A jelen és a jövő mezőgazdasági erőgépeinek hajtóanyagai

A mezőgazdasági erőgépek, mobilgépek, szállítóeszközök működtetését még sokáig belsőégésű motorok fogják kiszolgálni. A mezőgazdasági gépek üzemeltetése is az alternatív hajtóanyagok, energiaforrások irányába fog elmozdulni. Az elkövetkező évtizedekben igen sokszínű lesz a mezőgazdasági gépek hajtóanyag-választéka.

A hagyományos hajtóanyagok közül a szikragyújtású motoré (Otto-motoroké) a motorbenzin (benzin), míg a kompresszió gyújtású motoré (dízelmotoroké) a dízelgázolaj (gázolaj). Ezeket a hajtóanyagokat gazdaságosan, kőolajból állítják elő. A kőolajkészletek előbb-utóbb elfogynak, a kitermelés várhatóan fokozatosan csökkenni, míg az ára emelkedni fog, ezért, illetve környezetvédelmi okokból a mezőgazdasági gépek üzemeltetése az alternatív hajtóanyag, energiaforrások irányába fog elmozdulni. A hazai hajtóanyagok hozzáférésének, vásárlásainak lehetőségei jelenleg a Magyarország Energiapolitikája című országgyűlési határozatban rögzítettek teljesítésének függvénye.

Motorbenzin

A mezőgépek alig üzemelnek motorbenzinnel, csak a kis teljesítményű gépekhez használnak Otto-motorokat. A közeljövőben várhatólag a személygépjárművek villamos hajtásúak lesznek, az így felszabaduló benzinmennyiség egy részét a mezőgazdasági gépek fogják elfogyasztani. A MOL Nyrt. a motorbenzineket a következő minőségi fokozatokban hozza forgalomba: ólmozatlan motorbenzin (jele ESZ95/E10) és ólmozatlan szuperbenzin (jele ESZ-98/E5). A jelölésben a 95 és 98 szám a motorbenzin legfontosabb jellemzőjének a kísérleti oktánszámnak értékét mutatja, míg az E10 és E5 jelzés a legfeljebb 10 tf% illetve 5 tf% bioüzemanyag bekeverése utal. A 10 tf% bioetanolt tartalmazó keverék alkalmazástechnikai problémát az Otto-motoroknál nem okoz. A magyar MSZ EN 228 motorbenzin-szabvány előírásai azonosak az európai szabvány követelményeivel.

Dízelgázolaj

A dízelgázolajjal üzemelő dízelmotorok használata kedvezőbb (fogyasztásuk miatt) a mezőgazdasági erőgépek és tehergépjárművek terén. A MOL által forgalmazott dízelgázolajok európai összehasonlításban is kiemelkedő minőségűek. A termékek mind a kéntartalom, mind pedig a bioüzemanyag-bekeverése terén teljesítik az EU egyre szigorúbb elvárásait. A MOL a dízelgázolajokat a következő minőségi fokozatokban hozza forgalomba: dízelgázolaj nyári, dízelgázolaj téli, és dízelgázolaj extra téli. Ezekhez a termékekhez tartozó hidegszűrhetőségi határhőmérséklet kisebb mint +5, -20 és -40 ^oC , lényegében ennél magasabb hőmérsékleten nem tömődik el a dízelolaj-szűrő. A magyar MSZ EN 590 dízelolaj-szabvány előírásai azonosak az európai szabvány követelményeivel.

1. kép. Valtra N103.4 HiTech Dual Fuel gázolaj és biometán (vagy CNG) üzemű 121 LE-s traktor (forrás: www.landtechnikmagazin.de)

Elsőgenerációs bioetanol

Az ide sorolt alternatív bioetanol hajtóanyag fermentációs eljárással készül, magas cukor- vagy keményítőtartalmú növényi alapanyagokból. A szikragyújtású Otto-motorok alternatív üzemanyagaként, illetve a motorbenzinek keverőkomponenseként használják. A bioetanol alkalmazásával nincsenek számottevő műszaki fenntartások. Néhány évvel ezelőtt a hazai töltőállomások jelentős részénél kapható volt az E-85 jelű hajtóanyag, amely 85%ban bioetanolt és 15%-ban motorbenzint tartalmazott. Az E-85-ös hajtóanyag iránti kereslet az adóztatásának emelése után lecsökkent, a hazai gyártás megszűnt.

Másodgenerációs bioetanol

Ebbe a csoportba tartozik a lignocellulóz-alapú bioetanol, amelyet a növények cellulóz, hemicellulóz és lignin alkotóiból állítanak elő. A gyártás kétféle módon történhet: az egyik eljárás során az alapanyagból elkülönítik a lignocellulóz összetevőit, majd kémiai úton, vagy enzimek segítségével hidrolizálják, majd fermentálják azokat, a másik módszer az alapanyagok elgázosításával indul és ebből katalitikus úton állítanak elő etanolt.

