχικά περιγράφουμε τα κοινά λειτουργικά μέρη των κινητήρων με χρήση ντίζελ και κινητήρων με χρήση βιοντίζελ καθώς και τις διαφορές μεταξύ τους, ενώ στη συνέχεια δίνονται σημαντικές πληροφορίες για τις εταιρείες κατασκευές κινητήρων (SISUDIESEL, CUMMINS, PERKINS κ.α.).

Η εργασία ολοκληρώνεται με την αναλυτική καταγραφή γενικών συμπερασμάτων για τα βιοκαύσιμα και τους βιοκινητήρες βάσει των κειμένων που προηγήθηκαν και παρουσιάζονται προτάσεις για το μέλλον τους.

ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΑ - ΒΙΟΚΙΝΗΤΗΡΕΣ

ΜΕΡΟΣ Α’

ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΑ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Βιοκαύσιμα ονομάζονται τα καύσιμα εκείνα, στερεά, υγρά ή αέρια τα οποία προέρχονται από τη βιομάζα, το βιοδιασπόμενο δηλαδή κλάσμα προϊόντων ή αποβλήτων διαφόρων ανθρώπινων δραστηριοτήτων. Είναι ένας από τους υποψήφιους παράγοντες για την παραγωγή οικολογικών καυσίμων.

Ιστορικά, τα πρώτα καύσιμα που χρησιμοποιήθηκαν από τον άνθρωπο, ανήκαν στην κατηγορία των βιοκαυσίμων. Έτσι το ξύλο, το λίπος, τα φυτικά λάδια αλλά και τα αποστάγματα, ώντας οργανικής προέλευσης, εμπίπτουν στην κατηγορία των βιοκαυσίμων. Η μεγάλη ανάγκη σε φθηνά καύσιμα μεγάλου ενεργειακού περιεχομένου μετά τη βιομηχανική επανάσταση, η οποία συνεχίζει αυξανόμενη έως σήμερα, ενίσχυσε σημαντικά τη χρήση ορυκτών καυσίμων, άνθρακα αρχικά και πετρελαϊκών παραγώγων αργότερα, σε βάρος των παραδοσιακών βιοκαυσίμων. Τα προβλήματα θέρμανσης του πλανήτη, τα οποία σχετίζονται άμεσα με το περιεχόμενο των καυσίμων σε άνθρακα και το εκπεμπόμενο κατά την καύση διοξείδιο του άνθρακα (CO2) έχουν δημιουργήσει κατά τα τελευταία χρόνια ένα κλίμα στροφής προς τα βιοκαύσιμα, τα οποία καλούνται να υποκαταστήσουν σταδιακά τα συμβατικά καύσιμα.

Ως ανανεώσιμα καύσιμα έχουν το χαρακτηριστικό των χαμηλότερων εκπομπών CO2 στο συνολικό κύκλο ζωής τους, σε σχέση με τα συμβατικά ορυκτά καύσιμα, στοιχείο που εξαρτάται άμεσα από την προέλευση τους, τη χρήση τους αλλά και τον τρόπο παραγωγής και διανομής τους. Κατά την καύση τους τα καύσιμα αυτά εκπέμπουν περίπου ίσες ποσότητες CO2 με τα αντίστοιχα πετρελαϊκής προέλευσης. Επειδή όμως είναι οργανικής προέλευσης, ο άνθρακας, τον οποίο περιέχουν, έχει δεσμευτεί κατά την ανάπτυξη της οργανικής ύλης από την ατμόσφαιρα, στην οποία επανέρχεται μετά την καύση κι έτσι το ισοζύγιο εκπομπών σε όλο τον κύκλο ζωής του βιοκαυσίμου είναι θεωρητικά μηδενικό. Στην πράξη, επειδή κατά την παραγωγή και διακίνηση της πρώτης ύλης αλλά και των ίδιων των καυσίμων υπεισέρχονται και άλλες δραστηριότητες, κατά τις οποίες παράγονται εκπομπές CO2, το τελικό όφελος από τα καύσιμα αυτά μπορεί να είναι από πολύ μεγάλο έως μηδαμινό. Για να αποφανθεί κανείς με ακρίβεια για τα

ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΑ - ΒΙΟΚΙΝΗΤΗΡΕΣ

περιβαλλοντικά οφέλη κάποιου βιοκαυσίμου πρέπει να πραγματοποιήσει εξειδικευμένη ανάλυση κύκλου ζωής.

