Το καύσιμο ντίζελ (από το diesel, παλαιότερα και ως ντήζελ) ή κετάνιο γενικά είναι οποιοδήποτε υγρό καύσιμο χρησιμοποιείται σε ντιζελοκινητήρες, των οποίων η ανάφλεξη λαμβάνει χώρα ως αποτέλεσμα της συμπίεσης του εισερχόμενου αέριου μείγματος (χωρίς σπινθήρα) και έγχυσης του καυσίμου. Οι ντιζελοκινητήρες έχουν βρει ευρεία χρήση ως αποτέλεσμα της υψηλότερης θερμοδυναμικής και συνεπώς καλύτερων αποτελεσμάτων του καυσίμου. Αυτό σημειώνεται ειδικά όπου οι ντιζελοκινητήρες τρέχουν υπό μερικό φορτίο, επειδή η τροφοδοσία αέρα δεν περιορίζεται όπως σε έναν βενζινοκινητήρα και έτσι η αποτελεσματικότητά τους παραμένει υψηλή.
Ο πιο συνηθισμένος τύπος καυσίμου ντίζελ είναι ένα ειδικό κλασματικό απόσταγμα του πετρελαίου το καύσιμο έλαιο, αλλά υπάρχουν εναλλακτικές λύσεις που δεν παράγονται από πετρέλαιο, όπως βιοντίζελ, υγρά καύσιμα από βιομάζα (Biomass to Liquid) (BTL) ή υγρά καύσιμα ντίζελ από αέρια (gas to liquid) (GTL), που αναπτύσσονται και υιοθετούνται με αυξανόμενους ρυθμούς. Για τη διάκριση αυτών των τύπων, το ντίζελ που παράγεται από πετρέλαιο αποκαλείται με αυξανόμενη συχνότητα πετροντίζελ.[1] Το πρότυπο ULSD ορίζει το καύσιμο ντίζελ με πολύ χαμηλή περιεκτικότητα σε θείο. Από το 2006, σχεδόν όλα τα καύσιμα ντίζελ πετρελαϊκής βάσης που διατίθενται στο Ηνωμένο Βασίλειο, την Ευρώπη και την Βόρεια Αμερική είναι του τύπου ULSD.
Το καύσιμο ντίζελ προέρχεται από πειράματα που έκανε ο Γερμανός επιστήμονας και εφευρέτης Ρούντολφ Ντίζελ για τον ντιζελοκινητήρα που ανακάλυψε το 1892. Ο Ντίζελ αρχικά σχεδίασε τον κινητήρα του για να χρησιμοποιηθεί με καύσιμο σκόνη άνθρακα,[2] και πειραματίστηκε με άλλα καύσιμα συμπεριλαμβανομένων εδώδιμων ελαίων[3] όπως φυστικέλαιο, που χρησιμοποιήθηκε για τους κινητήρες που εξέθεσε στην Έκθεση στο Παρίσι το 1900 και το 1911.[4]
Το καύσιμο ντίζελ παράγεται από ποικίλες πηγές, με πιο κοινή το πετρέλαιο μέσω διύλισης. Άλλες πηγές περιλαμβάνουν βιομάζα, ζωικά λίπη, βιοαέριο, φυσικό αέριο και άνθρακα.
Πετρελαϊκό ντίζελ
Το πετρελαϊκό ντίζελ, που λέγεται και πετροντίζελ,[5] ή ορυκτό ντίζελ είναι ο πιο συνηθισμένος τύπος καυσίμου ντίζελ. Παράγεται από την κλασματική απόσταξη του αργού πετρελαίου μεταξύ 200 °C και 350 °C σε ατμοσφαιρική πίεση, καταλήγοντας σε ένα μείγμα ανθρακικών αλυσίδων που περιέχει τυπικά μεταξύ 8 και 21 ατόμων άνθρακα ανά μόριο.[6]
Συνθετικό ντίζελ
Το συνθετικό ντίζελ μπορεί να παραχθεί από οποιοδήποτε ανθρακούχο υλικό, που συμπεριλαμβάνει τη βιομάζα, το βιοαέριο, το φυσικό αέριο, άνθρακα και πολλά άλλα. Το ακατέργαστο υλικό εξαερώνεται σε αέριο σύνθεσης, που μετά τον καθαρισμό μετατρέπεται από τη διεργασία Φίσερ-Τρόπς (Fischer–Tropsch) σε συνθετικό ντίζελ.[7]
Ανάλογα με την ακατέργαστη χρησιμοποιούμενη πρώτη ύλη η διεργασία αναφέρεται ως υγρά καύσιμα από βιομάζα (BTL), υγρά καύσιμα από αέρια (GTL) ή υγρά καύσιμα από άνθρακα (CTL).
