Volgens twee nieuwe onderzoeken worden biobrandstoffen een kostenconcurrerende, klimaatvriendelijke oplossing om de koolstofemissies van auto's en vrachtwagens te verminderen.
Het Argonne National Laboratory van het Amerikaanse Department of Energy (DOE) voerde het onderzoek uit in samenwerking met DOE's National Renewable Energy Laboratory (NREL), Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) en Idaho National Laboratory (INL). De resultaten tonen aan dat biobrandstoffen in combinatie met een geavanceerd motorontwerp de uitstoot van broeikasgassen met ongeveer 60% kunnen verminderen, terwijl het brandstofverbruik verbetert of de uitlaatemissies worden verminderd.
Biobrandstoffen hebben duidelijke voordelen ten opzichte van fossiele benzine. Maar ook de energie-efficiëntie van de motor zelf is cruciaal. Het ontwerpen van koolstofarme brandstoffen en motoren om samen te werken kan de energie-efficiëntie en voertuigprestaties maximaliseren.
"We bevinden ons op het snijvlak van nieuwe innovaties in motoren en biobrandstoffen", zegt Troy Hawkins, Argonne brandstoffen en productgroepmanager. “Ons doel is om nieuwe biobrandstoffen te ontwikkelen die kunnen worden gemengd met conventionele brandstoffen om de motorprestaties te verbeteren. Dat betekent dat een auto of vrachtwagen op benzine voor dezelfde hoeveelheid brandstof verder kan rijden. Of een dieselauto kan aan strengere emissienormen voldoen."
In beide onderzoeken werkten wetenschappers van Argonne samen met andere nationale laboratoria om veelbelovende brandstoffen voor verschillende soorten motoren te identificeren. De onderzoekers hielden rekening met de kosten, de milieu-impact en het potentieel voor uitbreiding naar commerciële markten.
Het onderzoek werd ondersteund door het programma Co-Optimization of Fuels and Engines (Co-Optima), gezamenlijk geleid door het Office of Energy Efficiency and Renewable Energy, Office of Bioenergy Technologies en Office of Automotive Technologies van het Amerikaanse Department of Energy.
Argonne maakt deel uit van het Co-Optimas-consortium van negen nationale laboratoria en meer dan 20 universitaire en industriële partners. Het consortium onderzoekt hoe tegelijkertijd kan worden geïnnoveerd in brandstoffen en motoren om het brandstofverbruik en de voertuigprestaties te verbeteren en tegelijkertijd de uitstoot te verminderen.
Biobrandstofpaden vinden
Onderzoek in het Co-Optimas-project bouwt voort op het doel om biobrandstoffen te identificeren en te begrijpen. Biobrandstoffen worden geproduceerd uit het organische materiaal van biomassa, waaronder planten, landbouwafval en nat afval.
Biobrandstoffen kan worden gemengd met conventionele brandstoffen om de uitstoot te verminderen en de brandstof- en motorprestaties te verbeteren.
In samenwerking met brandstofexperts van Co-Optima gebruikten de onderzoekers een screeningproces om een lijst met biobrandstoffen voor hun studie te ontwikkelen, zei Benavid.
"We werkten samen met andere experts en gebruikten specifieke criteria om de vele te beperken
biobrandstof kandidaten op een korte lijst voor onze studie, "zei Benavid, "op basis van de gewenste prestaties en verbrandingspatronen van de motor. Het omzetten van biomassa in biobrandstoffen is een complex proces met variabelen in grondstof, conversietechnologie en brandstoftype. Het vinden van biobrandstoftrajecten die tegelijkertijd aan economische, technologische en energiedoelen voldoen, is bijzonder uitdagend."
Benavid is co-eerste auteur van een van de onderzoeken. Het team evalueerde 12 trajecten voor de productie van biobrandstoffen om multi-mode verbrandingsmotoren te optimaliseren. Multi-mode verbrandingsmotoren kunnen meer efficiëntie en kostenbesparingen bereiken door verschillende methoden van ontsteking, verbranding en brandstofvoorbereiding te gebruiken, afhankelijk van de rijbehoeften. De onderzoekers gebruikten hernieuwbare biomassa-grondstoffen die waren afgeleid van bijproducten van de land- en bosbouw, zoals houtafval, en bijproducten van de landbouw, zoals maïsstro. De conversietechnieken die ze gebruikten waren fermentatie, HPHT-katalyse of een combinatie van beide.
"We ontdekten dat de zeven biobrandstoffen niet alleen kostenconcurrerend waren om te produceren, maar dat de zeven biobrandstoffen ook varieerden in de gebruikte grondstoffen en conversietechnologieën," zei Buterin. Dit betekent dat bioraffinaderijen meer flexibiliteit hebben om te kiezen waar en hoe ze hun faciliteiten bouwen." petroleumbrandstofkosten, 'zei Phillips.
De onderzoekers analyseerden ook de milieueffecten. Een levenscyclusanalyse van de trajecten met behulp van het Argonnes GREET-model (Greenhouse Gases, Regulated Emissions and Energy Used in Technology) laat indrukwekkende resultaten zien. Tien biobrandstoffen hebben het potentieel om de uitstoot van broeikasgassen met 60% te verminderen in vergelijking met fossiele benzine. De lijst bevat alcoholen, furaanmengsels en alkenen.
