生物柴油:一个更清洁、更环保的燃料21世纪
柴油和取暖油发出高水平的硫氧化物、一氧化碳、氮的氧化物、碳氢化合物、颗粒,像所有的化石燃料,二氧化碳。我们可以做的更好——用生物柴油。阿历克斯威尔逊
骑车的人柴油车辆或热与取暖油享受我们的家庭和企业储蓄这个燃料提供了——我已经超过800英里(300公里)驱动的单坦克在我的大众帕萨特TDI柴油旅行车,但我们中的一些人不是很兴奋的污染物排放的燃料。柴油和取暖油发出高水平的硫氧化物、一氧化碳、氮的氧化物、碳氢化合物、颗粒,像所有的化石燃料,二氧化碳。我们想做得更好。
我们可以做的更好——用生物柴油。本文研究生物柴油:它是什么,它来自何方,其环境的优势,以及如何使用它。我们将关注生物柴油的三个主要的应用:(1)作为燃料用于个人或公司车辆;(2)作为燃料对越野商业建筑设备(推土机、压缩机、起重机等);和(3)代替燃料油在住宅和商业建筑。虽然很少有读者将有机会对所有三个应用程序使用生物柴油,前两个应用,至少间接地,几乎所有的建设。
生物柴油是什么?
生物柴油是一种柴油燃料来源于植物油或其他可再生能源。它可以由大豆或菜籽油,甚至废食用油、动物脂肪。从技术上讲,生物柴油是脂肪酸甲酯。当来自豆油(在美国最常见的原料),生物柴油有时被称为大豆methylester。它是由结合植物油与酒精(通常是甲醇但偶尔乙醇)在催化剂的作用下,通过这一过程被称为酯交换。
为了理解这个过程,让我们考虑一些简单的有机化学:植物油是甘油三酸酯。甘油三酯分子由三个脂肪酸分子绑定到一个甘油分子。酯交换过程中脱落每个脂肪酸甘油和高度的酒精分子。第一步包括断裂(或开裂)ester-glycerin债券。催化剂需要这一步,氢氧化钠(氢氧化钠)或氢氧化钾(KOH),这两个也被称为碱液,可以使用。当这种反应是在酒精的存在,每个释放脂肪酸与醇分子。请注意,从直植物油生物柴油化学有很大的不同,也有些人利用作为柴油的替代品。“油脂汽车”转换涉及修改的柴油车辆第二,激烈的油箱。如果加热,直接植物油或过滤使用地沟油可用于柴油车辆。本文不讨论这种类型的燃料。
生产生物柴油所涉及的化学很简单,数以百计的全国可再生能源的拥护者也做出了自己的使用非常简单,原油车库和地下室的反应容器。这本书油炸锅的燃料箱约书亚·蒂克尔,提供菜谱和程序使生物柴油从废弃食用油,经常从餐厅免费提供。甚至一些更勤奋的后院生物柴油生产商制造肥皂的甘油沉淀的副产品。
生物柴油来自废物食用油可以说是最环保的液体燃料可用,因为主要成分是产品消费后的浪费。然而,今天大多数的生物柴油是“维珍生物柴油”从大豆或油菜作物。回收利用的“地沟油生物柴油和维珍生物柴油生产来满足标准ASTM D 6751年,2001年12月批准。这个新标准,自1994年以来,作品由ASTM生物柴油标准工作组,首次提供了一致的生物柴油标准,允许制造商设计和保证设备使用生物柴油。
可能需要一段时间才能使用生物柴油发动机制造商舒适。目前,福特,道奇,大众都无效保证如果使用生物柴油。然而,大众汽车销售“生物柴油工具包”,包括一些修改建议如果使用生物柴油。与石油柴油相比,生物柴油具有低能量密度(123年、000年和140年,000 Btu /加;34、000和39 000 kJ / l)。生物柴油也有更多的氧气由重量(10% - -12%)和略高十六烷与石油柴油相比,数量。
今天大多数生物柴油与石油混合柴油。最常见的混合是B20, 20%的生物柴油和80%的石油柴油混合。B100,或100%生物柴油(有时称为“整洁”生物柴油)成功地使用一些但不广泛推荐或使用,因担心气候寒冷的性能、设备的兼容性、和成本。
生物柴油的好处
与石油柴油相比,生物柴油是清洁,导致较低的温室气体排放,是生物可降解,并提供可能减少我们对进口石油的依赖。事实上,考虑到这种显著的优势,这是非凡的,这燃料已收到很少注意这些年来,社区环境,能源政策专家担心中东石油的依赖,以及绿色建筑社区(包括LEED™评级系统)。让我们来看看这些好处:
减少污染排放
生物柴油与石油柴油相比,明显清洁——在几乎所有的污染物类别。生物柴油和石油柴油燃烧排放低于对微粒相比,未燃烧的碳氢化合物、一氧化碳、氮的氧化物,硫氧化物,和多环芳烃。
颗粒:从石油柴油微粒排放导致的大部分可见“烟”柴油车辆和重型设备。最近的研究表明颗粒比之前预想的更大的健康问题。对生物柴油排放技术报告草案发布由美国环境保护署在2002年10月,数十名技术发射研究检查和统计上编译,显示平均微粒排放量减少47%使用100%生物柴油(B100)代替石油柴油。B20生物柴油,微粒排放减少12%。
未燃烧的碳氢化合物:未燃烧的碳氢化合物是重要的贡献者地面臭氧污染和烟雾。使用B100生物柴油平均结果未燃烧的碳氢化合物排放总量减少67%;B20使用结果减少了20%。
一氧化碳:随着未燃烧的碳氢化合物、一氧化碳(CO)对地面臭氧污染和烟雾。这也是有毒的,即使在低浓度,导致各种慢性健康问题。使用100%的生物柴油代替石油柴油降低CO排放量减少48%。混合使用B20 CO排放量减少12%。
致癌物质:石油柴油是一个重要的生产多环芳烃(PAH)和氮化多环芳烃(nPAH)。化合物在这个远大集团,其中包括各种benzene-containing化合物,被认为是潜在的致癌物质。国家生物柴油委员会的研究人员在圣安东尼奥西南研究所,德克萨斯州与B100发现减少多环芳烃化合物的48% - -75%和12% - -60% B20与石油柴油相比。减少nPAH化合物更大:69% - -93%与B20 B100和13% - -49%。虽然结果是有限的,需要额外的研究,迹象表明,生物柴油,单独使用或与石油柴油混合,结果在显著减少致癌物质。
氮的氧化物:氮氧化物(NOx)是生物柴油的一个发射类别可能会导致更高的排放与石油柴油相比,至少在作为运输燃料。betway必威娱乐氮氧化物排放是影响燃料特性以及如何发生燃烧。(氮来自燃烧空气接近80%氮)。在柴油发动机,氮水平增加2%与B100 B20混合和10%,EPA研究上面提到的。
有趣的是,研究生物柴油作为替代燃料油显示降低氮氧化物的排放。布鲁克海文国家实验室科学家C.R.克利须那神,一个信息报告中“生物柴油混合空间加热设备”(准备的国家可再生能源实验室),报道锅炉氮氧化物减少住宅和商业。而氮氧化物含量变化根据氧含量进行了测量,住宅锅炉平均减少约3%与B100 B20混合和7%。在商业锅炉测试,降低氮氧化物与B100 B20和35%平均约6%。克里希纳警告称,氮氧化物测试迄今已相当有限,需要额外的调查,但他说,氮氧化物减排“一贯发现”调查生物柴油燃烧。
硫氧化物:因为生物柴油含硫量极低量的(通常2到11 ppm或ppm),尾气排放硫氧化物(SOx)本质上是消除。石油柴油作为行车运输燃料有联邦法律规定的500 ppm的限制或0.05%betway必威娱乐硫。这硫限制将降至2006年15 ppm(基本上没有硫)。越野柴油和# 2取暖油不是监管严格,和硫浓度一般在2000 - 3000 ppm (0.2% - -0.3%)。这意味着当生物柴油代替越野柴油或2号燃料油,袜排放降低的好处甚至会大于与行车使用。
减少气味
随着可衡量的减少污染物的排放,燃烧生物柴油也降低了进攻气味与柴油和取暖油燃烧。负责硫柴油的气味问题,所以没有硫,生物柴油更愉快的气味。有100%的生物柴油,排放更多的烹饪气味比我们与柴油车辆或燃料油。
积极的能量平衡
