AMZS test sintetičnih goriv

Konec marca so ministri za energetiko držav članic EU potrdili uredbo, ki od leta 2035 naprej prepoveduje prodajo novih vozil z motorjem z notranjim zgorevanjem, razen če ti za delovanje uporabljajo sintetična oziroma ogljično nevtralna goriva. Nastanek tega politično-ekološkega kompromisa, ki se je izoblikoval po zavrnitvi prvotnega predloga Evropske komisije, ima svojo zgodbo, mi pa se tokrat osredotočamo na sintetična goriva. Kaj so? Kje jih dobimo? Kako delujejo? Na ta in številna druga vprašanja skušamo odgovoriti s prvim testom sintetičnih goriv, ki smo ga opravili skupaj s partnerskimi avtomobilskimi klubi, s katerimi AMZS sodeluje tudi pri številnih drugih projektih. 

Razprava okoli sintetičnih goriv, ki poteka že kar nekaj časa, se je še zaostrila ob nedavnem kompromisu glede prodaje novih avtomobilov po letu 2035; nekateri sintetična goriva označujejo za rešilno bilko ogljično nevtralne mobilnosti (in avtomobilske industrije), za druge pa so sintetična goriva zapravljanje energije in naravnih virov. Kot pri večini tovrstnih dilem je resnica nekje vmes: poraba energije za izdelavo sintetičnih goriv je res visoka - tako visoka, da se proizvodnja v večini evropskih držav, kjer težko proizvajamo električno energijo na trajnostni način, v resnici ne splača. A v nekaterih delih sveta je to mogoče: tam, kjer lahko električno energijo proizvajajo na trajnostni način (sonce in veter), je izdelava sintetičnih goriv smiselna, pa četudi je energetsko potratna. Prednost takšnega modela je dokaj enostaven transport sintetičnih goriv na daljše razdalje, saj logistiko in infrastrukturo za takšen transport poznamo in uporabljamo že zdaj - za razliko od nerešljive uganke, kako na globalno dolgih razdaljah transportirati elektriko. 

Proces izdelave sintetičnih goriv iz vode in CO2 iz ozračja je znan že dolgo časa in je tudi dovolj industrializiran, da lahko proizvodnjo zasnujejo v velikih tovarnah oziroma obratih. Največji izziv za industrializacijo so veliki zagonski in obratovalni stroški takšne tovarne. A ob podražitvah fosilnih goriv na trgu in hkratnem padanju cen proizvodnje trajnostne električne energije - ter predvsem v luči nedavne politične odločitve za sintetična goriva - bomo verjetno kmalu imeli več tovarn za sintetična goriva. 

Vaše mnenje ...

Od sintetičnega bencina do biodizla

Nekaj poskusnih tovarn oziroma obratov za izdelavo sintetičnih ogljično-nevtralnih goriv že deluje, na primer pri nemški družbi CAC (Chemie Anlagen Chemnitz) in inštitutu KIT (Karlsruher Institut für Technologie) ter pri izdelovalcih avtomobilov. Trenutno je v načrtu tudi velik industrijski obrat za sintetična goriva v Nemčiji (sodelovanje CAC-a in Shella), Porschejeva tovarna sintetičnih goriv v čilski Patagoniji že deluje, čeprav s skromno začetno zmogljivostjo. 
Nove tovarne sintetičnih goriv bodo izdelovale goriva, ki zaradi optimiziranih lastnosti (na primer manjših vsebnosti aromatov) gorijo čisteje, hkrati pa so narejena po veljavnem mednarodnem standardu za motorne bencine EN 228, kar pomeni, da lahko takšna goriva uporabljajo vsi avtomobili z bencinskimi motorji - vključno s starodobniki. Takšna kompatibilnost je zelo pomembna za širitev sintetičnih goriv, saj omogoča postopno uvajanje goriv na trg, ker lahko sintetična goriva mešamo s fosilnimi v vseh razmerjih. 

