PPO konceptet

Introduktion:
Ren Rapsolie er fra naturens side er skabt med fremragende egenskaber som motorbrændstof i kompressionstændingsmotorer, dvs. i dieselmotorer. Kunsten er at håndtere frøene korrekt, at få olien presset ud af frøene, samt filtrere, håndtere og opbevare olien på en sådan måde at disse gode egenskaber bibeholdes.

Fremstillingsprocessen er meget enkel og velegnet til decentral fremstilling. Dette giver Ren Rapsolie en meget positiv energibalance og dermed også en stor CO2 fortrængning. Således går der alt i alt ca. 13% procesenergi for tilvejebringelse af Ren Rapsolie, og én liter rapsolie fortrænger 2,4 kg CO2 per liter der erstatter fossilt dieselolie.

1 hektar med raps producerer omkring 1150 liter PPO i form af rapsolie, knap 2 ton protein- og fedtrige foderkager og godt 3 ton halm. Omregnes energiindholdet i foderkager og halm til “rapsolieækvivalenter” svarer det til yderligere godt 2700 liter rapsolie per hektar. Det samlede udbytte per hektar svarer dermed til ca. 3850 liter rapsolie eller 132 GJ per hektar, og er dermed fuldt på højde med mange andre afgrøder til biobrændstoffer.

Desuden er raps en fremragende vekselafgrøde, som er forbedrer jorden. De usædvanligt dybe rødder opfanger endda kvælstof, som er ved at sive ud af rodzonen for de andre afgrøder mod grundvandet, og rapsen efterlader meget kvælstof i jorden til den følgende afgrøde, som derfor har brug for mindre gødning.

Dieselmotorer er gennem generationer udviklet og optimeret til fossilt dieselolie, og da rapsolie på nogle områder har anderledes egenskaber, f.eks. væsentligt højere viskositet ved normale omgivelsestemperaturer, må dieselmotoren konverteres og optimeres til at kunne håndtere Ren Rapsolie´s specielle egenskaber.

Grundlæggende er der 2 helt væsentlige og lige vigtige forhold der skal være i orden for at man kan anvende Ren Rapsolie som brændstof i dieselmotorer med tilfredsstillende resultat.

  1. Rapsolien skal overholde kvalitetskravene specielt udviklet til Rapsolie som motorbrændstof

  2. Dieselmotoren skal konverteres og optimeres til at kunne håndtere Rapsoliens specielle egenskaber ift. fossilt diesel.

Begge ovennævnte forhold skal sikre en effektiv og optimal forbrænding af brændstoffet i motoren, således af emissioner minimeres og motoren levetid optimeres.

Når ovennævnte forhold overholdes opnår man generelt samme trækkraft og brændstofforbrug som når der anvendes fossilt diesel. Emissionerne vil være på samme niveau eller bedre når der anvendes rapsolie frem for fossilt diesel.

Nøgleegenskaber for rapsolie:

  •  Massefylde: 920 kg/m3

  • energiindhold: ca. 37,5 MJ/kg eller 34,3 MJ/liter. Dette er ca. 5% mindre /liter end for diesel.

  • Rapsolie indeholder ca. 11-12% ilt, som giver en mere effektiv forbrænding

  • Flammepunkt: 220°C

Viskositeten af rapsolie er stærkt afhængig af temperaturen. Her vist ift. diesel.

 

Motorkonvertering:
Det er almindeligt kendt at stort set enhver dieselmotor vil kunne køre i kort tid helt uden konvertering, især om sommeren når der er varmt i vejret og hvis rapsolie kun iblandes diesel f.eks. i forholdet 50-50%. Nogle motorer vil også umiddelbart kunne køre på en højere koncentration af rapsolie. Ethvert forsøg med at køre en dieselmotor på rapsolie uden konvertering er dog langt fra tilrådeligt af hensyn miljøet (emissioner) og til motorens sikkerhed (skader evt. havari)

Umiddelbare problemer med af køre en dieselmotor på rapsolie uden konvertering kan være startproblemer pga. rapsoliens højere viskositet og højere antændelsestemperatur, samt tab at trækkraft fordi motoren mangler tilstrækkelig mænge brændstof pga. den højere viskositet. Endelig kan nogle typer indsprøjtningspumper ikke klare belastningen fra kold rapsolie, med stor fare for havari af pumpen.

Ud over de umiddelbare problemer findes der en række mere langsigtede problemer som ikke viser sig før man har brugt rapsolie over et stykke tid. Langt de fleste af disse problemer er relateret til uforbrændt brændstof pga. ineffektiv forbrænding. Uforbrændt brændstof sætter sig på forskellige motordele, f.eks. ventiler, stempler og stempelringe, EGR ventil osv., samt forurener motorolien, så der efter nogen tid kan opstå smøreproblemer pga. fortykkelse af motorolien.