一个很重要的问题与任何替代燃料需要多少能量生产和运输。乙醇为例,几乎已经被一些批评,因为它需要尽可能多的能量来产生包含在最终产品的燃料。康奈尔大学研究员大卫·皮门特尔博士在2001年发表的一项研究显示净亏损超过33岁000的热量每加仑乙醇生产(200 kJ / l),尽管美国农业部的一项研究,发表于2002年,展示了21日的净能量增益与乙醇每加仑100 Btu (5900 kJ / l),或34%。接受最新的美国农业部数据,每单位化石燃料能源用于乙醇生产,1.34单位的乙醇生产。
维珍以大豆为原料生产的生物柴油,能量平衡是更好的。1998年的一份报告由美国能源部和农业部与技术生命周期评估(LCA)的贡献公司Ecobalance Inc .)”的概述生物柴油和石油柴油的生命周期,”检查了从摇篮到坟墓的影响这两个燃料驱动城市公交车。本研究发现,每单位能源消耗的化石燃料生物柴油生产、3.2单位生产生物柴油。比例计算,净能量增益与生物柴油是220%。石油燃料产生负面能量平衡(净能量损失)因为需要能量提取、过程,和运输燃料。
注意,生物柴油的能量平衡与最先进的工厂会更好,比如新完成的设施由中西部大豆在拉斯顿,爱荷华州。根据生产经理Myron了,这个工厂使用一个连续的(而非批处理)过程和恢复以便重用过程水和甲醇。工厂内的植物达到7:1能量平衡。(他们没有为整个生命周期能源数据。)从地沟油生产生物柴油最可能达到的最高能量平衡,因为原材料是废品,所以唯一的能源输入植物油组件在加工设备。
减少温室气体的排放
能量平衡密切相关数字,显著减少温室气体的排放导致生物柴油的使用。而任何生物燃料的燃烧释放出的二氧化碳到大气中,种植的农作物用于燃料抓住了等量的二氧化碳通过光合作用的过程。与柴油发动机排放通常报道相对于brake-horsepower-hour引擎的工作单元。能源部和农业部生命周期研究发现从石油柴油净二氧化碳排放633克二氧化碳每brake-horsepower-hour (g / bhp-h),而B100生物柴油净二氧化碳排放量为136克/ bhp-h,减少了78%(849年指标,比182克/千瓦时)。B20混合,净二氧化碳排放534克/ bhp-h(716克/千瓦时),从石油柴油排放减少16%。
生物降解性和固体废弃物
生物柴油是完全生物降解,因此泄漏问题与石油柴油相比要小得多。奥地利1993年的一项研究发现,98%的生物柴油生物降解在三个星期。这个好处了重要的自然区域生物柴油的一个特别有吸引力的燃料(它使用在几个国家公园和海洋应用程序)。
生物降解性的利益变得非常明确的8月29日,2001年,铁路汽车载着28000加仑(106000升)的B100生物柴油在亚利桑那州出轨。亚利桑那州的最初反应环境质量部门和地方应急官员是恐慌,当他们准备好应对他们认为是一种有毒的柴油泄漏。当他们发现它是生物柴油,这些担忧都大大减轻,清理是快速、轻松地完成。
能源部和农业部生命周期研究比较危险和非危险的废物产生的石油柴油和生物柴油在各自的生命周期。B100与石油柴油相比,生物柴油导致危险废物少96%——0.018和0.41克/ bhp-hr (0.024 vs 0.55克/千瓦时)。危险废物的百分之七十生物柴油生命周期来自大豆农业,但这主要是由于石油柴油和汽油用于农业操作。与石油柴油相比,生物柴油并导致更多无毒害浪费,然而,其中大部分来自大豆破碎阶段的生命周期。
增加引擎或燃烧器的生活
与石油柴油相比,生物柴油具有更好的润滑性能。因此,它可能会增加引擎的生活和减少磨损在燃油锅炉和炉燃烧器。好的数据在这些好处是可能可用好几年了,但是,因为很长时间操作的生活甚至传统的柴油发动机和石油燃烧器。
减少外国石油的依赖
虽然不是严格的环境效益,国内生产的生物燃料的使用可以减少美国对进口石油的依赖。布什政府已经显示出相当大的兴趣在生物燃料,以达到更高的能源自给自足,尽管大多数研究资金和财政激励措施到目前为止已经corn-derived乙醇——生物燃料,而可怜的能量平衡。
考虑资源与生物柴油
让我们看看我们消费多少馏分燃料油。这是燃料(柴油和取暖油)可以用生物柴油代替。当前的年度美国馏分燃料油的消费总量约590亿加仑(2.2 x 10 11 l),根据能源部。低硫柴油占最大的份额是56%。住宅和商业结合燃油消耗量占总数的16.6%。
多大的馏分燃料油市场最终能满足生物柴油的热烈讨论。国家生物柴油委员会,一个十岁的组织促进生物柴油的使用,表示当前美国对生物柴油的生产能力是每年2亿加仑(7.6亿升)。Shaine泰森博士说,他管理国家可再生能源实验室的生物柴油研究,美国能源部项目生产生物柴油可能攀升至25亿加仑(9.5 x 10 9 l)到2020年,每年在乙醇生产总可以爬到超过60亿加仑(2.3 x 10 10 l)。(这种差异可能占联邦资金的差异对生物柴油和乙醇——目前更多的资金进入乙醇。)
许多生物柴油的支持者认为,生物柴油的生产和使用会大大增长显著。简单的生物柴油生产意味着植物可以快速构建和便宜,提供潜在的迅速扩大生产规模。全国生物柴油委员会表示,目前生物柴油生产能力可以在一年之内增长了两倍。为了更好地理解潜在的生物柴油生产,让我们更详细的看看原材料。
如上所述,生物柴油可以来自农作物以及废物食用油和动物脂肪。从环境的角度看,从废油脂生产生物柴油是一种环境更加有吸引力的选择,因为原材料产品消费后的浪费。
这些生物柴油原料包括黄色油脂(食用油),不能食用脂(肉类生产的副产品),和陷阱油脂(浪费产品从污水收集陷阱在厨房下水道)。泰森博士说,2001年,2.19亿加仑(8.3亿升)的黄色的油脂和2.58亿加仑(9.75亿升)的不能食用脂生产但不用于其他用途(即。,这些量可用于生物柴油生产)。同年,4.95亿加仑(1.9 x 10 9 l)的陷阱油脂生产,也可以用于生物燃料的生产,尽管高游离脂肪酸的比例使得转换成甲基酯更加困难。
一加仑(3.8升)的黄色油或脂肪产生不到一加仑生物柴油(甘油添加甲醇和沉淀后)。因此,理论上最多不到十亿加仑(3.7 x 10 9 l)生产的生物柴油可以每年从这些废油脂,如果基础设施是用来收集和处理它们。目前,生物柴油的生产从使用地沟油是由后院生产商和没有报告。只有5%生物柴油销售的世界能源的-10%来自废油脂,据该公司。
在美国维珍生物柴油从大豆(几乎所有)是在农业地区18个专用的生物柴油工厂生产以及甘油的植物——生产甲基酯作为一种副产品。最新的专用装置,完成于2002年12月在拉斯顿,爱荷华州的年生产能力为1200万加仑(4500万升)。
一些人认为使用大豆等粮食作物生产燃料是错误的。这种作物应该用于食品,尤其是世界上有近十亿营养不良的人。这种推理有一定的有效性,但也可以得出一个论点,即只要'在美国农业土地开发迷路,因为不能谋生农业,农民有一个好处为农产品创造新市场。
此外,其他农作物可以产生远比大豆植物油每英亩。表中列出了大量的油料作物在11页,其中一个可以产生超过十倍的石油每英亩大豆。理想情况下,我们应该考虑作物生产的可持续性。必威体育2018可以种植一些农作物化学输入比别人少。有机农业实践更可取。
从长远来看,它甚至有可能产生油等作物酵母,霉菌和藻类。国家可再生能源实验室的科学家们研究了藻类作为石油产量从70年代中期的90年代,但停止这项工作。一些研究在这一领域仍在继续。
生物柴油的应用
我们这里的讨论将集中在三个应用领域:交通、商业建筑设备和空间加热。betway必威娱乐
生物柴油作为运输燃料betway必威娱乐