Pri ogljično-nevtralnem dizelskem gorivu je zgodba malce drugačna. Parafinski biodizel oziroma HVO (Hydrotreated Vegetable Oil) se že proizvajajo v velikem obsegu. A od sintetičnega bencina se razlikuje po dveh pomembnih lastnostih: biodizel nastaja iz biomase, kot so na primer odpadna olja in maščobe, in ne ustreza mednarodnemu standardu EN 590, ki velja za fosilno dizelsko gorivo. Takšno dizelsko gorivo (dosedanjo komercialno oznako C.A.R.E. diesel so v Nemčiji preimenovali v Neste MY Renewable Diesel - Neste je finska naftna družba) zato ni primerno za uporabo v večini serijskih dizelskih avtomobilov, ampak le v tistih, ki dovoljujejo tudi uporabo dizelskega goriva standarda EN 15940 (ki ga poznamo tudi pod kratico XTL). Na evropskih cestah je takšnih avtomobilov dokaj malo, izjema so le dizelski avtomobili znamke BMW, ki dovoljuje uporabo tega biodizla v vseh svojih dizelskih avtih, tudi starejšega porekla. 

Kaj so sintetična goriva?

Za umetno izdelana pogonska goriva se je pri nas uveljavil izraz sintetična goriva, v tujini jih imenujejo tudi “e-fuels”. Pri proizvodnji ogljično nevtralnih sintetičnih goriv iz vode in iz ogljikovega dioksida ob pomoči trajnostno pridobljene električne energije nastane “surovo” gorivo, iz katerega z rafiniranjem lahko naredijo bencin, dizelsko gorivo, parafin in še nekaj drugih goriv. Iz vode z elektrolizo dobijo vodik, ogljikov dioksid (CO2) pa pridobijo iz ozračja ali iz drugih virov (ogljikov dioksid kot stranski proizvod nastaja na primer v tovarnah cementa). S posebnimi kemičnimi in toplotnimi postopki se nastale molekule ogljikovega monoksida z molekulami vodika sprimejo v ogljikovodikove verige oziroma gorivo.
Tako dobljen sintetični bencin je po svojih lastnostih povsem enak fosilnemu bencinu in ga lahko uporabljajo vsi avtomobili z bencinskim motorjem, saj gorivo ustreza veljavnemu standardu EN 228. Sintetični bencin je ogljično nevtralen, saj je za izdelavo uporabljen CO2 iz ozračja oziroma okolja - seveda če je tudi zahtevana energija za proizvodnjo pridobljena iz trajnostnih virov. 
Tudi parafinski biodizel lahko v določenih primerih velja za ogljično nevtralno gorivo - če ga pridobivamo iz odpadnih olj in maščob. Iz teh z rafiniranjem lahko pridobimo tekoče gorivo oziroma biodizel. Zaenkrat takšno gorivo še ne ustreza veljavnemu standardu za dizelsko gorivo, čeprav ima zelo podobne lastnosti kot fosilni dizel; njegovo uporabo bi morali odobriti izdelovalci avtomobilov (oziroma avtomobilskih motorjev). 

