Motorová paliva vyráběná hydrogenací rostlinných olejů a živočišných tuků (HVO)

Hydrogenovaný rostlinný olej (HVO) přináší revoluci v odvětví dopravy a představuje významný posun směrem k udržitelnějším a ekologičtějším palivům. HVO je obnovitelná motorová nafta vyráběná hydrogenací a hydrokrakováním různých tuků a rostlinných olejů.

Co je HVO a čím se liší od jiných biopaliv

HVO je obnovitelný typ dieselového paliva vyráběný z rostlinných olejů, odpadních kuchyňských olejů nebo živočišných tuků. Palivo vzniká procesem hydrogenace, při kterém jsou tyto suroviny přeměněny na parafinické uhlovodíky chemicky podobné klasické naftě. Na rozdíl od FAME biodieselu je HVO čistší palivo s nižším obsahem kyslíku a bez problémů s oxidační stabilitou.

Nafta HVO100 je známá tím, že během svého životního cyklu výrazně snižuje emise skleníkových plynů - až o 90 % ve srovnání s běžnou naftou. HVO neobsahuje síru, kyslík ani aromatické uhlovodíky, a je tedy udržitelnou a ekologickou alternativou fosilní nafty. Tento pokročilý výrobní proces umožňuje vyrábět palivo s podobnými chemickými vlastnostmi, jaké má fosilní nafta.

Rozdíl proti FAME (metylestery mastných kyselin)

Na rozdíl od klasického biodieselu (FAME), v českém prostředí nazývaného MEŘO (metylester řepkového oleje), je HVO parafinický uhlovodík, nikoli ester. HVO má vyšší stabilitu při skladování, neobsahuje kyslík a nepotýká se se stejnými problémy polymerace a usazování jako FAME.

Výroba HVO

Proces výroby HVO spočívá v hydrogenaci tuků nebo olejů, při které se přidává vodík za účelem narušení dvojných vazeb. Následně se k odstranění kyslíku ze vstupní suroviny provádí hydrodeoxygenace a/nebo dekarboxylace, při které vznikají parafinické uhlovodíky, které splňují specifické normy pro paliva.

1. Odpadní oleje / rostlinné oleje / živočišné tuky
2. Hydrogenace - průmyslový chemický proces
3. Hydrodeoxygenace / dekarboxylace → parafinické uhlovodíky
4. HVO palivo - čisté parafinické dieselové palivo - norma EN 15940

Na základě způsobu výroby se rozlišují dva typy parafinických paliv: syntetická paliva zpravidla vyráběná Fischer-Tropschovým procesem (e-paliva) a parafinická nafta vyrobená hydrogenací rostlinných olejů nebo živočišných tuků, známá jako HVO (Hydrotreated Vegetable Oil).

Technické a provozní vlastnosti HVO

Díky tomu, že má HVO cetanové číslo mezi 70 a 90, nabízí vynikající kvalitu a snadné vznícení ve srovnání s fosilní naftou. HVO si zachovává dobrý výkon i při nízkých teplotách, což je pro vozidla provozovaná v chladnějším klimatu zásadní. Na rozdíl od některých biopaliv, která mohou za nízkých teplot gelovatět nebo voskovatět, HVO nadále volně proudí.

HVO lze používat v dieselových motorech bez nutnosti jakýchkoli úprav. Splňuje normu EN 15940 pro parafinická dieselová paliva a může být použito jako plná náhrada nafty bez úprav generátoru. Kompatibilita závisí na konkrétním modelu motoru a roku výroby; konkrétní kompatibilitu vždy ověřujeme podle typu motoru a konfigurace generátoru.

Výhody v provozu a životním prostředí

• Snížení emisí CO₂ až o 90 % v závislosti na původu paliva.
• Nižší emise pevných částic PM a dalších škodlivin.
• Bez obsahu síry a aromatických látek.
• Obnovitelné suroviny - rostlinné oleje, odpadní kuchyňské oleje, živočišné tuky.
• Delší skladovatelnost a lepší oxidační stabilita oproti FAME.