For at tage vare på både disse umiddelbare og langsigtede problemer er det nødvendig at lave en konvertering og optimering af motoren. Der er meget stor forskel på hvordan forskellige fabrikater og typer af dieselmotorer kan håndtere rapsolie og hvordan de skal optimeres. Derfor er det vigtigt for hver type at udvikle og afprøve et system, som efterfølgende kan danne model til hvordan lige nøjagtig den type motor kan optimeres.

Ved motorkonvertering ændres typisk:

  • Diameter på brændstofslanger og eliminering af indsnævringer i brændstofsystem

  • Opvarmning af brændstof elektrisk og vha. motorens kølervand/spildvarme

  • Dyser og dysetryk

  • Gløderør og styring heraf

  • Motorstyring

 

Syn af biler:
I Danmark findes der ingen speciel godkendelsesordning for biler der er ombygget fra diesel til rapsolie. Myndighederne har ikke vist interesse herfor. Imidlertid er stemningen altid positiv i synshallerne når rapsbiler køres igennem der periodiske syn. Bilinspektører kan ved selvsyn konstatere at teknologien er meget velfungerende, og ved flere lejligheder har de givet udtryk for at ombygningen ikke omfatter konstruktive ændringer af motoren. 

Typisk diagram for konvertering af dieselmotor til rapsolie.

 

Rapsolie-kvalitet:
Ren Rapsolie er fra naturens side er skabt med fremragende egenskaber som motorbrændstof i kompressionstændingsmotorer, dvs. i dieselmotorer. Kunsten er at håndtere frøene korrekt, at få olien presset ud af frøene, samt filtrere, håndtere og opbevare olien på en sådan måde at disse gode egenskaber bibeholdes. Omvendt, hvis man ikke man overholder visse regler under processen samt efterfølgende håndtering opbevaring af frø og rapsolie, kan disse gode egenskaber ødelægges. 

I praksis vil man kunne anvende Koldpresset Rapsolie eller Fuldt raffineret varmpresset rapsolie. Sidstnævnte er den kvalitet man typisk finder i supermarkedet. Varmpresset olie kan ikke anvendes umiddelbart uden at den raffineres, dvs. de processer man typisk foretager med industrielt fremstillet spiseolie for at fjerne lugt, farve og smag. Rå varmepresset rapsolie indeholder typisk 20-30 gange så meget fosfor som må være i olien af hensyn brændstofkvalitet. 

I Tyskland er der gennem en årrække været forsket meget i hvilke kvalitetskrav der bør gælde for netop rapsolie som motorbrændstof. Fra år 2000 har RK Kvalitetsstandarden været anvendt i praksis, og fra 2006 er denne standard overgået til at blive en foreløbig DIN norm, DIN V 51605. I marts 2010 blev denne ændret til en endelig DIN norm.

DIN V51 605 – for-norm for rapsolie som motorbrændstof, gældende fra marts 2010 til 31/12 2011, samt endelig norm gældende fra 1/1 2012.

Parameter

Grænseværdi

Karakteristiske egenskaber 1)

DIN V51 605

 gældende til

31/12 2011 4)

DIN 51 605

gældende fra

1/1 2012 5)

Enhed

Massefylde

910 - 925

910 - 925

kg/m³

Flammepunkt 3)

min. 101

min. 101

°C

Kinematisk viskositet

max. 36,0

max. 36,0

mm²/s

Brændværdi 

min. 36

min. 36

MJ/kg

Cetantal

min. 40

min. 40

-

Jodtal

max. 125

max. 125

g Jod/100 g

Svovlindhold

max. 10

max. 10

mg/kg

Variable egenskaber 2)

 

 

Visuel kontrol

ingen synlig vand eller urenheder

ingen synlig vand eller urenheder

Smudsindhold

max. 24

max. 24

mg/kg

Syretal         

max. 2,0

max. 2,0

mg KOH/g

Oxidationsbestandighed

min. 6,0

min. 6,0

h

Fosfor-indhold

max. 12

max. 3,0

mg/kg

Calcium (Ca)

sum Ca+Mg max. 20

max. 1,0

mg/kg

Magnesium (Mg)

 

max. 1,0

mg/kg

Vandindhold

max. 750

max. 750

mg/kg

 

 

1) Disse egenskaber er naturbestemte og karakteristisk for rapsolie, og ændres ikke væsentligt pga. proces, håndtering og opbevaring af olien. Svovlindhold kan dog variere ift. dyrkningsparametre som typen af jordbund mm.
2) Disse egenskaber er variable og påvirkes af proces, håndtering og opbevaring af olie og frø.
3) Rapsolie har et naturligt flammepunkt på ca. 220°C, men i DIN51605 tillades ned til 101°C for at give mulighed for at tilsætte additiver der nedsætter flammepunktet.
4) Disse parametre er som udgangspunkt tilstrækkelige for motorer uden partikelfilter.
5) Disse parametre bør som udgangspunkt overholdes for motorer med partikelfilter.