Το αλκανικό συνθετικό ντίζελ έχει γενικά περιεκτικότητα σε θείο σχεδόν μηδενική και πολύ χαμηλή περιεκτικότητα σε αρωματικές ενώσεις, μειώνοντας τις αρρύθμιστες εκπομπές τοξικών υδρογονανθράκων, υποξειδίου του αζώτου και μικροσωματιδίων (PM).[8]
Βιοντίζελ
Οι μεθυλεστέρες λιπαρών οξέων (FAME), γνωστότεροι ως βιοντίζελ, λαμβάνονται από φυτικά λάδια ή ζωικά λίπη (βιολιπίδια) που έχουν μετεστεροποιηθεί με μεθανόλη. Μπορεί να παραχθεί από πολλούς τύπους ελαίων, με πιο συνηθισμένο το κραμβέλαιο (μεθυλεστέρας κράμβης, RME) στην Ευρώπη και το σογιέλαιο (μεθυλεστέρας σόγιας, SME) στις ΗΠΑ. Η μεθανόλη μπορεί επίσης να αντικατασταθεί με αιθανόλη για τη διεργασία της μετεστεροποίησης, που καταλήγει στην παραγωγή αιθυλεστέρων. Οι διεργασίες μετεστεροποίησης χρησιμοποιούν καταλύτες, όπως υδροξείδιο του νατρίου ή του καλίου για να μετατρέψουν φυτικά λάδια και μεθανόλη σε FAME και τα ανεπιθύμητα παραπροϊόντα γλυκερόλης και νερού, που θα πρέπει να αφαιρεθούν από το καύσιμο μαζί με τα ίχνη της μεθανόλης. Το FAME μπορεί να χρησιμοποιηθεί καθαρό (B100) σε κινητήρες όπου ο κατασκευαστής αποδέχεται τέτοια χρήση, αλλά πιο συχνά χρησιμοποιείται ως μείγμα με ντίζελ, BXX όπου XX είναι το περιεχόμενο σε βιοντίζελ σε ποσοστό.[9][10]
Οι προδιαγραφές του καυσίμου FAME ρυθμίζονται από το EN 14214|DIN EN 14214[11] και το ASTM D6751.[12]
Το FAME έχει χαμηλότερο ενεργειακό περιεχόμενο από το ντίζελ λόγω της περιεκτικότητάς του σε οξυγόνο, και ως αποτέλεσμα η απόδοση και η κατανάλωση του καυσίμου μπορούν να επηρεαστούν. Μπορεί να έχει επίσης υψηλότερα επίπεδα εκπομπών NOx, τα οποία ενδεχομένως να ξεπερνούν το νόμιμο όριο. Το FAME έχει επίσης χαμηλότερη σταθερότητα οξείδωσης από το ντίζελ και προσφέρει ευνοϊκές συνθήκες για βακτηριακή ανάπτυξη, έτσι οι εφαρμογές που έχουν χαμηλή ζήτηση σε καύσιμο δεν πρέπει να χρησιμοποιούν το FAME.[13] Η απώλεια σε ισχύ κατά τη χρήση καθαρού βιοκαυσίμου είναι 5 με 7%.[10]
Οι κατασκευαστές εξοπλισμών καυσίμου έχουν εκδηλώσει αρκετές ανησυχίες σχετικά με τα καύσιμα FAME ως προς τα εξής: ελεύθερη μεθανόλη, διαλυμένο και ελεύθερο νερό, ελεύθερη γλυκερίνη, μονογλυκερίδια, διγλυκερίδια, ελεύθερα λιπαρά οξέα, συνολικά επίπεδα ακαθαρσιών στερεών, ενώσεις αλκαλίων σε διαλύματα, καθώς και οξείδωση και θερμική σταθερότητα. Έχουν επίσης ταυτοποιήσει το FAME να είναι η αιτία των παρακάτω προβλημάτων: διάβρωση των στοιχείων έγχυσης του καυσίμου, έμφραξη συστήματος καυσίμου χαμηλής πίεσης, αυξημένη αραίωση και πολυμερισμό του λαδιού της λεκάνης αποστράγγισης (κάρτερ), εμφράξεις αντλιών λόγω του υψηλού ιξώδους καυσίμου σε χαμηλή θερμοκρασία, αυξημένη πίεση έγχυσης, αστοχίες ελαστομερών παρεμβυσμάτων και έμφραξη στον ψεκασμό καυσίμου.[14]
Τα ακόρεστα λιπαρά οξέα είναι η πηγή της χαμηλότερης σταθερότητας οξείδωσης· αντιδρούν με το οξυγόνο και σχηματίζουν υπεροξείδια και καταλήγουν σε παραπροϊόντα υποβάθμισης, που μπορεί να προκαλέσουν λάσπη και βερνίκωμα στο σύστημα του καυσίμου.[15]
Επειδή το FAME έχει χαμηλά επίπεδα περιεκτικότητας σε θείο, οι εκπομπές οξειδίων του θείου και θειικών, κύριων συστατικών της όξινης βροχής, είναι χαμηλές. Η χρήση του βιοντίζελ καταλήγει επίσης σε μειώσεις των άκαυστων υδρογονανθράκων, μονοξειδίου του άνθρακα (CO) και μικροσωματιδίων. Οι εκπομπές του CO χρησιμοποιώντας βιοντίζελ μειώνονται σημαντικά και είναι της τάξης του 50% συγκρινόμενο με τα περισσότερα καύσιμα πετροντίζελ. Τα μικροσωματίδια στα καυσαέρια από βιοντίζελ έχει βρεθεί ότι είναι κατά 30% μικρότερα από τις εκπομπές συνολικών μικροσωματιδίων από το πετροντίζελ. Οι συνολικοί υδρογονάνθρακες στα καυσαέρια (ένας παράγοντας που συντελεί στον τοπικό σχηματισμό αιθαλομίχλης και όζοντος) είναι μέχρι 93% χαμηλότεροι στο βιοντίζελ από άλλα καύσιμα ντίζελ.