Biobrandstofvooruitzichten voor dieselmotoren
De tweede studie was co-auteur van Butlin. De onderzoekers analyseerden 25 geoptimaliseerde routes voor de productie van biobrandstoffen om de verbranding in hybride-aangestuurde motoren met compressieontsteking te verbeteren. Dit is een dieselmotor die voornamelijk wordt gebruikt voor vrachtvervoer. Om productieroutes voor biobrandstof te ontwikkelen, gebruikten de onderzoekers een verscheidenheid aan grondstoffen, variërend van plantaardig materiaal, zoals houtsnippers of maïsstro, tot oliën van sojabonen en papaja's, tot nat afval en gerecycled vet. De conversietechnologieën die ze gebruiken, zijn onder meer fermentatie, vergassing en hydrothermische liquefactie.
Damon Hartley, hoofd van de Operations Research and Analysis Group van INL, zei dat de verschillende beschikbare biomassabronnen een enorm potentieel hebben om sommige brandstoffen en chemicaliën afgeleid van aardolie te vervangen. Een van de grootste hindernissen is echter de wisselende kwaliteit van de grondstoffen. Dit heeft een grote impact op hoe het materiaal zich gedraagt in overgangen. Net als in de eerste studie presteerden de meeste technieken goed. De meeste biobrandstoffen zijn qua kosten concurrerend met de huidige aardgasprijzen.
In termen van milieu-impact hebben volgens de levenscyclusanalyse van GREET 12 van de 25 routes de uitstoot van broeikasgassen met meer dan 60% verminderd. "We hebben de uitstoot van broeikasgassen gedurende de levenscyclus beoordeeld voor elk hybride gecontroleerde compressieontstekingsmotorpad, " zei Hawkins. stroomopwaartse emissies."
Het creëren van biobrandstoftrajecten
De onderzoekers zijn niet van plan een definitieve lijst van biobrandstoffen te ontwikkelen, zei Benavid. In plaats daarvan bieden deze studies een leidraad voor belanghebbenden om de biobrandstofroute te kiezen die het beste aan hun behoeften voldoet. "We bieden begeleiding aan onderzoekers en de industrie voor beoordelingen van biobrandstoffen op basis van veel complexe variabelen", zei hij. Levenscyclusanalyse en techno-economische analyse zijn belangrijk om belanghebbenden in een vroeg stadium te begeleiden. We kunnen belanghebbenden niet vertellen welke keuzes ze moeten maken. Maar deze tools kunnen hen vanaf het begin in de goede richting wijzen. Hoewel veel biobrandstofroutes kostenconcurrerend kunnen zijn, is het te vroeg om prijzen vast te leggen in een volatiele aardgasmarkt.
Op de lange termijn, zei Hawkins, is de uitdaging om kostenconcurrerende prijzen aan te bieden. Hoewel deze productietrajecten voor biobrandstof gericht zijn op personenauto's en dieselvrachtwagens, onderzoeken Argonne-onderzoekers ook hun potentieel voor gebruik in moeilijk te elektrificeren industrieën zoals de luchtvaart en de scheepvaart. Het doel is om biobrandstoffen zo snel mogelijk in verschillende sectoren op de markt te brengen.
"Het Amerikaanse ministerie van Energie (DOE) heeft gewerkt aan de ontwikkeling van duurzame decarbonisatie-oplossingen voor de transportsector", zei Hawkins, met biobrandstoffen als een groot deel daarvan. "We zullen het belangrijke werk van Co-Optimas blijven uitbreiden."
Over Kingwood
Kingwood gevestigd in Zhongguancun Industrial Park van Liyang City, provincie Jiangsu, China. Het is een hightech onderneming die zich toelegt op de ontwikkeling van koolstofarme apparatuur voor hernieuwbare energie en een geavanceerde veevoederindustrie. Kingwood, opgericht in 1999, biedt een totaaloplossing op het gebied van biomassa-engineering, diervoedertechniek en onderdelenhandel voor onze gewaardeerde klanten. De diensten van Kingwood omvatten advies, ontwerp, fabricage, logistiek, installatie, inbedrijfstelling, training en after-sales service voor de productielijn voor biomassa/voer. Kingwood heeft momenteel ISO9000- en ISO14000-systemen, gecertificeerd door CE, en heeft vele prijzen gewonnen in de biomassa-apparatuurindustrie. Kingwood heeft momenteel een groot CNC-ponscentrum, een assemblage van pelletmachines, een testcentrum, een grote basis voor het smeden van embryo's, een productiebasis voor hulpapparatuur voor productielijnen, een testcentrum voor de productie van pellets, enzovoort. Producten zijn onderworpen aan strikte kwaliteitscontrole, van de inkoop van grondstoffen, de verwerking van reserveonderdelen, warmtebehandeling, lassen en assemblage tot de verzending van het eindproduct. Kingwood staat voor kwaliteit, service en redelijke prijs - kernwaarden waar het bedrijf zich voor inzet.
Mediacontact I
Oliver Ge
Telefoon: 86 13120914095
Mediacontact II