Elsőgenerációs biodízel

A növényi magvak (pálma, repce, napraforgó stb.) olajtartalmából származó, ún. észterezési folyamattal gyártott motorhajtóanyagok tartoznak ide. A hazánkban legismertebb repcemetilészter-alapú (RME) biodízel, elsősorban keverő komponensként használatos. A mai új konstrukciójú traktordízelmotorok akár B20 jelű gázolajjal (20% biodízel és 80% gázolajkeverék) megbízhatóan üzemeltethetők.

A hidrogénezett növényi olaj esetében nincs egyetértés abban, hogy első- vagy másodgenerációs hajtóanyagnak kell-e tekinteni. A hidrogénezett növényi olaj korlátozások nélkül használható korszerű dízelmotorok működtetéséhez, de hátrányként meg kell említeni a gyártóberendezés magas beruházási igényét. A fejlett ipari országokban megkezdődött az ebbe a csoportba tartozó biodízelek előállítása és forgalmazása.

Második generációs biodízel

Ide tartozik az ún. BTL (Biomass to Liquid) gázolaj, amely fizikai és motorikus tulajdonságaiban is lényegesen felülmúlja az elsőgenerációs biodízel jellemzőit, de a hagyományos dízelgázolajnál is lényegesen jobb jellemzőkkel rendelkezik. Fischer-Tropsch szintézis alapján állítják elő. Meg kell itt említeni a bio-dimetil-étert (BioDME), a biológiai alapanyagokból katalitikus utón gyártott, ígéretesnek tűnő motorhajtóanyagot. A DME környezeti hőmérsékleten és nyomáson gáz halmazállapotú, de 5 bar nyomáson cseppfolyósodik, és ilyen formában a kompresszió gyújtású dízelmotorok üzemeltetésére kiválóan felhasználható.

2. kép. New Holland T6.180 Methane Power földgáz (CNG) vagy biometán üzemű 194 LE-s traktor (forrás: www.newholland.com)

3. kép. Földgáz (CNG) üzemű Steyr Profi 4135 Natural Power traktor (forrás: www.steyr-traktoren.com)

Metán, biogáz, földgáz (CNG, LNG)

A kőolajkészletek kimerülése esetén legkézenfekvő motorikus alternatív hajtóanyag a metán illetve metán-tartalmú biogáz és földgáz. A metán (CH₄) gáz jó motorhajtóanyag, a levegő-metán keverék szikragyújtással meggyújtható, oktánszáma 120-nál magasabb. A motorikus célokra alkalmas tisztított és dúsított biogáz csaknem tiszta metánból áll. A „szennyező” anyagoktól (etán, propán, bután) eltekintve a földgáz is lényegében metángáz. A földgázkészletek mennyisége jóval nagyobb a kőolajészleteknél, és alkalmazása esetén a motor kevesebb káros anyagot bocsájt ki. Az érdeklődés a földgáz felhasználása irányába a személygépjárművek, a haszongépjárművek gyártói, üzemeltetői részéről megkezdődött. A jövőben a mezőgazdasági gépek motorjainak alapvető hajtóanyaga lesz a földgáz, illetve a szintetikus utón előállított metán. Belsőégésű motor hajtóanyagaként a földgáz kétféle formában kerül felhasználásra: 200÷250 bar nyomáson sűrített földgáz CNG (Compressed Natural Gas), és folyékony földgáz LNG (Liquefied Natural Gas), amely1 bar nyomáson -162 ^oC, vagy 10 bar nyomáson -125 ^oC alatti hőmérsékletű. A földgáz járműben való tárolása nem egyszerű. A CNG tárolásához nagy térfogatú nyomásálló tartályok, míg az LNG tárolásához műszaki termosz, cryotank szükséges. A belsőégésű motorok földgáz (metán) üzemeltetésére, napjainkra többféle módozat alakult ki, ezek a következők: tisztán földgázüzemű, vegyes üzemű és kettős üzemű kialakítások. A földgázüzemű motort mind dízelmotor, mind pedig Otto-motor alapon kialakítható. A földgázgáz-levegő keverék nehezebben gyullad meg, mint pl. a gázolaj-levegő keverék, ezért dízelmotorból való kialakítás során a hajtóanyagellátó-rendszer módosításán kívül elektromos szikragyújtással kell ellátni a motort. A villamosenergia és a hidrogén energiahordozó ugyan még nem hajtóanyag, de a jövőben gépjárművek és a mezőgazdasági gépek hajtásrendszere ezekre fog épülni.

Dr. Varga Vilmos
SZIE, Gépészmérnöki Kar, Járműtechnika Tanszék, Gödöllő