生物柴油可以代替石油柴油车辆在任何旨在对柴油进行操作。事实上,当鲁道夫柴油博士于1895年首次开发了柴油发动机,他in-tended将运营植物油除了馏分油。博士在1900年世界展览在巴黎,柴油使用花生油展示了他的新引擎,在1912年,他说,盛气凌人地,“使用植物油作为发动机燃料似乎没什么价值。但这种油会在时间的过程中石油、煤焦油产品一样重要的时间。”
目前在汽车制造商中,只有大众汽车在美国市场柴油汽车虽然在欧洲,柴油轿车舰队的约占40%。有更多的柴油的选择与轻型卡车和suv,买家欣赏拖曳力,耐久性,(相对)柴油机的燃油经济性。与动力不足、嘈杂、臭和污染在美国销售柴油,在1970年代和80年代,大多数柴油轿车和轻型卡车销售今天依靠涡轮增压缸内直喷(TDI)技术,它提供了更大的权力和加速度,降低排放,和改善燃油经济性。(TDI发动机仍很多吵着比汽油发动机,排气是臭)。
生物柴油可用于柴油汽车、轻型卡车、重型卡车与很少或根本没有修改。研究表明,20%的生物柴油混合(B20)可以在任何柴油机燃烧与绝对没有修改和几乎没有限制。在较高的浓度,对生物柴油更激进的溶剂可能会降低某些橡胶部件。生物柴油专家建议更换软管,例如,与氟橡胶产品,如氟橡胶,抵制降解的生物柴油。
注意,因为与石油柴油相比,生物柴油是一种更好的溶剂,使用生物柴油可能会溶解杂质的积累在油箱。因此,燃料过滤器可能会使开关后不久就需要更换。
生物柴油作为运输燃料的最重要的限制是它的气候寒冷的性能。betway必威娱乐生物柴油可以凝胶温度低于32°(0°C),必须与石油柴油混合,煤油,或特殊添加剂在寒冷的天气。因为这个原因(由于成本),生物柴油作为运输燃料的大多数用户使用一个相对温和的B20混合——这是我在冬天使用在我的大众帕萨特。betway必威娱乐根据国家可再生能源实验室的泰森博士与B35混合胶凝问题经历了几年前(35%生物柴油)在拉斯顿,爱荷华州。“我们与B20看过没有问题,”她说。目前,全国超过200车队操作在一个生物柴油混合——大多数B20,一些与更低的生物柴油比例(B10或B5)。
在温暖的气候中,然而,在暖和的月份在北方气候条件下,一些用户与B100有巨大的成功。罗克兰材料公司,在凤凰城,亚利桑那州,操作整个舰队的卡车,以及其他各种机械,B100生物柴油大约两年了。快速增长,公司现在有120路车(主要是预拌混凝土卡车)操作没有任何问题在生物柴油。格兰特古德曼,业主公司的估计,他的卡车已经接近一百万英里生物柴油驱动的。“我们没有任何问题,”他报告。他们没有做出任何修改卡车引擎或燃料系统;他们只是开始使用生物柴油。
事实上,使用生物柴油甚至可能延长柴油机的生活,由于生物柴油的润滑性能。在古德曼的情况下,它还为时过早——一个典型的柴油发动机持续7 - 15年,但“所有迹象都表明,延长发动机寿命,”他说。
用生物柴油代替石油柴油成本罗克兰材料约200美元,000年为300美元,每年000多。当被问到是如何证明成本经济,他说他不能。“这是正确的做法,”他说。古德曼的妻子和儿子都患有哮喘,这是一个重要的动机做一些关于空气质量。在2002年1月1日大豆消化古德曼说,“它会厌恶我如果我是运行所有这些卡车和知道我可以做些什么我们的空气质量和没有。在运输中,我们有一个巨大的机会来影响环境积极如果我们选择这样做。”
生物柴油作为重型设备的越野燃料
而显著的环境优势可以实现通过经营高速公路车辆生物柴油,可以与越野柴油设备更大的好处。如前所述,越野柴油没有符合联邦低含硫量标准(500 ppm)和硫水平的2、000 - 3,000 ppm是典型。越野、高硫石油柴油广泛用于成千上万的工作地点从推土机和挖掘机,起重机和压缩机。对于这个设备,切换到生物柴油可以提供一个巨大的环境效益。
罗克兰材料已经操作装载机、挖掘机、岩石破碎机、采矿设备,发电机(发电机组)B100平安无事只要操作卡车的燃料。使用生物柴油没有影响设备保证。“我们有祝福来自卡特彼勒和康明斯,”古德曼说。
规模小得多,在玛莎葡萄园岛南部山公司一直在使用生物柴油叉车使用的木材和木材的打捞木材院子。因为少量的生物柴油的使用和缺乏本地的供应商,他们购买生物柴油的55加仑(210升)鼓。
生物柴油作为加热燃料
燃料油是东北地区主要燃料(住宅供暖80%的石油和49%的商业燃料油消耗在新英格兰地区的六州+纽约、新泽西、宾夕法尼亚和马里兰州)。其中大部分high-sulfur-content馏分油,2000至3000 ppm的含硫量。这些应用程序的主要候选人替换生物柴油混合。
因为使用燃料油主要是在冬季,交付和存储生物柴油存在很严重的问题。生物柴油比例越高,温度越高胶凝。这种燃油的特点被称为“倾点”(温度低于燃料不会倒)。标准# 2的倾点石油燃料油是-11°(-24°C)。B20生物柴油,倾点是0°(-18°C),和100%的生物柴油(B100),倾点是32°(0°C)生物柴油应该存储在一个温度远高于其倾点。对B100来说,这将意味着存储在室内空间或加热,根据气候和生物柴油混合,在一个地下水箱。甚至B20可能需要地下储存或在室内最冷的气候。沃里克,罗德岛校区一直在测试各种混合生物柴油作为加热燃料为最后两个供暖季。在测试的第一年,他们跑三种不同浓度的生物柴油(B10,去往B15, B20),以及一个控制石油柴油。“这工作非常非常好,”报告一个热情的鲍勃•Cerio能源经理学校系统。“切片面包以来可能是最好的,”他说。
成功后的第一个赛季使用生物柴油,Cerio开始使用B20在所有的锅炉加热2002 - 2003赛季,他已经“没有任何问题。“在一个学校,有一个七个锅炉,银行每个额定每小时1.75加仑(加仑小时)(6.2升/小时)。(商业锅炉通常是由燃料流量评价;1加仑小时相当于燃烧率约140000英热单位/小时)。第二个学校四个银行2.0加仑小时(7.6液体变阻器)锅炉、第三有一个18加仑小时(68液体变阻器)锅炉。沃里克学校依靠地下的坦克,所以Cerio说他可能去更高的混合生物柴油,但他很高兴坚持B20混合。“我不想把一个机会。“他的测试显示了reduc-tion污染物,包括氮氧化物。使用生物柴油燃料成本增加了华威学区。生物柴油是B100和混合他们的坦克。B100的成本范围从1.30 - 1.76美元每加仑(34-46¢/ l)。 Since they purchase petroleum diesel on long-term contracts for as little as 80¢ per gallon (21¢/l), there is a large differential between the fuel oil and biodiesel cost, but cost of the biodiesel blend has been only moderately more expensive than what some customers pay for standard heating oil. During the first year, when they were paying an average of $1. 35 per gallon (35¢/l) for B100, their actual cost premium for the heating oil consumed (at B10, B15, and B20 blends) worked out to be about 5¢/gallon (1.3¢/l).