Το βιοντίζελ μπορεί επίσης να μειώσει τους κινδύνους υγείας που σχετίζονται με το πετρελαϊκό ντίζελ. Τα καυσαέρια του βιοντίζελ εμφανίζουν μειωμένα επίπεδα από πολυκυκλικούς αρωματικούς υδρογονάνθρακες (PAH) και νιτρώδεις ενώσεις PAHs, που έχουν ταυτοποιηθεί ως δυνητικά καρκινογόνες ενώσεις. Σε πρόσφατες δοκιμές, οι ενώσεις PAH μειώθηκαν κατά 75 έως 85%, εκτός από το βενζανθρακένιο, που μειώθηκε σχεδόν 50%. Στοχευμένες ενώσεις nPAH μειώθηκαν επίσης δραματικά με βιοντίζελ, με τα 2-νιτροφθορένιο και 1-νιτροπυρένιο να μειώνονται κατά 90% και οι υπόλοιπες ενώσεις nPAH να μειώνονται σε επίπεδα ιχνών.[16]
Υδρογονωμένα λάδια και λίπη
Αυτή η κατηγορία καυσίμων ντίζελ περιλαμβάνει τη μετατροπή των τριγλυκεριδίων των εδώδιμων ελαίων και των ζωικών λιπών σε αλκάνια με εξευγενισμό φυτικών ελαίων και υδρογόνωση. Το παραγόμενο καύσιμο έχει πολλές ιδιότητες που είναι παρόμοιες με αυτές του συνθετικού ντίζελ και είναι ελεύθερο από τα περισσότερα μειονεκτήματα του FAME.
Διμεθυλαιθέρας
Ο διμεθυλαιθέρας, DME, είναι ένα συνθετικό, αέριο καύσιμο ντίζελ που έχει ως αποτέλεσμα καθαρή καύση με πολύ λίγη αιθάλη και μειωμένες εκπομπές NOx.[17]
Στις ΗΠΑ, συνιστάται το ντίζελ να αποθηκεύεται σε κίτρινους περιέκτες για να διαφοροποιείται από την κηροζίνη και την βενζίνη, που τυπικά διατηρούνται σε γαλάζιους και κόκκινους περιέκτες, αντίστοιχα.[18] Στο Ηνωμένο Βασίλειο, το ντίζελ κανονικά αποθηκεύεται σε μαύρους περιέκτες, για να διαφοροποιείται από την αμόλυβδη βενζίνη (που συνήθως αποθηκεύεται σε πράσινους περιέκτες) και την βενζίνη με μόλυβδο (που αποθηκεύεται σε κόκκινο περιέκτη).[19]
Αριθμός κετανίου
Η κύρια μέτρηση για την ποιότητα του καυσίμου ντίζελ είναι ο αριθμός κετανίου. Ένας αριθμός κετανίου είναι το μέτρο της καθυστέρησης της ανάφλεξης ενός καυσίμου ντίζελ.[20] Ένας υψηλότερος αριθμός κετανίου δείχνει ότι το καύσιμο αναφλέγεται πιο εύκολα όταν ψεκάζεται σε ζεστό συμπιεσμένο αέρα. [20] Το ευρωπαϊκό πρότυπο EN 590 ντίζελ κίνησης έχει έναν ελάχιστο αριθμό κετανίου 51. Καύσιμα με υψηλότερους αριθμούς κετανίου, κανονικά καύσιμα "ανώτερης ποιότητας" με πρόσθετους παράγοντες καθαρισμού και πιο συνθετικό περιεχόμενο, είναι διαθέσιμα σε κάποιες αγορές.
Θερμογόνος αξία του καυσίμου
Η θερμογόνος δύναμη του καυσίμου σχετίζεται άμεσα με την οικονομία καυσίμου. Όταν οι άλλες ιδιότητες του καυσίμου παραμένουν σταθερές, η θερμογόνος δύναμη ανά μονάδα όγκου είναι ευθέως ανάλογη με την πυκνότητα.