Aplikace HVO

HVO palivo je vhodné zejména pro záložní a stacionární generátory, datová centra, průmyslové provozy, ostrovní energetické systémy, telekomunikační infrastrukturu a pro flotily s cíli v oblasti udržitelnosti. HVO lze používat v čisté formě (HVO100) nebo ve směsi s běžnou naftou v různých poměrech, například HVO25, HVO33 nebo HVO50.

Historie a kontext biopaliv v Evropě

Ve státech Evropské unie jsou paliva vyráběná z ropy částečně nahrazována zemním plynem, vodíkem a biopalivy. Koncem roku 2010 by měl energetický podíl biopaliv pro dopravu v každém z členských států Evropské unie činit 5,75 % z energie dodané pro dopravu v benzinu a naftě. Biopaliva jsou využívána i v EU především jako jeden z nástrojů ke snižování emisí v dopravě, nejčastěji přimícháváním biosložky do benzínu a motorové nafty.

Biopaliva zahrnují kapalné nebo plynné pohonné hmoty vyráběné z biomasy: bioetanol, bionafta (estery mastných kyselin rostlinných olejů), bioplyn, biometanol, biodimetyléter, bio-ETBE, bio-MTBE, biovodík, rostlinné oleje a syntetická paliva, jejichž složky byly vyrobeny z biomasy. HVO patří mezi parafinická paliva vyrobená hydrogenací rostlinných olejů nebo živočišných tuků a je označováno jako XTL na čerpacích stanicích.

Zdrojové suroviny a jejich dostupnost

Rostlinami, ze kterých lze získat olej, jsou např.: olejná palma, sója, řepka olejná, slunečnice, bavlník, podzemnice olejná, len, kukuřice, kokos, jojoba. Přes 80 % světové produkce rostlinných olejů je tvořeno čtyřmi oleji-palmovým, sójovým, řepkovým a slunečnicovým. Nejrozšířenější jsou olej palmový a sójový, každý z nich se podílí na celkové světové produkci rostlinných olejů zhruba 30 %.

Produktion jednotlivých rostlinných olejů je vázána na specifické klimatické podmínky. Palmový olej je produkován v tropických oblastech, hlavně v Malajsii a Indonésii, sójový olej je typický pro USA, Brazílii, Argentinu a Čínu. Řepkový olej se vyrábí hlavně v Evropě, Číně, Indii a Kanadě. Z 1 ha řepky olejné se získají zhruba 3 tuny olejnatých semen, z nichž se vylisuje přibližně 1100 kg řepkového oleje.

Problémy a omezení HVO

Přestože hydrogenovaný rostlinný olej (HVO) nabízí významné ekologické a provozní výhody, není zcela bez problémů, zejména pokud jde o náklady a schvalování regulačními úřady. Výroba HVO je obecně nákladnější než výroba fosilní nafty nebo dokonce jiných biopaliv jako FAME. Tyto vyšší náklady jsou z velké části způsobeny nutností složitého zpracování, včetně hydrogenace a hydrokrakování tuků a olejů, které vyžaduje vysoké kapitálové investice do zpracovatelských zařízení.

Pokud jde o regulaci, HVO musí splňovat přísné certifikace, aby byl schválen pro použití na různých trzích. Každá země nebo region může mít své specifické certifikace, které stanoví směšovací poměry a použití nafty z obnovitelných zdrojů, jako je HVO. Pro zajištění shody jsou zapotřebí složité procesy testování. Tyto skutečnosti mohou zpozdit vstup na trh a zvýšit náklady, což dále komplikuje plošné přijetí HVO jako udržitelného alternativního paliva.