供暖季节,Cerio猜测成本溢价将大约10¢/加仑(2.6¢/ l)。到目前为止,更高的价格没有一个障碍。“我们的学区是愿意花额外的钱来得到一个更清洁的燃料,让孩子少污染,”他说。Cerio,参与整合节能华威学校的课程问题,指出节能努力拯救了200万美元的能源成本在过去四年——25%。如果生物柴油使用被认为是作为一个包的变化实现的一部分,整体的节约成本仍然是非常重要的。
缅因州Wiscasset Chewonki基金会也在使用生物柴油作为加热燃料断断续续过去的两年里,尽管他们没有确切的使用和跟踪特定的混合。他们开始通过购买商业B100但开始制作自己的生物柴油生产的废弃食用油两年前。彼得•阿诺德非营利环境教育组织的,拿起了食用油在区域餐厅使用。他举起55加仑(210升)鼓进他的卡车使用一个小桶液压起重机安装在床上。
回到Chewonki基金会,他处理石油变成生物柴油在老杆谷仓现在被称为生物柴油中心。他目前正在生产3000 - 5000加仑(11000 - 19000 l)每年B100。虽然大多数阿诺德的生物柴油生产中使用基金会的柴油车辆,也用于双200、000 Btu(1.65加仑小时,6.3液体变阻器)皇冠锅炉。大约9个月后的生物柴油使用锅炉、泵密封失败了。当阿诺德泵制造商联系,15日,他被告知他们意识到这个问题使用高浓度的生物柴油时,正在努力解决这个问题。
同时,15日告诉他如何有泵用机械密封,重建和阿诺德没有任何问题。他还说,他的加热技术人员需要做一些额外的清洁和处理一些不完全燃烧。“他们已经做了一些玩的喷嘴和压力,认为一个更好的喷雾模式将帮助,”阿诺德说。
值得注意的是,很少在生物柴油作为加热燃料测试已经完成。迄今为止最全面的调查已经进行了C.R. Krishna布鲁克海文国家实验室合同首先NREL然后纽约州能源研究和发展机构。测试对住宅进行了锅炉(燃烧器额定0.6加仑小时,2.3液体变阻器)和一个商业锅炉(额定8.05加仑小时,30.5液体变阻器)。
这项研究的一个重要目的,根据克里希纳,是确定生物柴油混合可以无需修改设备。测试是用传统的2号燃料油,B10, B20, B30, B100和50:50的混合生物柴油和煤油(BK50)。的基本发现20 -30%混合(B20或B30)可以使用没有看到任何影响或改变任何东西。比这更高,根据克里希纳,可能会导致问题。这些潜在的问题可能包括降低泵的海豹和其他组件不耐溶剂的生物柴油(尽管克利须那神的年代测试没有足够长的时间去看这些问题),和故障由于硫化镉细胞细胞(Cad)。Cad细胞作为安全控制关闭燃料流量如果熄灭;优化了# 2石油柴油,淡黄色的火焰。因为B100生物柴油燃烧更清洁、Cad细胞可能不会看到火焰和关闭燃料。这两个潜在的问题可以得到解决,容易被制造商。克里希纳推测纯生物柴油可能启动在很冷的天气也有问题,尽管他没有经验。
布鲁克海文国家实验室测试也看着污染排放。石油柴油排放的一氧化碳,纯生物柴油,以及各种混合相当类似在点火(CO排放高峰时),尽管用生物柴油的高峰值稍高一些的一些测试——克里希纳发现令人惊讶。热身之后,稳态操作发现生物柴油和生物柴油混合在公司和低NOx排放。公司水平较低可能是由于更高的氧含量与石油柴油相比,生物柴油。氮水平较低的原因需要进一步的调查,根据克里希纳。
能源研究与开发局也都知道,它的资金在纽堡研究纽约的100个家庭正在加热B20生物柴油。现在在第二次供暖季节,研究到目前为止没有发现重大的问题。
缅因州前线石油公司在中国南方是为数不多的燃油经销商销售生物柴油。合伙人布拉德·泰勒是热衷于生物柴油,他一直非常积极的经历。“到目前为止,我们已经有很好的运气,”他说。需求是很好,他报告,但相当分散。边境的石油从世界能源而不是购买生物柴油数量足够大的拖拉机拖车保证交付,它可以携带8000 - 10000加仑(30000 - 38000 l)。相反,他们把他们的一个3000加仑(11000升)的卡车到剑桥,麻萨诸塞州接B100世界能源铁路汽车。截至记者发稿时,边境是卖B20为每加仑1.699美元(0.448美元/ l)和每加仑1.379美元(0.364美元/ l) # 2加热油。
前沿添加所需的红色染料燃料油(所以,官员可以决定如果有人使用免税取暖油公路燃油),在相当宽的地区提供燃料。大部分在B20混合生物柴油客户使用它,但一些使用B50甚至B100。泰勒说,使用更高浓度的主要挑战是储存和交付。室内需要存储,交付是限制在最寒冷的几个月。他是舒适只有通过10月底交付B100。泰勒的生意上的合作伙伴一直在家中使用B100锅炉没有任何问题。泰勒,他的公司也管道和加热收缩,不希望看到许多问题与加热设备燃烧生物柴油。“唯一可能的任何问题,”他说,“是一些泵的轴封。燃烧的东西真的干净。”
泰勒认为,生物柴油起飞之前,很可能只有小,独立燃油经销商(如自己的)会感兴趣的。他指出,因为B100是农业产品,它可以存储在相当廉价的塑料罐;增加坦克不是必需的,因为它们是石油柴油,但室内存储是必要的。
最终的想法
虽然很少吸引注意力从环保主义者或绿色建筑社区,生物柴油是今天在这里作为一个选项明显减少建筑的影响,至少在东北,供暖建筑的影响。那些愿意参与他们的燃料生产可以考虑做Chewonki基金会所做的通过收集和处理自己的生物柴油。
虽然可能攒钱,这是一个劳动密集型的过程,大多数用户不想承担。别人可以购买商用生物柴油与石油柴油混合作为气候和适当的应用程序。虽然这可能是最好的选择之一从建设和减少温室气体排放(东北)加热建筑物,它并非没有障碍。第一个障碍是成本。商用与石油柴油相比,生物柴油是更昂贵的和2 #燃料油。是可以改变的,当然,如果伊拉克战争或委内瑞拉挥之不去的罢工导致原油价格继续上升。但是很有可能,如果石油价格上涨,生物柴油价格将会效仿,出现与其他能源大宗商品。
第二个障碍,我学会了在热我的家和生物柴油的操作我的车,是缺乏B100或B20的本地供应商。自夏天以来,几个朋友和我一直试图组织一个生物柴油购买伯瑞特波罗地区合作,但受保护的存储问题。这关系到成本障碍。
世界能源,全国最大的分销商和零售商的生物柴油(大约75%的市场份额),将散装生物柴油,但直到我们可以想办法购买燃料数量足够大,交货成本仍将是一个非常大的比例的每加仑燃料成本。世界能源将船B100生物柴油在该国任何位置在55加仑(210升)鼓适用每加仑费用+平面运输费用约为90美元,但这种安排增加了接近每加仑2美元(53¢/ l)航运。与批量交付佛蒙特州东南部,有一个交付费用约为600美元。如果订购1,000加仑(800升),交付增加60¢/加仑(16¢/ l),而交付的一个3000加仑(000升)订单成本仅20¢/加仑(5¢/ l)——一个更合理的附加费。
世界能源的生物柴油销售公路使用内置的公路税价格;,不需要税收征收生物柴油作为加热燃料销售。但是像我这样的用户谁想要使用生物柴油在我的车和回家?我必须买两种类型的生物柴油,从而将进一步使我的订购和存储(并可能增加成本)。(参议院版本的能源法案,去年停滞包括规定减少联邦消费税在生物柴油的1¢对于每个percent-biodiesel高达20%,所以B20税会减少20¢/加仑(5¢/ l)。)
对生物柴油真正流行起来,越来越多的用户将不得不独自外出,罗克兰材料是如此令人钦佩地做在凤凰城。一旦需求增加,供应商将大大提高方便使用这种燃料。与此同时,还需要更多的研究在生物柴油的操作与使用有关的问题,特别是作为加热燃料,制造商应该被鼓励去修改他们的设备,这样就可以使用纯生物柴油。
- - - - -
本文首次出现在环境建设新闻2003年1月。
骑车的人柴油车辆或热与取暖油享受我们的家庭和企业储蓄这个燃料提供了——我已经超过800英里(300公里)驱动的单坦克在我的大众帕萨特TDI柴油旅行车,但我们中的一些人不是很兴奋的污染物排放的燃料。柴油和取暖油发出高水平的硫氧化物、一氧化碳、氮的氧化物、碳氢化合物、颗粒,像所有的化石燃料,二氧化碳。我们想做得更好。
我们可以做的更好——用生物柴油。本文研究生物柴油:它是什么,它来自何方,其环境的优势,以及如何使用它。我们将关注生物柴油的三个主要的应用:(1)作为燃料用于个人或公司车辆;(2)作为燃料对越野商业建筑设备(推土机、压缩机、起重机等);和(3)代替燃料油在住宅和商业建筑。虽然很少有读者将有机会对所有三个应用程序使用生物柴油,前两个应用,至少间接地,几乎所有的建设。
生物柴油是什么?