Οι διεθνείς προδιαγραφές ASTM για την ποιότητα του ντίζελ περιορίζουν την δυνατότητα αύξησης της θερμογόνου δύναμης ενός συγκεκριμένου καυσίμου. Αυτό συμβαίνει γιατί η αύξηση της πυκνότητας συνεπάγεται είτε αλλαγή στην χημεία του καυσίμου, με αύξηση των περιεχόμενων αρωματικών, ή με αλλαγή του προφίλ απόσταξης, με αύξηση του αρχικού ή του τελικού σημείου ή και των δύο. Η αύξηση των αρωματικών περιορίζεται όμως από την προδιαγραφή για τον αριθμό κετανίου του καυσίμου, εφόσον τα αρωματικά έχουν χαμηλότερο αριθμό κετανίου, ενώ η αλλαγή στο προφίλ απόσταξης περιορίζεται από τις προδιαγραφές απόσταξης.[21]
Από το 2010, η πυκνότητα του πετρελαϊκού ντίζελ είναι περίπου 0,832 kg/l (6,943 lb/US gal), περίπου 12% περισσότερο από βενζίνη χωρίς αιθανόλη, που έχει πυκνότητα περίπου 0,745 kg/l (6,217 lb/US gal). Περίπου το 86,1% της μάζας του καυσίμου είναι άνθρακας και όταν καίγεται παράγει μια καθαρή θερμογόνο τιμή 43,1 MJ/kg σε αντίθεση με τη 43,2 MJ/kg για βενζίνη. Όμως, λόγω της υψηλότερης πυκνότητας, το ντίζελ παρέχει μια υψηλότερη ογκομετρική πυκνότητα ενέργειας 35,86 MJ/L (128.700 BTU/US gal) συγκρινόμενο με 32,18 MJ/L (115.500 BTU/US gal) για τη βενζίνη, κάπου 11% περισσότερο, που πρέπει να υπολογιστεί κατά τη σύγκριση της αποτελεσματικότητας του καυσίμου ανά όγκο. Οι εκπομπές CO2 από το ντίζελ είναι 73,25 g/MJ, ελαφρώς χαμηλότερα από τη βενζίνη που είναι 73,38 g/MJ.[22] Το ντίζελ, γενικά, είναι πιο απλό στη διύλιση από πετρέλαιο παρά η βενζίνη και περιέχει υδρογονάνθρακες που έχουν σημείο βρασμού στην περιοχή των 180–360 °C. Η τιμή του ντίζελ παραδοσιακά ανεβαίνει κατά τη διάρκεια των πιο ψυχρών μηνών καθώς αυξάνεται η ζήτηση για πετρέλαιο θέρμανσης, που διυλίζεται περίπου με τον ίδιο τρόπο. Λόγω των πρόσφατων αλλαγών στην ποιότητα του καυσίμου, απαιτείται περισσότερη διύλιση για την αφαίρεση του θείου, που κάποιες φορές συνεισφέρει σε υψηλότερο κόστος.
Φορολόγηση
Το ντίζελ κίνησης είναι πολύ παρόμοιο με το ντίζελ θέρμανσης, που χρησιμοποιείται στην κεντρική θέρμανση. Στην Ευρώπη, στις ΗΠΑ και τον Καναδά η φορολογία του ντίζελ κίνησης είναι υψηλότερη από το πετρέλαιο θέρμανσης και εκεί το πετρέλαιο θέρμανσης επισημαίνεται με χρωστικές καυσίμων και ίχνη χημικών για αποτροπή και ανίχνευση φορολογικής απάτης. "Αφορολόγητο" ντίζελ διατίθεται σε μερικές χώρες κυρίως για αγροτική χρήση.
Το καύσιμο ντίζελ χρησιμοποιείται ευρέως στους περισσότερους τύπους μεταφορών. Σε πολλές χώρες αυτό δεν συμβαίνει με τα επιβατικά οχήματα όπου χρησιμοποιείται βενζίνη.
