Dieselmotoren – en allsidig motor

Fra peanøttolje til metangass. Det drivstoffet som driver dieselmotoren har gjennomgått en betydelig utvikling i løpet av sin 119 år lange historie. Så mye at i dag begynner det drivstoffet vi tradisjonelt, om enn noe forenklet, kaller «diesel» å gi plass for alternativer med mindre miljøpåvirkning, slik som biogass og DME. La oss rede ut hva konseptet diesel handler om.’

Grunnen til at dieselolje er blitt synonymt med dieselmotoren er at den gjennom årene har vært det vanligste drivstoffet til dieselmotorer. Men ettersom samfunnets miljøkrav øker, og teknologien utvikles raskere, utvikles flere og flere alternative drivstoff for bruk i dieselmotorer.

– Det er viktig for oss å jobbe med et bredt spekter av alternative drivstoff og å finne løsninger som reduserer vår påvirkning på klimaet. Det er allerede mulig å bygge effektive dieselmotorer som kjøres på fornybare drivstoff. Dette vises ikke minst i vår nye Volvo FM MethaneDiesel og de felttester vi gjennomfører med bio-DME-drevne lastebiler. Dette er et drivstoff som reduserer utslippene av karbondioksid med 95 prosent, sier Lars Mårtensson, miljøsjef hos Volvo Trucks.

Én motor – flere drivstoff
Anders Röj er drivstoffekspert hos Volvos teknologiselskap, Volvo Technology. Han forklarer at drivstoff til dieselmotorer faktisk kan lages av nær sagt hvilket som helst organisk materiale, så lenge det har tennegenskaper som gjør den egnet i dieselprosessen.
– Noen drivstoffalternativer krever større eller mindre endringer av motoren og dens tilleggsutstyr. Dessverre virker det ikke alltid like godt, rent funksjonsmessig med alle typer drivstoff. For eksempel har biodiesel dårligere stabilitet og kuldeegenskaper enn hydrokarbonbasert dieseldrivstoff. Men med lav innblanding fungerer den bra, dersom kvaliteten på biodieselen for øvrig er god.

Siden det finnes et så bredt spekter av alternative drivstoff, er det en god idé å ta en grundig gjennomgang av nettopp hva som er tilgjengelig. Her er det derfor en gjennomgang av både eksisterende og fremtidige drivstoff for dieselmotoren.

Fossil dieselolje
Det vi tradisjonelt kaller dieselolje er et rent petroleumsprodukt som består av hydrokarboner. Drivstoffet fremstilles ved at råolje destilleres og deretter raffineres. Gjennom denne prosessen renses oljen for å møte de krav og dieselstandarder som gjelder i det enkelte land drivstoffet skal selges i.

I EU, for eksempel, finnes både et direktiv og en CEN-standard*, som er en forkortelse for European Committee for Standardization, som regulerer kvalitetskravene for diesel. I USA på den annen side, brukes vanligvis standarden ASTM International. Mange land har også egne nasjonale standarder,

I følge Anders Röj, har det klassiske fossile dieseldrivstoffet den beste energieffektiviteten fra oljekilde til forbrenning i motoren, også kjent som «well-to-wheel» perspektivet.
– Naturen har gjort et utmerket forarbeid med råoljen nede i jorden i løpet av millioner av år. Og i løpet av de nesten 100 årene som oljeraffinerier har eksistert har selv teknologien utviklet seg en hel del, forklarer han.

Biodiesel
FAME, Fatty Acid Methyl Ester, er samlenavnet for det vi til daglig kaller biodiesel. FAME kan produseres fra en rekke ulike vegetabilske eller animalske oljer, som for eksempel rapsolje (RME), soyaolje (SME) og palmeolje (PME). Det er også mulig å kjøre en dieselmotor på drivstoff laget av brukt matolje eller talg, avhengig av hvor i verden biodieselen blir produsert.

Fordelen med FAME-drivstoffene er at de gir 50 til 60 prosent lavere CO2-utslipp fra «well-to-wheel», sammenlignet med konvensjonell diesel. Disse drivstoffalternativene er også frie for svovel og aromater. Ulempen med biodieselene er at de bidrar til økt utslipp av nitrogenoksider (NOx). Innen EU tillates ikke dieselolje lenger å ha en høyere innblanding av FAME enn sju prosent, ettersom en høyere prosentandel fører til for høye utslipp av NOx.
– Hadde ikke FAME vært en biokomponent, ville vi sannsynligvis være svært negative til disse alternativene på grunn av NOx-utslippene og kvalitetsproblemene. Nå er det imidlertid et politisk press for å bruke fornybare drivstoffalternativer, og biodiesel er et av de få biodrivstoffene som for tiden er tilgjengelig i kommersiell skala, sier Anders Röj.

Syntetisk diesel
Dieselolje kan også produseres syntetisk gjennom gassifisering av blant annet svartkull og naturgass, noe som skaper et drivstoff som inneholder en mindre andel aromatiske hydrokarboner. Det finnes i dag ingen vesentlig produksjon av syntetisk diesel. Derimot forskes det nå på hvordan biomasse kan gassifiseres på en effektiv måte. Lykkes man med dette, kan syntetisk diesel komme til å bli et svært levedyktig drivstoff i fremtiden.
– Utslippene av NOx og partikler fra syntetisk diesel er lavere enn fra tradisjonell diesel. Imidlertid er energiinnholdet per liter drivstoff noe lavere, sier Anders Röj.

DME (dimetyleter)
Et av de syntetiske dieseldrivstoffene som det blir forsket på er en eter kjent som DME, et karbon/hydrogen/oksygenmolekyl. I dag produseres DME fra naturgass, men det svenske selskapet Chemrec driver et pilotanlegg for produksjon av bio-DME i Piteå, der råstoffet som blir brukt er svartlut, et energirikt biprodukt av papirmasseproduksjon. Det gir 95 prosent lavere karbondioksidutslipp enn diesel og null utslipp av sot. Bio-DME kan også produseres fra annen biomasse.
– Som dieseldrivstoff, gir Bio-DME høyest energiutbytte per enhet råvarer. Det har fem ganger lenger kjørelengde per enhet dyrket mark enn for eksempel biodiesel, konstaterer Anders Röj.
Derfor er Bio-DME et av de drivstoffalternativene som Volvo Trucks satser mye på for fremtiden. For tiden gjennomføres felttester i Sverige med lastebiler som kjører på DME.

Metangass
Naturgass eller biogass kan brukes som drivstoff både i komprimert og flytende form. Det antenner ikke som et dieseldrivstoff, men dersom man bruker fossilt drivstoff eller biodiesel som «tennhjelp», fungerer det bra.

I mai 2011 lanserte Volvo Trucks sin nye Volvo FM MethaneDiesel, en gassdrevet lastebil designet for regionaldistribusjon. Den drives av opptil 75 prosent flytende metangass. Resten består av dieselolje, der dieselen fungerer som den ovennevnte «tennpluggen». Med biogass på tanken, reduseres CO2-utslippene med opptil 70 prosent sammenlignet med en konvensjonell dieselmotor. Med fossil-baserte klimagasser er kuttet 10 prosent.

Fordeler med fornybare drivstoff for dieselmotorer:
• Fremstilles fra fornybare energikilder (biomasse).
• Gir lavere (i noen tilfeller mye lavere) utslipp av klimagasser sammenlignet med fossil diesel.
• Gir vanligvis lavere partikkelutslipp, noen drivstoff forbrenner nærmest sotfritt (for eksempel DME).
• Selv andre regulerte utslipp kan også være lavere enn for fossil diesel.

* CEN standarden EN 590