Rapsoliens fryseegenskaber (faseskift fra flydende til fast form og tilbage til flydende)

Figuren viser rapsoliens som funktion af temperatur og tid. Under -8°C kan olien fryse efter tilstrækkelig tid, f.eks. 30 timer ved -10°C. Ikke et praktisk problem i Dansk klima.

Andre planteolier:
Langt den største erfaring, forskning og dokumentation for anvendelse af PPO er gjort med rapsolie. I princippet kan andre planteolier også anvendes, men man skal være opmærksom på at andre typer planteolier fra naturens side kan have lidt anderledes sammensætning, og at kravene til fremstillingsprocessen kan være anderledes. F.eks. kan der ved presning af solsikkeolie komme voks med i olien hvis temperaturen er for høj, og soja olie har fra naturens side en sammensætning der gør den mindre egnet til moderne dieselmotorer end rapsolie. Derfor venter der i princippet et stort arbejde med at afprøvning og dokumentation af andre typer PPO end rapsolie. 

Emissioner:
Med en dieselmotor konverteret og optimeret til planteoliedrift, og med planteolie der overholder kvalitetskravene kan man opnå mindst lige så gode emissionsresultat som for dieselolie. Dn afgørende forskel er at den CO2 der frigives ved forbrændingen er CO2 neutral.

Se notat emissioner (fra Folkecenter.dk).

Energi- & CO2 balance:
Pga. den simple fremstillingsproces og korte transportveje har PPO den bedste energibalance af alle biobrændstoffer. Således går der kun 13% procesenergi til at tilvejebringe 100%. De 13% procesenergi  omfatter hele kredsløbet inkl. dyrkningen, som i sig selv udgør ca. 10%. Til sammenligning går der marginalt 16% procesenergi til fremstilling af diesel i Europa – dvs. til fremstilling af de sidste liter diesel som efterspørgslen kræver.

Svarende til den gode energibalance giver anvendelse af PPO også den største CO2 fortrængning.

Se notat om energi- & CO2 balance (fra Folkecenter.dk).

Klimabelastning ved dyrkning
Her tænkes især på udslip af lattergas(N2O) fra dyrkning af afgrøder generelt. Biobrændstofproduktion har fået meget kritik i medierne, især på baggrund af en kritisk artikel af Nobelpristageren Crutzen, som konkluderer at udslippet af lattergas fra dyrkning af f.eks. raps, overstiger klimafordelen ved CO2 reduktionen, ved at erstatte fossilt brændstof med rapsolie. Denne påstand bygger på et fuldstændigt forkert grundlag. Den mest udførlige tilbagevisning af Crutzens beregninger og påstande findes her, og den kan læses både på dansk og engelsk: http://www.ppo.bugge.com/DK/disproof.html.

Vandforurening:
PPO betragtes som helt ufarligt med hensyn til spild i naturen.

Se notat om rapsolie og vandforurening (fra Folkecenter.dk).

Ren Rapsolie ift.  kemikaliedirektivet REACH:
Ren Rapsolie er undtaget fra REGULATION (EC) No 1907/2006 (REACH) i henhold til REGULATION (EC) No 987/2008, ANNEX II, ‘ANNEX V, punkt 9: 

    9. Følgende stoffer, der er udvundet af naturlige kilder, hvis de ikke er modificeret kemisk, ...

    Vegetabilske fedtstoffer, olier og vokser; (side 18) 

De to dokumenter kan downloades fra EUs officielle hjemmeside her:

Forordning (EF) nr. 1907/2006    : http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=oj:l:2006:396:0001:0849:da:pdf
Forordning (EF) nr. 987/2008  : http://eur-lex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=OJ:L:2008:268:0014:0019:da:PDF

Biobrændstof eller Mad?
Produktion af biobrændstoffer generelt anklages for tiden for at være årsag til fødevaremangel og de stærkt stigende fødevarepriser. Der findes imidlertid mange muligheder for at øge produktion af både biobrændstof og madvarer i harmoni med hinanden - og flere peger nu på at efterspørgslen på biobrændstof kun har marginal indflydelse på de aktuelle madpriser. Stigende fødevarepriser kan også betyde større indtjening for verdens fattige bønder - og kan dermed også være til fordel for verdens fattige.