Αντίθετα με τους κινητήρες βενζίνης και υγραερίου, οι ντιζελοκινητήρες δεν χρησιμοποιούν σπινθηριστές υψηλής τάσης. Ένας κινητήρας που τρέχει με ντίζελ συμπιέζει τον αέρα μέσα στον κύλινδρο σε υψηλές πιέσεις και θερμοκρασίες (με λόγους συμπίεσης από 14:1 έως 18:1 που είναι συνηθισμένοι στους υφιστάμενους ντιζελοκινητήρες)· το καύσιμο ντίζελ εγχέεται άμεσα στον κινητήρα, ξεκινώντας λίγο πριν το άνω νεκρό σημείο και συνεχίζει κατά τη διάρκεια της καύσης. Οι υψηλές θερμοκρασίες μέσα στον κύλινδρο προκαλούν στο καύσιμο ντίζελ την αντίδραση με οξυγόνο στο μείγμα (καύση ή οξείδωση), θερμαίνοντας και διευρύνοντας το μείγμα καύσης για να μετατρέψει τη διαφορά θερμοκρασίας/πίεσης σε μηχανικό έργο, δηλαδή να μετακινήσει το έμβολο. Οι κινητήρες σπινθηριστών πυράκτωσης για να βοηθήσουν το ξεκίνημα του κινητήρα προθερμαίνουν τους κυλίνδρους σε μια ελάχιστη θερμοκρασία λειτουργίας. Οι ντιζελοκινητήρες είναι κινητήρες πτωχής καύσης,[23] που καίνε το καύσιμο με περισσότερο αέρα από ότι χρειάζεται για τη χημική αντίδραση. Συνεπώς, χρησιμοποιούν λιγότερο καύσιμο από την πλούσια καύση των κινητήρων με σπινθηριστή που χρησιμοποιούν στοιχειομετρικό λόγο αέρα-καυσίμου (απλά αρκετό αέρα για να αντιδράσει με το καύσιμο). Λόγω της απουσίας στραγγαλισμού [σταθερή ποσότητα επιτρεπόμενου αέρα, ανά μονάδα καυσίμου, χωρίς καθορισμένη παραλλαγή από τον χρήστη], ο λόγος υψηλής συμπίεσης και φτωχού καύσιμου μείγματος, κάνουν τους ντιζελοκινητήρες πιο αποτελεσματικούς από τους κινητήρες με σπινθηρισμό, γενικά. Ο Χάρβεϊ (Harvey) παραπέμπει στις συγκρίσεις των Σίπερ κ.α. (Schipper) και εκτιμά μικρότερη κατανάλωση καυσίμου ντίζελ πάνω από 20% και (λαμβάνοντας υπόψη τις ενεργειακές διαφορές των καυσίμων) μικρότερη από 15% ενεργειακή κατανάλωση.[24] Αεριοστρόβιλοι και κάποιοι άλλοι κινητήρες εσωτερικής και εξωτερικής καύσης μπορούν επίσης να σχεδιαστούν για να παίρνουν καύσιμο ντίζελ.[εκκρεμεί παραπομπή]
Το απαιτούμενο ιξώδες του καυσίμου ντίζελ ορίζεται συνήθως στους 40 °C.[20] Ένα μειονέκτημα του ντίζελ ως καύσιμο οχημάτων σε κρύα κλίματα, είναι ότι το ιξώδες του αυξάνει καθώς πέφτει η θερμοκρασία, αλλάζοντάς το σε γέλη που δεν μπορεί να ρεύσει σε συστήματα καυσίμου. Ειδικά καύσιμα ντίζελ χαμηλής θερμοκρασίας περιέχουν πρόσθετα που κρατούν το καύσιμο υγρό σε χαμηλές θερμοκρασίες, αλλά η εκκίνηση του ντιζελοκινητήρα σε πολύ κρύο καιρό μπορεί να βάλει σημαντικές δυσκολίες. Ένα άλλο μειονέκτημα των ντιζελοκινητήρων συγκρινόμενο με τους βενζινοκινητήρες είναι η πιθανότητα ανεξέλεγκτης λειτουργίας. Επειδή οι ντιζελοκινητήρες δεν χρειάζονται σπινθηριστές, μπορούν να λειτουργούν, όσο παρέχεται καύσιμο ντίζελ. Το καύσιμο παρέχεται τυπικά μέσα από μια αντλία καυσίμου. Αν η αντλία πάθει βλάβη σε "ανοικτή" θέση, η τροφοδοσία του καυσίμου θα είναι απεριόριστη και ο κινητήρας θα γίνει ανεξέλεγκτος.[25]
Με στροβιλοκινητήρες, τα παρεμβύσματα λαδιού στον υπερπληρωτή μπορεί να αστοχήσουν, επιτρέποντας την είσοδο λαδιού μες τον θάλαμο καύσης, όπου καίγεται όπως ένα κανονικό καύσιμο ντίζελ. Σε οχήματα ή εγκαταστάσεις που χρησιμοποιούν ντιζελοκινητήρες καθώς επίσης φιάλες αερίων, μια διαρροή αερίου στον θάλαμο του κινητήρα μπορεί επίσης να παράσχει καύσιμο για ανεξέλεγκτη λειτουργία, μέσα από την είσοδο αέρα του κινητήρα.[26]