生物柴油是一种柴油燃料来源于植物油或其他可再生能源。它可以由大豆或菜籽油,甚至废食用油、动物脂肪。从技术上讲,生物柴油是脂肪酸甲酯。当来自豆油(在美国最常见的原料),生物柴油有时被称为大豆methylester。它是由结合植物油与酒精(通常是甲醇但偶尔乙醇)在催化剂的作用下,通过这一过程被称为酯交换。
为了理解这个过程,让我们考虑一些简单的有机化学:植物油是甘油三酸酯。甘油三酯分子由三个脂肪酸分子绑定到一个甘油分子。酯交换过程中脱落每个脂肪酸甘油和高度的酒精分子。第一步包括断裂(或开裂)ester-glycerin债券。催化剂需要这一步,氢氧化钠(氢氧化钠)或氢氧化钾(KOH),这两个也被称为碱液,可以使用。当这种反应是在酒精的存在,每个释放脂肪酸与醇分子。请注意,从直植物油生物柴油化学有很大的不同,也有些人利用作为柴油的替代品。“油脂汽车”转换涉及修改的柴油车辆第二,激烈的油箱。如果加热,直接植物油或过滤使用地沟油可用于柴油车辆。本文不讨论这种类型的燃料。
生产生物柴油所涉及的化学很简单,数以百计的全国可再生能源的拥护者也做出了自己的使用非常简单,原油车库和地下室的反应容器。这本书油炸锅的燃料箱约书亚·蒂克尔,提供菜谱和程序使生物柴油从废弃食用油,经常从餐厅免费提供。甚至一些更勤奋的后院生物柴油生产商制造肥皂的甘油沉淀的副产品。
生物柴油来自废物食用油可以说是最环保的液体燃料可用,因为主要成分是产品消费后的浪费。然而,今天大多数的生物柴油是“维珍生物柴油”从大豆或油菜作物。回收利用的“地沟油生物柴油和维珍生物柴油生产来满足标准ASTM D 6751年,2001年12月批准。这个新标准,自1994年以来,作品由ASTM生物柴油标准工作组,首次提供了一致的生物柴油标准,允许制造商设计和保证设备使用生物柴油。
可能需要一段时间才能使用生物柴油发动机制造商舒适。目前,福特,道奇,大众都无效保证如果使用生物柴油。然而,大众汽车销售“生物柴油工具包”,包括一些修改建议如果使用生物柴油。与石油柴油相比,生物柴油具有低能量密度(123年、000年和140年,000 Btu /加;34、000和39 000 kJ / l)。生物柴油也有更多的氧气由重量(10% - -12%)和略高十六烷与石油柴油相比,数量。
今天大多数生物柴油与石油混合柴油。最常见的混合是B20, 20%的生物柴油和80%的石油柴油混合。B100,或100%生物柴油(有时称为“整洁”生物柴油)成功地使用一些但不广泛推荐或使用,因担心气候寒冷的性能、设备的兼容性、和成本。
生物柴油的好处
与石油柴油相比,生物柴油是清洁,导致较低的温室气体排放,是生物可降解,并提供可能减少我们对进口石油的依赖。事实上,考虑到这种显著的优势,这是非凡的,这燃料已收到很少注意这些年来,社区环境,能源政策专家担心中东石油的依赖,以及绿色建筑社区(包括LEED™评级系统)。让我们来看看这些好处:
减少污染排放
生物柴油与石油柴油相比,明显清洁——在几乎所有的污染物类别。生物柴油和石油柴油燃烧排放低于对微粒相比,未燃烧的碳氢化合物、一氧化碳、氮的氧化物,硫氧化物,和多环芳烃。
颗粒:从石油柴油微粒排放导致的大部分可见“烟”柴油车辆和重型设备。最近的研究表明颗粒比之前预想的更大的健康问题。对生物柴油排放技术报告草案发布由美国环境保护署在2002年10月,数十名技术发射研究检查和统计上编译,显示平均微粒排放量减少47%使用100%生物柴油(B100)代替石油柴油。B20生物柴油,微粒排放减少12%。
未燃烧的碳氢化合物:未燃烧的碳氢化合物是重要的贡献者地面臭氧污染和烟雾。使用B100生物柴油平均结果未燃烧的碳氢化合物排放总量减少67%;B20使用结果减少了20%。
一氧化碳:随着未燃烧的碳氢化合物、一氧化碳(CO)对地面臭氧污染和烟雾。这也是有毒的,即使在低浓度,导致各种慢性健康问题。使用100%的生物柴油代替石油柴油降低CO排放量减少48%。混合使用B20 CO排放量减少12%。
致癌物质:石油柴油是一个重要的生产多环芳烃(PAH)和氮化多环芳烃(nPAH)。化合物在这个远大集团,其中包括各种benzene-containing化合物,被认为是潜在的致癌物质。国家生物柴油委员会的研究人员在圣安东尼奥西南研究所,德克萨斯州与B100发现减少多环芳烃化合物的48% - -75%和12% - -60% B20与石油柴油相比。减少nPAH化合物更大:69% - -93%与B20 B100和13% - -49%。虽然结果是有限的,需要额外的研究,迹象表明,生物柴油,单独使用或与石油柴油混合,结果在显著减少致癌物质。
氮的氧化物:氮氧化物(NOx)是生物柴油的一个发射类别可能会导致更高的排放与石油柴油相比,至少在作为运输燃料。betway必威娱乐氮氧化物排放是影响燃料特性以及如何发生燃烧。(氮来自燃烧空气接近80%氮)。在柴油发动机,氮水平增加2%与B100 B20混合和10%,EPA研究上面提到的。
有趣的是,研究生物柴油作为替代燃料油显示降低氮氧化物的排放。布鲁克海文国家实验室科学家C.R.克利须那神,一个信息报告中“生物柴油混合空间加热设备”(准备的国家可再生能源实验室),报道锅炉氮氧化物减少住宅和商业。而氮氧化物含量变化根据氧含量进行了测量,住宅锅炉平均减少约3%与B100 B20混合和7%。在商业锅炉测试,降低氮氧化物与B100 B20和35%平均约6%。克里希纳警告称,氮氧化物测试迄今已相当有限,需要额外的调查,但他说,氮氧化物减排“一贯发现”调查生物柴油燃烧。
硫氧化物:因为生物柴油含硫量极低量的(通常2到11 ppm或ppm),尾气排放硫氧化物(SOx)本质上是消除。石油柴油作为行车运输燃料有联邦法律规定的500 ppm的限制或0.05%betway必威娱乐硫。这硫限制将降至2006年15 ppm(基本上没有硫)。越野柴油和# 2取暖油不是监管严格,和硫浓度一般在2000 - 3000 ppm (0.2% - -0.3%)。这意味着当生物柴油代替越野柴油或2号燃料油,袜排放降低的好处甚至会大于与行车使用。
减少气味
随着可衡量的减少污染物的排放,燃烧生物柴油也降低了进攻气味与柴油和取暖油燃烧。负责硫柴油的气味问题,所以没有硫,生物柴油更愉快的气味。有100%的生物柴油,排放更多的烹饪气味比我们与柴油车辆或燃料油。
积极的能量平衡
一个很重要的问题与任何替代燃料需要多少能量生产和运输。乙醇为例,几乎已经被一些批评,因为它需要尽可能多的能量来产生包含在最终产品的燃料。康奈尔大学研究员大卫·皮门特尔博士在2001年发表的一项研究显示净亏损超过33岁000的热量每加仑乙醇生产(200 kJ / l),尽管美国农业部的一项研究,发表于2002年,展示了21日的净能量增益与乙醇每加仑100 Btu (5900 kJ / l),或34%。接受最新的美国农业部数据,每单位化石燃料能源用于乙醇生产,1.34单位的乙醇生产。