Τα πλέον διαδεδομένα βιοκαύσιμα είναι :

1. Τα υπολείμματα γεωργικών καλλιεργειών και δασικών προϊόντων, η βιομάζα

2. Η βιοαιθανόλη, αλκοόλη που παράγεται από φυτά σακχαρούχα, κυτταρινούχα και αμυλούχα με αλκοολική ζύμωση, όπως από ζαχαρότευτλα, ζαχαροκάλαμπο, σιτηρά, καλαμπόκι και σακχαρούχο σοργό, ακόμα και από κρασί. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε ανάμιξη με τη βενζίνη στους υπάρχοντες βενζινοκινητήρες μετά από ελάχιστες ή και καθόλου μετατροπές ανάλογα με την περιεκτικότητα του μίγματος.

3. Το βιοαέριο (μεθάνιο) που παράγεται από την αποσύνθεση οργανικών αποβλήτων.

4. Το βιοντίζελ, παράγεται από φυτικά έλαια και ζωικά λίπη με μία διαδικασία που ονομάζεται μετεστεροποίηση. Αυτά προέρχονται κυρίως από κραμβέλαιο, ηλιέλαιο, σογιέλαιο, βαμβακέλαιο και φοινικέλαιο. Επίσης, μπορεί να παραχθεί και από χρησιμοποιημένα τηγανέλαια από εστιατόρια και από ζωικά λίπη από σφαγεία κτλ, τα οποία όμως δίνουν κατώτερη ποιότητα καυσίμου. Μπορεί να

χρησιμοποιηθεί στους υπάρχοντες πετρελαιοκινητήρες είτε αυτούσιο είτε σε ανάμιξη με το πετρέλαιο κίνησης.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1

ΑΝΑΓΚΕΣ ΒΙΟΝΤΙΖΕΛ ΚΑΙ ΒΙΟΑΙΘΑΝΟΛΗΣ ΣΥΜΦΩΝΑ ΜΕ ΝΟΜΟΘΕΤΙΚΟ ΠΛΑΙΣΙΟ

1.1 Θεσμική αναγνώριση των βιοκαυσιμων από ευρωπαϊκή ένωση και θεσμοθέτησή τους.

Η Ευρωπαϊκή Ένωση (ΕΕ), μέσω της κοινοτικής οδηγίας 2003/30/ΕΚ αναγνώρισε θεσμικά τα βιοκαύσιμα και το σημαντικό ρόλο που αυτά θα διαδραματίσουν στο άμεσο μέλλον στην Ευρώπη, θέτοντας το απαραίτητο νομικό πλαίσιο για την πώληση και χρήση τους εντός της ΕΕ. Παράλληλα τέθηκαν ενδεικτικοί στόχοι υποκατάστασης των συμβατικών καυσίμων με βιοκαύσιμα για όλα τα κράτη μέλη. Η Οδηγία προέβλεπε ότι, ως το τέλος του 2005, η συμμετοχή των βιοκαυσίμων στο εθνικό σύνολο των καυσίμων, που χρησιμοποιούνται για τις μεταφορές θα έπρεπε να ανέρχεται στο 2%. Το ποσοστό αυτό υπολογίζεται επί του συνολικού ενεργειακού περιεχομένου του ντίζελ και της βενζίνης που χρησιμοποιούνται για τις μεταφορές, ενώ ο αντίστοιχος στόχος για το έτος 2010 ορίστηκε στο 5.75%. Τέλος, η ΕΕ έχει θέσει σαν στόχο για το 2020 το 10% και επεξεργάζεται τη σχετική νομοθεσία.

Παρά το ιδιαίτερο βάρος που δόθηκε στα βιοκαύσιμα από πλευράς Ευρωπαϊκής Επιτροπής, όπως έχει συμβεί και σε άλλους τεχνολογικούς τομείς, η Ελληνική πραγματικότητα αποδείχθηκε εξαιρετικά δυσκίνητη στο θέμα των βιοκαυσίμων. Η υιοθέτηση μέτρων ένταξης των βιοκαυσίμων στην Ελληνική οικονομία καθυστέρησε σημαντικά και η ενσωμάτωση της οδηγίας 2003/30/ΕΚ στην Ελληνική νομοθεσία πραγματοποιήθηκε το έτος 2005.

ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΑ - ΒΙΟΚΙΝΗΤΗΡΕΣ

bioenergynews.blogspot.com Εικόνα 1.1: Βιοκαυσιμα και η χρήση τους

Σήμερα η υποστήριξη για τα βιοκαύσιμα ή άλλα καύσιμα ΑΠΕ(ανανεώσιμες πηγές ενέργειας) για τις μεταφορές έχει μεταφερθεί στην ελληνική νομοθεσία και μέχρι το έτος 2007 χορηγούνταν πλήρης φορολογική απαλλαγή για τη χρήση του βιοντίζελ, προκειμένου να ενθαρρυνθεί η ανάπτυξη του τομέα. Λόγω της καθυστερημένης προσαρμογής, ο στόχος του 2 % διείσδυσης στην εθνική αγορά για το 2005 δεν επιτεύχθηκε παρά το γεγονός ότι στην Ελλάδα μπορεί να αναπτυχθεί αξιόλογο δυναμικό παραγωγής βιοκαυσίμων.

Η ΕΕ έχει κινήσει διαδικασίες παράβασης κατά της Ελλάδας σχετικά με αυτήν την αποτυχία. Η Ελλάδα έχει επίσης υιοθετήσει το στόχο της Οδηγίας για το έτος 2010, δηλαδή το 5.75% των ενεργειακών αναγκών σε καύσιμα να καλύπτεται με καύσιμα από ΑΠΕ.

Οι μέχρι σήμερα ενδείξεις συνηγορούν στην αποτυχία επίτευξης και του στόχου αυτού, όπως θα παρουσιαστεί στη συνέχεια. Σύμφωνα με στοιχεία του 2008, για την κάλυψη του 2% των καυσίμων των οδικών μεταφορών το 2005 θα απαιτούνταν σχεδόν

144ktons βιοκαυσίμων, τη στιγμή που οι διαθέσιμες ποσότητες το 2007 παρέμειναν αρκετά χαμηλότερες. Ενδεικτικά αναφέρεται ότι οι φορολογικές

απαλλαγές για το βιοντίζελ (δεν υπάρχει πρόβλεψη για τη βιοαιθανόλη), που δόθηκαν από το υπουργείο ήταν: 51.000 κυβικά μέτρα (m3) για το 2005, ο

91.000 m3 για το 2006 και 114.000 m3 για το 2007 (45, 80, 100ktons αντίστοιχα). Υποκατάστατα της βενζίνης δεν αποφορολογήθηκαν. Σύμφωνα με το υπουργείο ανάπτυξης η διείσδυση των βιοκαυσίμων το έτος 2007 ανήλθε μόλις στο 1,4%, αρκετά χαμηλότερα του στόχου του έτους 2010.

Επίσης, κρίνοντας από το ρυθμό αύξησης της παραγωγής αμφίβολος παραμένει και ο στόχος του 5,75% έως το τέλος του 2010.

Είδος καυσίμου/ Έτος 1992 2004 2010

Βενζίνη (ktoe) 2532 3814 4390

Ντίζελ κίνησης (ktoe) 1557 2036 2304

Πίνακας 1.1: Εξέλιξη ενεργειακής κατανάλωσης για μεταφορές ανά είδος καυσίμου στην Ελλάδα

Οι 383ktoe βιοκαυσίμων που αντιπροσωπεύουν το 5.75% της εγχώριας κατανάλωσης του έτους 2010 αντιστοιχούν σε 558ktons βιοκαυσίμων όπως φαίνεται στον πίνακα 1.2. Μετά το 2010, και με την προϋπόθεση της αύξησης του ποσοστού ανάμιξης βιοκαυσίμων στα καύσιμα στο 10%, οι ανάγκες αυτές προβλέπεται να διπλασιασθούν.