Težko dostopna sintetična goriva

Največji izziv našega testa je bil najti ustrezna sintetična goriva. Kljub temu, da smo se leto dni dogovarjali z dobaviteljem, podjetjem Mabanaft, ki nam je obljubil omenjeno sintetično dizelsko gorivo, sintetičnega dizelskega goriva, pridobljenega na enak način kot sintetični bencin, vseeno nismo mogli dobiti. Zaradi tega tudi nismo mogli opraviti testa tega goriva z dizelskim VW golfom prve generacije. 
Tudi sintetični bencin izdelovalca CAC smo dobiti prek ovinkov - ker ga od izdelovalca nismo dobili, nam ga je zagotovilo naftno interesno združenje UNITI. 
Edino sintetično gorivo, ki je na trgu na voljo v zadostnih količinah, je gorivo za dirkalna vozila P1 Racing Fuels Eco100 Pro, ki ga prodaja nemško podjetje P1 Performance Fuels GmbH iz Berlina. 98-oktanski sintetični bencin brez vsebnosti etanola je primeren tudi za starodobnike oziroma starejše bencinske motorje, ki ne smejo uporabljati etanola, zato je oddelek za starodobnike nemškega ADAC-a začel z daljšim testiranjem tega goriva v potniškem kombiju VW T1. Dirkaško sintetično gorivo smo preskusili tako v VW golfu četrte kot zadnje, osme generacije. 
Čeprav gorivo P1 Racing Fuels Eco100 Pro velja za sintetično gorivo, smo pozneje v procesu testiranja ugotovili, da je k sintetičnemu bencinu primešan tudi bencin biološkega izvora, ki ob pomoči trajnostno pridobljene električne energije nastane s predelavo bioloških odpadkov. Natančnega razmerja med sintetičnim in biološkim bencinom nismo mogli ugotoviti, a v obeh primerih velja, da gre za ogljično nevtralno gorivo. Kljub temu smo se odločili, da dirkaško sintetično gorivo na preskusu ločimo od povsem sintetičnega goriva, kar se vidi iz primerjalne tabele; na tem testu smo skušali ugotoviti lastnosti povsem sintetičnega bencina, pridobljenega ob pomoči trajnostno pridobljene električne energije. 

Kako smo preskušali sintetična goriva?

Sintetična goriva smo preskušali v ADAC-ovem testnem laboratoriju s petimi različnimi avtomobili. Vsi avtomobili so morali na testni mizi prevoziti cikel Ecotest, ki med drugim vsebuje tudi simulirano vožnjo v različnih razmerah in po različnih cestah, tudi avtocesti. Ecotest meritveni cikel ustreza tako zakonsko določenim zahtevam (WLTP) kot vožnji v vsakdanjem prometu. 
Za preskus sintetičnega bencina smo uporabili tri avtomobile: sedem let staro Fordovo fiesto z litrskim bencinskim trivaljnikom z 92 kW, pet let starega VW golfa z 1,4-litrskim bencinskim štirivaljnikom z 92 kW in VW golfa najnovejše generacije z 2-litrskim bencinskim motorjem s 140 kW. Cilj preskusa je bil med drugim ugotoviti tudi, če starejši bencinski motorji na sintetično gorivo reagirajo drugače kot novejši. 
 

Testna goriva: sintetični bencin in biodizel 

Za test v bencinsko gnanih avtih smo sintetični bencin primerjali s fosilnim bencinom: referenčnim E10 bencinom (z do 10-odstotno vsebnostjo etanola) in E10 bencinom z običajnega bencinskega servisa. Fosilna bencina smo primerjali s sintetičnim bencinom CAC, ki prav tako vsebuje do 10 odstotkov etanola. Na dizelskem preskusu smo biodizel HVO 100 primerjali z referenčnim fosilnim dizlom B7 z do 7-odstotno vsebnostjo biodizla, ki ga lahko kupimo na vsakem bencinskem servisu. Kemične lastnosti goriv smo analizirali v zunanjem laboratoriju. 

Rezultati preskusa: majhne razlike pri lastnostih in izpustih 

Kot je razvidno iz obeh primerjalnih tabel kemičnih lastnosti preskušenih goriv, so razlike v lastnostih večje pri dizelskih kot bencinskih gorivih. Razlike pri lastnostih dizelskih goriv v prid biodizlu vplivajo na lažji vžig zgorevalne mešanice, na odzivnost in lahkotnost vrtenja pri višjih vrtljajih.  

Pri preskušenih bencinih nam je najbolj v oči padla precejšnja razlika v vsebnosti aromatičnih snovi v fosilnih in sintetičnih vrstah bencina. Aromatske spojine, zlasti dolgoverižne, spodbujajo nastajanje delcev v izpušnih plinih, a zagotavljajo tudi odpornost na klenkanje (nezaželen vžig zmesi v nepravem času). Eden od ciljev nadaljnjega razvoja sintetičnih goriv mora biti torej zmanjšanje vsebnosti aromatskih spojin na nič, da bi čim bolj zmanjšali vsebnost delcev; z uporabo ustreznih dodatkov (aditivov) pa bo treba zagotoviti večjo odpornost na klenkanje. 