维珍以大豆为原料生产的生物柴油,能量平衡是更好的。1998年的一份报告由美国能源部和农业部与技术生命周期评估(LCA)的贡献公司Ecobalance Inc .)”的概述生物柴油和石油柴油的生命周期,”检查了从摇篮到坟墓的影响这两个燃料驱动城市公交车。本研究发现,每单位能源消耗的化石燃料生物柴油生产、3.2单位生产生物柴油。比例计算,净能量增益与生物柴油是220%。石油燃料产生负面能量平衡(净能量损失)因为需要能量提取、过程,和运输燃料。
注意,生物柴油的能量平衡与最先进的工厂会更好,比如新完成的设施由中西部大豆在拉斯顿,爱荷华州。根据生产经理Myron了,这个工厂使用一个连续的(而非批处理)过程和恢复以便重用过程水和甲醇。工厂内的植物达到7:1能量平衡。(他们没有为整个生命周期能源数据。)从地沟油生产生物柴油最可能达到的最高能量平衡,因为原材料是废品,所以唯一的能源输入植物油组件在加工设备。
减少温室气体的排放
能量平衡密切相关数字,显著减少温室气体的排放导致生物柴油的使用。而任何生物燃料的燃烧释放出的二氧化碳到大气中,种植的农作物用于燃料抓住了等量的二氧化碳通过光合作用的过程。与柴油发动机排放通常报道相对于brake-horsepower-hour引擎的工作单元。能源部和农业部生命周期研究发现从石油柴油净二氧化碳排放633克二氧化碳每brake-horsepower-hour (g / bhp-h),而B100生物柴油净二氧化碳排放量为136克/ bhp-h,减少了78%(849年指标,比182克/千瓦时)。B20混合,净二氧化碳排放534克/ bhp-h(716克/千瓦时),从石油柴油排放减少16%。
生物降解性和固体废弃物
生物柴油是完全生物降解,因此泄漏问题与石油柴油相比要小得多。奥地利1993年的一项研究发现,98%的生物柴油生物降解在三个星期。这个好处了重要的自然区域生物柴油的一个特别有吸引力的燃料(它使用在几个国家公园和海洋应用程序)。
生物降解性的利益变得非常明确的8月29日,2001年,铁路汽车载着28000加仑(106000升)的B100生物柴油在亚利桑那州出轨。亚利桑那州的最初反应环境质量部门和地方应急官员是恐慌,当他们准备好应对他们认为是一种有毒的柴油泄漏。当他们发现它是生物柴油,这些担忧都大大减轻,清理是快速、轻松地完成。
能源部和农业部生命周期研究比较危险和非危险的废物产生的石油柴油和生物柴油在各自的生命周期。B100与石油柴油相比,生物柴油导致危险废物少96%——0.018和0.41克/ bhp-hr (0.024 vs 0.55克/千瓦时)。危险废物的百分之七十生物柴油生命周期来自大豆农业,但这主要是由于石油柴油和汽油用于农业操作。与石油柴油相比,生物柴油并导致更多无毒害浪费,然而,其中大部分来自大豆破碎阶段的生命周期。
增加引擎或燃烧器的生活
与石油柴油相比,生物柴油具有更好的润滑性能。因此,它可能会增加引擎的生活和减少磨损在燃油锅炉和炉燃烧器。好的数据在这些好处是可能可用好几年了,但是,因为很长时间操作的生活甚至传统的柴油发动机和石油燃烧器。
减少外国石油的依赖
虽然不是严格的环境效益,国内生产的生物燃料的使用可以减少美国对进口石油的依赖。布什政府已经显示出相当大的兴趣在生物燃料,以达到更高的能源自给自足,尽管大多数研究资金和财政激励措施到目前为止已经corn-derived乙醇——生物燃料,而可怜的能量平衡。
考虑资源与生物柴油
让我们看看我们消费多少馏分燃料油。这是燃料(柴油和取暖油)可以用生物柴油代替。当前的年度美国馏分燃料油的消费总量约590亿加仑(2.2 x 10 11 l),根据能源部。低硫柴油占最大的份额是56%。住宅和商业结合燃油消耗量占总数的16.6%。
多大的馏分燃料油市场最终能满足生物柴油的热烈讨论。国家生物柴油委员会,一个十岁的组织促进生物柴油的使用,表示当前美国对生物柴油的生产能力是每年2亿加仑(7.6亿升)。Shaine泰森博士说,他管理国家可再生能源实验室的生物柴油研究,美国能源部项目生产生物柴油可能攀升至25亿加仑(9.5 x 10 9 l)到2020年,每年在乙醇生产总可以爬到超过60亿加仑(2.3 x 10 10 l)。(这种差异可能占联邦资金的差异对生物柴油和乙醇——目前更多的资金进入乙醇。)
许多生物柴油的支持者认为,生物柴油的生产和使用会大大增长显著。简单的生物柴油生产意味着植物可以快速构建和便宜,提供潜在的迅速扩大生产规模。全国生物柴油委员会表示,目前生物柴油生产能力可以在一年之内增长了两倍。为了更好地理解潜在的生物柴油生产,让我们更详细的看看原材料。
如上所述,生物柴油可以来自农作物以及废物食用油和动物脂肪。从环境的角度看,从废油脂生产生物柴油是一种环境更加有吸引力的选择,因为原材料产品消费后的浪费。
这些生物柴油原料包括黄色油脂(食用油),不能食用脂(肉类生产的副产品),和陷阱油脂(浪费产品从污水收集陷阱在厨房下水道)。泰森博士说,2001年,2.19亿加仑(8.3亿升)的黄色的油脂和2.58亿加仑(9.75亿升)的不能食用脂生产但不用于其他用途(即。,这些量可用于生物柴油生产)。同年,4.95亿加仑(1.9 x 10 9 l)的陷阱油脂生产,也可以用于生物燃料的生产,尽管高游离脂肪酸的比例使得转换成甲基酯更加困难。
一加仑(3.8升)的黄色油或脂肪产生不到一加仑生物柴油(甘油添加甲醇和沉淀后)。因此,理论上最多不到十亿加仑(3.7 x 10 9 l)生产的生物柴油可以每年从这些废油脂,如果基础设施是用来收集和处理它们。目前,生物柴油的生产从使用地沟油是由后院生产商和没有报告。只有5%生物柴油销售的世界能源的-10%来自废油脂,据该公司。
在美国维珍生物柴油从大豆(几乎所有)是在农业地区18个专用的生物柴油工厂生产以及甘油的植物——生产甲基酯作为一种副产品。最新的专用装置,完成于2002年12月在拉斯顿,爱荷华州的年生产能力为1200万加仑(4500万升)。
一些人认为使用大豆等粮食作物生产燃料是错误的。这种作物应该用于食品,尤其是世界上有近十亿营养不良的人。这种推理有一定的有效性,但也可以得出一个论点,即只要'在美国农业土地开发迷路,因为不能谋生农业,农民有一个好处为农产品创造新市场。
此外,其他农作物可以产生远比大豆植物油每英亩。表中列出了大量的油料作物在11页,其中一个可以产生超过十倍的石油每英亩大豆。理想情况下,我们应该考虑作物生产的可持续性。必威体育2018可以种植一些农作物化学输入比别人少。有机农业实践更可取。
从长远来看,它甚至有可能产生油等作物酵母,霉菌和藻类。国家可再生能源实验室的科学家们研究了藻类作为石油产量从70年代中期的90年代,但停止这项工作。一些研究在这一领域仍在继续。
生物柴油的应用
我们这里的讨论将集中在三个应用领域:交通、商业建筑设备和空间加热。betway必威娱乐
生物柴油作为运输燃料betway必威娱乐
生物柴油可以代替石油柴油车辆在任何旨在对柴油进行操作。事实上,当鲁道夫柴油博士于1895年首次开发了柴油发动机,他in-tended将运营植物油除了馏分油。博士在1900年世界展览在巴黎,柴油使用花生油展示了他的新引擎,在1912年,他说,盛气凌人地,“使用植物油作为发动机燃料似乎没什么价值。但这种油会在时间的过程中石油、煤焦油产品一样重要的时间。”