Σιδηρόδρομος
Το ντίζελ αντικατέστησε τον άνθρακα και το καύσιμο έλαιο (μαζούτ) για ατμοκίνητους συρμούς στο δεύτερο μισό του 20ου αιώνα και χρησιμοποιείται σχεδόν αποκλειστικά για κινητήρες καύσης αυτοτροφοδοτούμενων συρμών.[27][28]
Στρατιωτικά οχήματα
Τεθωρακισμένα οχήματα μάχης χρησιμοποιούν ντίζελ λόγω των πιο χαμηλών κινδύνων ανάφλεξης και της πιο υψηλής πρόβλεψη ροπής των κινητήρων και μικρότερης πιθανότητας κολλήματος.[29][30]
Αυτοκίνητα
Τα ντιζελοκίνητα αυτοκίνητα έχουν μικρότερη κατανάλωση από τα τα βενζινοκίνητα και παράγουν λιγότερα αέρια θερμοκηπίου τελικά.[31] Η μεγαλύτερη τους οικονομία οφείλεται στο υψηλότερο ενεργειακό περιεχόμενο ανά λίτρο του καυσίμου ντίζελ και την εσωτερική αποτελεσματικότητα του ντιζελοκινητήρα.[32] Αν και η υψηλότερη πυκνότητα του πετροντίζελ καταλήγει σε εκπομπή περισσότερων αέριων θερμοκηπίου ανά λίτρο συγκρινόμενο με τη βενζίνη,[33] η κατά 20–40% καλύτερη οικονομία καυσίμου που πετυχαίνεται από τα σύγχρονα ντιζελοκίνητα αυτοκίνητα αντισταθμίζει τις υψηλότερες εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου και τελικά ένα ντιζελοκίνητο όχημα εκπέμπει 10–20% λιγότερα αέρια θερμοκηπίου από τα βενζινοκίνητα οχήματα.[34][35][36] Οι κινητήρες ντίζελ με βιοντίζελ προσφέρουν σημαντικά μειωμένες τιμές εκπομπών συγκρινόμενοι με το πετροντίζελ ή με βενζινοκινητήρες, ενώ διατηρούν τα περισσότερα από τα πλεονεκτήματα εξοικονόμησης καυσίμου συγκρινόμενοι με βενζινοκίνητα οχήματα.[34] Όμως, οι αυξημένοι λόγοι συμπίεσης σημαίνουν ότι υπάρχουν αυξημένες εκπομπές οξειδίων του αζώτου (NOx).[37] Αυτό συνδυαζόμενο με το βιολογικό άζωτο στο βιοντίζελ κάνει τις εκπομπές NOx το κύριο μειονέκτημα των ντιζελοκινητήρων σε σύγκριση με τους βενζινοκινητήρες.[37]
Άλλες χρήσεις
Καύσιμο ντίζελ χρησιμοποιείται σε αγροτικά μηχανήματα, σε μηχανές πλοίων, μηχανήματα εκτός μεταφορών (π.χ. στη βιομηχανία, ορυχεία, κατασκευαστικές εφαρμογές, υλοτομία), στην παραγωγή ηλεκτρικού ρεύματος κ.λπ. [38]
Χαμηλής ποιότητας καύσιμο ντίζελ (με πολύ θείο) έχει χρησιμοποιηθεί στην εκχύλιση του παλλαδίου από μίγματα νιτρικού οξέος.[39] Μια τέτοια χρήση έχει προταθεί ως μέσο διαχωρισμού του προϊόντος σχάσης του παλλαδίου με τη χημική μέθοδο καθαρισμού καυσίμου PUREX από χρησιμοποιημένα πυρηνικά καύσιμα.[39] Σε αυτό το σύστημα εξαγωγής διαλύτη, οι υδρογονάνθρακες του ντίζελ δρουν ως αραιωτικά μέσα, ενώ τα διάλκυλο σουλφίδια δρουν ως εκχυλιστές.[39] Αυτή η εκχύλιση λειτουργεί με έναν μηχανισμό επιδιαλύτωσης.[39] Μέχρι τώρα, καμία πιλοτική εγκατάσταση ούτε εγκατάσταση πλήρους κλίμακας δεν έχει κατασκευαστεί για την ανάκτηση παλλαδίου, ροδίου ή ρουθηνίου από πυρηνικά απόβλητα χρησιμοποιώντας πυρηνικά καύσιμα.[40]
Το καύσιμο ντίζελ χρησιμοποιείται επίσης συχνά ως το κύριο συστατικό στα υγρά γεώτρησης ιλύος.[41] Το πλεονέκτημα της χρήσης ντίζελ είναι το χαμηλό του κόστος και ότι δίνει έξοχα αποτελέσματα κατά τη γεώτρηση ποικίλων στρωμάτων συμπεριλαμβανομένων των σχηματισμών σχιστόλιθου, αλάτων και γύψου.[41] Το ντίζελ ιλύος αναμειγνύεται τυπικά μέχρι 40% με αλατόνερο.[42] Για λόγους υγείας, ασφάλειας και περιβάλλοντος το ντίζελ ιλύος αντικαθίσταται συχνά από φυτικό, ορυκτό ή με συνθετικά υγρά γεώτρησης με βάση το λάδι τροφίμων, αν και το ντίζελ ιλύος είναι ακόμα σε πλατιά χρήση σε αρκετές περιοχές.[43]
