Biobränslen håller på att bli en kostnadseffektiv, klimatvänlig lösning för att minska koldioxidutsläppen från bilar och lastbilar, enligt två nya studier.
U.S. Department of Energys (DOE) Argonne National Laboratory genomförde forskningen i samarbete med DOE:s National Renewable Energy Laboratory (NREL), Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) och Idaho National Laboratory (INL). Resultaten visar att biobränslen i kombination med avancerad motordesign kan minska utsläppen av växthusgaser med cirka 60 %, samtidigt som det förbättrar bränsleeffektiviteten eller minskar avgasutsläppen.
Biobränslen har klara fördelar gentemot fossil bensin. Men energieffektiviteten hos själva motorn är också avgörande. Att designa bränslen och motorer med låga koldioxidutsläpp för att fungera tillsammans kan maximera energieffektiviteten och fordonets prestanda.
"Vi befinner oss i skärningspunkten mellan nya innovationer inom motorer och biobränslen", säger Troy Hawkins, Argonne fuels och produktgruppschef. "Vårt mål är att utveckla nya biobränslen som kan blandas med konventionella bränslen för att förbättra motorns prestanda. Det betyder att en bensindriven bil eller lastbil kan gå längre för samma mängd bränsle. Eller så kan en dieselbil uppfylla strängare utsläppskrav."
I båda studierna samarbetade Argonne-forskare med andra nationella laboratorier för att identifiera lovande bränslen för olika typer av motorer. Forskarna övervägde kostnader, miljöpåverkan och potential för expansion till kommersiella marknader.
Forskningen stöddes av programmet Co-Optimization of Fuels and Engines (Co-Optima), som gemensamt leds av U.S. Department of Energy's Office of Energy Efficiency and Renewable Energy, Office of Bioenergy Technologies och Office of Automotive Technologies.
Argonne är en del av Co-Optimas-konsortiet med nio nationella laboratorier och mer än 20 universitets- och industripartners. Konsortiet studerar hur man kan förnya samtidigt i bränslen och motorer för att förbättra bränsleekonomin och fordonsprestanda samtidigt som utsläppen minskar.
Hitta biobränslevägar
Forskningen i Co-Optimas-projektet bygger på målet att identifiera och förstå biobränslen. Biobränslen produceras av det organiska materialet av biomassa, inklusive växter, jordbruksavfall och vått avfall.
Biobränslen kan blandas med konventionella bränslen för att minska utsläppen och förbättra bränsle- och motorprestanda.
I samarbete med Co-Optima-bränsleexperter använde forskarna en screeningsprocess för att utveckla en lista över biobränslen för sin studie, sa Benavid.
"Vi arbetade med andra experter och använde specifika kriterier för att begränsa de många
biobränsle kandidater till en kort lista för vår studie," sa Benavid, "baserat på önskad prestanda och motorförbränningsmönster. Att omvandla biomassa till biobränslen är en komplex process som involverar variabler i råmaterial, omvandlingsteknik och bränsletyp. Att hitta biobränslevägar som samtidigt uppfyller ekonomiska, tekniska och energimål är särskilt utmanande."
Benavid är medförfattare till en av studierna. Teamet utvärderade 12 biobränsleproduktionsvägar för att optimera multi-mode förbränningsmotorer. Multimode förbränningsmotorer kan uppnå större effektivitet och kostnadsbesparingar genom att använda olika metoder för tändning, förbränning och bränsleförberedelse enligt körbehov. Forskarna använde förnybara biomassaråvaror som härrörde från jordbruks- och skogsbruksbiprodukter som träavfall och jordbruksbiprodukter som majsstover. Omvandlingsteknikerna de använde inkluderade fermentering, HPHT-katalys eller en kombination av båda.
"Vi fann att inte bara de sju biobränslena var kostnadskonkurrenskraftiga att producera, utan de sju biobränslena varierade också i råvaror och omvandlingstekniker som användes," sa Buterin. Detta innebär att bioraffinaderier har mer flexibilitet att välja var och hur de ska bygga sina anläggningar." Forskare vid NREL och PNNL genomförde en teknisk-ekonomisk bedömning av produktionsvägar för biobränsle, analyserade kostnader och teknisk prestanda. "Våra resultat tyder på att många biobränslen är konkurrenskraftiga med nuvarande petroleumbränslekostnader," sa Phillips.