Naš preskus je dokazal, da sintetična goriva delujejo brez težav in stranskih učinkov, če so le avtomobili oziroma njihovi motorji ustrezno prilagojeni za njihovo uporabo. Pri sintetičnih bencinih to ni težava, saj že ustrezajo veljavnemu standard EN 228 in jih lahko uporabljajo vsi avtomobili z bencinskimi motorji. Pri biodizlu je položaj malce drugačen, saj biodizel ne velja za standardizirano dizelsko gorivo in ga zato lahko uporabljamo le v avtomobilih z motorji, ki so homologirani za biodizel.
Meritve izpušnih plinov pri testnih avtih so pokazale, da izpusti škodljivih snovi pri alternativnih gorivih niso nič slabši kot pri fosilnih gorivih, večinoma so celo za nekaj odstotkov boljši. Tako smo pri golfu z 2-litrskim bencinskim motorjem namerili za 40 odstotkov manj izpustov dušikovih oksidov (NOx), ostale vrednosti (izpust oglikovodikov (HC), ogljikovega monoksida (CO) in trdnih delcev) pa so na enaki ravni kot pri fosilnih gorivih. Pri fordu fiesti z litrskim trivaljnikom so bile vse vrednosti škodljivih snovi v izpuhu na enaki ravni pri obeh vrstah goriva, podoben rezultat pa smo namerili tudi pri golfu z 1,4-litrskim bencinskim motorjem. 
Tudi pri meritvah biodizelskega goriva ni bilo bistvenih odstopanj v primerjavi s fosilnim dizelskim gorivom - minimalne razlike lahko pripišemo tudi merilnim tolerancam. 

A ob takšnih rezultatih je treba vseeno poudariti, da smo morali uporabiti prototipna alternativna goriva, ki jih še ne moremo kupiti na prostem trgu. To pomeni, da imajo izdelovalci tovrstnih goriv v prihodnosti priložnost, da sintetična goriva še izboljšajo: z zmanjševanjem deleža aromatskih spojin lahko lahko še zmanjšajo izpuste trdnih delcev, kar lahko dodatno zmanjša onesnaženje okolja. 

E-goriva in elektrika: racionalna pot v prihodnost

Naš preskus je dokazal, da z optimiziranimi sintetičnimi gorivi lahko izboljšamo ogljični odtis obstoječega voznega parka, hkrati pa zmanjšamo izpust škodljivih snovi v okolje. Fosilna in sintetična goriva je mogoče mešati, tako da se lahko delež e-goriv stalno povečuje, delež za okolje škodljivih fosilnih goriv pa zmanjšuje. Postopno uvajanje sintetičnih goriv na trg in hkratno postopno uveljavljanje električne mobilnosti se zdi trenutno najbolj učinkovit recept za čistejše okolje - če seveda želimo ohraniti trenutno mobilnostno svobodo. Neznanka je le cena sintetičnih goriv; cena dirkaškega goriva P1 Racing Fuels Eco100 Pro se trenutno giblje med 4 in 6 evri za liter. 

Kaj pa pri nas? Kdaj bomo lahko kupili in vozili na ogljično nevtralno gorivo?

O uvedbi sintetičnih goriv smo povprašali tudi največjega naftnega trgovca v Sloveniji, družbo Petrol. Na naša vprašanja o sintetičnih gorivih so odgovorili takole:

V Petrolu seveda zelo aktivno spremljamo dogajanje na področju vseh vrst alternativnih goriv in jasno tudi problematiko e-goriv. Kakršnekoli napovedi v tej smeri pa so preuranjene, saj je s tem povezano še zelo veliko odprtih vprašanj. Če bi se vendarle izkazalo, da bo vstop e-goriv na trg hitrejši, kot se predvideva, bo Petrol na to zagotovo pravočasno pripravljen, saj gre za zelo podobne proizvode, kot jih poznamo danes, taka uvedba pa ne bi terjala zelo posebne priprave prodajnih mest.