Καύσιμο Κατανάλωση 2010 (ktons)

Αναγκαία υποκατάστατα

(ktons)

Αναγκαία

υποκατάστατα (ktons βιοκαυσίμου)

Βενζίνη 4390 252 410

Ντίζελ 2289 131 148

Σύνολο 6679 384 558

Πίνακας 1.2: Κατανάλωση καυσίμου το 2010και απαιτούμενες ποσότητες βιοκαυσίμων

ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΑ - ΒΙΟΚΙΝΗΤΗΡΕΣ

1.2 Ενεργειακή υποκατάσταση των καυσίμων από βιοκαύσιμα

Σε ότι αφορά την υποκατάσταση των καυσίμων με βιοκαύσιμα ιδιαίτερη προσοχή πρέπει να δοθεί στα δεδομένα που προκύπτουν λόγω της διαφοράς των φυσικών ιδιοτήτων μεταξύ βιοκαυσίμων και συμβατικών καυσίμων. Γενικά τα βιοκαύσιμα, λόγω της παρουσίας οξυγόνου αλλά και της διαφορετικής αναλογίας ατόμων υδρογόνου προς τα άτομα άνθρακα στο μόριό τους έχουν χαμηλότερες θερμογόνες δυνάμεις από τα συμβατικά. Ιδιαίτερα τα υποκατάστατα βενζίνης έχουν σημαντικά μικρότερο ενεργειακό περιεχόμενο, πράγμα που σημαίνει ότι για να καλυφθεί το ίδιο ποσοστό της ενέργειας τον καυσίμων των μεταφορών αποκλειστικά από βιοαιθανόλη ή ΕΤΒΕ χρειάζονται μεγαλύτερες ποσότητες βιοκαυσίμου, απ' ότι αν καλύπτονταν αποκλειστικά από βιοντίζελ. Όπως παρουσιάζεται παρακάτω (πίνακας 1.3), αν η υποκατάσταση των συμβατικών καυσίμων με βιοκαύσιμα πραγματοποιηθεί με βιοαιθανόλη για το 5,75% του ενεργειακού περιεχομένου της βενζίνης και με βιοντίζελ για το πετρέλαιο κίνησης τα τελικά μίγματα θα περιέχουν 8,9% κατ’

όγκο βιοαιθανόλη και 6,1% βιοντίζελ αντίστοιχα (9,3% και 6,5% κατά βάρος).

Επίσης, λόγω της διαφοράς στη θερμογόνο δύναμη, τα τελικά μίγματα βενζίνης αιθάλης θα έχουν 3,1% και 0,4% μικρότερο ενεργειακό περιεχόμενο στο λίτρο (-3,6% και -0,7% στο κιλό). Αν αντί για βιοαιθανόλη προσθέσουμε ETBE, (ανανεώσιμο καύσιμο), όπου ως βιοκαύσιμο θεωρείται το 47% της μάζας του, τα αντίστοιχα ποσοστά αντικατάστασης είναι 15% κατ’ όγκο και 14,9% κατά βάρος ενώ η μείωση του ενεργειακού περιεχομένου του μίγματος σε σχέση με τη βενζίνη είναι 2,7%.

Βενζίνη Αιθανόλη ΕΤΒΕ1 Ντίζελ Βιοντίζελ

Κατώτερη Θερμογόνος

Δύναμη (kJ/l) 32795 21237 26820 35659 33344

Κατώτερη Θερμογόνος

Δύναμη (kJ/kg) 43727 26917 36000 42705 37891

Πυκνότητα (kg/l) 0,75 0,79 0,75 0,84 0,88

Ποσοστό μάζας βιοκαυσίμου που αντιστοιχεί σε 1kg

μίγματος προδιαγραφών 5,75%

5,75% 9,30% 14,90% 5,75% 6,50%

Ποσοστό μάζας βιοκαυσίμου που

αντιστοιχεί σε 11 μίγματος προδιαγραφών 5,75%

5,75% 8,90% 15,00% 6,10%

Μεταβολή στο ενεργειακό περιεχόμενο του μίγματος σε σχέση με το συμβατικό καύσιμο

από την αντικατάσταση 5,75%

του ενεργειακού περιεχομένου

-3,60% -2,60% -0,70%

Μεταβολή στο ενεργειακό περιεχόμενο του μίγματος σε σχέση με το συμβατικό καύσιμο

από την αντικατάσταση 5,75%

του ενεργειακού περιεχομένου

-3,10% -2,70% -0,40%

Πίνακας 1.3: Σύγκριση βασικών φυσικών ιδιοτήτων

Ο ΕΤΒΕ θεωρείται ανανεώσιμο καύσιμο σε ποσοστο 47% καθότι κατα την παραγωγική διαδικασία η παρασκευή ΕΤΒΕ απαιτεί 53% κ.β. ισοβουτυλένιο (που θεωρείται συμβατικός υδρογονάνθρακας και παράγεται σε διυλιστήρια από κλασσικές διεργασίες) ενώ το υπόλοιπο 47% κ.β. είναι το συστατικό της αιθανόλης, που αν προέρχεται από βιομηχανικές μεθόδους υδρόλυσης κυτταρινών και ζύμωσης των ζακχάρων που προκύπτουν θεωρείται ως ανανεώσιμο καύσιμο.

ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΑ - ΒΙΟΚΙΝΗΤΗΡΕΣ

Στο σημείο αυτό πρέπει να τονιστεί, ότι η κοινοτική νομοθεσία αναφέρεται στην αντικατάσταση του 5,75% του συνολικού ενεργειακού περιεχομένου των καυσίμων, χωρίς όμως να προδιαγράφει πως και με ποια υποκατάστατα θα γίνει η αντικατάσταση αυτή. Έτσι κάθε κράτος μέλος μπορεί να επιλέξει αν θα στραφεί σε υποκατάστατα του πετρελαίου κίνησης ή της βενζίνης σε ίσα ποσοστά ή αν θα χρησιμοποιήσει αυξημένα υποκατάστατα του ενός καυσίμου έναντι του άλλου για παράδειγμα υψηλότερες συγκεντρώσεις βιοντίζελ στο ντίζελ απ’ ότι αιθανόλης στη βενζίνη ώστε να καλυφθούν οι απαιτήσεις. Η ευελιξία αυτή, που παρέχει το νομοθετικό πλαίσιο, είναι ιδιαίτερα σημαντική, διότι επιτρέπει σε κάθε κράτος μέλος να εφαρμόσει την πολιτική του ανάλογα με τα χαρακτηριστικά και τις απαιτήσεις της οικονομίας του.

Η χρήση μιας πολιτικής διαφορετικών ποσοστών υποκατάστασης μεταβάλλει και τις συνολικές ανάγκες σε βιοκαύσιμα, εξαιτίας των διαφορετικών φυσικών χαρακτηριστικών, που έχει το καθένα. Ενδεικτικό είναι το διάγραμμα της εικόνας 1.2, στο οποίο παρουσιάζεται η ποσοστιαία αύξηση στις συνολικές ανάγκες σε βιοκαύσιμα, σε μάζα και όγκο με την εισαγωγή της βιοαιθανόλης στο ισοζύγιο των βιοκαυσίμων.

- 160%

- 150%

- 140%

- 130%

- 120%

- 110%

- 100% 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Ποσοστό των συνολικών αναγκών σε βιοκαύσιμα που καλύπτεται από βιοντίζελ (%)

>

ο1=

Εικόνα 1.2: Μεταβολή της συνολικής απαιτούμενης ποσότητας σε βιοκαύσιμα ως προς την ελάχιστη (πλήρης κάλυψη των αναγκών με βιοντίζελ) συναρτήσει της αύξησης της συμμέτοχής της αιθανόλης στο ισοζύγιο βιοκαυσίμων. Η μαύρη γραμμή συμβολίζει την αναλογία βιοντίζελ για κάλυψη του 5,75% της ενέργειας της βενζίνης με αιθανόλη και του ντίζελ με βιοντίζελ.

Έτσι αν η ενέργεια που πρέπει να υποκατασταθεί καλυφθεί αποκλειστικά με βιοντίζελ, έχουμε την ελάχιστη ποσότητα σε βιοκαύσιμα (=100%), ενώ, όσο αυξάνει η συμμετοχή της βενζίνης, αυξάνει και η συνολικά απαιτούμενη ποσότητα. Η πλήρης κάλυψη των αναγκών με βιοαιθανόλη θα ισοδυναμούσε με 40% περισσότερη μάζα βιοκαυσίμων και 57% περισσότερο όγκο. Έτσι, το 2010, αν όλη η απαιτούμενη ποσότητα σε βιοκαύσιμα καλυπτόταν από βιοαιθανόλη, θα χρειαζόταν 618ktons βιοαιθανόλης (825 χιλιάδες κυβικά μέτρα), οδηγώντας σε συγκέντρωση περίπου 13% κατ’ όγκο στα καύσιμα. Αν υποθέσουμε, ότι λόγω αδυναμίας υποκατάστασης βενζίνης με βιοαιθανόλη ο εθνικός στόχος θα υλοποιηθεί μόνο με την υποκατάσταση του ντίζελ με βιοντίζελ, τότε με όμοιους υπολογισμούς προκύπτει η ανάγκη επιπλέον παραγωγής επιπλέον 290ktons βιοντίζελ και η συνολική απαιτούμενη ποσότητα βιοντίζελ που πρέπει να παραχθεί ανέρχεται στους 439ktons. Σε μια τέτοια περίπτωση το ποσοστό του βιοντίζελ στο ντίζελ κίνησης θα ανέλθει στο 18% v/v.