Forskarna analyserade också miljöpåverkan. En livscykelanalys av vägarna med hjälp av Argonnes GREET-modellen (Greenhouse Gases, Regulated Emissions and Energy Used in Technology) visar imponerande resultat. Tio biobränslen har potential att minska utsläppen av växthusgaser med 60 % jämfört med fossil bensin. Listan inkluderar alkoholer, furanblandningar och alkener.
Biobränsleutsikter för dieselmotorer
Den andra studien var medförfattare av Butlin. Forskarna analyserade 25 optimerade vägar för att producera biobränslen för att förbättra förbränningen i hybridstyrda kompressionständningsmotorer. Detta är en dieselmotor som huvudsakligen används för godstransport. För att utveckla produktionsvägar för biobränsle använde forskarna en mängd olika råvaror, allt från växtmaterial, såsom flis eller majsstover, till oljor från sojabönor och papaya, till vått avfall och återvunnet fett. De omvandlingsteknologier de använder inkluderar jäsning, förgasning och hydrotermisk kondensering.
Damon Hartley, chef för INL:s Operations Research and Analysis Group, sa att de olika biomassaresurserna som finns har en enorm potential att ersätta vissa bränslen och kemikalier som härrör från petroleum. Ett av de största hindren är dock den varierande kvaliteten på råvarorna. Detta har stor inverkan på hur materialet beter sig i övergångar. Liksom i den första studien fungerade de flesta tekniker bra. De flesta biobränslen är kostnadskonkurrenskraftiga med nuvarande naturgaspriser.
När det gäller miljöpåverkan har 12 av de 25 vägarna enligt GREETs livscykelanalys minskat utsläppen av växthusgaser med mer än 60 %. "Vi bedömde livscykelutsläppen av växthusgaser för varje hybridstyrd kompressionständningsmotorväg," sa Hawkins. uppströms utsläpp."
Skapa biobränslevägar
Forskarna planerar inte att utveckla en definitiv lista över biobränslen, sa Benavid. Istället ger dessa studier vägledning för intressenter att välja den biobränsleväg som bäst motsvarar deras behov. "Vi ger vägledning till forskare och industri för biobränslebedömningar baserade på många komplexa variabler," sade han. Livscykelanalys och teknisk-ekonomisk analys är viktiga för att vägleda intressenter tidigt. Vi kan inte tala om för intressenter vilka val de ska göra. Men dessa verktyg kan peka dem i rätt riktning från början. Även om många biobränslevägar kan vara kostnadskonkurrenskraftiga, är det för tidigt att låsa in priserna på en volatil naturgasmarknad.
I det långa loppet, sa Hawkins, är utmaningen att erbjuda kostnadseffektiva priser. Medan dessa biobränsleproduktionsvägar är inriktade på personbilar och diesellastbilar, undersöker Argonne-forskare också deras potential för användning i svårelektrifierade industrier som flyg och sjöfart. Målet är att introducera biobränslen på marknaden inom en rad branscher så snabbt som möjligt.
"U.S.A. Department of Energy (DOE) har arbetat med att utveckla hållbara avkolningslösningar för transportsektorn," sa Hawkins, med biobränslen en stor del av det. "Vi kommer att fortsätta att utöka Co-Optimas viktiga arbete."
90nd05xb6.png?imageView2/2/format/jp2)
Om Kingwood
Kingwood ligger i Zhongguancun Industrial Park i Liyang City, Jiangsu-provinsen, Kina. Det är ett högteknologiskt företag dedikerat till att utveckla utrustning för förnybar energi med låga koldioxidutsläpp och avancerad foderfabriksindustri. Kingwood grundades 1999 och har tillhandahållit en helhetslösning inom biomassateknik, djurfoderteknik och reservdelsverksamhet för våra uppskattade kunder. Kingwoods tjänster inkluderar konsultation, design, tillverkning, logistik, installation, idrifttagning, utbildning och eftermarknadsservice för produktionslinje för biomassa/foder. Kingwood har för närvarande ISO9000 och ISO14000-system, certifierade av CE, och har vunnit många utmärkelser inom biomassautrustningsindustrin. Kingwood har för närvarande ett stort CNC-stanscenter, en pelletsmaskinmontering, ett testcenter, en stor embryosmidesbas, en produktionslinje för tillverkning av extrautrustning, ett testcenter för pelletproduktion och så vidare. Produkter är föremål för strikt kvalitetskontroll från råvaruanskaffning, reservdelsbearbetning, värmebehandling, svetsning och montering till leverans av färdig produkt. Kingwood står för kvalitet, service och rimligt pris - kärnvärden som företaget har åtagit sig.
Mediakontakt I
Oliver Ge
Telefon: 86 13120914095
Mediakontakt II