Praktické a ekonomické aspekty nasazení HVO

HVO můžete najít na čerpacích stanicích pod kategorií "XTL", kde "X" znamená původní proměnlivý zdroj energie a "TL" znamená "do kapalné formy". Na základě způsobu výroby se rozlišují syntetická e-paliva a HVO. HVO100 se vyrábí z obnovitelných surovin a podporuje závazek k udržitelnosti tím, že zvyšuje účinnost zdrojů.

Velká Británie se rovněž aktivně zapojila do trhu s HVO. Síť UTA nabízející HVO se rozšiřuje po celé Evropě a poskytuje pro palivo HVO robustní infrastrukturu. Síť nabízí různé varianty ekologických paliv od významných dodavatelů, jako je palivo HVO100 od společností Neste, Tamoil, Repsol a Circle K, a splňuje tak rozmanité požadavky flotil i cíle v oblasti udržitelnosti.

Reálné limity zásob surovin a geopolitické vlivy

Olej z pečení a fritéz pro výrobu paliva HVO100 přes radostné výkřiky jeho stoupenců nemůže být nikdy tolik, aby toto palivo na čerpacích stanicích nahradilo všechnu motorovou naftu, vyráběnou z ropy. Svět se nachází v režimu zvyšování energetické náročnosti, provázené celkovým růstem poptávky po energii, kdy je stále do velké míry závislý na fosilních palivech. I když to ještě neznamená, že budeme úplně bez nafty a benzínu, navíc ropa už není jedinou surovinou, o které se v rafinériích hovoří: výroba paliv dnes probíhá i z různých rostlin, zbytků dřeva, potravinového odpadu, či dokonce z hnoje a kalů z čistíren odpadních vod.

Indonésie a Malajsie jsou průkopníky a hlavními producenty palmového oleje, který slouží jako významná surovina pro HVO v globálním měřítku. Indonésie v minulém roce vyzvala Evropskou unii, aby zrušila vyrovnávací cla na dovoz bionafty poté, co Světová obchodní organizace podpořila několik jejích klíčových argumentů ve stížnosti podané této instituci. Je to samozřejmě kvůli tomu, že tyto státy mají hlavní zásoby palmového oleje, respektive kapacity na jeho výrobu.

Ekonomika a cenotvorba

Německý autoklub ADAC při pravidelném sledování cen paliv upozornil, že vývoj ceny HVO ukazuje, jak palivový průmysl může situaci zneužít k maximalizaci zisků: HVO neobsahuje fosilní olej, a proto je nezávislý na ceně ropy. Přesto následoval u HVO100 stejný postup zvýšení ceny bez přímého odůvodnění. V Česku je nafta HVO100 zatím rozšířena jen málo, ale její cenová politika má odrážet situaci u německých sousedů.

Kompatibilita s motory a legislativa

Mnohé moderní dieselové motory jsou kompatibilní s HVO palivem dle normy EN 15940 - obvykle bez nutnosti hardwarových úprav. Pro použití nového typu paliva jsou nicméně nezbytná schválení specifická pro model od výrobců. Průzkum provedený společností ADAC ukázal, že pouze málo osobních vozidel je oprávněno k jeho použití bez konzultace s výrobcem.

V českém prostředí existují specifické normy a pravidla pro biopaliva: dodavatelé musí plnit roční kvótu přimícháváním biosložek; u benzínu přibližně 4,1 % energetického obsahu a u nafty zhruba 6 %. Co se palmového oleje týče, ten je v EU omezován z důvodu jeho označení jako produktu vysoce náročného na půdu v RED2 a deforestační legislativě.

Historie použití rostlinných olejů v motorech

V minulosti, zejména ve dvacátých a třicátých letech minulého století, se zabývaly pokusy s různými rostlinnými oleji firmy jako Deutz, Mercedes-Benz, Bosch a Perkins. V ČSR byla zdrojem rostlinného oleje řepka olejná. Jako motorové palivo se začal v ČR od roku 1992 vyrábět metylester řepkového oleje. Vzhledem k problémům, které čistý metylester řepkového oleje v provozu motorů působil, začala se dodávat směsná motorová paliva.