目前在汽车制造商中,只有大众汽车在美国市场柴油汽车虽然在欧洲,柴油轿车舰队的约占40%。有更多的柴油的选择与轻型卡车和suv,买家欣赏拖曳力,耐久性,(相对)柴油机的燃油经济性。与动力不足、嘈杂、臭和污染在美国销售柴油,在1970年代和80年代,大多数柴油轿车和轻型卡车销售今天依靠涡轮增压缸内直喷(TDI)技术,它提供了更大的权力和加速度,降低排放,和改善燃油经济性。(TDI发动机仍很多吵着比汽油发动机,排气是臭)。
生物柴油可用于柴油汽车、轻型卡车、重型卡车与很少或根本没有修改。研究表明,20%的生物柴油混合(B20)可以在任何柴油机燃烧与绝对没有修改和几乎没有限制。在较高的浓度,对生物柴油更激进的溶剂可能会降低某些橡胶部件。生物柴油专家建议更换软管,例如,与氟橡胶产品,如氟橡胶,抵制降解的生物柴油。
注意,因为与石油柴油相比,生物柴油是一种更好的溶剂,使用生物柴油可能会溶解杂质的积累在油箱。因此,燃料过滤器可能会使开关后不久就需要更换。
生物柴油作为运输燃料的最重要的限制是它的气候寒冷的性能。betway必威娱乐生物柴油可以凝胶温度低于32°(0°C),必须与石油柴油混合,煤油,或特殊添加剂在寒冷的天气。因为这个原因(由于成本),生物柴油作为运输燃料的大多数用户使用一个相对温和的B20混合——这是我在冬天使用在我的大众帕萨特。betway必威娱乐根据国家可再生能源实验室的泰森博士与B35混合胶凝问题经历了几年前(35%生物柴油)在拉斯顿,爱荷华州。“我们与B20看过没有问题,”她说。目前,全国超过200车队操作在一个生物柴油混合——大多数B20,一些与更低的生物柴油比例(B10或B5)。
在温暖的气候中,然而,在暖和的月份在北方气候条件下,一些用户与B100有巨大的成功。罗克兰材料公司,在凤凰城,亚利桑那州,操作整个舰队的卡车,以及其他各种机械,B100生物柴油大约两年了。快速增长,公司现在有120路车(主要是预拌混凝土卡车)操作没有任何问题在生物柴油。格兰特古德曼,业主公司的估计,他的卡车已经接近一百万英里生物柴油驱动的。“我们没有任何问题,”他报告。他们没有做出任何修改卡车引擎或燃料系统;他们只是开始使用生物柴油。
事实上,使用生物柴油甚至可能延长柴油机的生活,由于生物柴油的润滑性能。在古德曼的情况下,它还为时过早——一个典型的柴油发动机持续7 - 15年,但“所有迹象都表明,延长发动机寿命,”他说。
用生物柴油代替石油柴油成本罗克兰材料约200美元,000年为300美元,每年000多。当被问到是如何证明成本经济,他说他不能。“这是正确的做法,”他说。古德曼的妻子和儿子都患有哮喘,这是一个重要的动机做一些关于空气质量。在2002年1月1日大豆消化古德曼说,“它会厌恶我如果我是运行所有这些卡车和知道我可以做些什么我们的空气质量和没有。在运输中,我们有一个巨大的机会来影响环境积极如果我们选择这样做。”
生物柴油作为重型设备的越野燃料
而显著的环境优势可以实现通过经营高速公路车辆生物柴油,可以与越野柴油设备更大的好处。如前所述,越野柴油没有符合联邦低含硫量标准(500 ppm)和硫水平的2、000 - 3,000 ppm是典型。越野、高硫石油柴油广泛用于成千上万的工作地点从推土机和挖掘机,起重机和压缩机。对于这个设备,切换到生物柴油可以提供一个巨大的环境效益。
罗克兰材料已经操作装载机、挖掘机、岩石破碎机、采矿设备,发电机(发电机组)B100平安无事只要操作卡车的燃料。使用生物柴油没有影响设备保证。“我们有祝福来自卡特彼勒和康明斯,”古德曼说。
规模小得多,在玛莎葡萄园岛南部山公司一直在使用生物柴油叉车使用的木材和木材的打捞木材院子。因为少量的生物柴油的使用和缺乏本地的供应商,他们购买生物柴油的55加仑(210升)鼓。
生物柴油作为加热燃料
燃料油是东北地区主要燃料(住宅供暖80%的石油和49%的商业燃料油消耗在新英格兰地区的六州+纽约、新泽西、宾夕法尼亚和马里兰州)。其中大部分high-sulfur-content馏分油,2000至3000 ppm的含硫量。这些应用程序的主要候选人替换生物柴油混合。
因为使用燃料油主要是在冬季,交付和存储生物柴油存在很严重的问题。生物柴油比例越高,温度越高胶凝。这种燃油的特点被称为“倾点”(温度低于燃料不会倒)。标准# 2的倾点石油燃料油是-11°(-24°C)。B20生物柴油,倾点是0°(-18°C),和100%的生物柴油(B100),倾点是32°(0°C)生物柴油应该存储在一个温度远高于其倾点。对B100来说,这将意味着存储在室内空间或加热,根据气候和生物柴油混合,在一个地下水箱。甚至B20可能需要地下储存或在室内最冷的气候。沃里克,罗德岛校区一直在测试各种混合生物柴油作为加热燃料为最后两个供暖季。在测试的第一年,他们跑三种不同浓度的生物柴油(B10,去往B15, B20),以及一个控制石油柴油。“这工作非常非常好,”报告一个热情的鲍勃•Cerio能源经理学校系统。“切片面包以来可能是最好的,”他说。
成功后的第一个赛季使用生物柴油,Cerio开始使用B20在所有的锅炉加热2002 - 2003赛季,他已经“没有任何问题。“在一个学校,有一个七个锅炉,银行每个额定每小时1.75加仑(加仑小时)(6.2升/小时)。(商业锅炉通常是由燃料流量评价;1加仑小时相当于燃烧率约140000英热单位/小时)。第二个学校四个银行2.0加仑小时(7.6液体变阻器)锅炉、第三有一个18加仑小时(68液体变阻器)锅炉。沃里克学校依靠地下的坦克,所以Cerio说他可能去更高的混合生物柴油,但他很高兴坚持B20混合。“我不想把一个机会。“他的测试显示了reduc-tion污染物,包括氮氧化物。使用生物柴油燃料成本增加了华威学区。生物柴油是B100和混合他们的坦克。B100的成本范围从1.30 - 1.76美元每加仑(34-46¢/ l)。 Since they purchase petroleum diesel on long-term contracts for as little as 80¢ per gallon (21¢/l), there is a large differential between the fuel oil and biodiesel cost, but cost of the biodiesel blend has been only moderately more expensive than what some customers pay for standard heating oil. During the first year, when they were paying an average of $1. 35 per gallon (35¢/l) for B100, their actual cost premium for the heating oil consumed (at B10, B15, and B20 blends) worked out to be about 5¢/gallon (1.3¢/l).