Oglas

Oglas

AMZS priporočila politiki

Za proizvajalce sintetičnih goriv je treba zagotoviti spodbude in perspektivo. Drage naložbe in visoki stroški razvoja sintetičnih goriv zahtevajo stabilno politično okolje in zavezujoče energetske strategije. EU si trenutno prizadeva za uvedbo obvezne kvote od 2,6 do 5,7 odstotka zelenega vodika in sintetičnih goriv v evropskem prometnem sektorju do leta 2030; takšna uredba bi lahko bistveno pospešila razvoj in povečala privlačnost proizvodnje sintetičnih goriv velikem obsegu.

AMZS priporočila izdelovalcem vozil

Nekateri izdelovalci še vedno oklevajo z odobritvijo svojih dizelskih modelov za parafinska dizelska goriva, kot je biodizel - čeprav s tehničnega vidika ni nobenih ovir za to. Navsezadnje sta Peugeot in Citroen nedavno odobrila uporabo biodizla za svoje dizelske motorje standarda euro 5 in euro 6, skupina VW pa je tudi pred kratkim razrahljala svoje standarde za uporabo biodizla v svojih modelih. A nekateri avtomobilski izdelovalci se še vedno obnašajo nerazumno: Volvo na primer dovoljuje uporabo biodizla v svojih avtih v skandinavskih deželah, v ostalih evropskih državah pa ne.

AMZS priporočila izdelovalcem goriv

Naše težave pri nabavi sintetičnih goriv za test so pokazale, da je industrializacija sintetičnih goriv še v povojih; veliki igralci na trgu goriv še vedno oklevajo, čeprav imajo kapital in tehnične vire za izdelavo sintetičnih goriv. Morda bo nedavno sprejeta politična odločitev, da bodo sintetična goriva lahko poganjala avtomobile tudi po letu 2035, spodbudila industrializacijo, a zaenkrat še vedno čakamo na ustrezne signale s trga …

Komentar: iz “električnega” dežja pod “sintetični” kap?

Naš preskus je pokazal, da so sintetična goriva po svojih lastnostih povsem enakovredna fosilnim in da - razen pri biodizlu - ni nobenih ovir, da naši avtomobili že danes ne bi mogli uporabljati sintetičnih goriv. Če so ta izdelana na trajnostni način, so tudi ogljično nevtralna - in kot takšna lahko res predstavljajo sprejemljivo alternativo električni mobilnosti. Ker ta ni primerna za vse uporabnike avtomobilov, bi sintetična goriva lahko odigrala ključno vlogo pri zagotavljanju mobilnosti za vse. 
A kot kaže trenutno dogajanje v globalni in evropski mobilnostni politiki, sintetična goriva ne bodo takšen rešitelj naše osebne mobilnosti, kot se morda kažejo danes. Poleg (skoraj) nepremagljive ovire pravočasne industrializacije izdelave sintetičnih goriv (v katero bo treba vložiti enormna sredstva) in zagotavljanja zadostnih količin goriva, bo na uporabo sintetičnih goriv vplivalo še nekaj drugih dejavnikov. Na primer dejstvo, da bo kar nekaj uveljavljenih avtomobilskih znamk že precej pred letom 2035 prenehalo izdelovati avtomobile z motorji na notranje zgorevanje - med drugimi Ford, Opel, Volvo, Audi, Mercedes …
 

Pa ostali? Tako kot kaže zdaj, se bomo morali sprijazniti s prisilno elektrifikacijo naše mobilnosti - ali pa skrbneje negovati naše stare avtomobile, s katerimi se bomo morali vozili tudi po letu 2035.