Za výhody provozu vozidlových motorů na rostlinné oleje v porovnání s provozem na naftu je považována netoxičnost a dobrá biologická odbouratelnost olejů, jejich nesnadná zápalnost z hlediska požární bezpečnosti a technicky i energeticky málo náročná výroba. Produkce oxidu uhličitého je kompenzována jeho spotřebou při fotosyntéze probíhající v rostlinách, ze kterých jsou oleje vyrobeny.

Problematika provozu motorů na rostlinné oleje (FAME) - zkušenosti a rizika

Rostlinné oleje mají v porovnání s motorovou naftou vysokou viskozitu, vysokou teplotu vzplanutí, vysokou teplotu tání, nízké cetanové číslo, vyšší měrnou hmotnost, nižší výhřevnost, malou oxidační stabilitu a snadno polymerují. Obsahují přibližně 11 % kyslíku. Provoz vznětových motorů na rostlinné oleje se vyznačuje problémy spojenými s úsadami vysokomolekulárních látek (napékáním, karbonizací) na vstřikovacích tryskách, pístech, ventilech a dalších plochách ve válci motoru.

Úsady způsobují zhoršení výkonových parametrů a mohou vést i k poškození motoru. Rostlinný olej za vyšších teplot polymeruje a tvoří shluky polotuhých látek, které mohou ucpávat palivový systém. Pro předcházení provozním obtížím bývá před zastavením motoru palivový systém plněn motorovou naftou. Významný rozdíl proti provozu na naftu vykazuje provoz vznětového motoru na rostlinný olej i z hlediska stavu motorového oleje; rostlinný olej, který pronikne do motorového oleje, urychluje snižování alkality motorového oleje a může vést k jeho zahušťování až ke ztrátě čerpatelnosti.

Příklady z praxe - projekt "100-Traktoren-Programm"

Provoz traktorových motorů na řepkový olej byl zkoumán v rámci rozsáhlého projektu „100-Traktoren-Programms“. Zkušebnímu provozu se podrobilo 111 traktorů různých výrobců. Traktorové motory měly různé systémy vstřikování a byly seřízeny pro provoz na řepkový olej ohřátý na teplotu 70-80 °C. Pokles výkonu po přechodu z nafty na řepkový olej byl pouze u několika traktorů větší než o 10 %.

Z celkového počtu 111 traktorů neměly motory 30 traktorů žádné závady; u 35 traktorů se vyskytly závady vyžadující opravy do 2 tis. EUR, u 36 traktorů závady s náklady 2-15 tis. EUR a u 10 traktorů těžké závady s náklady vyššími než 15 tis. EUR. Závady vstřikovacích čerpadel byly odstraňovány u 37 traktorů, vstřikovacích trysek u 26 traktorů, palivového systému u 71 traktorů, pístů u 13 traktorů a výfukových ventilů u 15 traktorů.

Současný stav a perspektivy

Oficiálně jako parafinická nafta, která je v prodeji na řadě evropských čerpacích stanic od roku 2024, HVO představuje zavedenou alternativu. Na čerpacích stanicích je označena zkratkou XTL. HVO nejen představuje přímou náhradu konvenční nafty, která je šetrná k životnímu prostředí, bez problémů se integruje do stávajících dieselových motorů a zvyšuje udržitelnou mobilitu, ale také čelí realitě omezených zdrojů surovin a cenovým tlakům trhu.

HVO nabízí významné ekologické přínosy a provozní výhody, ale jeho širší rozšíření závisí na dostupnosti surovin, výrobních kapacitách, regulačních schváleních a ekonomických podmínkách trhu. Oleje z fritéz a kuchyně mohou být využity jako součást surovinové základny, avšak nestačí k úplnému nahrazení fosilní nafty.

tags: #motorova #paliva #vyrabena #hydrogenaci #rostlinnych #oleju