Κατά τη διάρκεια ανάπτυξης των κινητήρων πυραύλων στη Γερμανία κατά τον Β΄ παγκόσμιο πόλεμο χρησιμοποιήθηκε καύσιμο ντίζελ J-2 ως συστατικό του καυσίμου σε αρκετούς κινητήρες.[44] Το καύσιμο ντίζελ J-2 χρησιμοποιήθηκε επίσης ως καύσιμο για κινητήρες αεριοστρόβιλων.[44]
Χημική σύσταση
Το ντίζελ που παράγεται από πετρέλαιο αποτελείται από περίπου 75% κορεσμένους υδρογονάνθρακες (κυρίως αλκάνια συμπεριλαμβανομένων των n-αλκανίων, των ισο-αλκανίων και των κυκλοαλκανίων και 25% αρωματικούς υδρογονάνθρακες συμπεριλαμβανομένων των ναφθαλινίων και των αλκυλοβενζολίων).[45] Ο μέσος χημικός τύπος για το συνηθισμένο καύσιμο ντίζελ είναι C12H23, κυμαινόμενος περίπου από C10H20 μέχρι C15H28.[46]
Χημικές ιδιότητες
Τα περισσότερα καύσιμα ντίζελ παγώνουν στις συνηθισμένες θερμοκρασίες του χειμώνα, ενώ οι θερμοκρασίας ποικίλουν πολύ.[47] Το πετροντίζελ τυπικά παγώνει περίπου στους −8.1 °C, ενώ το βιοντίζελ παγώνει μεταξύ 2º μέχρι 15 °C.[47] Το ιξώδες του ντίζελ αυξάνει σημαντικά καθώς μειώνεται η θερμοκρασία, αλλάζοντας την σε μια γέλη σε θερμοκρασίες −19 °C μέχρι −15 °C , που δεν μπορεί να ρεύσει σε συστήματα ντίζελ. Τα συμβατικά καύσιμα ντίζελ εξατμίζονται σε θερμοκρασίες μεταξύ 149 °C και 371 °C.[20]
Τα σημεία ανάφλεξης των συμβατικών ντίζελ ποικίλουν μεταξύ 52 και 96 °C, που κάνει το ντίζελ πιο ασφαλές από τη βενζίνη και ακατάλληλο για κινητήρες με ανάφλεξη με σπινθηριστή.[48] Αντίθετα με τη βενζίνη, το σημείο ανάφλεξης του καυσίμου ντίζελ δεν έχει καμιά σχέση με την απόδοση του σε έναν κινητήρα, ούτε στην ποιότητα της αυτόματης ανάφλεξης.[20]
Κίνδυνοι
Μείωση των εκπομπών θείου
Στο παρελθόν, το καύσιμο ντίζελ περιείχε μεγαλύτερες ποσότητες από θείο. Τα ευρωπαϊκά πρότυπα εκπομπών καυσαερίων και η προνομιακή φορολόγηση υποχρέωσαν τα διυλιστήρια πετρελαίου να μειώσουν θεαματικά το επίπεδο του θείου στα καύσιμα ντίζελ. Στην Ευρωπαϊκή ένωση η περιεκτικότητα σε θείο μειώθηκε πολύ στα τελευταία 20 χρόνια. Το καύσιμο ντίζελ για οχήματα καλύπτεται στην ευρωπαϊκή ένωση από το πρότυπο EN 590. Τη δεκαετία του 1990 οι προδιαγραφές επέτρεπαν μια περιεκτικότητα σε θείο μέχρι 2000ppm, που μειώθηκε σε 350pmm στις αρχές του 21ου αιώνα με την εισαγωγή των προδιαγραφών Euro3. Το όριο χαμήλωσε με την εισαγωγή του Euro 4 το 2006 στα 50ppm (ULSD, ντίζελ με πολύ χαμηλή περιεκτικότητα σε θείο). Το πρότυπο που ισχύει στην Ευρωπαϊκή Ένωση για καύσιμο ντίζελ είναι το Euro 5, με μέγιστη περιεκτικότητα 10 ppm.[εκκρεμεί παραπομπή]
| πρότυπο εκπομπής | το αργότερο | περιεκτικότητα σε θείο | αριθμός κετανίου |
|---|---|---|---|
| Euro 1 | 1 Ιανουαρίου 1993 | μέγιστο 2000 ppm | ελάχιστος 49 |
| Euro 2 | 1 Ιανουαρίου 1996 | μέγιστο 500 ppm | ελάχιστος 49 |
| Euro 3 | 1 Ιανουαρίου 2001 | μέγιστο 350 ppm | ελάχιστος 51 |
| Euro 4 | 1 Ιανουαρίου 2006 | μέγιστο 50 ppm | ελάχιστος 51 |
| Euro 5 | 1 Ιανουαρίου 2009 | μέγιστο 10 ppm | ελάχιστος 51 |
| Euro 6 | 1 Ιανουαρίου 2015 | μέγιστο 0,5 ppm | |