供暖季节,Cerio猜测成本溢价将大约10¢/加仑(2.6¢/ l)。到目前为止,更高的价格没有一个障碍。“我们的学区是愿意花额外的钱来得到一个更清洁的燃料,让孩子少污染,”他说。Cerio,参与整合节能华威学校的课程问题,指出节能努力拯救了200万美元的能源成本在过去四年——25%。如果生物柴油使用被认为是作为一个包的变化实现的一部分,整体的节约成本仍然是非常重要的。
缅因州Wiscasset Chewonki基金会也在使用生物柴油作为加热燃料断断续续过去的两年里,尽管他们没有确切的使用和跟踪特定的混合。他们开始通过购买商业B100但开始制作自己的生物柴油生产的废弃食用油两年前。彼得•阿诺德非营利环境教育组织的,拿起了食用油在区域餐厅使用。他举起55加仑(210升)鼓进他的卡车使用一个小桶液压起重机安装在床上。
回到Chewonki基金会,他处理石油变成生物柴油在老杆谷仓现在被称为生物柴油中心。他目前正在生产3000 - 5000加仑(11000 - 19000 l)每年B100。虽然大多数阿诺德的生物柴油生产中使用基金会的柴油车辆,也用于双200、000 Btu(1.65加仑小时,6.3液体变阻器)皇冠锅炉。大约9个月后的生物柴油使用锅炉、泵密封失败了。当阿诺德泵制造商联系,15日,他被告知他们意识到这个问题使用高浓度的生物柴油时,正在努力解决这个问题。
同时,15日告诉他如何有泵用机械密封,重建和阿诺德没有任何问题。他还说,他的加热技术人员需要做一些额外的清洁和处理一些不完全燃烧。“他们已经做了一些玩的喷嘴和压力,认为一个更好的喷雾模式将帮助,”阿诺德说。
值得注意的是,很少在生物柴油作为加热燃料测试已经完成。迄今为止最全面的调查已经进行了C.R. Krishna布鲁克海文国家实验室合同首先NREL然后纽约州能源研究和发展机构。测试对住宅进行了锅炉(燃烧器额定0.6加仑小时,2.3液体变阻器)和一个商业锅炉(额定8.05加仑小时,30.5液体变阻器)。
这项研究的一个重要目的,根据克里希纳,是确定生物柴油混合可以无需修改设备。测试是用传统的2号燃料油,B10, B20, B30, B100和50:50的混合生物柴油和煤油(BK50)。的基本发现20 -30%混合(B20或B30)可以使用没有看到任何影响或改变任何东西。比这更高,根据克里希纳,可能会导致问题。这些潜在的问题可能包括降低泵的海豹和其他组件不耐溶剂的生物柴油(尽管克利须那神的年代测试没有足够长的时间去看这些问题),和故障由于硫化镉细胞细胞(Cad)。Cad细胞作为安全控制关闭燃料流量如果熄灭;优化了# 2石油柴油,淡黄色的火焰。因为B100生物柴油燃烧更清洁、Cad细胞可能不会看到火焰和关闭燃料。这两个潜在的问题可以得到解决,容易被制造商。克里希纳推测纯生物柴油可能启动在很冷的天气也有问题,尽管他没有经验。
布鲁克海文国家实验室测试也看着污染排放。石油柴油排放的一氧化碳,纯生物柴油,以及各种混合相当类似在点火(CO排放高峰时),尽管用生物柴油的高峰值稍高一些的一些测试——克里希纳发现令人惊讶。热身之后,稳态操作发现生物柴油和生物柴油混合在公司和低NOx排放。公司水平较低可能是由于更高的氧含量与石油柴油相比,生物柴油。氮水平较低的原因需要进一步的调查,根据克里希纳。
能源研究与开发局也都知道,它的资金在纽堡研究纽约的100个家庭正在加热B20生物柴油。现在在第二次供暖季节,研究到目前为止没有发现重大的问题。
缅因州前线石油公司在中国南方是为数不多的燃油经销商销售生物柴油。合伙人布拉德·泰勒是热衷于生物柴油,他一直非常积极的经历。“到目前为止,我们已经有很好的运气,”他说。需求是很好,他报告,但相当分散。边境的石油从世界能源而不是购买生物柴油数量足够大的拖拉机拖车保证交付,它可以携带8000 - 10000加仑(30000 - 38000 l)。相反,他们把他们的一个3000加仑(11000升)的卡车到剑桥,麻萨诸塞州接B100世界能源铁路汽车。截至记者发稿时,边境是卖B20为每加仑1.699美元(0.448美元/ l)和每加仑1.379美元(0.364美元/ l) # 2加热油。
前沿添加所需的红色染料燃料油(所以,官员可以决定如果有人使用免税取暖油公路燃油),在相当宽的地区提供燃料。大部分在B20混合生物柴油客户使用它,但一些使用B50甚至B100。泰勒说,使用更高浓度的主要挑战是储存和交付。室内需要存储,交付是限制在最寒冷的几个月。他是舒适只有通过10月底交付B100。泰勒的生意上的合作伙伴一直在家中使用B100锅炉没有任何问题。泰勒,他的公司也管道和加热收缩,不希望看到许多问题与加热设备燃烧生物柴油。“唯一可能的任何问题,”他说,“是一些泵的轴封。燃烧的东西真的干净。”
泰勒认为,生物柴油起飞之前,很可能只有小,独立燃油经销商(如自己的)会感兴趣的。他指出,因为B100是农业产品,它可以存储在相当廉价的塑料罐;增加坦克不是必需的,因为它们是石油柴油,但室内存储是必要的。
最终的想法
虽然很少吸引注意力从环保主义者或绿色建筑社区,生物柴油是今天在这里作为一个选项明显减少建筑的影响,至少在东北,供暖建筑的影响。那些愿意参与他们的燃料生产可以考虑做Chewonki基金会所做的通过收集和处理自己的生物柴油。
虽然可能攒钱,这是一个劳动密集型的过程,大多数用户不想承担。别人可以购买商用生物柴油与石油柴油混合作为气候和适当的应用程序。虽然这可能是最好的选择之一从建设和减少温室气体排放(东北)加热建筑物,它并非没有障碍。第一个障碍是成本。商用与石油柴油相比,生物柴油是更昂贵的和2 #燃料油。是可以改变的,当然,如果伊拉克战争或委内瑞拉挥之不去的罢工导致原油价格继续上升。但是很有可能,如果石油价格上涨,生物柴油价格将会效仿,出现与其他能源大宗商品。
第二个障碍,我学会了在热我的家和生物柴油的操作我的车,是缺乏B100或B20的本地供应商。自夏天以来,几个朋友和我一直试图组织一个生物柴油购买伯瑞特波罗地区合作,但受保护的存储问题。这关系到成本障碍。
世界能源,全国最大的分销商和零售商的生物柴油(大约75%的市场份额),将散装生物柴油,但直到我们可以想办法购买燃料数量足够大,交货成本仍将是一个非常大的比例的每加仑燃料成本。世界能源将船B100生物柴油在该国任何位置在55加仑(210升)鼓适用每加仑费用+平面运输费用约为90美元,但这种安排增加了接近每加仑2美元(53¢/ l)航运。与批量交付佛蒙特州东南部,有一个交付费用约为600美元。如果订购1,000加仑(800升),交付增加60¢/加仑(16¢/ l),而交付的一个3000加仑(000升)订单成本仅20¢/加仑(5¢/ l)——一个更合理的附加费。
世界能源的生物柴油销售公路使用内置的公路税价格;,不需要税收征收生物柴油作为加热燃料销售。但是像我这样的用户谁想要使用生物柴油在我的车和回家?我必须买两种类型的生物柴油,从而将进一步使我的订购和存储(并可能增加成本)。(参议院版本的能源法案,去年停滞包括规定减少联邦消费税在生物柴油的1¢对于每个percent-biodiesel高达20%,所以B20税会减少20¢/加仑(5¢/ l)。)
对生物柴油真正流行起来,越来越多的用户将不得不独自外出,罗克兰材料是如此令人钦佩地做在凤凰城。一旦需求增加,供应商将大大提高方便使用这种燃料。与此同时,还需要更多的研究在生物柴油的操作与使用有关的问题,特别是作为加热燃料,制造商应该被鼓励去修改他们的设备,这样就可以使用纯生物柴油。
- - - - -
本文首次出现在环境建设新闻2003年1月。