Κλείνοντας την παράγραφο αυτή θα πρέπει να σχολιαστεί, ότι, βάσει της ισχύουσας κοινοτικής νομοθεσίας, τα βιοκαύσιμα υποκατάστατα του ντίζελ δεν περιορίζονται μόνο στους μεθυλεστέρες των λιπαρών οξέων (βιοντίζελ). Η καθιέρωση του βιοντίζελ ως κύριου βιοκαυσίμου στην Ευρωπαϊκή αγορά στηρίχθηκε στις συναφείς φυσικές ιδιότητες του με το πετρέλαιο κίνησης, στη δυνατότητα βιομηχανικής παραγωγής του από ποικίλες πρώτες ύλες και στο χαμηλό σχετικά κόστος. Παρόλα αυτά, η λύση του βιοντίζελ δεν είναι η μόνη η οποία μπορεί να εξεταστεί, σε ότι αφορά την ελληνική αγορά βιοκαυσίμων και σίγουρα δεν θα πρέπει να αντιμετωπίζεται σαν αποκλειστική. Στην ευρωπαϊκή οδηγία 2006/30/ΕΕ αναφέρεται ότι τα φυτικά έλαια καθώς και τα μίγματα τους, εφόσον δεν είναι χημικά τροποποιημένα, είναι συμβατά με τον οικείο κινητήρα και δεν επιδρούν αρνητικά στις εκπομπές αερίων ρύπων του οχήματος, θεωρούνται βιοκαύσιμα. Είναι λοιπόν σαφές πως ένα φυτικό λάδι ή το μίγμα αυτού με συμβατικό πετρέλαιο μπορεί να θεωρηθεί βιοκαύσιμο αντίστοιχο του βιοντίζελ, εφόσον πληρεί τις νομοθετημένες προδιαγραφές. Σε μια χώρα όπως η Ελλάδα, με ανεπτυγμένη γεωργία το γεγονός αυτό αποκτά ιδιαίτερη σημασία, γιατί ενδεχομένως παρέχει μια σημαντική διέξοδο τόσο για την

ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΑ - ΒΙΟΚΙΝΗΤΗΡΕΣ

επίτευξη των ευρωπαϊκών στόχων όσο και για το μέλλον της ελληνικής γεωργίας.

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2

ΠΑΡΑΓΩΓΗ ΒΙΟΜΑΖΑΣ ΚΑΙ ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΩΝ

Η παραγωγή βιομάζας και βιοκαυσίμων γίνεται σήμερα με σύγχρονες μεθόδους τόσο στην ΕΕ όσο και στη χώρα μας. Η παραγωγή βιοκαυσίμων στηρίζεται τόσο σε τεχνολογίες παραγωγής και συλλογής της βιομάζας, όσο και σε τεχνολογίες μετατροπής της βιομάζας σε καύσιμα. Νέες τεχνολογίες και προοπτικές αναβάθμισης των υπαρχουσών τεχνολογιών αποτελούν το μοχλό ανάπτυξης της νέας αυτής μορφής καυσίμων μεταφορών.

2.1 Βιομάζα

Ο σύνθετος όρος βιομάζα (βιο - μάζα) αναφέρεται στην κατηγορία ύλης από την οποία αποτελούνται οι οργανισμοί φυτικής και ζωικής προέλευσης, καθώς και τα παράγωγα τους.