Στις ΗΠΑ, έχουν υιοθετηθεί πιο αυστηρά πρότυπα εκπομπής με τη μετάβαση στο ντίζελ παρά πολύ χαμηλού θείου να αρχίζει το 2006 και να γίνεται υποχρεωτικό την 1 Ιουνίου 2010. Το καύσιμο ντίζελ στις ΗΠΑ έχει επίσης τυπικά χαμηλότερο αριθμό κετανίου (ένα μέτρο της ποιότητας ανάφλεξης) από το ευρωπαϊκό ντίζελ, που έχει ως αποτέλεσμα σε χειρότερη επίδοση σε κρύο καιρό και κάποια αύξηση στις εκπομπές καυσαερίων.[49]
Περιβαλλοντικοί κίνδυνοι από το θείο
Υψηλά επίπεδα θείου στο ντίζελ είναι επιβλαβή για το περιβάλλον, επειδή αποτρέπουν τη χρήση καταλυτικών φίλτρων σωματιδίων ντίζελ που ελέγχουν τις εκπομπές αιωρούμενων σωματιδίων, καθώς και τις πιο προηγμένες τεχνολογίες, όπως τους προσροφητές οξειδίων του αζώτου για μείωση των εκπομπών. Επιπλέον, το θείο στο καύσιμο οξειδώνεται κατά τη διάρκεια της καύσης, παράγοντας διοξείδιο του θείου και τριοξείδιο του θείου, που με παρουσία υδρατμών μετατρέπονται γρήγορα σε θειικό οξύ, μια από τις χημικές διεργασίες που καταλήγουν σε όξινη βροχή. Όμως η διεργασία μείωσης του θείου μειώνει επίσης τη λιπαντικότητα του καυσίμου, που σημαίνει ότι πρέπει να προστεθούν πρόσθετα στο ντίζελ για να βοηθήσουν τη λίπανση των κινητήρων. Το βιοντίζελ και μείγματα βιοντίζελ/πετροντίζελ, με τα υψηλότερα επίπεδα λίπανσης τους, χρησιμοποιούνται όλο και πιο πολύ ως μια εναλλακτική λύση. Η ετήσια κατανάλωση καυσίμου ντίζελ το 2006 στις ΗΠΑ ήταν περίπου 190 δισεκατομμύρια λίτρα[50].
Φύκια, μικρόβια και μόλυνση του νερού
Υπήρξε πολύ συζήτηση και παρανόηση για τα φύκια στο καύσιμο ντίζελ. Τα φύκια χρειάζονται φως για να ζήσουν και να αναπτυχθούν. Επειδή δεν υπάρχει ηλιακό φως σε μια κλειστή δεξαμενή καυσίμου, τα φύκια δεν μπορούν να επιζήσουν, αλλά κάποια μικρόβια μπορούν να επιζήσουν και να τρέφονται από το καύσιμο ντίζελ.[51]
Αυτά τα μικρόβια σχηματίζουν μια αποικία που ζει στη διεπαφή καυσίμου και νερού. Αναπτύσσονται αρκετά γρήγορα σε υψηλότερες θερμοκρασίες. Μπορούν ακόμα να αναπτυχθούν σε κρύο καιρό όταν είναι εγκατεστημένα θερμαντικά σώματα στις δεξαμενές του καυσίμου. Τμήματα της αποικίας μπορεί να σπάσουν και να φράξουν τις γραμμές του καυσίμου και τα φίλτρα του καυσίμου.[52]
Το νερό στο καύσιμο μπορεί να βλάψει μια αντλία έγχυσης του καυσίμου, κάποια φίλτρα καυσίμου ντίζελ μπορούν επίσης να παγιδεύσουν νερό.
Οδικοί κίνδυνοι
Χυμένο πετροντίζελ σε ένα δρόμο θέτει έναν κίνδυνο στα οχήματα, λόγω της υψηλής θερμοκρασίας εξάτμισης του. Αφού έχουν εξατμιστεί τα ελαφριά κλάσματα, παραμένει ένα ολισθηρό υπόλειμμα στον δρόμο που μπορεί να αποσταθεροποιήσει κινούμενα οχήματα. Οι σταγόνες ντίζελ μειώνουν σημαντικά την πρόσφυση του ελαστικού και έχουν εμπλακεί σε πολλά ατυχήματα. Η απώλεια της πρόσφυσης είναι παρόμοια με αυτή που συμβαίνει σε λεπτό στρώμα πάγου. Η ολισθηρότητα λόγω ντίζελ είναι ιδιαίτερα επικίνδυνη για δίτροχα οχήματα όπως οι μοτοσικλέτες.
- L. D. Danny Harvey, 2010, "Energy and the New Reality 1: Energy Efficiency and the Demand for Energy Services," London:Routledge-Earthscan, ISBN 1844079120, 672 pp.; see , accessed 28 September 2014.
Wikiwand in your browser!
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