Η παραγωγή βιοκαυσίμων στηρίζεται στη βιομάζα, που αποτελεί την πρώτη ύλη παραγωγής τους. Η βιομάζα είναι το βιοαποικοδομήσιμο μέρος των προϊόντων, αποβλήτων και υπολειμμάτων που προέρχονται από τη γεωργία, τη δασοκομία, τις βιομηχανίες και τα αστικά απόβλητα. Η βιομάζα περιλαμβάνει ενεργειακές καλλιέργειες καθώς και υπολείμματα ή παραπροϊόντα φυτικής ή ζωικής προέλευσης. Σε παγκόσμιο επίπεδο το συνολικό δυναμικό βιομάζας ισοδυναμεί με το 200πλάσιο της φυτικής ενέργειας που χρησιμοποιείται για παραγωγή τροφής, χωρίς περιβαλλοντικές επιπτώσεις σχετικά με το φαινόμενο του θερμοκηπίου. Εκτιμάται ότι μέχρι το 2020 η ενεργειακή γεωργία θα καλύπτει πάνω από το 30% των εναλλακτικών πηγών ενέργειας. Για την περίπτωση της Ελλάδας, η συνολική καλλιεργήσιμη

έκταση είναι 35,8 εκατ. στρέμματα, που αντιστοιχούν σε περισσότερο από 29% της έκτασης της χώρας.

Συγκεκριμένα για τις ενεργειακές καλλιέργειες στη χώρα μας, αυτές καλύπτουν λιγότερο από το 1% της συνολικής καλλιεργήσιμης έκτασης, οι περισσότερες από τις οποίες βρίσκονται σε πειραματικές εκτάσεις. Η καλλιέργειά τους στοχεύει στην εξεύρεση των πιο κατάλληλων καλλιεργειών και ποικιλιών τους, βάσει μελετών γύρω από τη προσαρμοστικότητά τους στις τοπικές εδαφοκλιματικές συνθήκες. Σαν αποτέλεσμα, η παραγωγή βιοντίζελ στη χώρα μας μέχρι και το 2007 στηρίχθηκε σε εισαγόμενες πρώτες ύλες. Για το λόγο αυτό είναι σημαντικό να διευρυνθεί η Ελληνική γεωργία προς τις ενεργειακές καλλιέργειες και να αξιοποιήσει το δυναμικό της.

Στην κατηγορία των ενεργειακών καλλιεργειών περιλαμβάνονται οι ελαιούχες καλλιέργειες (ηλίανθος, ελαιοκράμβη, σόγια, βαμβάκι κτλ), οι αμυλούχες (καλαμπόκι, σιτηρά, πατάτα κτλ) καθώς και οι ζαχαρούχες (γλυκόσοργο, ζαχαρότευτλο, ζαχαροκάλαμο κτλ). Σήμερα οι ελαιούχες καλλιέργειες προορίζονται για την παραγωγή βιοντίζελ, ενώ οι αμυλούχες και οι ζαχαρούχες καλλιέργειες για την παραγωγή βιοαιθανόλης. Υπάρχουν και άλλες ενεργειακές καλλιέργειες, όπως η αγριαγκινάρα, ο μίσχανθος κτλ που προορίζονται κυρίως για στερεό βιοκαύσιμο (είτε για θέρμανση είτε για ηλεκτρισμό).

Εικόνα 2.1: Τύποι βιομαζας για παραγωγή βιοκαυσίμων

ΒΙΟΚΑΥΣΙΜΑ - ΒΙΟΚΙΝΗΤΗΡΕΣ

Το βιοντίζελ και η βιοαιθανόλη είναι τα υγρά βιοκαύσιμα που σήμερα παράγονται με συμβατικές μεθόδους, ενώ στη χώρα μας μόνο το πρώτο παράγεται. Το βιοαέριο είναι ένα συνθετικό φυσικό αέριο που παράγεται από απόβλητα αλλά στη χώρα μας δεν έχει ακόμη εφαρμογή.

2.2 Βιοντίζελ

Το βιοντίζελ είναι το μοναδικό υγρό βιοκαύσιμο που παράγεται στη χώρα μας. Χρησιμοποιείται σαν υποκατάστατο του συμβατικού ντίζελ ορυκτής προέλευσης, καθώς έχει περιβαλλοντικά φιλικές ιδιότητες (μειωμένη περιεκτικότητα σε SOx, CO, αρωματικές ενώσεις). Το βιοντίζελ σήμερα παράγεται από τη μετεστεροποίηση των οξέων φυτικών ελαίων.

Το βιοντίζελ είναι μεθυλεστέρας, που παράγεται με μετεστεροποίηση των φυτικών ελαίων και παραγωγή εστέρων των τριγλυκεριδίων. Μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή ακόμη φθηνότερου βιοντήζελ, εκτός από τους ελαιούχους σπόρους και μεταχειρισμένα φυτικά έλαια (τηγανόλαδα) ή και ζωικά λίπη (πχ ως απόβλητα σφαγείων). Η εξαγωγή του ελαίου από τους σπόρους γίνεται μηχανικά ή χημικά. Το βιοντήζελ έχει θερμογόνο δύναμη 15% μικρότερη από αυτή του πετρελαίου. Ένα γενικό σχήμα της παραγωγικής αλυσίδας βιοντήζελ δίνεται στο παρακάτω σχήμα.

Εικόνα 2.2: Διαγραμματική απεικόνιση της παραγωγή βιοντήζελ

Με την υπάρχουσα τεχνολογία τα έλαια (τριγλυκερίδια) μετατρέπονται με μια απλή διαδικασία σε εστέρες των τριγλυκεριδίων, με μεθανόλη ή και αιθανόλη. Οι καθαροί εστέρες των τριγλυκεριδίων είναι άριστα υποκατάστατα του πετρελαίου, χωρίς να χρειάζεται καμία μετατροπή στον κινητήρα. Με ορισμένες φθηνές μετατροπές στη μηχανή είναι δυνατόν να χρησιμοποιηθεί και καθαρό βιοέλαιο.

2.2.1 Παραγωγική διαδικασία

Τα Στάδια της παραγωγικής διαδικασίας συνοψίζονται στα εξής:

1. Εξευγενισμός πρώτης ύλης 2. Μετεστεροποίηση πρώτης ύλης 3. Καθαρισμός βιοντίζελ (πλύσεις) 4. Εξευγενισμός γλυκερίνης

5. Ανάκτηση μεθανόλης

Β ΙΟ Κ Α Υ Σ ΙΜ Α - Β ΙΟ Κ ΙΝ Η Τ Η Ρ Ε Σ

Εικόνα 2.3: Διαδικασία μετεστεροποίησης για την παραγωγή βιοντίζελ

Κατά την παραγωγική διαδικασία τα άνυδρα έλαια (τριγλυκερίδια) θερμαίνονται με μεθανόλη σε αλκαλικό περιβάλλον (με βασικό καταλύτη) και προκύπτει μίγμα μεθυλεστέρων και γλυκερίνης, που ανακτάται σαν πολύτιμο παραπροϊόν. Το υδροξείδιο και το μεθοξείδιο του νατρίου χρησιμοποιούνται ευρέως σαν καταλύτες, όμως η χρήση επαναχρησιμοποιούμενου καταλύτη λιπάσης (ένζυμο διάσπασης τριγλυκεριδίων) και υπερκρίσιμο διοξείδιο του άνθρακα είναι περισσότερο φιλική στο περιβάλλον

Τα βασικά παραπροϊόντα της βιομηχανικής παραγωγής είναι γλυκερίνη και κέικ (πρωτεϊνούχος κτηνοτροφική πίτα που χρησιμοποιείται ως ζωοτροφή). Η γλυκερίνη έχει υψηλή αξία, γιατί χρησιμοποιείται στη βιομηχανία τροφίμων, τη ποτοποιία, την βιομηχανία καλλυντικών, τη φαρμακοβιομηχανία και σαπωνοποιία κ.α. Η κτηνοτροφική πίτα έχει επίσης μεγάλη αξία ως ζωοτροφή διότι είναι πλούσια σε πρωτεΐνες (10-45%).

Κλείνοντας, πρέπει να αναφερθεί, ότι το βιοντίζελ είναι πολύ εύκολο να παρασκευαστεί και σε επίπεδο ατομικό, δηλαδή σαν οικιακό βιοντίζελ. Είναι διαθέσιμος στην αγορά φθηνός εξοπλισμός παραγωγής βιοντίζελ (αξίας 1500 ευρώ περίπου), ώστε είναι δυνατή η παραγωγή σε επίπεδο φάρμας. Έτσι μπορεί ο κάθε γεωργός που καλλιεργεί ενεργειακά φυτά (πχ ελαιοκράμβη,